PERENCANAN PORTAL BANGUNAN BERTINGKAT 10 DENGAN MENGGUNAKAN PRESTRESSED CONCRETE SESUAI DENGAN ACI 318-05 Kelvin1, Johannes Tarigan2 1
Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan Email :
[email protected] 2 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan
ABSTRAK Pemakaian balok prategang masih sangat jarang digunakan untuk pembangunan gedung tinggi di Indonesia sedangkan di negara maju sudah sangat sering digunakan . Pada tugas akhir ini akan direncanakan penggunaan balok prategang pada gedung bertingkat 10 yang akan direncanakan sebagai tempat parkir dan akan dibandingkan dengan penggunaan balok beton bertulang .Penggunaan beton bertulang sebenarnya tidak efisien karena bentang yang cukup besar yang terdapat pada gedung bertingkat 10 ini yakni 12 m. Oleh karena itu akan direncanakan dengan menggunakan balok prategang agar lebih efektif dan efisien untuk digunakan. Dalam tugas akhir ini akan direncanakan penggunaan balok bertulang sesuai dengan SNI 1782-2002 dan akan dibandingkan dengan penggunaan balok prategang yang mengacu kepada ACI 318-05 agar bisa dilihat penggunaan balok yang lebih efektif dan efisien. Dalam mendesin blok prategang cukup berbeda dengan balok beton bertulang karena setelah momen primer dihitung dengan menggunakan program maka momen sekunder harus dihitung dengan manual agar bisa didapatkan momen balok prategang yang sesuai . dan dalam perencanaan juga terdapat perbedaan dari volume balok yang menggunakan beton bertulang dan beton prategang yaitu untuk balok beton bertulang , balok frame 1 volumenya = 28 m3 , balok frame 2 volumenya = 28 m3 sedangkan untuk balok beton prategang , balok frame 1 volumenya = 11,2 m3 , balok frame 2 volumenya = 11,2 m3 .Dari tugas akhir ini kita dapat menyimpulkan bahwa untuk bentang panjang akan lebih efektif dan efisien jika menggunakan balok prategang karena akan menghemat penggunaan volume beton dan juga dimensi blok yang direncanakan dengan menggunakan balok prategang akan lebih kecil dan langsing dibandingkan dengan balok bertulang Kata Kunci : Balok, Beton Bertulang, Beton Prategang
ABSTRACT Prestressed concrete beams are still very rarely used for the construction of tall buildings in Indonesia, while in developed countries have been frequently used. In this thesis , prestressed concrete beams at the 10-story building will be used as a parking lot and will be compared with the use of reinforced concrete beams. Use of reinforced concrete was not efficient enough for large spans contained in this 10-story building that is 12 m. Therefore it will be planned using prestressed concrete beam for more effective and efficient to use. In the final project will be planned in accordance with the use of reinforced beams ISO 1782-2002 and will be compared with the use of prestressed beams ACI 318-05, which refers to the use of the beam to be seen more effective and efficient. In a quite different design an prestressed block with reinforced concrete beams due after the primary moments calculated using the program then the secondary moments should be calculated manually in order to obtain the appropriate moment prestressed beams. and there are also differences in the planning of a volume that uses a reinforced concrete beams and prestressed concrete beams, namely for concrete slabs, beams frame 1 volume = 28 m3, the beam frame 2 volume = 28 m3 while for prestressed concrete beams, beam frame 1 volume = 11, 2 m3, beam frame 2 volume = 11.2 m3. From this thesis we can conclude that for long spans will be more effective and efficient when using prestressed beams as it will save the use of volume and dimensions of concrete blocks that are designed using prestressed concrete beams will be smaller and slimmer than the reinforced concrete beams Key Words : Beams , Reinforced Concrete, Prestressed Concrete
1.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Beton prategang sudah menjadi bahan konstruksi yang umum digunakan di luar negeri seperti di negaranegara Eropa atau Amerika untuk membangun bangunan industri ataupun bangunan bertingkat tinggi. Hal yang melatarbelakangi saya unuk membuat tugas akhir mengenai desain bangunan bertigkat dengan beton prategang karena berbagai keunggulan yang dimiliki beton prategang daripada penggunaan beton bertulang dan juga karena beton prategang masih jarang digunakan di Indonesia untuk bangunan konstruksi bertingkat tinggi . Penggunaan balok prategang menurut PCI design handbook edisi ke enam yang mengacu kepada Wight K,James .2004. Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318- 05 & commentary),lebih ditujukan kepada penghematan bahan konstruksi bila menggunakan desain balok bangunan bertingkat 10 dengan menggunakan beton prategang dibandingkan dengan penggunaan beton bertulang biasa baik itu penghematan jumlah beton yang digunakan ataupun jumlah tulangan yang diperlukan serta jumlah baja prategang yang dipakai. Penggunaan balok prategang juga didasari pada fungsi bangunan bertingkat 10 yang akan saya desain sebagai tempat parkir telah memiliki peraturan yang telah dirancang oleh PCI Institute Amerika. Dalam buku yang ditulis oleh (Force Greg, 1997), di mana untuk gedung parkir yang konstruksinya memakai precast dapat dilihat rumus dan teori dalm hal desain gedung parkir yang memakai konstruksi precast prestress antara lain perhitungan balok precast yang prestress dan ini yang menjadi acuan di tugas akhir ini.
1.2. Perumusan Masalah Masalah yang akan dibahas dalam penulisan ini adalah cara perencanaan balok pada sebuah bangunan bertingkat 10 dengan menggunakan beton prategang. Di Indonesia , penggunaan beton prategang untuk balok bangunan bertingkat tinggi masih sangat jarang digunanakan jika dibandingkan dengan penggunaan beton bertulang.Oleh karena itu pada penulisan ini akan dibahas cara merencanakan balok pada bangunan bertingkat 10 dengan menggunakan beton prategang dan akan dibandingkan dengan balok yg menggunakan beton bertulang biasa.
1.3. Tujuan Penulisan Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui cara mendesain balok sebuah bangunan bertingkat tinggi dengan menggunakan beton prategang dan agar hasilnya dapat dibandingkan dengan penggunakan beton bertulang biasa sehingga dapat dilihat efisiensi dan efektifitas yang diperoleh dengan menggunakan beton prategang untuk bentang panjang pada balok bangunan bertingkat tinggi .
1.4. Batasan Masalah Batasan masalah dalam penulisan tugas akhir ini adalah : a.
b. c. d. e. f.
Bangunan yang didesain adalah portal bangunan bertingkat 10 dengan beton prategang pada balok bangunan tersebut sesuai dengan design handbook PCI (Prestressed Concrete Institute) yang mengacu kepada Wight K,James,2004. Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-05) Perhitungan Struktur Bangunan 10 lantai menggunakan Structure Analysis Programe (SAP) Hal yang akan dibahas lebih rinci adalah analisa dan desain balok prategang pada bangunan bertingkat 10 yang akan saya desain. Kombinasi pembebanan diikuti sesuai dengan Anonim 1, 2002 . Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2487-2002) Untuk ukuran balok dan kolom ditentukan dan diasumsikan sendiri. Mutu beton prategang yang digunakan adalah k-400 dan untuk tugas akhir saya ini saya menggunakan beton mutu tinggi k-400 karena beton prategang mempunyai sifat penyusutan dan rangkak yang rendah, mempunyai modulus elastisitas dan modulus tekan yang tinggi serta dapat menerima tegangan yang lebih besar
2. METODE
Gambar 1 Tampak Atas Portal Gedung Bertingkat 10
Gambar 2 Tampak Depan Portal Gedung bertingkat 10
Gambar 3 Tampak Samping Portal Gedung Bertingkat 10
Kombinasi Pembebanan
Kombinasi Pembebanan yang digunakan sesuain dengn SNI 2002 yaitu 1,4 DL 1,2 DL + 1,6 LL 1,2 DL + 1,0 LL + 1,0 E 1,2 DL + 1,0 LL - 1,0 E Keterangan : DL = beban mati E = beban gempa sesuai dengan Anonim 2 , 2002 LL = beban hidup
Rumus di atas berdasarkan Budiadi,Andri.2008 digunakan untuk mencari tegangan pada serat tendon Di mana : F top
= Tegangan pada serat paling atas
F bot
= Tegangan pada serat paling bawah
P
= Gaya Prategang
M
= Momen
Ac
= Luasan Beton
Ig
= Momen Inersia kotor
e
= Eksentrisitas dari tendon terhadap sumbu pusat penampang beton
c
= Jarak dari sumbu pusat penampang menuju serat terluar dari penampang beton
Gambar 4 Beban Ekivalen Portal Frame 1
ft = -
𝑃
𝐴
-
𝑃.𝑒 𝑊
+
𝑀
𝑊
Rumus di atas berdasarkan Nawy, Edward G,2001digunakan untuk mencari gaya P (gaya prategang) Di mana : ft = tegangan di serat tertekan /bawah P = gaya prategang e = eksentrisitas penampang M = momen akibat beban luar W = momen tahan 𝑥
y = 4e �( ) − ( 𝐿
𝑥 𝐿
)2 �
Rumus di atas berdasarkan Nawy, Edward G,2013 merupakan persamaan umum kelengkungan tendon dan digunakan untuk mencari gaya V (gaya prategang vertikal) Di mana : L = Panjang penampang e = eksentrisitas penampang
𝐴𝐴𝑠𝑠𝑡𝑡=
𝑀𝑢1−𝑀𝑢
𝜎st(dS2− dS1)
Rumus di atas berdasarkan Budiadi,Andri.2008 untuk penambahan tulangan non prategang. Di mana : Ast = Luas penampang retak untuk analisis jangka panjang ds1 = Jarak dari serat tekan terluar ke tulangan tekan ds2 = Jarak dari serat tekan terluar ke tulangan prategang Mu1 = Momen prategang yang direncanakan Mu = Momen prategang lapangan / tumpuan
3. Hasil dan Pembahasan Langkah pertama yang akan dilakukan adalah mencari beban hidup , beban mati dan beban gempa pada portal gedung bertingkat 10 secara manual dan kemudian dimasukkan ke dalam program komputer dan akan didapatkan hasilnya berupa momen , lintang dan normal . Momen yang didapatkan akan digunakan untuk merencanakan tulangan beton bertulang dan gaya lintang yang didapatkan untuk mendapatkan sengkang tampang balok beton bertulang.
Gambar 5 Hasil desain balok beton bertulang berdasarkan Kelvin,2013
Gambar 6 Hasil desain kolom beton bertulang berdasarkan Kelvin,2013
Perencanaan Kabel di balok : Balok Frame 1 Jumlah kabel =
𝑃𝑏
13800
=
957577,511 13800
≈ 70 kabel
Direncanakan memakai 14 kabel di dalam satu selonsong dengan luas selongsong: Luas selongsong kabel = 5 x 100 mm2 x 14 = 7000 mm2 Jadi menggunakan 5 selongsong
Balok Frame 2 Jumlah kabel =
𝑃𝑏
13800
=
599479,849 13800
≈ 48 kabel
Direncanakan memakai 12 kabel di dalam satu selonsong dengan luas selongsong: Luas selongsong kabel = 4 x 100 mm2 x 12 =4800 mm2 Jadi menggunakan 4 selongsong
Gambar 7 Hasil desain balok beton prategang berdasarkan Kelvin, 2013
Gambar 8 Hasil desain kolom dengan balok beton prategang berdasarkan Kelvin,2013
4. KESIMPULAN 1. Dimensi balok frame 1 dan 2 beton bertulang adalah 700 mm x 1000 mm dan dimensi balok frame 1 dan frame 2 beton prategang adalah 400 mm x 700 mm 2. Volume balok frame 1 dan frame 2 beton bertulang adalah 11,2 m3 sedangkan balok frame 1 dan frame 2 beton prategang adalah 28 m3 . Perbedaaannya adalah 16,8 m3 3. Berat bangunan yang memakai beton bertulang adalah 18.899.210 kg sedangkan berta bangunan yang menggunakan beton prategang adalah 13.865.530 kg . Perbedaannya adalah 5.033.680 kg (26,6 %)
DAFTAR PUSTAKA Anonim 1, 2002 . Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2487-2002) ,BSN (Badan Standarisasi Nasional) , Jakarta Anonim 2, 2002 . Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung
(SNI 1726-2002) ,BSN
(Badan Standarisasi Nasional) , Jakarta Budiadi,Andri,2008.Desain Praktis Beton Prategang.Andi Offset.Yogyakarta Force,Greg,1997.Precast Prestressed Concrete Parking Structure : Recommended Practice for Design and Construction, PCI Institute,USA Kelvin,2013. Perencanaan Portal Bangunan Bertingkat 10 dengan Menggunakan Prestressed Concrete sesuai dengan ACI 318-05.Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, Medan Nawy, Edward G,2001.Beton Prategang:Suatu Pendekatan Mendasar Jilid 1. Erlangga , Jakarta Nawy, Edward G,2003.Beton Prategang:Suatu Pendekatan Mendasar Jilid 2, Erlangga ,Jakarta Wight
K,
James
.2004.
Building
Code
05 & commentary),ACI International , USA
Requirements
for
Structural
Concrete
(ACI
318-
