BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Kota Surabaya merupakan kota dengan jumlah penduduk yang sangat padat. Kebutuhan akan sarana dan prasaranan pendukung di kota tersebut sangat di perlukan salah satunya adalah kebutuhan akan tempat tinggal yang terus meningkat. Sementara itu ketersediaan lahan untuk tempat tinggak di kota tersebut semakin sempit,hal tersebut menjadi satu alasan banyak bangunan tempat tinggal di kota surabaya dibangun bertingkat dan salah satunya Apartement East Coast Recidence yang terletak dikawasan perumahan pakuwon city. Gedung Apartemen East Coast Recidence Pakuwon city Surabaya, dan mempunyai luas lahan ± 47681,56 m2 terdiri atas bangunan 18 lantai. Perencanan awal pembangunan Gedung Apartemen East Coast Recidence ini, seluruh pekerjaan struktural meliputi pelat, balok dan kolom dibangun dengan menggunakan beton bertulang konvensional. Pada Proyek Akhir ini penulis merencanakan ulang Gedung Apartemen East Coast Recidence dengan menggunakan struktur komposit baja beton pada struktur utamanya meliputi pelat, balok dan kolom. 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. 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 (Salmon, Charles G. & E.Johnson, John.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 dan PPIUG 1983.
1.2. Permasalahan Permasalahan yang ditinjau dalam modifikasi perancangan gedung Apartemen East Coast Recidence dengan menggunakan struktur komposit baja beton, antara lain : 1. Bagaimana menentukan Preliminary design penampang struktur primer dan struktur sekunder. 2. Bagaimana menghitung pembebanan setelah adanya modifikasi. 3. Bagaimana memodelkan dan menganalisa struktur setelah adanya modifikasi. 4. Bagaimana merencanakan sambungan yang memenuhi kriteria perancangan struktur. 5. Bagaimana merencanakan pondasi yang sesuai dengan besar beban yang dipikul dan kondisi tanah di lapangan. 6. Bagaimana menuangkan hasil perhitungan dan perencanaan dalam bentuk gambar teknik.
. 1.3. Tujuan Adapun tujuan dari modifikasi perancangan gedung Apartemen East Coast Recidence dengan struktur komposit baja beton, yaitu : 1. Dapat menentukan Preliminary design penampang struktur primer dan struktur sekunder. 2. Bagaimana asumsi pembebanan setelah adanya modifikasi. 3. Dapat memodelkan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program bantu ETABS 9.6. 4. Dapat merencanakan sambungan yang memenuhi kriteria perancangan struktur, yaitu kekuatan, kekakuan dan stabilitas (stability). 5. Dapat merencanakan pondasi yang sesuai dengan besar beban yang dipikul dan kondisi tanah di lapangan. 6. Dapat menuangkan hasil modifikasi perencanaan dan perhitungan dalam bentuk gambar teknik.
1.4. Batasan Masalah 1. Perencanaan struktur utama meliputi balok induk dan kolom dan struktur sekunder meliputi balok anak, tangga dan pelat lantai.
1
2. Perencanaan kolom komposit menggunakan tipe kolom baja berselubung beton ( king cross ) dimana desain awal gedung menggunakan kolom beton bertulang. 3. Perencanaan balok komposit dimana desain awal gedung menggunakan balok beton bertulang. 4. Perencanaan pelat lantai menggunakan bondex. 5. Merencanakan pondasi bangunan. 6. Jumlah lantai yang semula 18 lantai akan direncanakan ulang menjadi 12 lantai. 7. Tidak memperhitungkan segi ekonomis dan hanya memperhitungkan metode pelaksanaan konstruksi yang berhubungan dengan perhitungan struktur. 8. Perencanaan tidak meliputi instalasi mekanis, instalasi listrik, plumbing dan saluran air. 9. Permodelan dan analisa struktur dilakukan dengan program bantu ETABS 9.6.
1.5.
Manfaat
Manfaat yang dapat diambil dari Tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Menghasilkan perencanaan struktur gedung komposit baja-beton yang rasional dengan memenuhi persyaratan keamanan struktur 2. Mendapatkan suatu analisa dari perencanaan struktur tersebut sehingga dapat meminimalisasi kegagalan pada saat perencanaan
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Umum Pada tugas akhir ini “Gedung Apartemen East Coast Recidence “ akan dimodifikasi menggunakan struktur komposit baja beton, yaitu dengan mengkombinasikan dua penampang yang terdiri dari profil baja dan campuran 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, R., Knobloch, B.,& Mazumder, A.,1999). 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. 2.2
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 031729-2002 Ps.12.2.6). b. Balok komposit parsial Pada balok komposit parsial, kekuatan balok dalam memikul lentur
2
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).
Mn
As . f y
d 2
ts
a 2
C
T
tb
d1
hr
d2
(Pyc-T)/2
d3
PNA fy D
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 terpenuhi (SNI 03-17292002 Ps.12.2.8)
1.1.1. Menghitung momen nominal Perhitungan Mn berdasarkan distribusi tegangan plastis :
Pyc
fy
Gambar 2.4. Distribusi tegangan elastis Menghitung momen nominal ( Mn ) negatif. 1.Menentukan lokasi gaya tarik pada balok baja T = n.Ar.fyr Pyc = As.fy Gaya pada sayap ; Pf b f .t f . f y Pyc
Gaya pada badan ; Pw
T 2
Pf
Pw tw. f y
aw
2.Menghitung jarak ke centroid d1 = hr + tb – c d2 = Gambar 2.1. Distribusi tegangan plastis (Sumber :Charles G. Salmon, 1996) 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 :
a
d3 =
( Pf .0,5.t f ) ( Pw (t f Pf
Pw
d 2
3.Menghitung momen ultimate : Mn = T(d1 + d2) + Pyc(d3 - d2) b efektif btr ts hr
GNE GNE komposit
As . f y 0,85. f c '.beff
0,5.a web )
GN baja
d
yt
3. Kekuatan momen nomimal : M n C.d 1 atau T.d1 Bila kekuatan nominal dinyatakan dalam bentuk gaya baja akan diperoleh :
Gambar 2.2. Metode transformasi luasan Perhitungan Mn berdasar distribusi tegangan elastis : 1. Menghitung nilai transformasi beton ke baja Ec = 4700 . f ' Mpa .......... untuk c beton normal. Es = 200000 Mpa n
=
E E
s c
3
Jumlah penghubung geser (shear connector) yang dibutuhkan yaitu : n =
beff
btr
=
Atr
= btr . ts
n
C Qn
2. Menentukan letak garis netral penampang transformasi (dimomen ke ambang atas) t A . s tr 2 GNE =
A . t s
A
A
tr
3. Menghitung transformasi It
momen
BAB III METODOLOGI
d 2
s
s
inersia
3.1
penampang
DIAGRAM ALIR METODOLOGI
= 2
b . ( t )3 tr s 12
t A
tr
GNE
s 2
I
x
A
s
d 2
2
t
h
s
r
GNE
4. Menghitung modulus penampang transformasi yc = GNE yt = d + ts + hr - GNE I I tr Str.c = dan Str.t = tr y y t c 5. Menghitung momen ultimate Kapasitas momen positif penampang balok komposit penuh digunakan dari nilai yang terkecil dari : Mn1 = 0,85 . fc’ . n . Str.c Mn2 = fy . Str.t Jadi : Mu . Mn
1.1.2. Penghubung Geser Kekuatan penghubung geser jenis paku (LRFD Pasal 12.6.3)
Q
n
0,5. A
sc
.
f .E .r c' c s
A
.f sc u
Dimana : rs untuk balok tegak lurus balok rs untuk balok sejajar balok
Keterangan : Nr = jumlah stud setiap gelombang Hs = tinggi stud Hr = tinggi bondek Wr = lebar effektif bondek Asc = Luas penampang shear connector fu = Tegangan putus penghubung paku/stud Qn = Kuat nominal geser untuk penghubung geser
: rs
0.85 Nr
: rs 0.6 *
*
Hs wr * hr hr
1
1
Hs wr * 1BAB 1 IV hr hr PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER
4.1. Perencanaan tangga 4.1.1.Data – data Perencanaan Tangga lantai 1 – 11 tipikal : Ketinggian antar lantai Tinggi bordes Tinggi injakan (t) Lebar injakan ( i )
: : : :
350 cm 175 cm 17,5 cm 28 cm
4
175 = 10 buah 17,5
Jumlah tanjakan (Σt)
:
Jumlah injakan (Σi) = 9 buah Lebar bordes Panjang bordes Lebar tangga
: (Σt) –1 = 10 - 1
Sudut Kemiringan ( )
:
Balok Anak Balok Anak lantai direncanakan menggunakan profil Wf 350x175x6x9 Balok Anak Atap direncanakan menggunakan profil Wf 300X150X5,5X8
: 150 cm : 300 cm : 150 cm arc
32,010 a. Persyaratan tangga : 60 cm 2t + i 65 cm 60 cm (2 x 17,5) + 28 60 cm 63 cm 65 cm
tg
17,5 = 28
65 cm
b. Syarat sudut kemiringan : 250 400 250 0 40 ….. OK
…..
32,010
150
300
Balok tangga channal 260 x 90 x 10 x 14
252
4.2. Perencanaan Balok Lift Perencanaan balok lift meliputi balok – balok yang berkaitan dengan ruang mesin lift, yaitu terdiri dari balok penumpu dan balok penggantung lift. Untuk lift pada bangunan ini menggunakan lift yang diproduksi oleh Sigma elevator company, dengan data – data sebagai berikut : Tipe lift : Penumpang Merk : Sigma Kapasitas :15 orang/1000 kg Lebar pintu (opening width) : 900 mm Dimensi sangkar (car size) : 2 inside : 1600 x 1500 mm Outside : 1650 x 1665 mm2 Dimensi ruang luncur: 4300 x 2150 mm2 Dimensi ruang mesin: 4300 x 2150 mm2 Beban reaksi ruang mesin : R1 = 6150 Kg (Berat mesin penggerak + beban kereta + perlengkapan) R2 = 4600 Kg (Berat bandul pemberat + perlengkapan)
OK
Pelat Anak Tangga = 3mm
150
4.3
150
Balok Penggantung Lift
Balok Penumpu Lift
Gambar 4.1 Tangga 4.2
Perencanaan Plat Pada perencanaan struktur pelat direncanakan menggunakan bondek, • Tebal Pelat Atap 11 cm • Tebal Pelat lantai 1 – 11 11 cm
1,25 m
2,5 m
: Balok Anak
: 2,15 m 4,3 m
Tulangan negatif 8-150
50
Tebal plat 0,8 mm
50
Gambar 4.3 Denah Perencanaan lift
• •
BALOK
Balok Penggantung lift 150 x 5,5 x 8 Balok Penumpu lift 150 x 5,5 x 8
: WF 300 x : WF 300 x
Gambar 4.2 pelat 5
BAB V ANALISA STRUKTUR UTAMA 5.1
Perencanaan Balok Induk Memanjang Sebagai contoh perhitungan adalah balok utama memanjang interior.
Jadi, termasuk penampang kompak, maka Mnx = Mpx Kontrol Lateral Buckling Jarak Penahan Lateral Lb = 240 cm Berdasarkan tabel untuk BJ 41 profil WF 450.200.9.14 didapatkan : Lp = 223,450 cm, Lr = 666,363 cm Jadi, Lb >Lp → bentang menengah, Untuk komponen struktur yang memenuhi Lr > Lb > Lp, kuat nominal komponen struktur adalah :
Mn Gambar 5.1 Denah Pembalokan lantai 3 Pada perencanaan ini, ditunjukkan contoh perhitungan balok Induk pada lantai 4 dengan kode balok B-167. Pada perhitungan berikut Balok Induk direncanakan dengan profil WF 450x200x9x14. Panjang balok (L) = 720 cm. Adapun data – data profil adalah sebagai berikut : A = 96,76 cm2 ix = 18,6 cm r = 18 mm W = 76kg/m tw = 9 mm Zx = 1621 cm3 d = 450 mm tf = 14 mm Zy = 289 cm3 b = 200 mm Ix = 33500 cm2 Sx = 1490 cm3 iy = 4,4 cm Iy = 1870 cm4 Sy = 187 cm3 h = 422 mm f’c= 25 Mpa Bj 41 hr =53 mm 5.5.1 Kondisi Balok Induk memanjang Sebelum Komposit Dari hasil output ETABS v9.6.0 untuk batang B-177, didapatkan : Mmax (-) = 3261879 Kgcm L = 720 cm Kontrol Kekuatan Penampang (Local Buckling) Pelat badan : h
422
tw
9 1680
p
fy
46,88
1680
106 ,25
250
h
< λp..............OK tw bf 200 7,14 2tf 28 170 170 10 ,75 fy 250 h tw
<
170 fy
..............OK
Cb M r
(M p
Mr )
( Lr ( Lr
Lb ) Lp )
Mp
MA = 90605,26 Kgcm MB = 198209,92 Kgcm MC = 95539,34 Kgcm
Cb
12,5Mmaks 2,5Mmaks 3M A 4M B
3M C
2,3
12,5.3261879 (2,5.3261879 ) (3.90605,26 ) (4.198209,92 ) (3.95539,34 )
= 4,2 > 2,3 → dipakai 2,3 My = Sx.fy = 1490 . 2500 = 3725000 Kgcm Mp = fy.Zx = 2500 . 1621 = 4052500 kgcm < 1,5 My MR = (fy-fr)Sx = 1800. 1490 = 2682000 kgcm
(666,363 240) (666,363 223,450) = 9202965,96 kgcm > 4052500 kgcm Dipakai Mn = Mp = 4052500 kgcm Persyaratan : Mu ≤ φMn 3261879 Kgcm ≤ 0,9. 4052500 kgcm 3261879 Kgcm < 3647250 kgcm............OK Jadi Penampang profil baja sebelum komposit mampu menahan beban yang terjadi. Mn 2,3 2682000 (4052500 2682000)
5.1.2 Kondisi Balok Utama Setelah Komposit Zona momen Positif Dari hasil output ETABS v9.6.0 didapatkan momen positif adalah Mmaks = 3048474,023 Kgcm (batang B186). L= 7,2 m Menghitung Momen Nominal
6
Mp
e = y + hr + ( ½.tb )= 23,66 + 53+(½.57) =32,16 cm e’ = y – (δ/2) = 23,66- (0,239/2) = 23,54 cm Mn = Mp = C.e +C’’.e’ =( 218025.32,16 )+ ( 11937,5.23,54) = 7293112,422 kg cm
Kontrol kriteria penampang Untuk Badan h
1680
tw
fy
h
422
tw
p
9 1680
46,88
1680
Syarat :
106 ,25
fy 250 46,88 < 106,25.......ok
Profil penampang kompak, sehingga kapasitas momen penampang dianalisa dengan distribusi tegangan plastis. L = 720 cm beff ≤ ¼ .L = ¼.720 cm = 180 cm jadi beff = 180 cm tp = tb- hr = 11-5,3 = 5,7 cm Penampang Bondek // Balok Menentukan gaya tekan yang terjadi pada pelat Karena letak balok induk (B-186) sejajar dengan penampang bondek, maka : T = As.fy = 96,76.2500 = 241900 kg C = 0,85 x fc’ x tpt x beff = 0,85 x 250 x 5,7 x 180 = 218025 kg (menentukan) C < T (maka GNP berada pada baja) Menentukan jarak-jarak dari centroid gayagaya yang bekerja:
Mu ≤ .Mn 3048474,023 kgcm ≤ 0,85. 7293112,422 kgcm 3048474,023 kgcm ≤ 6199145,559 kgcm 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 v9.6.0 didapatkan momen negatif Mmaks = 3731493,88 Kgcm (batang B-186). L = 720 cm beff ≤ ¼ .L = ¼.720 cm = 180 cm tbondex = 0,75 mm fyr = 240 Mpa ts = 100 mm Dipasang tulangan pada pelat beton 10 D 10 disepanjang beff. Batang tulangan menambah kekuatan tarik nominal pada pelat beton 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 = 96,76. 2500 = 241900 Kg
Gambar 5.2 Diagram tegangan pada Daerah Momen positif balok memanjang C' '
A'
T C 2
C' fy
11937,5 2500
A' bf
478 2,39mm 200
As. d y
241900 218025 11937,5kg 2
A'. 2 2 As A'
4,78cm
96,76.(45 / 2) 4,78.(0,239 / 2) 23,66cm 96,76 4,78
Gambar 5.3 Diagram tegangan pada Daerah momen negatif balok memanjang Karena Pyc > Tc, maka PNA pada web, berlaku persamaan.
7
Ts
Pyc Tc
241900 18849,56
2
2
Qn
Pyc Tc
Tf 2 111525,22
= 70000 = 41525,22 Kg
–
Jarak garis netral dari tepi bawah sayap : Tw
41525,22
fy.tw
2500.0,9
= 0,5.200,96
= 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 :
Gaya pada sayap, Tf = bf . tf . fy = 20 . 1,4 . 2500 = 70000 Kg
aw
fc'.Ec
25.24102,979
= 111525,22 Kg
Gaya pada badan, Tw =
= 0,5.Asc.
N
T Qn
241900 7799,827
31,45 = 32 buah
Jadi, dibutuhkan 64 buah stud untuk seluruh bentang. Jarak seragam (P) dengan 2 stud pada masing-masing lokasi :
P
= 18,45 cm 5.2
L N
720 32
22,5 cm
Perencanaan Kolom Komposit
Menenentukan Jarak Gaya yang Bekerja dari Centroid d2 =
(Tf .0,5tf )
(Tw(tf Tf
0,5aw))
Tw
= (70000.0,5.1,4) (41525,22.(1,4 0,5.18,45)) 70000 41525,22
= 4,39 cm d3 = D/2 =45/2 = 22,5 cm d1 = ts – c = 10-2,5 = 7,5 cm Perhitungan Momen Nominal Negatif Mn = Tc (d1+ d2) + Pyc(d3 – d2) = 18849,56(7,5 + 4,39) + 241900 (22,5 – 4,39) = 4604930,26 Kgcm Persayaratan : Mu ≤ φMn 3731493,88 Kgcm ≤ 0,85 . 4604930,26 Kgcm 3731493,88 Kgcm ≤ 3914190,72 Kgcm.......OK Perencanaan Penghubung Geser Untuk penghubung geser yang dipakai adalah tipe stud: ds = 16 mm Asc = 200,96 mm2 fu = 410 Mpa = 41 kg/mm2 Ec =
w1,5 .0,041. fc'
Gambar 5.4 Tampak Depan Dari hasil output ETABS v9.2.0 diperoleh gaya – gaya yang bekerja pada kolom C 79 lantai 1 adalah : Pu = 565825 Kg Mux = 38238,8 Kgcm Muy = 107594 Kgcm Vux = 24919,6 Kg Vuy = 9198,82 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 3 = 1997,6 cm w = 179,2 kg/m tf = 16 mm Sy = 2046,6 cm3 H = 500 mm Ix = 49940 cm4 ix = 14,79 cm B = 200 mm Iy = 52189 cm iy = 15,17 cm r = 20 mm f’c = 25 MPa
24001,5.0,041 25 = 24102,979 Mpa
8
12 - 200
4 22
Tulangan Lateral ( sengkang dipasang Ø 12 – 200 mm) 1 Luas tulangan sengkang = . .12 2 = 113,04 4 mm Luas sengkang minimum = 0,18x200 = 36 mm2 < 113,04 mm2 Luas penampang bersih (Acn) = (70x70) - (228,4+15,19) = 4656,41 cm2
Gambar 5.5 Penampang Kolom Komposit 1 1 1 Zx = (( . d.tw. . d) + (b-tw)(tf)(d-tf)) + (( . 2 2 2 1 b.tf. . b).2 + 2 1 1 (d-2tf).( . tw).( . tw)) 2 2 1 1 1 = (( . 50.1. . 50)+(20-1)(1,6)(50-1,6))+(( . 2 2 2 1 20.1,6. . 20).2 2 1 1 + (50-2.1,6).( . 1).( . 1)) 2 2 = 2428,06 cm3 1 1 1 1 1 Zy = (( . tf.b. . b).2 + (d-2tf). . tw. . tw) + ( 2 2 2 2 2 1 (d+tw).tw. 2 (d+tw) + (b-tw).tf.(d+tw-tf))
1 1 1 1 = (( . 1,6.20. . 20).2 + (50-2.1,6). . 1. . 1) 2 2 2 2 + 1 1 ( (50+1).1. (50+1) + (20-1).1,6.(50+12 2 1,6)) = 2483,71 cm3 Kontrol luas penampang minimum profil baja : As 228 ,4 .100 % = 4,7 > 4% Ac (70 x70 ) Tulangan Longitudinal 4D22 Jarak spesi tulangan = 700-(2x40)-(2x12)-(22) = 574 mm 1 Luas tulangan longitudinal (Ar) = 4. . .22 2 4 = 1519,76 mm2 Ar minimum = 0,18x574 = 103,32 mm2 < 1519,76/4= 379,9mm2
Untuk baja yang diberi selimut beton : c1 0,7 c2 0,6 c3 0,2 Kuat nominal aksial kolom komposit
f my
f my
fy
c1 . f yr
Ar As
250 0,7 x240
c2 . f c '
Ac As
15,19 4656,41 0,6 x25. 228,4 228,4
= 566,98 Mpa Modulus Elastisitas (E) diubah menjadi modulus elastisitas modifikasi (Em)
Ec
0,041xw1,5 x f c ' =
0,041x24001,5 x 25 Es
Em
= 24102,979 Mpa 200000 Mpa
E c3 xEc . = 2.105
Acn As
0,2 x24102,979.
4656,41 228,4
= 298277,89 Mpa Jari-jari girasi penampang (r) diubah menjadi jari-jari girasi modifikasi (rm) rm = 0,3.b = 0,3x70 = 21 cm > iy (dipakai rm) Panjang efektif Kx dalam rangka bidang ditentukan dengan menggunakan faktor-faktor kekangan G dengan gambar sebagai berikut : Terhadap sumbu y
3.5 Ix= 33500 cm4
Ix=33500 cm4 cm 4 Ix = 46800
Ix = 46800 cm 4
Ix= 90400 cm4
3.5
7.2
Ix = 49940 cm 4
Ix = 49940 cm 4
7.2
9
Kolom 1 (K1) = Kolom 2 (K2) : K 500.200.10.16 Ix = 49940 cm4 Iy = 52189 cm4 ix = 14,79 cm4 iy = 15,17 cm4 A = 226,4 cm2 Balok 1 (B1) = Balok 2 (B2) : WF 450 x 200 x 9 x 14 Ix = 33500 cm4 Tekuk terhadap sumbu x : Ic = Ix kolom
Ix L Ix L
GA =
49940 350 = 3,06 33500 2x 720
2x kolom
balok
GB = 1 (ujung kolom di anggap jepit) Jenis rangka tidak bergoyang sehingga dari nomogram didapatkan nilai : Kcx = 0,84 Lkx = kcy x L = 0,84 x 350 = 294 cm
x
Lkx rm
294 14 cm (menentukan) 21
Terhadap sumbu x
3.5
Iy = 52189 cm 4
Iy = 52189 cm 4
6
4
Tekuk terhadap sumbu y : Ic = Iy kolom
52189 350 = 11100 11100 640 400 2x
kolom
balok
1,26 GB = 1 (ujung kolom di anggap jepit) Jenis rangka tidak bergoyang sehingga dari nomogram didapatkan nilai : Kcy = 0,79 Lk = kcy x L = 0,79 x 350 = 276,5 cm
y c
Lky rm f my Em
276,5 21 =
14
1,43 = 1,6 0,67x0,319
1,031 f my
f cr
=
566,98 = 549,93Mpa = 5499,3 1,031
kg/cm2
Pn
228,4 x5499,3 kg/cm2 =
As . f cr
1256040,12kg
.Pn 0,85x1256040,12 1067634,102 kg > Pu Semua beban desain kolom ditopang oleh kolom komposit (terdiri dari profil baja dan beton) Persyaratan luas minimal penampang beton yang menahan beban desain kolom adalah : Kemampuan profil baja menahan beban : .Pns 0,85. As . f y 0,85x228,4 x2500 =
Kemampuan penampang beton menahan beban :
4 Ix=11100 Ix=cm 11100 cm4 Iy = 90400 cm 4
Iy = 90400 cm 4
GA =
1,43 1,6 0,67x c
485350 kg 3.5
Iy L Iy L
(0,25 < c < 1,2) termasuk dalam kategori kolom menengah, dimana:
13,16 cm
.Pnc
Pn
1067634,102
= 582284,102 kg Syarat yang harus dipenuhi untuk luas penampang beton : .Pnc 1,7. . f c' . Ab
Ab
.Pnc 1,7. . f c '
0.85x582284,102 1370,08 1,7 x0,85x 250
cm Luas penampang beton yang ada (Acn) = 4656,41 cm2 > 1370,08 cm2....................................ok Kuat Nominal Momen Kolom Komposit menurut formula Smith : Luasan badan profil (Aw) = twxd= ( 1x50) = 50 cm2 22 Cr 40 12 = 63 mm 2 h1 = h2 = 700 mm
Pu .Pn
565825 0,529 > 0,2 1067634,102
Mnx = Zx.fy +
566,98 = 0,319 298277,89
Pns
h2 2
1 (h2-2Cr).Ar.fyr + 3
Aw. fy . Aw. fy 1,7. fc'.h1
10
485350
Mnx = 2428,06x2500+
Gambar 6.6 Sambungan Balok Interior – Kolom
1 (703
2x6,3).15,19.2400 + 70 50.2500 .50.2500 = 10617464,72 2 1,7.250.70 kgcm Mny = Zy.fy + 1/3.(h2 – 2Cr)Ar.fyr + h2 2
Aw. fy 1,7. fc'.h1
Baut Ø25.4 100
Baut Ø25.5
B
100
A
Aw. fy
100
A
100 100
100 100
Pelat 20mm
1 Mny = 2483,7.2500+ (70-2.6,3).15,19.2400 3 70 50.2500 .50.2500 = 10756564,72 + 2 1,7.250.70 kgcm Pu Untuk > 0,2...............rumus 2 SNI 03.Pn 1729 ps.12.5-2 Pu 8 Mux Muy 1,0 .Pn 9 .Mnx .Mny
0,529
Kolom K 500x300x10x16
Baut Ø25.4
8 38238,8 9 0,9.10617464,72
B
100
Gambar 6.8 sambungan kolom – kolom Sambungan Las pada Base Plate :
107594 0,9.10756564,72
1,0
= 0,542 < 1............................ok Jadi kolom komposit digunakan profil K 500.200.10.16 dengan beton 70 cm x 70 cm
Contoh Perencanaan Sambungan A 100 mm
Pelat + + 60x60x6
Ø 16 mm 30 mm
50 mm
Pelat L 60x60x6
Ø 16 mm
30 mm
25 mm
BAB VI PERENCANAAN PONDASI
25 mm
WF 350x175x6x9
25 mm
50 mm 25 mm
WF 450x200x9x14
WF 350x175x6x9
WF 450x200x9x14
A'
POTONGAN A-A'
Gambar 6.1 Sambungan Balok Anak Lantai dengan Balok Induk Eksterior A K 500.200.10.16
K 500.200.10.16
WF 450x200x9x14
T400x400x30x50
T400x400x30x50
Tiang Dipakai tiang pancang beton pratekan (Prestressed Concrete Pile) dengan bentuk penampang bulat berongga (Round Hollow). Mutu beton tiang pancang K-600 (concrete cube compressive strength is 600 kg/cm2 at 28 days). Tiang pancang yang direncanakan adalah menggunakan alternatif jenis tiang dengan spesifikasi WIKA Pile sebagai berikut : - Diameter tiang = 500 mm - Tebal tiang = 90 mm - Class =C - Luas beton = 1159,25 cm2 - Modulus Section = 10583,74 cm2 - Pbahan = 221120 kg - Daya dukung bahan : Dari spesifikasi bahan tiang pancang (tabel spesifikasi WIKA), didapat :
11 A'
P 1tp = 221,12 ton - Daya dukung tanah : Direncanakan menggunakan tiang pancang 60 cm , A = 2826 cm2 , , Diambil tiang pancang dengan kedalaman (D) 20 m dari perhitungan yang ditabelkan (terlampir), didapat nilai daya dukung satu tiang pancang : P 1tp = 73240 kg × 0,677 = 49583,48 kg = 49,58 ton Jadi diambil P 1tp = 49,58 ton (dari daya dukung tanah
BAB VIII PENUTUP
= 3117,8 mm2 Digunakan Tulangan 9D22 – 118,75 Tulangan tekan : As’ = 0.5 As = 1558,9 mm2 Digunakan Tulangan Lentur 5D22 – 237,5 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.
8.1. Kesimpulan Dimensi Profil ; Dari hasil perhitungan dan analisis yang telah dilakukan pada struktur gedung, didapatkan hasil sebagai berikut : Tebal Pelat : Tebal pelat atap : 11 cm Tebal pelat lantai : 11 cm Balok anak a. Untuk lantai 12 (Atap) : WF 300 x 150 x 5,5 x 8 b. Untuk lantai 1 - 11 : WF 350 x 175 x 6 x 9 Balok Induk Memanjangr : WF 450x200x9x14 Balik Induk melintang : WF 350x175x6x9 Kolom : Kingkros 500x200x10x16 Penulangan Poer ; Poer Pondasi : a. Arah x : Tulangan tarik yang dibutuhkan : As = ρ b dx = 0,0034 1000 939 = 3192,6 mm2 Digunakan Tulangan 9D22 – 118,75 Tulangan tekan yang dibutuhkan : As’ = 0,5 As = 1596,3 mm2 Digunakan Tulangan Lentur 5D22 – 237,5 a. Arah y : Tulangan tarik : As = ρ b dy = 0,0034 1000 917
12
