MAKALAH TUGAS AKHIR MODIFIKASI PERENCANAAN GEDUNG SEKOLAH TERANG BANGSA SEMARANG MENGGUNAKAN STRUKTUR KOMPOSIT BAJA-BETON
INSAN WISESO NRP 3105 100 097
Dosen Pembimbing : Ir. R. Soewardojo, MSc. Ir. Isdarmanu, MSc.
JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2010
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Tidak dapat dipungkiri salah satu kunci keberhasilan di era globalisasi saat ini untuk berkompetisi adalah pendidikan, sehingga kebutuhan masyarakat akan pendidikan yang layak semakin tinggi dan secara tidak langsung kebutuhan akan tempat pendidikan yang bagus sangat diinginkan. Pendidikan yang baik dapat terpenuhi jika mempunyai sistem pengajaran yang tepat dan terarah. Selain itu, sarana dan prasarana yang memadai juga mempunyai peranan penting. Pendidikan saat ini sudah menjadi komoditas yang makin menarik. Beberapa pemain dari kalangan bisnis mengalihkan perhatian dan investasi mereka pada industri persekolahan. Bahkan beberapa sekolah mahal didirikan dan dikaitkan dengan pengembangan suatu kompleks perumahan elit. Oleh karena itu dibangunlah sebuah gedung persekolahan baru, yaitu Sekolah Terang Bangsa yang didukung dengan sarana dan prasana yang baik guna menunjang dan menselaraskan kebutuhan akan hal tersebut. Sebagai bahan studi perencanaan, Gedung Sekolah Terang Bangsa merupakan gedung pendidikan yang terdiri dari 8 lantai, yang semula pada strukturnya menggunakan struktur beton bertulang akan direncanakan kembali menjadi 10 lantai dengan menggunakan struktur komposit baja-beton, dimana balok menggunakan profil WF dengan lantai dari beton. Balok komposit merupakan perpaduan antara beton dan baja profil, dimana perbedaannya dengan beton bertulang adalah untuk momen positif, pada beton bertulang gaya-gaya tarik yang terjadi pada elemen struktur dipikul oleh besi tulangan, sedangkan pada struktur komposit gaya-gaya tarik yang terjadi dipikul oleh profil baja. Balok komposit dengan profil WF biasa sudah banyak digunakan dalam perencanaan suatu gedung. Hal ini dikarenakan keuntungan yang didapat dengan menggunakan struktur komposit pada suatu bangunan daripada menggunakan struktur beton bertulang. Jika ditinjau dari segi kualitas dan efisiensi waktu pekerjaan bangunan dengan struktur baja komposit lebih menguntungkan. 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 ). 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 bangunanbangunan 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) 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 ). Peraturan yang digunakan pada perencanaan ini menggunakan peraturan yang terbaru yaitu SNI-03-2847-2002 tentang Tata Cara Perhitungan Beton Untuk Bangunan Gedung, SNI-03-1726-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung, SNI 03-1729-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Baja, dan Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983. 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. 1.2
Permasalahan Permasalahan yang ditinjau dalam modifikasi perencanaan Gedung Sekolah Terang Bangsa dengan struktur komposit, antara lain : • Bagaimana merencanakan struktur sekunder yang meliputi pelat lantai, balok anak, tangga dan lift ? • Bagaimana merencanakan struktur utama yang meliputi balok dan kolom. • Bagaimana pemodelan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program bantu ETABS 9.2 ? • Bagaimana merencanakan pondasi yang sesuai dengan besarnya beban yang dipikul ?
•
Bagaimana menuangkan hasil perencanaan dan perhitungan dalam bentuk gambar teknik ?
1.3
Tujuan Adapun tujuan dari modifikasi perancangan Gedung Sekolah Terang Bangsa dengan struktur komposit baja beton, yaitu : • Merencanakan struktur sekunder yang meliputi pelat lantai, balok anak, tangga dan lift. • Merencanakan struktur utama yang meliputi balok dan kolom. • Memodelkan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program bantu ETABS 9.2. • Merencanakan pondasi yang sesuai dengan besarnya beban yang dipikul. • Menuangkan hasil modifikasi perencanaan dan perhitungan dalam bentuk gambar teknik. 1.4 Batasan Masalah • Perencanaan struktur utama, meliputi balok induk dan kolom dan struktur sekunder, meliputi pelat lantai, balok anak, tangga dan lift. • Perhitungan sambungan meliputi balok-kolom serta kolom-kolom. • Struktur direncanakan terletak di zona 2 SNI-2002. • Perhitungan struktur pondasi hanya pada kolom dengan beban terbesar. • Tidak meninjau dari segi metode pelaksanaan, analisa biaya, arsitektural, dan manajemen konstruksi. • Permodelan dan analisa struktur dilakukan dengan program bantu ETABS 9.2. 1.5
Manfaat Manfaat yang bisa didapatkan dari modifikasi perencanaan ini
adalah : • Dapat merencanakan struktur komposit yang memenuhi persyaratan keamanan struktur. • Dari perencanaan ini bisa diketahui hal-hal yang harus diperhatikan pada saat perencanaan sehingga kegagalan struktur bisa diminimalisasi.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Umum Sejak akhir abad ke-19 metode pengolahan baja yang murah dikembangkan secara luas. Kerangka baja yang menyanggah konstruksi pelat beton bertulang yang dicor ditempat, sebelumnya didesain berdasarkan asumsi bahwa pelat beton dan baja dalam menahan beban bekerja secara terpisah. Pengaruh komposit dari pelat beton dan baja yang bekerja bersama-sama tidak diperhitungkan. Pengabaian ini berdasarkan asumsi bahwa ikatan antara pelat beton dengan bagian atas 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) Balok baja yang dicor dalam beton banyak digunakan sejak awal abad 19 sampai ditemukannya bahan berbobot ringan untuk perlindungan terhadap api pada 25 tahun terakhir. Beberapa balok seperti ini direncanakan secara komposit, sedang lainnya tidak. Pada awal dekade 1930, konstruksi jembatan mulai menggunakan penampang komposit. Sebelum awal dekade 1960, konstruksi komposit untuk gedung tidak ekonomis. Namun praktek dewasa ini memanfaatkan aksi komposit pada hampir semua keadaan dimana baja dan beton saling melekat, baik pada jembatan maupun pada gedung. (Salmon & Johnson 1991) Karena struktur komposit melibatkan dua macam material yang berbeda, maka perhitungan kapasitasnya tidak sesederhana bila struktur bukan komposit. Karakteristik dan dimensi kedua bahan akan menentukan bagaimana pemilihan jenis profil dan plat beton yang akan dikomposisikan dan kinerja struktur tersebut (Suprobo, 2000) Sistem struktur komposit sendiri terbentuk akibat interaksi antara komponen struktur baja dan beton yang karakteristik dasar masing-masing bahan dimanfaatkan secara optimal. Karakteristik penting yang dimiliki oleh struktur baja adalah kekuatan tinggi, modulus elastilitas tinggi, serta daktilitas tinggi. Sedangkan karakteristik penting yang dimiliki oleh struktur beton adalah ketahanan yang baik terhadap api, mudah dibentuk,dan murah.(Dong Keon Kim,2005) Struktur komposit dalam aplikasinya dapat merupakan elemen dari bangunan, baik sebagai balok, kolom, dan pelat. Struktur balok
komposit terdiri dari dua tipe yaitu balok komposit dengan penghubung geser dan balok komposit yang diselubungi beton. Kolom komposit dapat merupakan tabung atau pipa baja yang dicor beton atau baja profil yang diselimuti beton dengan tulangan longitudinal dan diikat dengan tulangan lateral. Pada struktur pelat komposit digunakan pelat beton yang bagian bawahnya diperkuat dengan dek baja bergelombang. (Ida Bagus Rai Widiarsa & Putu Deskarta,2007) 2.2
Struktur Komposit Batang komposit adalah batang yang terdiri dari profil baja dan beton yang digabung bersama untuk memikul beban tekan dan atau lentur. Batang yang memikul lentur umumnya disebut dengan balok komposit. Sedangkan batang yang memikul beban tekan umumnya disebut dengan kolom komposit. Di era modern saat ini banyak gedung-gedung dengan struktur komposit baja- beton untuk elemen baloknya menggunakan balok komposit penuh. Balok komposit penuh ini sendiri mempunyai beberapa tipe, diantaranya balok komposit dengan pelat beton yang dicor tempat (solid in situ) (gambar 2.1 a), balok komposit yang menggunakan precast reinforced concrete planks yang bagian atasnya kemudian dicor tempat (gambar 2.1 b), balok komposit yang penghubung gesernya diberi perkuatan (gambar 2.1 c), serta balok komposit yang diberi bondek (gambar 2.1 d).
Keuntungan yang didapatkan dengan menggunakan balok 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) Kolom komposit tumbuh menjadi bagian penting dalam pengaplikasian konstruksi komposit yang telah secara luas digunakan dalam beberapa tahun terakhir ini, terutama pada bangunan bertingkat. Awal mula pengembangan elemen kolom komposit yaitu dari profil baja berpenampang I yang dibungkus oleh beton yang tujuan utamanya sebagai pelindung dari api. Ada beberapa tipe dari kolom komposit yang sebagian besar digolongkan ke dalam encased steel sections (profil baja yang dibungkus beton) dan concrete-filled steel sections (kolom baja berintikan beton). Untuk tipe encased steel, profil baja berpenampang I yang dibungkus oleh beton (gambar 2.2) paling sering dijumpai.(Loh Guan Hock and Fan Sau Cheong,2004)
Gambar 2.1 Tipe-tipe Balok Komposit (B. Uy,2007) Gambar 2.2 Penampang kolom komposit
Pada kolom baja berselubung beton (gambar 2.2 a dan b) penambahan beton dapat menunda terjadinya kegagalan lokal buckling pada profil baja serta berfungsi sebagai material penahan api, sementara itu material baja disini berfungsi sebagai penahan beban yang terjadi setelah beton gagal. Sedangkan untuk kolom baja berintikan beton (gambar 2.2 c dan d) kehadiran material baja dapat meningkatkan kekuatan dari beton serta beton dapat menghalangi terjadinya lokal buckling pada baja. Kolom komposit 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). 2.3
Aksi Komposit Aksi komposit terjadi apabila dua batang struktural pemikul beban seperti pada pelat beton dan balok baja sebagai penyangganya (gambar 2.3.a) dihubungkan secara menyeluruh dan mengalami defleksi sebagai satu kesatuan seperti dalam gambar (2.3.b). Pada balok non komposit (gambar 2.3.a) pelat beton dan balok baja tidak bekerja bersama-sama sebagai satu kesatuan karena tidak terpasang alat penghubung geser, sehingga masing-masing memikul beban secara terpisah. Apabila balok non komposit mengalami defleksi pada saat dibebani, maka permukaan bawah pelat beton akan tertarik dan mengalami perpanjangan sedangkan permukaan atas dari balok baja akan tertekan dan mengalami perpendekan. Karena penghubung geser tidak terpasang pada bidang pertemuan antara pelat beton dan balok baja maka pada bidang kontak tersebut tidak ada gaya yang menahan perpanjangan serat bawah pelat dan perpendekan serat atas balok baja. Dalam hal ini, pada bidang kontak tersebut hanya bekerja gaya geser vertikal.
Gambar 2.3 Perbandingan antara balok yang mengalami defleksi dengan dan tanpa aksi komposit.(Sumber Salmon & Johnson 1991) Sedangkan pada balok komposit, pada bidang pertemuan antara pelat beton dan balok baja dipasang alat penghubung geser sehingga pelat beton dan balok baja bekerja sebagai satu kesatuan. Pada bidang kontak tersebut bekerja gaya geser vertikal dan horisontal, dimana gaya geser horisontal tersebut akan menahan perpanjangan serat bawah pelat dan perpendekan serat atas balok baja. Pada dasarnya aksi komposit pada balok komposit dapat tercapai atau tidaknya tergantung dari penghubung gesernya. Biasanya penghubung geser diletakkan disayap atas profil baja. Hal ini bertujuan untuk mengurangi terjadinya slip pada pelat beton dengan balok baja.(Qing Quan Liang,2004)
3.2.1
BAB III METODOLOGI 3.1
Bagan Alir Peneyelesaian Tugas Akhir Mulai
Pengumpulan Data
- Data Modifikasi 1.Nama Gedung 2.Fungsi 3.Zone Gempa 4.Jumlah Lantai 5.Tinggi Gedung 6.Struktur Utama 7.Dimensi Bangunan
Studi Literatur
Perencanaan Struktur Sekunder
Preliminary Desain dan Pembebanan
Pemodelan dan Analisa Struktur
Pengumpulan Data - Data Umum Bangunan 1.Nama Gedung :Gedung Sekolah Terang Semarang 2.Fungsi : Sekolah 3.Zone Gempa :2 4.Jumlah Lantai : 8 Lantai 5.Tinggi Gedung : 30 m 6.Struktur Utama : Struktur Beton Bertulang
- Data Bahan
Not Ok
Bangsa,
: Gedung Sekolah Terang Bangsa : Sekolah :2 : 10 Lantai : 40 m : Komposit Baja-Beton : 48 m x 48 m : - kekuatan tekan beton (f’c) = 25Mpa
- Data Tanah Data tanah yang digunakan berasal dari data tanah bangunan Gedung Kantor Wilayah DJP Jawa Bagian Timur 1, Surabaya.
Kontrol Desain Ok
3.3
Perencanaan Pondasi
Penggambaran Hasil Perencanaan
Selesai
3.2
Langkah-Langkah Penyusunan Tugas Akhir Adapun langkah-langkah yang diambil penyusunan Tugas Akhir ini, adalah sebagai berikut :
dalam
Studi literatur Melakukan studi referensi yang menjadi acuan dalam pengerjaan tugas akhir dengan menggunakan struktur komposit bajabeton. Adapun beberapa literatur serta peraturan gedung tersebut antara lain adalah sebagai berikut : 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. h. i. j.
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. Amon, Rene ; Knobloch, Bruce & Mazumder,Atanu. 1999 Perencanaan Konstruksi Baja Untuk Insinyur dan Arsitektur 2.Bandung : PT.Pradinya Paramita. Rahmat Purwono, 2006, Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa. Suprobo,Priyo.2000. Desain Balok Komposit BajaBeton.Surabaya : ITS Press. Wahyudi, Herman. 1999. Daya Dukung Pondasi Dalam. Surabaya : ITS.
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
•
Gambar 3.1. Distribusi tegangan plastis (Sumber :Charles G. Salmon, 1996)
3.4.
a.
3.5.
Analisa Struktur Tujuan analisa struktur ini adalah untuk mengetahui gaya dalam yang timbul pada elemen struktur akibat beban yang bekerja. Selain itu juga digunakan untuk mengetahui besarnya pergeseran lateral. Perhitungan analisa struktur ini dilakukan dengan menggunakan alat bantu berupa program komputer ETABS 9.2. 3.6. •
Balok Komposit Lebar efektif plat lantai : - Untuk gelagar interior (balok tengah) : bEFF ≤ L 4 bEFF ≤ bo (untuk jarak balok yang sama) - Untuk gelagar eksterior (balok tepi) : bEFF ≤ L 8 bEFF ≤ 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 :
Menghitung momen nominal ( Mn ) positif 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 : As. fy a= 0,85. f ' c.beff 3. Kekuatan momen nomimal : Mn = C.d 1 atau T.d1 Bila kekuatan nominal dinyatakan dalam bentuk gaya baja akan diperoleh :
a⎞ ⎛d Mn = As. fy⎜ + ts − ⎟ 2⎠ ⎝2 b.
Menghitung momen nominal ( Mn ) negatif. 1. Menentukan lokasi gaya tarik pada balok baja T = n.Ar.fyr Pyc = As.fy Gaya pada sayap ; Pf = bf .tf . fy Gaya pada badan ; Pw = Pyc − T − Pf 2
Pw tw. fy
aw =
2. Menghitung jarak ke centroid d1 = hr + tb – c ( Pf .0,5.tf ) + ( Pw(tf + 0,5.a web ) d2 = Pf + Pw
maka
ω =
λc > 1,2
maka
ω = 1,25λc
λc =
d d3 = 2
a.
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
- Kuat Rencana Kolom Komposit Yang Menumpu Beban Aksial Pu < φc Pn Pn = As fcr di mana Untuk :
; φc
= 0,85
; fcr =
f my
ω
; ω = faktor tekuk
λc < 0,25
Em
r
maka
Nu ≥ 0,2
ϕ c.Nn
b.
Nu < 0,2
ϕ c.Nn
⎡ ⎤ Nu + ⎢⎢ Mux + Mny ⎥⎥ ≤1,0 2 .ϕ .Nn ⎢⎣⎢ϕ b.Mnx ϕ b.Mny ⎥⎦⎥
3.8 Sambungan Sambungan Baut b Kuat geser = Vd = ϕf .Vn = ϕf .r1 . f u . Ab Kuat tumpu = Rd = ϕf .Rn = 2,4.ϕf .d b .t p . fu Jumlah baut, n = Vu
, untuk penampang persegi
3E
f my
⎡ ⎤ Nu + 8 .⎢⎢ Mux + Mny ⎥⎥ ≤1,0 ϕ .Nn 9 ⎢⎣⎢ϕ b.Mnx ϕ b.Mny ⎥⎦⎥
3.7
•
Kc L π rm
2
-Kekuatan rencana kolom komposit yang menahan beban kombinasi aksial dan lentur (LRFD Pasal 7.4.3.3).
3. Menghitung momen ultimate : Mn = T(d1 + d2) + Pyc(d3 - d2)
•
1,43 1,6 − 0 ,67λ c
0,25 < λc < 1,2
ω =1
diambil yang terkecil
φRn
Dimana : φf = Faktor reduksi kekuatan fraktur (0,85) r1 = 0,5 untuk baut tanpa ulir pada bidang geser 0,4 untuk baut dengan ulir pada bidang geser fu b = Tegangan tarik putus baut Ab = Luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir = Tegangan tarik putus yang terendah dari baut atau pelat fu tp = Tebal plat Kontrol jarak baut : Jarak tepi minimum : 1.5db (LRFD 13.4.2) Jarak tepi maksimum : (4tp + 100 mm) atau 200 mm (LRFD 13.4.3)
Jarak minimum antar baut : 3db (LRFD 13.4.1) Jarak maksimum antar baut : 15tp atau 200 mm (LRFD 13.4.3) Kontrol Kekuatan Pelat φPn = 0.75 × 0.6 × fu × Anv Vu < φPn Sambungan Las Ru ≤ ϕRnw dengan, φf .Rnw = 0.75 × t e × (0.6 × fuw) (las)
φf .Rnw = 0.75 × t e × (0.6 × fu ) (bahan dasar) keterangan :
fuw : tegangan tarik putus logam las fu : tegangan tarik putus bahan dasar te : tebal efektif las (mm)
BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER 4.1 Perencanaan Tangga 4.1.1 Data - data perencanaan tangga Tinggi antar lantai = 400 Tinggi bordes = 200 Lebar injakan (i) = 30 Panjang tangga = 390 Lebar bordes = 150 Tebal pelat miring = 9 Tebal pelat bordes = 9 Tinggi injakan ( t ) = 60 − 30
Jumlah tanjakan Tebal bagian paling tebal, t (mm) t ≤ 7 7 < t ≤ 10 10 < t < 15 15 < t
Tebal minimum las sudut, a (mm) 3 4 5 6
=
2 200 15
cm cm cm cm cm cm cm = 15 cm = 14 buah
Jumlah injakan ( n ) =14-1 = 13 buah Lebar bordes = 150 cm Lebar tangga = 320 cm = 25 Mpa = 250 kg/cm2 Mutu beton ( fc’) Mutu Baja (fy) = 250 Mpa = 2500 kg/cm2
Tabel 3.1 Ukuran Minimum Las Sudut W F 2 5 0 .1 2 5 .5 .8
3.9
Pelat Lantai Pelat lantai yang digunakan adalah sistem dek baja bergelombang (bondek).
WF 600.200.12.20
3.10
WF 600.200.12.20
Penggambaran Hasil Perhitungan Penggambaran hasil Perencanaan dan perhitungan dalam gambar teknik ini dengan menggunakan program bantu AutoCAD.
P e la t C o m b id e c k
W F 2 5 0 .1 2 5 .5 .8
Gambar 4.1 Denah tangga
B a lo k U ta m a T angga
150
300
600 6000
Gambar 4.2 Potongan A – A tangga Hasil Perhitungan : Balok Tangga WF 150.100.6.9 Balok Bordes WF 150.100.6.9 Balok Penumpu Bordes WF 250.125.5.8 4.2.Perencanaan Struktur Lantai Pada perencanaan struktur lantai direncanakan pelat lantai menggunakan bondex, dimana dalam perencanaan ini bondek yang digunakan merupakan produk dari PT. Gunung Garuda. Pelat lantai 1 sampai lantai 9 Dipakai pelat komposit bondek dengan tebal pelat = 0,75mm. Pembebanan a.Beban Superimposed Berat finishing : - spesi lantai t = 2 cm = 2.21kg /m2 = 42 kg/m2 2 - lantai keramik t = 1cm = 1.24 kg /m = 24 kg/m2 - rangka + plafond = (11+7)kg/m2 = 18 kg/m2 - ducting AC+pipa = 10 kg/m2 Total beban finishing = 94 kg/m2 Beban Hidup Lantai sekolah (Tabel 3.1 PPIUG 1983) = 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 tanpa penyangga didapatkan data-data sebagai berkut : - bentang (span) = 2 m - tebal pelat beton = 9 cm - tulangan negatif = 1,55 cm2/m - direncanakan memakai tulangan dengan Ø = 8 mm (As = 50,24 mm2 = 0,5024 cm2) - banyaknya tulangan yang diperlukan tiap 1 m 1,55 A = = 3,09 buah = 4 buah = As 0,5024 Jarak antar tulangan tarik per-meter = 1000mm/4 = 250 mm Jadi, dipasang tulangan tarik Ø 8-250 b.Beban Mati = 10,1kg/m2 - Pelat lantai bondex - Beban Finishing = 94 kg/m2 3 - Pelat beton t = 9 cm = 0,09 m.2400 kg/m = 216 kg/m2+ = 320,1kg/m2 90 mm
Tulangan Ø 8 – 250mm Plat Bondex t = 0,75 mm
Balok
Gambar 4.3 Potongan pelat lantai 1-9 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) = 8m Direncanakan dengan profil WF 350.175.6.9 Perencanaan Penghubung Geser : Untuk bentang 8m dibutuhkan sebanyak 34 buah dengan jarak antar penghubung geser : 800 cm/34 buah = 24 cm
• Menentukan gaya tekan yang terjadi pada pelat Karena letak balok induk (B-60) sejajar dengan penampang bondek, maka : T = As.fy = 152,5.2500 = 381250 kg (menentukan) C = 0,85.fc’.tplat.beff = 0,85.250.9.200 = 382500 kg • Menentukan jarak-jarak dari centroid gaya-gaya yang bekerja: C 381250 = 8,97 cm a= = 0,85. fc'.beff 0,85.250.200 • Menghitung kekuatan nominal penampang komposit a⎞ ⎛d Mn = As. fy⎜ + ts − ⎟ 2⎠ ⎝2
BAB V PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA 5.1 Perencanaan Balok Induk Pada perhitungan berikut balok induk direncanakan dengan profil WF 600.200.12.20. Panjang balok (L) = 800 cm. Adapun data – data profil adalah sebagai berikut : A = 152,5 cm2 ix = 24,3 cm r = 22 mm W = 120 kg/m tw = 12 mm Zx = 3317 cm3 d = 606 mm tf = 20 mm Zy = 424 cm3 Sx = 2980 cm3 b = 201 mm Ix = 90400 cm4 4 iy = 4,22 cm Iy = 2720 cm Sy = 271 cm3 h = 517mm BJ-41 : fy = 2500 kg/cm2 fu = 4100 kg/cm2 Beton : fc’ = 25 Mpa = 250 kg/cm2 ¾ Zona momen Positif Dari hasil output ETABS v9.2.0 didapatkan momen positif adalah Mmaks = 3563142 Kgcm (batang B-60). V maks = 2404541 kg ¾
8,97 ⎞ ⎛ 60,6 +9− ⎟ 2 ⎠ ⎝ 2
= 152,5.2500⎜
= 13273218,75 kgcm Syarat : Mu ≤ φ .Mn 3563142 kgcm ≤ 0,85.13273218,75 kgcm 3563142 kgcm ≤ 11282235,95 kgcm Kekuatan nominal penampang komposit lebih besar daripada momen akibat beban berfaktor, sehingga penampang mampu menahan beban yang terjadi.
Menghitung Momen Nominal • Kontrol kriteria penampang Untuk Sayap Untuk Badan bf 2tf
≤
201
170
h
fy
tw
≤
170
2.20 250 5,025 < 10,752.......ok
517 12
≤ ≤
1680
¾
fy 1680 250
43,08 < 106,25.......ok
Profil penampang kompak, sehingga kapasitas penampang dianalisa dengan distribusi tegangan plastis. L = 800 cm beff ≤ ¼ .L = ¼.800 cm = 200 cm jadi beff = 200 cm
momen
Zona momen negatif Dari hasil output program ETABS v9.2.0 didapatkan momen negatif Mmaks = 6000140 Kgcm (batang B-60). L = 8000 cm beff ≤ ¼ .L = ¼.800 cm = 200 cm tbondex = 0,75 mm fyr = 240 Mpa ts = 90 mm Dipasang tulangan pada pelat beton 10 D 10 disepanjang beff. Batang tulangan menambah kekuatan tarik nominal pada pelat beton
¾
Menentukan Lokasi Gaya Tarik pada Balok Baja Batang tulangan menambah kekuatan tarik nominal pada pelat beton. Tc = n.Asr . fyr = 10. ¼ . л . 12 . 2400 = 18849,56 Kg Gaya tekan nominal maksimum dalam penampang baja Pyc = As . fy = 152,5. 2500 = 381250 Kg Karena Pyc > Tc, maka PNA pada web, berlaku persamaan. Ts =
Pyc − Tc 2
=
381250 − 18849,56 2
= 181200,22 Kg Gaya pada sayap, Tf = bf . tf . fy = 20,1 . 2 . 2500 = 100500 Kg Gaya pada badan, Tw =
Pyc − Tc
− Tf
2 = 181200,22 – 100500 = 80700,22 Kg
Jarak garis netral dari tepi bawah sayap : Tw 80700,22 aw = = fy.tw 2500.1,2 = 26,9 cm ¾ Menenentukan Jarak Gaya yang Bekerja dari Centroid d2 = =
(Tf .0,5tf ) + (Tw(tf + 0,5aw)) Tf + Tw (100500.0,5.2) + (80700,22.(2 + 0,5.26,9))
= 7,435 cm
100500 + 80700,22
d3 = D/2 =60,6/2 = 30,3 cm d1 = ts – c = 9-2,5 = 6,5 cm ¾ Perhitungan Momen Nominal Negatif
Mn = Tc (d1+ d2) + Pyc(d3 – d2) = 18849,56 (6,5 + 7,435) + 381250 (30,3– 7,435) = 8979949,869 Kgcm Persayaratan : Mu ≤ φMn 6000140 Kgcm ≤ 0,85 . 8979949,869 Kgcm 6000140 Kgcm ≤ 7632957,38 Kgcm.......OK ¾ Perencanaan Penghubung Geser Untuk penghubung geser yang dipakai adalah tipe stud: ds = 16 mm Asc = 200,96 mm2 fu = 410 Mpa = 41 kg/mm2
= w1,5 .0,041. fc ' = 24001,5.0,041 25 = 24102,979 Mpa Qn = 0,5.Asc. fc'.Ec = 0,5.200,96 25.24102,979 = 77998,274 N = 7799,827 kg/stud Syarat : Qn ≤ Asc.fu 7799,827 kg/stud ≤ 200,96.41 7799,827 kg/stud ≤ 8239,36 kg/stud...................ok Jumlah stud untuk setengah bentang : T 381250 N= = = 48,87 = 50 buah Qn 7799,827 Jadi, dibutuhkan 100 buah stud untuk seluruh bentang. Jarak seragam (P) dengan 2 stud pada masing-masing lokasi : L 800 P= = = 8 cm N 100 Jarak maksimum (Pmaks) = 8.tplatbeton...............LRFD-15.6 Ec
= 8 x 9 cm = 72 cm Jarak minimum = 6.(diameter) ......................LRFD-15.6 = 6 x 1,6 cm = 9,6 cm Jadi, shear connector dipasang sejarak 8 cm sebanyak 100 buah untuk masing-masing bentang 5.2. Perencanaan Kolom Komposit Dari hasil output ETABS v9.2.0 diperoleh gaya – gaya yang bekerja pada kolom C 11 lantai 2 adalah : Pu = 423955 Kg Mux = 2183810 Kgcm Muy = 2962254 Kgcm Vux = 30038,3 Kg Vuy = 8855,71 Kg Kolom komposit direncanakan dengan menggunakan profil K 500.200.10.16 dengan spesifikasi material sebagai berikut : A = 228,4 cm2 tw = 10 mm Sx = 1997,6 cm3 w = 179,2 kg/m tf = 16 mm Sy = 2046,6 cm3 4 H = 500 mm Ix = 49940 cm ix = 14,79 cm 4 B = 200 mm Iy = 52189 cm iy = 15,17 cm r = 20 mm
BAB VI SAMBUNGAN 6.1 Sambungan Antara Balok Induk Interior dengan Kolom Sambungan antara balok induk interior dengan kolom direncanakan dengan menggunakan baut (rigid connection) Balok Induk Melintang : WF 600 x 200 x 12 x 20
Kolom Kingcross
: KC 500 x 200 x 10 x 16 K 500. 2 00.1 0.16
K 50 0.200 .10.16
W F 600.200.12.20
90 L 80 .80.8
L 80.80.8
B aut φ 24
80 80 320 80 80
80 80 320 80 80
B aut φ 24
606
294
T 400.400.20.3 5
700
W F 600.200.12.20
T 400.400.2 0.35
500
700
φ12 - 200
D E T A IL S A M B U N G A N B . IN D U K IN T E R IO R D E N G A N K O LO M
4φ22
Gambar 5.1 Penampang Kolom Komposit
Gambar 6.1 Sambungan Balok Interior – Kolom 6.2 Sambungan Antara Balok Induk Eksterior dengan Kolom Sambungan antara balok induk eksterior dengan kolom direncanakan dengan menggunakan baut (rigid connection) Balok Induk Melintang : WF 500 x 200 x 9 x 14 Kolom Kingcross : KC 500 x 200 x 10 x 16
K 5 0 0 .2 0 0 .1 0 .1 6
K 5 0 0 .2 0 0 .1 0 .1 6
BAB VII PERENCANAAN PONDASI
W F 5 0 0 .2 0 0 .9 .1 4
90 L 7 0 .7 0 .7
L 7 0 .7 0 .7
B aut φ 20
80 80 240 80
80 80 240 80
B aut φ 20
W F 5 0 0 .2 0 0 .9 .1 4
496
304
T 4 0 0 .4 0 0 .1 6 .2 4 T 4 0 0 .4 0 0 .1 6 .2 4
500
Gambar 6.2 Sambungan Balok Eksterior – Kolom 6.3 Sambungan Kolom – Kolom Sambungan kolom - kolom direncanakan pada lantai 2. Berdasarkan SNI 1729 pasal 15.5.2 gaya – gaya yang bekerja pada kolom C 11 adalah sebagai berikut : Pu = 423955 Kg Mux = 1,5.fy.Zx = 1,5.2500.2428,06 = 9105225 Kgcm Kolom : KingCross 500 x 200 x 10 x 16 BJ-41 : fy = 2500 kg/cm2
fu = 4100 kg/cm2
K 5 0 0 .2 0 0 .1 0 .1 6
B aut φ 24
A
B aut φ 30
A
P e la t t = 1 6 m m
P e la t t = 1 6 m m
K o lo m 7 0 0 x 7 0 0
D E T A IL S A M B U N G A N K O L O M DENGAN KOLOM
Gambar 6.3 sambungan kolom – kolom
7.1 Perencanaan Pondasi Kolom Pondasi pada umumnya berlaku sebagai komponen struktur pendukung bangunan yang terbawah dan berfungsi sebagai elemen terakhir yang meneruskan beban ke tanah. Pondasi pada gedung Terang Bangsa ini direncanakan memakai pondasi tiang pancang jenis pencil pile shoe produk dari PT. WIKA Beton. Spesifikasi tiang pancang yang akan digunakan adalah sebagai berikut: • Diameter : 500 mm • Tebal : 90 mm • Type : A3 • Allowable axial : 166,21 ton • Bending Momen crack : 14 ton m • Bending Momen ultimate : 21 ton m
Diambil tiang pancang dengan kedalaman (D) 20 m dari perhitungan yang ditabelkan (terlampir), didapat nilai daya dukung satu tiang pancang : P 1tp = 100083 kg × 0,894 = 89474,202 kg = 89,474 ton Jadi diambil P 1tp = 89,474 ton (dari daya dukung tanah)
BAB VIII PENUTUP 8.1 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 bebanbeban 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. Prinsip dasar bahwa struktur sekunder menjadi beban pada struktur utama, dan setelah itu dilakukan analisa struktur utama dengan bantuan program yaitu ETABS versi 9.2. 4. 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. 5. 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. 6. Rigid connection adalah tipe sambungan yang cocok untuk jenis bangunan baja seperti ini. Selain memiliki kekakuan yang lebih stabil juga lebih mudah dalam pelaksanaan di lapangan. 7. Dari hasil pehitungan didapatkan data-data perencanaan sebagai berikut : Tebal Pelat Atap : 9 cm Tebal Pelat Lantai : 9 cm Dimensi Kolom : 70 x 70 cm Profil kolom : K 500.200.10.16 Profil Balok Induk Eks. : WF 500.200.9.14 Profil Balok Induk Int. : WF 600.200.12.20 Profil Balok Anak : WF 350.175.6.9 Struktur bawah bangunan menggunakan tiang pancang diameter 50 cm dengan kedalaman 20 m. 8.2 Saran Perlu dilakukan studi yang lebih mendalam untuk menghasilkan perencanaan struktur dengan mempertimbangkan aspek teknis, ekonomi, dan estetika. Sehingga diharapkan perencanaan dapat dilaksanakan mendekati kondisi sesungguhnya di lapangan dan hasil yang diperoleh sesuai dengan tujuan perencanaan yaitu kuat, ekonomi, dan tepat waktu dalam pelaksanaannya.
DAFTAR PUSTAKA
1. Amon, Rene ; Knobloch, Bruce & Mazumder, Atanu.1999. Perencanaan Konstruksi Baja Untuk Insinyur dan Arsitek 2. Bandung : PT. Pradinya Paramita. 2. Badan Standardisasi Nasional. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002). 3. Badan Standardisasi Nasional. Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002). 4. Badan Standardisasi Nasional. Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2002). 5. Departemen Pekerjaan Umum. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983. 6. 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. 7. G. Salmon, Charles & E.Johnson, John.1996. Struktur Baja Desain Dan Perilaku Edisi Ketiga. Diterjemahkan oleh Ir.Mc.Prihminto Widodo. Jakarta : PT.Gramedia. 8. Smith, J,C,1996. Structural Steel Desain LRFD Approach Second Edition. John Wiley & Sons, Inc : United States of Amerika. 9. Suprobo,Priyo.2000.Desain Balok Komposit Baja-Beton. Surabaya : ITS Press. 10. Wahyudi, Herman. 1999. Daya Dukung Pondasi Dalam. Surabaya : ITS.
