PERENCANAAN LANTAI FLAT SLAB BERDASARKAN TATA CARA SNI 03-2847-2002 Dicky Zulkarnain1, Johannes Tarigan2 1
Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email:
[email protected] 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan Email:
[email protected]
ABSTRAK Saat ini bangunan tinggi sangat dibutuhkan di berbagai kota-kota besar sebagai ruang untuk tempat tinggal, perkantoran ,tempat usaha dan lain sebagainya. Dengan berkembangnya teknologi pula bermunculan berbagai inovasi dalam pembangunan gedung tinggi terutama dalam hal sistem pelat lantai. Flat slab merupakan struktur pelat beton bertulang yang tidak menggunakan balok dan langsung menggunakan drop panel di sekitar kepala kolom yang berfungsi sebagai penyangga tambahan pada pelat dalam memikul gaya-gaya terutama pada gaya geser pelat di sekitar kepala kolom. Pada tugas akhir ini sistem pelat lantai yang akan dibahas adalah sistem pelat lantai dengan menggunakan flat slab. Perencanaan awal dengan menggunakan metode perencanaan langsung, selain itu juga akan menghitung lendutan dan momenlentur yang akan diselesaikan secara analitis dan program komputer. Kesimpulan yang dapat diperoleh dari tugas akhir ini adalah nilai lendutan yang diperoleh dar cara analitis, perbandingan antara nilai momen lentur yang diperoleh dari cara analitis dengan program komputer, nilai gaya geser rencana, serta perencanaan tulangan pada pelat lantai. Kata kunci : pelat lantai, flat slab, metode perencanaan langsung ,analitis, program komputer
ABSTRACT Currently the building are urgently needed in many major cities as spaces for residences , offices , place of businesses , and so forth . With the development of technology is also emerging innovations in the construction of tall buildings , especially in terms of the floor slab system . A flat slab reinforced concrete slab structures that do not use direct beam and using drop panels around the head of the column that serves as an additional buffer on the plate in bearing forces on the shear plate especially around the head of the column . In this final slab system to be discussed is the floor plate system using a flat slab . Initial planning using the planning method directly , but it will also calculate the deflection and momenlentur that will be solved analytically and computer programs . The conclusion that can be derived from this thesis is the deflection values obtained dar analytical way , the comparison between the value of the bending moment obtained from the analytical method with a computer program , the value of shear force plan , and the planning of the slab reinforcement . Keywords: floor plate, flat slab, direct planning methods, analytical, computer programs
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Di berbagai kota besar bangunan tinggi dibutuhan sebagai ruang untuk tempat tinggal, perkantoran, tempat usaha dan lain sebagainya dikarenakan ketersediaan lahan yang semakin sempit dan harga lahan yang semakin mahal pula. Sehingga memungkinkan terjadinya pembangunan gedung secara vertical.Sistem struktur bangunan tinggi harus dapat memikul beban gravitasi, beban angin dan goncangan akibat gempa. Hal tersebut tentunya tidak hanya bertujuan untuk menciptakan struktur bangunan yang lebih kuat dan tahan gempa, tetapi juga bertujuan untuk memberikan keamanan dan kenyamanan bagi setiap orang yang ada dan tinggal di dalam bangunan tersebut. Dewasa ini, pesatnya perkembangan ilmu teknologi telah bermunculan tentangberbagai jenis struktur sistem pelat . Ada beberapa sistem pelat yang cukup rumit misalnya pada struktur jembatan, pesawat terbang, bangunan, dan produk industri lainnya. Pada analisa struktur yang demikian kompleks, metode analisa akan sulit digunakan. Komponen dari struktur tersebut menyangkut beberapa hal, diantaranya yaitu kondisi pembebanan yang rumit sertakerumitan bentuk struktur yang terkadang tidak simetris. Perhitungan dengan menggunakan metode analisa tidak mungkin digunakan pada struktur dengan kompleksitas yang sedemikian rumit, karena penyelesaian analisa hanya dapat diperoleh untuk kasus yang paling sederhana.Sehingga harus digunakan program komputer sebagai alat untuk membantu penyelesaian perhitungan. Dalam metode pendekatan SNI 03-2847-2002 ada dua metode yang digunakan yaitu Metode perencanaan langsung dan Metode portal ekivalen. Pada metode langsung yang didapatkan adalah pendekatan momen dengan menggunakan koefisien-koefisien yang disederhanakan.Pada metode portal ekivalen digunakan untuk memperoleh variasi longitudinal dari momen dan geser, maka kekakuan relative dari kolom-kolom, berikut sistem lantai dimisalkan di dalam analisis pendahuluan dan kemudian diperiksa seperti halnya dengan perencanaan dari struktur statis tak tentu lainnya. 1.2 Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan penulisan tugas akhir ini, adalah untuk menganalisa perencanaan flat slab dengan metode perencanaan langsung, menentukan lendutan ( ) dan momen lentur pada flat slab dengan metode analitis, menganalisa perencanaan flat slab dengan program komputer, membandingkan hasil analisa antara metode analitis dengan hasil dari program komputer, serta merencanakan penulangan. 1.3 Pembatasan Masalah Pembatasan masalah yang ada di dalam tugas akhir ini adalah peraturan yang dipakai adalah SNI 03-2847-2002, metode perencanaan yang dibahas hanya metode langsung sistem struktur berupa sistem flat slab, hanya merencanakan struktur primer, tidak menghitung dari segi biaya konstruksi, serta perhitungan analisa struktur menggunakan program komputer. 1.4 Metodologi Penulisan Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah mengumpulkan data dari kajian literatur dan jurnal-jurnal yang berkaitan dengan metode analitis dengan menghitung persamaan serta masukan-masukan dari dosen pembimbing. Penganalisaan struktur dilakukan dengan program komputer.
2.
TINJAUAN PUSTAKA
Dalam proses perencanaan panel pelat lantai, yang dikerjakan terlebih dahulu adalah menentukan momen statis total rencana pada kedua arah peninjauan yang saling tegak lurus (Diposusodo, 1996). Karena dengan adanya tahanan pada tumpuan, maka momen statis total rencana tersebut akan disidtribusikan agar dapat merencanakan penampang rangka portal terhadap momen-momen positif dan momen-momen negatif. Kemudian momenmomen positif dan negatif rencana ini akan didistribusikan ke lajur kolom dan lajur tengah. Lebar lajur kolom ditentukan 25% dari lebar lajur portal untuk masing-masing di sebelah kanan dan kiri dari sumbu
kolom.Sedangkan, lebar lajur tengah adalah sisanya.Selanjutnya tinggal merencanakan dimensi dan didistribusikan penulangan pada kedua arah yang saling tegak lurus
Gambar 1 Jalur Kolom Dan Jalur Tengah Secara khusus, flat slab merupakan struktur pelat beton bertulang yang langsung dipikul oleh kolom tanpa adanya balok (Nawy, 1990). Flat slab adalah tipe pelat lantai yang menggunakan drop panel di sekitar kepala kolom yang berfungsi sebagai penyangga tambahan pelat dalam memikul gaya – gaya terutama pada gaya geser pelat disekitar kepala kolom. Apabila ukuran pelat ternyata lebih besar jika dibandingkan dengan jarak a dan b antara kolom-kolom dan beban lateral didistribusikan secara merata, maka dapat disimpulkan bahwa lenturan pada semua panel bisa dianggap identik sehingga kita dapat membatasi permasalahan menjadi lenturan sebuah panel saja. Dengan mengambil sumbu-sumbu koordinat yang sejajar terhadap barisan kolom dan titik awalnya diambil pada bagian sudut panel, panel tersebut dapat dianggap sebagai pelat persegi panjang dengan sisi-sisi a dan b yang dibebani secara merata. Dari sifat simetri inilah dapat disimpulkan bahwa permukaan lendutan pelat dapat dilihat seperti yang digambarkan oleh garis putus-putus (Gambar 2 b).
Gambar 2 Panel Flat Slab Lendutan maksimum terjadi pada bagian pusat pelat dan lendutan pada sudutnya adalah nol (Timoshenko, 1970). Untuk menyederhanakan permasalahan yang ada, dapat diasumsikan bahwa ukuran penampang melintang
kolom adalah kecil selama hanya mencari lendutan dan momen pada bagian pusat pelat. Maka akan didapatkan suatu pelat persegi panjang yang dibebani secara merata dan ditumpu pada sudut-sudutnya, serta dapat disimpulkan dari sifat simetrinya, dimana kemiringan permukaan lendutan pada arah tegak lurus batas dan gaya gesernya adalah nol pada semua titik di sepanjang pelat. Penyelesaian eksak distribusi tegangan yang terjadi pada kasus lenturan murni batang-batang prismatik diperoleh dengan mengandaikan bahwa penampang melintang batang tersebut tetap berupa bidang datar selama melentur dan hanya berputar pada sumbu-sumbu netralnya sedemikian rupa sehingga selalu tegak lurus terhadap kurva lendutan.Kondisi lenturan seperti ini dalam dua arah tegak lurus menyajikan suatu lenturan murni pelat. Lenturan murni pelat persegi panjang dengan momen-momen yang terbagi rata sepanjang tepi pelat, sebagaimana yang terlihat pada gambar.Lalu ambil bidang xy yang berimpit dengan bidang tengah pelat sebelum lendutan dan sumbu x serta y sepanjang tepi pelat.Lalu sumbu z yang diambil tegak lurus pada bidang tengah, ditentukan positif dalam arah ke bawah. Momen lentur per satuan panjang yang bekerja pada tepi-tepi yang sejajar terhadap sumbu y ditandai dengan dan momen persatuan panjang yang bekerja pada tepi-tepi yang sejajar sumbu x ditandai dengan . Kedua momen ini dianggap positif bila arahnya terlihat seperti pada gambar, yaitu apabila momen-momen ini menimbulkan tekanan pada permukaan sebelah atas pelat dan tarikan pada sebelah bawah.Tebal pelat ditandai dengan h dan dianggap kecil bila dibandingkan dengan ukuran-ukuran lainnya.
3.
ANALISA
Perencanaan awal dilakukan dengan menggunakan metode perencanaan langusung. Pada perecanaan ini ada beberapa hal yang harus diperhatikan seperti syarat-syarat yang harus dipenuhi dalam metode perencanaan langsung yang harus sesuai dengan SNI 03-2847-2002. Selain itu juga harus dilakukan pengecekan terhadap pemeriksaan tebal pelat berdasarkan syarat lendutan dan geser sehingga dapat dihitung distribusi momen yang terjadi pada struktur yang direncanakan. Persamaan lendutan yang diambil dari buku Timoshenko dapat dihitung dengan persamaan =
38
4
)
1−
2
2
+
Sekarang konstanta Sehingga
∑∞
+
, ,6,…
(
) 2 cos
sinh
−(
tanh
+
dapat ditetapkan dari persyaratan bahwa tidak terjadi lendutan di sudut-sudut pelat.
=−
( ) ∞
³ ³
, ,6,…
,
1 ³
=0
+
−
ℎ²
Lendutan pada setiap titik pada pelat yang didapat dari buku Timoshenko dapat dihitung dengan menggunakan kedua persamaan di atas. Lendutan maksimum jelas akan terjadi pada bagian tengah pelat. Pada titik ini akan diperoleh ( )
,
=
⁴
−
³ ³
∞ , ,6,…
(−1) ³
/
+
ℎ
−
³ ³
∞ , ,6,…
1 ³
−
+
ℎ²
Momen lentur total diperoleh dengan menjumlahkan persamaan kedua di atas. Sepanjang sumbu x, persamaan momen lentur menjadi
=
(
) (
=
− )
² ² ∑∞
, ,6,…
² ² ∑∞
−
, ,6,…
²[
− (1 − )
²[
+ (1 − )
]
]
Momen lentur total diperoleh dengan menjumlahkan persamaan kedua di atas. Sepanjang sumbu x, persamaan momen lentur menjadi =
=
(
) (
− )
² ² ∑∞
, ,6,…
² ² ∑∞
−
, ,6,…
²[
− (1 − )
²[
+ (1 − )
]
]
Momen lentur yang berkenaan dengan bagian pusat kolom yang berpenampang persegi panjang dapat juga dihitung dengan mengasumsikan bahwa reaksinya terbagi secara merata ke seluruh luasan persegi panjang. Bila pelatnya berbentuk bujur sangkar dan kolomnya juga berbentuk bujur sangkar. Momen pada bagian pusat kolom dan pada bagian pusat panel yang didapat dari buku Timoshenko dapat dinyatakan oleh rumus berikut ini Momen Lentur Pusat Kolom (
)
(
)
4.
APLIKASI
/
=( )
/
Momen Lentur Pusat Panel =(
)
=
(
= − (
)
)
²
² (
²
+
)(
³ ²
)
+
³ ²
∑∞ (−1)
∑∞
sinh sinh
(
)
sin
³ sinh
Besarnya momen ini merupakan besarnya momen pada separuh jarak antara kolom-kolom, yang diperoleh dari penyelesaian yang sama dan dihitung untuk berbagai harga k dan untuk ν = 0,2.
Gambar 3 Denah Perencanaan Direncanakan sebuah denah lantai seperti tampak pada gambar dan hasil perencanaan diambil dari Tugas Akhir (Zulkarnain, 2013). Digunakan sistem lantai flat slab dengan kolom persegi. Dengan data-data perencanaan sebagai berikut :
Beban hidup Mutu baja (fy) Dimensi kolom
: 2,5 kNm : 400 MPa : -Kolom interior = (60x60) cm
:
Beban mati : 1,2 kNm Mutu beton (f’c) : 35 Mpa -Kolom eksterior = (40x60) cm
4.1 Perencanaan Awal dengan Metode Perencanaan Langsung
Mu (kNm) Factor distribusi
Tabel 1 Distribusi momen Arah sumbu x ℓ /ℓ = 8/8 = 1,0 ; α = 0 Momen Momen Momen negative positif negative interior lapangan eksterior 497,7 369,72 184,86 75% 60% 100%
Arah sumbu y ℓ /ℓ = 8/8 = 1,0 ; α = 0 Momen Momen Momen negative positif negative interior lapangan eksterior 497,7 369,72 184,86 75% 60% 100%
Momen rencana lajur kolom (kNm)
373,275
221,832
184,86
373,275
221,832
184,86
Momen rencana lajur tengah (kNm)
124,425
147,888
0
124,425
147,888
0
Lajur kolom
4.2 Lendutan Tabel 2 Lendutan Jarak Lendutan x
y
mm
0a
0b
0
0.1a
0b
1754.548
0.2a
0b
1753.876
0.3a
0b
1753.396
0.4a
0b
1753.108
0.5a
0b
1753.012
0.6a
0b
1753.108
0.7a
0b
1753.396
0.8a
0b
1753.876
0.9a
0b
1754.548
1.0a
0b
0
Lendutan 1756 1755 1754 1753 1752 1751 0.1a 0.2a 0.3a 0.4a 0.5a 0.6a 0.7a 0.8a 0.9a Grafik 1 Lendutan
4.3 Momen Lentur
Jarak X 0a
Tabel 3 Momen Lentur Momen Lentur Program Komputer y Analitis (kNm) (kNm) 0b 505.6369 504.8369
0.1a
0b
503.3314
502.4314
0.2a
0b
501.5383
500.6383
0.3a
0b
500.2575
499.3575
0.4a
0b
499.489
498.589
0.5a
0b
499.2329
498.2329
0.6a
0b
499.489
498.589
0.7a
0b
500.2575
499.3575
0.8a
0b
501.5383
500.6383
0.9a
0b
503.3314
502.4314
1.0a
0b
505.6369
504.8369
510 505 500
Analitis (kNm)
495
Program Komputer (kNm)
490 0a 0.1a 0.2a 0.3a 0.4a 0.5a 0.6a 0.7a 0.8a 0.9a 1.0a Grafik 2 Momen Lentur 4.4 Penulangan
Lajur
Kolom
Jenis momen Negatif Interior Negatif Eksterior Positif Lapangan Negatif Interior
Tengah
Negatif Eksterior Positif Lapangan
Momen (kNm) 428,175
Tabel 4 Rencana Penulangan Pelat Arah Sumbu x Ukuran tulangan dan Momen jarak (kNm)
Arah Sumbu y Ukuran tulangan dan jarak
D25 berjarak 500 mm
428,175
D25 berjarak 500 mm
D20 berjarak 300 mm
423,32
D20 berjarak 300 mm
D24 berjarak 1600 mm
428,175
D24 berjarak 1600 mm
D20 berjarak 300 mm
428,175
D20 berjarak 300 mm
D20 berjarak 300 mm
423,32
D20 berjarak 300 mm
D20berjarak 1100 mm
428,175
D20berjarak 1100 mm
423,32 428,175 428,175 423,32 428,175
Gambar 4 Sketsa Penulangan Pelat
Gambar 5 Penulangan Lajur Kolom
Gambar 6 Penulangan Lajur Tengah 5.
KESIMPULAN 1. Lendutan pada tiap panel adalah sama karena panel yang direncanakan memiliki dimensi dan bentuk yang sama. 2. Bentuk kolom menentukan lendutan dan momen lentur yang dihasilkan.
3.
6.
Terdapat penambahan tulangan di daerah muka kolom karena adanya gaya geser yang terjadi di daerah muka kolom.
SARAN 1. Dalam tugas akhir ini, bentuk panel yang dibahas adalah bentuk persegi. Akan sangat baik apabila dikembangkan dengan bermacam jenis bentuk panel, misalnya berbentuk persegi panjang atau pun lingkaran, bahkan variasi dari beberapa panel. 2. Untuk pengembangan tugas akhir ini dapat dianalisa penggunaan kolom berbentuk lingkaran.
DAFTAR PUSTAKA Anonim, (2002), Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, SNI 03-2847-2002, Bandung : Badan Standarisasi Nasional. Dipohusodo, Istimawan, (1996), Struktur Beton Bertulang, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Nawy, Edward G, (1998), Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar, Refika Aditama, Bandung. Timoshenko, Stephen P. dan S. Woinowsky-Kreiger, (1986), Teori Pelat dan Cangkang Edisi Kedua, Erlangga, Jakarta. Zulkarnain, Dicky, (2013), Perencanaan Pelat Lantai Flat Slab Berdasarkan Tata Cara SNI 03-2847-2002. Tugas Akhir Departemen Teknik Sipil FT USU, Medan : Universitas Sumatera Utara.
