DESAIN GEDUNG KULIAH 21 LANTAI DI UNIVERSITAS TRUNOJOYO BANGKALAN MADURA TAHUN 2016
TUGAS AKHIR diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarja na Teknik Program Studi Teknik Sipil S1
Oleh Muhammad Eko Prasetyo
NIM.5113412073 NIM.5113412073
Damar Wicaksono
NIM.5113412080 NIM.5113412080
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016
i
20
ii
iii
iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN Motto dan Persembahan dari Muhammad Eko Prasetyo MOTTO :
1. Yang tidak punya ilmu dan prinsip akan mudah tergerus degradasi jaman. 2. Keberuntungan adalah sesuatu yang terjadi ketika kesempatan bertemu dengan kesiapan. 3. Bila pondasi adalah tiang penyangga bangunan, maka harapanku adalah tiang penyangga dunia.
PERSEMBAHAN :
1. Allah SWT atas segala Rahmat dan Karunia-Nya sehingga tugas akhir ini dapat dibuat dan selesai pada waktunya. 2. Untuk bapak dan ibu tercinta, Bapak Khamidi dan Ibu Wasidah yang telah memberikan
dukungan
moril
dan
materi
serta
doa
sehingga
bisa
menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Untuk keluarga, adik adik saya (Hendy Waluyo dan Irba Rizqi Aufa) yang telah memberikan dukungan dan semangat. 4. Dosen Pembimbing Tugas Akhir, Bapak Drs. Henry Apriyatno,M.T dan Bapak Ir. Agung Sutarto,M.T. , Dosen Penguji Ibu Endah Kanti Pangestuti,S.T., MT. terima kasih untuk bimbingan, nasehat dan kesabaran selama proses penyusunan tugas akhir ini. 5. Dosen wali Bapak Hanggoro Tri Cahyo A, S.T., M.T dan seluruh Dosen pengajar di Jurusan Teknik Sipil Unnes, terima kasih untuk ilmu yang telah diajarkan. 6. Rekan tugas akhir saya Damar Wicaksono, teman-teman satu bimbingan Intan, Bima, Esti, Ulin, Nathali, Shinta, Rosa, Distya, Ririn, Kijul, teman-teman Cremona rombel dua, teman-teman Teknik Sipil Unnes 2012. Terima kasih canda tawa, tangis dan perjuangan yang kita lewati bersama.
v
Motto dan Persembahan dari Damar Wicaksono MOTTO :
1.
Sesungguhnya setelah sesudah kesulitan itu ada kemudahan (Al-Insyirah:6).
2.
Hanya seseorang yang bijak yang dapat mengamalkan ilmunya kepada orang lain. Karena kepintaran tak akan ada artinya jika tak ada gunanya untuk orang lain.
3.
Janganlah memikirkan akhirnya, jika memulai saja tak berani.
PERSEMBAHAN :
1. Allah SWT atas segala Rahmat dan Karunia-Nya sehingga tugas akhir ini dapat dibuat dan selesai pada waktunya. 2. Untuk bapak (Sarwono) dan ibu saya (Sutijah) yang telah memberikan dukungan
moril
dan
materiil
serta
mendoakan
saya
sehingga
bisa
menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Untuk saudara-saudara saya ( Permanita Putrisari, Setyo Ardi P, Elfara Dewi R, dan Novida Ayu S) yang telah memberikan dukungan dan semangat. 4. Untuk keluarga, sahabat,dan kekasih tercinta (Artika Biasutra) yang selalu menemani, membantu, serta memberikan motivasi dan semangat dalam penyusunan tugas akhir. 5. Rekan tugas akhir saya M. Eko Prasetyo, teman-teman satu bimbingan Intan, Bima, Esti, Ulin, Nathali, Shinta, Rosa, Distya, Ririn, Kijul, teman-teman Cremona rombel dua, teman-teman Teknik Sipil Unnes 2012. Terima kasih canda tawa, tangis dan perjuangan yang kita lewati bersama. 6. Untuk teman suka dan duka pepy,cipi,agil,rian dan ri van. 7. Dan untuk Cremona dan seluruh mahasiswa teknik sipil S1 angkatan 2012 yang berjuang bersama, selalu mendukung dan memberikan semangat serta semua pihak yang tidak bisa saya sebutkan, saya ucapkan terimakasih
vi
ABSTRAK
Oleh Muhammad Eko Prasetyo dan Damar Wicaksono
D esain Gedung K uliah 21 Lantai di Uni versitas Trunojoyo Bangkalan Madura Tahun 2016
“
”
Teknik Sipil S1 – Jurusan Teknik Sipil – Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang 2016 Kebutuhan gedung tinggi menjadi sangat penting seiring perkembangan jaman saat terbatasnya lahan untuk mendirikan bangunan. Suatu bangunan gedung yang berlantai banyak perlu direncanakan dengan tepat dan teliti agar memenuhi kriteria kekuatan, kenyamanan, keselamatan dan umur rencana bangunan. Gedung didesain dengan tingkat daktilitas tinggi, agar saat terjadi gempa kuat struktur gedung tidak runtuh. Dengan menentukan kategori seismik berdasarkan kategori resiko gempa, bangunan masuk kategori D. Gedung termasuk ke dalam kategori resiko IV dengan faktor keutamaan gempa Ie = 1,5. Tanah di lokasi yang tergolong tanah lunak didapat dari hasil penyelidikan tanah dengan N-SPT kedalaman sampai 30 meter. Parameter percepatan gempa, spektrum respons percepatan dan respons spektrum desain dapat diketahui secara detail melalui situs online Dinas PU di link: http://puskim.go.id/Aplikasi/desainspektraindonesia2011/. Struktur didesain menggunakan Sistem Ganda yaitu gabungan dari sistem rangka pemikul momen dengan dinding geser dengan nilai koefisien modifikasi respons (R ) 7. Rangka pemikul momen sekurang-kurangnya mampu menahan 25% dari gaya lateral total dan sisanya ditahan oleh dinding geser. Faktor kegempaan dirancang menggunakan statik ekivalen dan dinamik r espons spektrum. Periode maksimum untuk syarat batas periode gedung adalah 3,12 detik. Waktu getar gedung untuk mode satu didapatkan sebesar 1,373 detik dan mode dua sebesar 1,234 detik, sehingga batasan periode terpenuhi. Persentase base shear rangka pemikul momen telah memenuhi syarat minimum yaitu 25% dari gaya lateral total gedung. Simpangan antar lantai baik gempa statik dan dinamik arah x dan y tidak melebihi simpangan yang diijinkan sehingga struktur tahan terhadap gempa.
Kata Kunci : Building Frame System , Sistem Ganda, Gempa
vii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr. Wb. Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah YME, atas segala Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir, yang berjudul “ Desain
Gedung Kuliah 21 Lantai Di Universitas
Trunojoyo Bangkalan Madura Tahun 2016 ”.
Shalawat dan salam senantiasa
tercurah kepada Nabi Muhammad SAW, para sahabatnya, hingga kepada umatnya hingga akhir jaman. Amiin Penulisan Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana pada program studi S1 Teknik Sipil, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang. Penulis menyadari bahwa tulisan ini jauh dari kata sempurna baik teori dan metodologinya tanpa bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu dengan ketulusan dan kerendahan hati, penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya, kepada: 1.
Prof. Dr. Fathur Rockman,M.Hum., Rektor Universitas Negeri Semarang atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menempuh studi di Universitas Negeri Semarang.
2.
Dr. Nur Qudus, M.T., Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang
3.
Dra. Sri Handayani, M.Pd. Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Negeri Semarang
4.
Dr. Rini Kusumawardani, S.T.,M.T.,M.Sc. Ketua Prodi Teknik Sipil S1 Universitas Negeri Semarang
5.
Hanggoro Tri Cahyo A,S.T,M.T., dosen wali rombel dua Prodi Teknik Sipil S1 Universitas Negeri Semarang
6.
Drs. Henry Apriyatno, M.T. selaku dosen pembimbing pertama dan Ir. Agung Sutarto, M.T. selaku dosen pembimbing kedua tugas akhir yang penuh kesabaran dalam membimbing, memberikan masukan, arahan serta motivasi kepada penulis sehingga tugas akhir ini dapat selesai.
viii
7.
Endah Kanti Pangestuti, S.T., M. T., selaku penguji sidang tugas akhir , yang telah memberikan saran dan masukkan dalam perbaikan tugas akhir.
8.
Bapak Ibu tercinta atas semangat dan kasih sayangnya, serta yang tiada hentinya memanjatkan doa untuk kebahagiaan dan keberhasilan penulis.
9.
Seseorang yang selalu ada, yang senantiasa memberikan motivasi, bantuan dan semangat dalam penyusunan tugas akhir.
10. Semua teman – teman teknik sipil 2012 yang selalu mendukung, memberikan semangat, motivasi, dan membantu dalam penulisan tugas akhir semua pihak yang telah berkenan membantu penulis selama penelitian dan penyusunan tugas akhir ini, yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna, sehingga masukan, kritik, dan saran yang membangun sangat penulis harapkan. Penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang terkait pada umumnya dan bagi penulis pada khususnya.
Semarang, September 2016
Penulis
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
i
LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING
ii
HALAMAN PENGESAHAN
iii
LEMBAR KEASLIAN KARYA ILMIAH
iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
v
ABSTRAK
vii
KATA PENGANTAR
viii
DAFTAR ISI
x
DAFTAR TABEL
xix
DAFTAR GAMBAR
xxi
DAFTAR LAMPIRAN
xxiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
2
1.3 Batasan Masalah
3
1.4 Maksud dan Tujuan
4
1.5 Sistematika PenyusunanTugas Akhir
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tanah
6
2.1.1 Definisi Tanah
6
2.2 Gempa
9
2.2.1 Definisi Gempa
9
2.2.2 Gaya Gempa
9
2.2.3 Faktor Keutamaan dan Kategori Risiko Struktur Bangunan
10
2.2.3.1 Kategori Risiko Gempa
10
2.2.3.2 Faktor Keutamaan Gempa
12
2.3 Beton
12
x
2.3.1 Definisi Beton
12
2.4 Mutu Baja
13
2.5 Struktur Bawah
14
2.5.1 Pondasi
14
2.5.1.1 Definisi Pondasi
14
2.5.1.2 Tipe Pondasi
16
2.5.1.3 Kapasitas Dukung Tiang Pancang
16
2.5.1.3.1 Jumlah Tiang
16
2.5.1.3.2 Jarak Tiang
17
2.5.1.3.3 Susunan Tiang
17
2.5.1.3.4 Efisiensi Kelompok Tiang
17
2.5.2 Tie Beam
18
2.6 Struktur Atas
18
2.6.1 Kolom
18
2.6.2 Balok
19
2.6.3 Plat Lantai
20
2.6.4 Shearwall
20
2.6.4.1 Definisi Shearwall
20
2.6.4.2 Sistem Dinding Geser
21
2.7 Beban beban pada struktur bangunan bertingkat 2.7.1 Beban pokok yang bekerja
22 22
2.7.1.1 Beban Vertikal (Gravitasi)
22
2.7.1.2 Beban Horizontal (Lateral)
23
2.7.2 Kombinasi Pembebanan
24
2.8 ETABS v9.6.0
25
2.9 MathCad v.14
25
2.10 Syarat syarat umum perencanaan struktur gedung
25
2.10.1 Syarat Stabilitas
25
2.10.2 Syarat Kekuatan
26
xi
2.10.3 Syarat Daktailitas
27
2.10.3.1 Elastik
27
2.10.3.2 Daktailitas Parsial
28
2.10.3.3 Daktailitas Penuh
28
2.10.4 Syarat Layak Pakai dalam keadaan Layan
28
2.10.4.1 Arti Lendutan
28
2.10.4.2 Kontrol Lendutan
28
2.10.4.3 Simpangan bangunan dan Simpangan antar Tingkat
29
2.10.4.4 Retakan
30
2.10.4.5 Kontrol Retak Lentur
31
2.10.5 Syarat Durabilitas
32
2.10.5.1 Kuat Tekan Minimum Beton
32
2.10.5.2 Tebal Selimut Beton
32
2.10.5.3 Jenis dan Kandungan Semen
34
2.10.5.4 Tinjauan Korosi
34
2.10.6 Syarat Ketahanan terhadap Kebakaran 2.10.6.1 Dimensi Minimum Elemen/ Komponen Struktur
35 35
2.10.7 Syarat Intergritas
36
2.10.8 Syarat yang Berhubungan dengan Pelaksanaan Konstruksi
37
BAB III METODOLOGI PERENCANAAN
3.1 Diagram Alur Perencanaan
38
3.2 Tahap Pngumpulan Data
39
3.2.1 Data Tanah
39
3.2.2 Data Lokasi Perencanaan
39
3.2.3 Pemilihan Kriteria Desain
40
3.2.4 Perencanaan Dimensi
41
3.2.4.1 Perencanaan Dimensi Balok
41
3.2.4.2 Perencanaan Dimensi Kolom
41
3.2.4.3 Perencanaan Dimensi Dinding Geser
41
xii
3.2.5 Pembebanan
41
3.2.5.1 Kombinasi Pembebanan
41
3.2.5.2 Beban Gempa
42
3.3 Rumus Perhitungan Desain Struktur
44
3.3.1 Perencanaan Pelat Lantai
44
3.3.1.1 Menentukan Pembebanan Pelat Lantai
44
3.3.1.2 Perencanaan Tulangan Pelat Lantai
45
3.3.2 Perencanaan Tangga dan Bordes
48
3.3.2.1 Perhitungan Dimensi Tangga
48
3.3.2.2 Pembebanan Tangga
49
3.3.2.3 Perencanaan Tulangan Pelat Tangga
49
3.3.2.4 Perencanaan Tulangan Pelat Bordes
50
3.3.2.5 Perencanaan Balok Bordes Tangga
51
3.3.3 Perencanaan Balok
54
3.3.3.1 Menentukan Persyaratan Komponen Struktur Balok
54
3.3.3.2 Perhitungan Tulangan utama secara Manual
54
3.3.3.3 Penulangan Balok Daerah Tumpuan dan Lapangan
55
3.3.3.4 Perencanaan Tulangan Geser
59
3.3.3.5 Perhitungan Gaya Geser
60
3.3.3.6 Perencanaan Tulangan Torsi
63
3.3.3.7 Perencanaan Tulangan Badan
63
3.3.3.8 Perencanaan Panjang Penyaluran(Ld)
64
3.3.4 Perencanaan Kolom
64
3.3.4.1 Gaya dalam pada Kolom
64
3.3.4.2 Penentuan Stuktur Rangka Portal Bergoyang atau Tidak Bergoyang
65
3.3.4.3 Perhitungan Faktor Panjang Tekuk Efektif Kolom
65
3.3.4.4 Faktor Pembesaran Momen
68
3.3.4.5 Perhitungan Tulangan Geser
69
3.3.4.6 Panjang Penyaluran pada Tulangan Kolom
72
xiii
3.3.5 Perencanaan Hubungan Balok- Kolom 3.3.5.1 Tinjauan hunbungan Balok-Kolom di tengah portal 3.3.6 Perencanaan Dinding Geser (Shearwall ) 3.3.6.1 Penentuan Tebal Dinding Geser
73 73 75 75
3.3.6.2 Menentukan Kuat Geser sesuai SNI 03-2847-2013 Pasal 11.9.6 (Ketentuan untuk Dinding) 75 3.3.6.3 Ketentuan Tambahan Khusus untuk Shearwall Penahan Gempa 76 3.3.7 Perencanaan Pondasi Tiang Pancang
76
3.3.7.1 Menghitung Daya Dukung Ujung Tiang Ultimate
76
3.3.7.2 Penentuan Kapasitas Tiang Group
76
3.3.7.3 Menentukan Jumlah tiang dan Konfigurasi titik tiang
77
3.3.7.4 Cek terhadap geser Pons
77
3.3.7.5 Cek terhadap geser Lentur
78
3.3.7.6 Perhitungan Penulangan Pile Cap
78
3.3.8 Perencanaan Tie Beam
79
3.3.8.1 Gaya Aksial
79
3.3.8.2 Pembebanan Tie Beam
79
3.3.8.3 Perhitungan Tulangan Utama
80
3.3.8.4 Perhitungan Tulangan Transversal (Sengkang)
80
BAB IV DESAIN STRUKTUR
4.1 Permodelan Struktur
81
4.1.1 Material Struktur
82
4.1.1.1 Beton
82
4.1.1.2 Baja Profil
82
4.1.2 Pembebanan Gedung
82
4.1.2.1 Kombinasi Pembebanan
83
4.1.2.2 Perhitungan Beban Mati ( Dead Load )
84
4.1.2.3 Perhitungan Beban Hidup ( Live Load )
86
4.1.3 Analisis Beban Gempa
87
4.1.3.1 Tahap Analisis Gempa
87
xiv
4.1.3.1.1 Menentukan Katagori Resiko Struktur Bangunan dan Faktor Keutamaan
87
4.1.3.1.2 Menentukan Kelas Situs
87
4.1.3.1.3 Menentukan Parameter Percepatan Gempa (Ss,S1)
89
4.1.3.1.4 Menentukan Koefisien Situs dan Parameter Respons Spectra Percepatan Gempa
90
4.1.3.1.5 Menentukan Spektrum Respon Desain
91
4.1.3.1.6 Menentukan Kategori Desain Seismik
91
4.1.3.1.7 Menghitung Periode Struktur
92
4.1.3.2 Gempa Statik Ekivalen
96
4.1.3.2.1 Menghitung Berat Struktur
96
4.1.3.2.2 Menghitung Koefisien Respons Seismik
100
4.1.3.2.3 Menghitung Gaya Geser Dasar
101
4.1.3.3 Gempa Dinamik Respons Spektrum 4.1.3.3.1 Input Respons Spektrum Gempa Rencana
101 101
4.1.3.3.2 Menentukan Tipe Analis is Ragam Respons Spektrum 103 4.1.3.3.3 Kontrol Partisispasi Massa
103
4.1.3.3.4 Gaya Geser Dasar Nominal, V (Base Shear)
101
4.1.3.3.5 Kontrol Sistem Ganda
105
4.1.3.3.6 Simpangan Antar Lantai
106
4.2 Perhitungan Praktis Dengan ETABS v9.6.0
109
4.2.1 Perhitungan Plat Lantai
110
4.2.2 Perhitungan Balok Induk
112
4.2.2.1 Perhitungan Tulangan Utama
112
4.2.2.2 Desain Tulangan Geser Balok
113
4.2.2.3 Desain Tulangan Torsi
115
4.2.3 Perhitungan Kolom
118
4.2.3.1 Desain Tulangan Utama Kolom
118
4.2.3.2 Desain Tulangan Geser Kolom
120
4.3 Perhitungan Manual dengan Bantuan Mathcad v.14
122
xv
4.3.1 Perencanaan Plat Lantai
122
4.3.1.1 Menentukan Pembebanan Pelat Lantai
122
4.3.1.2 Perencanaan Tulangan Pelat Lantai
123
4.3.1.2.1 Menentukan syarat- syarat batas dan bentang perencanaan plat lantai 123 4.3.1.2.2 Menentukan tulangan pokok daerah lapangan dan tumpuan 127 4.3.2 Perencanaan Tangga dan Bordes
135
4.3.2.1 Perhitungan Dimensi Tangga
135
4.3.2.2 Pembebanan Tangga
136
4.3.2.3 Perencanaan Tulangan Plat Tangga
137
4.3.2.3.1 Desain penulangan plat tangga untuk arah X
137
4.3.2.3.2 Desain penulangan plat tangga untuk arah Y
139
4.3.2.4 Perencanaan Tulangan Plat Bordes
140
4.3.2.4.1 Desain penulangan plat bordes untuk arah X
140
4.3.2.4.2 Desain penulangan plat bordes untuk arah Y
141
4.3.2.5 Perencanaan Balok Bordes Tangga
143
4.3.2.5.1 Pembebanan Balok Tangga
143
4.3.2.4.2 Perhitungan Tulangan Balok Bordes Tangga
143
4.3.3 Perencanaan Balok
148
4.3.3.1 Menentukan Persyaratan Komponen Struktur Balok
148
4.3.3.2 Perhitungan Tulangan utama
150
4.3.3.3 Penulangan Balok Daerah Tumpuan
151
4.3.3.4 Penulangan Balok Daerah Lapangan
154
4.3.3.5 Perhitungan Tulangan Geser
157
4.3.3.6 Perhitungan Gaya Geser
160
4.3.3.7 Perencanaan Tulangan Torsi
164
4.3.3.8 Perencanaan Tulangan Badan
165
4.3.3.9 Perencanaan Panjang Penyaluran(Ld)
166
4.3.4 Perencanaan Kolom
168
4.3.4.1 Denah Struktur Kolom yang ditinjau
xvi
168
4.3.4.2 Gaya dalam pada Kolom
169
4.3.4.3 Penentuan Stuktur Rangka Portal Bergoyang atau Tidak Bergoyang
169
4.3.4.4 Perhitungan Faktor Panjang Tekuk Efektif Kolom
169
4.3.4.5 Faktor Pembesaran Momen
175
4.3.4.6 Diagram Interaksi Kolom
179
4.3.4.7 Perhitungan Tulangan Geser
180
4.3.4.8 Panjang Penyaluran pada Tulangan Kolom
185
4.3.5 Perencanaan Hubungan Balok- Kolom 4.3.5.1 Tinjauan hunbungan Balok-Kolom di tengah portal 4.3.6 Perencanaan Shearwall
187 187 191
4.3.6.1 Menentukan Kuat Geser sesuai SNI 03-2847-2013 Pasal 11.9.6 (Ketentuan untuk Dinding) 191 4.3.6.2 Ketentuan Tambahan Khusus untuk Shearwall Penahan Gempa193 4.3.7 Perencanaan Pondasi Tiang Pancang
195
4.3.7.1 Pekerjaan Penyelidikan Tanah
195
4.3.7.2 Spesifikasi Pondasi Tiang Pancang
195
4.3.7.3 Prediksi Kapasitas Dukung Tiang Tunggal (Q)
197
4.3.7.4 Cek terhadap Kekuatan Bahan Tiang Pancang
198
4.3.7.5 Penentuan Kapasitas Tiang Group
198
4.3.7.6 Menentukan Jumlah tiang dan Konfigurasi titik tiang
199
4.3.7.7 Distribusi beban kolom ke masing masing tiang
199
4.3.7.8 Kapasitas Ijin Tiang Tunggal Terhadap Beban Horizontal
201
4.3.7.9 Menghitung Tinggi pile cap dan Penulangannya
204
4.3.7.10 Cek Terhadap geser Pons
204
4.3.7.11 Cek Terhadap geser Lentur
205
4.3.7.12 Perhitungan Penulangan Pile Cap
205
4.3.8 Perencanaan Tie Beam
209
4.3.8.1 Gaya Aksial yang bekerja pada tie beam diambil dari kolom diatasnya
xvii
209
4.3.8.2 Pembebanan Tie Beam
210
4.3.8.3 Perhitungan Tulangan Longitudinal
210
4.3.8.4 Perhitungan Tulangan Transversal (Sengkang)
211
BAB V SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
214
5.2 Saran
216
DAFTAR PUSTAKA........................................................................................ 217 LAMPIRAN
xviii
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Klasifikasi Kelas Tanah ................................................................. 7 Tabel 2.2 Nilai SPT rata-rata dari titik BH2 .................................................. 8 Tabel 2.3 Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung untuk beban gempa ............................................................................. 10 Tabel 2.4 Faktor keutamaan gempa ............................................................. 12 Tabel 2.5 Perhitungan lendutan maksimum yang diizinkan ........................ 29 Tabel 2.6 Tabel selimut beton ...................................................................... 33 Tabel 2.7 Tebal minimum pelat satu arah bila lendutan tidak dihitung ..................................................................................... 36 Tabel 3.1 Klasifikasi Kelas Tanah ............................................................... 43 Tabel 4.1 Kombinasi Pembebanan pada Struktur Gedung .......................... 84 Tabel 4.2 Jenis Beban Mati pada Gedung .................................................... 85 Tabel 4.3 Nilai N-SPT data tanah ................................................................. 88 Tabel 4.4 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Para meter Respons Percepatan pada periode pendek ............................................... 91 Tabel 4.5 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Para meter Respons Percepatan pada Perioda 1 detik ............................................... 92 Tabel 4.6 Nilai Parameter Pendekatan untuk C t dan x ................................ 93 Tabel 4.7 Koefisien Batas Atas Periode yang Dihitung ............................... 95 Tabel 4.8 Berat Struktur Gedung ................................................................. 99 Tabel 4.9 Nilai Kurva Spektrum gempa..................................................... 102 Tabel 4.10 Besarnya gaya geser dasar (Base Shear) Nominal untuk masing-masing Gempa.................................................. 104 Tabel 4.11 Nilai Cek Persentase antara Base Shear SRPM dan Shearwall dari kombinasi beban Gempa................................. 105 Tabel 4.12 Simpangan Struktur Akibat Gempa Statik arah X dan Y .............................................................................................. 107 Tabel 4.13 Simpangan Struktur Akibat Gempa Dinamik arah X dan Y ....................................................................................... 108 Tabel 4.14 Rekapitulasi Penulangan Plat Lantai ....................................... 133
xix
Tabel 4.15 Momen pada tangga ................................................................. 137 Tabel 4.16 Momen pada Bordes ................................................................ 140 Tabel 4.17 Tabel Momen Balok B1-40x80 (B114-Lantai 4)....................... 148 Tabel 4.18 Posisi Garis Netral dan Nilai Momen Nominal Tumpuan ................................................................................. 152 Tabel 4.19 Posisi Garis Netral dan Nilai Momen Nominal Lapangan ................................................................................. 155 Tabel 4.20 Kebutuhan Tulangan Utama (B1-40x80)................................. 156 Tabel 4.21 Data Spesifikasi Pondasi Tiang Pancang ................................. 196 Tabel 4.22 Nilai SPT untuk perhitungan Q friksi BH2 ............................. 197 Tabel 4.23 Gaya- gaya Terfaktor output ETABS v9.6.0 point 91 ............. 198 Tabel 4.24 Nilai distribusi beban ke tiang ................................................. 201 Tabel 5.1 Perbandingan Perhitungan Praktis dan Perhitungan Manual..................................................................................... 215
xx
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Kelompok tiang ...................................................................... 16 Gambar 2.2 Ilustrasi simpangan .................................................................. 30 Gambar 3.1 Diagram Alur Perencanaan ...................................................... 38 Gambar 3.2 Lokasi Perencanaan di Bangkalan Madura ................................ 39 Gambar 3.3 Lokasi Perencanaan di Lingkungan Universitas Trunojoyo, Bangkalan Madura ...................................................................... 40 Gambar 3.4 Diagram Regangan -Tegangan Balok ........................................ 55 Gambar 3.5 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kanan ........................ 61 Gambar 3.6 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kiri ............................ 61 Gambar 3.7 Hubungan Balok-Kolom di Tengah Portal ................................ 73 Gambar 4.1 Rencana Pemodelan Struktur Gedung Kuliah 21 Lantai ........... 81 Gambar 4.2 Input Data Kota pada Website puskim pu.go.id ........................ 89 Gambar 4.3 Ouput Desain Spektra pada Website puskim.pu.go.id .............. 90 Gambar 4.4 Respons Spektrum Desain Berdasarkan Website puskim.pu.go.id ........................................................................... 91 Gambar 4.5 Peristiwa Bergetarnya St ruktur dalam 1 Periode ....................... 92 Gambar 4.6 Waktu Getar Struktur Mode 1 (arah Y) dengan T 1 = 1,3739 detik ................................................................................. 94 Gambar 4.7 Waktu Getar Struktur Mode 2 (arah X) dengan T 2 = 1,2345 detik ................................................................................. 94 Gambar 4.8 Berat dan massa bangunan tiap lantai ........................................... 96 Gambar 4.9 Nilai Partisipasi Massa unruk Arah X dan Arah Y .................. 104 Gambar 4.10 Pendefinisian Struktur Pemikul Momen Khusus (SRPMK) pada ETABS ............................................................ 109 Gambar 4.11 Analysis Option pada ETABS ............................................... 110 Gambar 4.12 Tegangan yang Terjadi pada Plat Akibat Beban Mati dan Hidup .................................................................................. 111 Gambar 4.13 Luas Tulangan Utama Balok Arah Memanjang (Satuan : mm) ........................................................................................... 112
xxi
Gambar 4.14 Tampak Luas Tulangan Geser (sengkang) Arah Memanjang (Satuan : mm)........................................................ 114 Gambar 4.15 Tampak Luas Tulangan Torsi Arah Memanjang (Sat uan : mm) ........................................................................................... 116 Gambar 4.16 Diagram Momen Akibat Beban Mati dan Beban Hidup........ 117 Gambar 4.17 Diagram Momen Akibat Beban Mati, Beban Hidup dan gempa Statik .............................................................................. 118 Gambar 4.18 Diagram Momen Akibat Beban Mati, Beban Hidup dan gempa Dinamik ......................................................................... 119 Gambar 4.19 Tampak Luas Tulangan Utama Kolom Arah Memanjang ..... 119 Gambar 4.20 Detail Informasi Luas Tulangan, Momen, Gaya Geser, dan Torsi, Kolom yang Ditinjau ...................................................... 120 Gambar 4.21 Diagram Interaksi Kolom yang diinjau .................................. 120 Gambar 4.22 Tampak Luas Tulangan Geser (sengkang) Kolom Arah Memanjang................................................................................ 121 Gambar 4.23 Momen arah 1-1 (M11) .......................................................... 125 Gambar 4.24 Momen arah 2-2 (M22) .......................................................... 126 Gambar 4.25 Penulangan Plat Lantai Tipe S2 ............................................. 134 Gambar 4.26 Detail Potongan A-A Penulangan Memanjang Pela t Lantai Tipe S2 ........................................................................... 134 Gambar 4.27 Detail Potongan B-B Penulangan Meli ntang Pelat Lantai Tipe S2 ........................................................................... 134 Gambar 4.28 Permodelan Tangga dengan SAP ........................................... 137 Gambar 4.29 Detail Penulangan Tangga ..................................................... 142 Gambar 4.30 Detail Penulangan Balok Bordes ........................................... 147 Gambar 4.31 Diagram bidang momen pada balok yang ditinjau (B1-40x80)................................................................................. 149 Gambar 4.32 Nilai geser makasimum pada balok (B1-40x80) .................... 160 Gambar 4.33 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kanan .................... 161 Gambar 4.34 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kiri ........................ 162 Gambar 4.35 Nilai torsi balok yang ditinjau ................................................ 165 Gambar 4.36 Panjang penyaluran pada balok (satuan: mm) ....................... 167 Gambar 4.37 Detail Penulangan Balok B1-40x80 ....................................... 167
xxii
Gambar 4.38 Kolom yang ditinjau ............................................................... 168 Gambar 4.39 Gaya Dalam yang bekerja pada ujung-ujung Kolom ............ 176 Gambar 4.40 Diagram Interaksi Kolom Kolom........................................... 180 Gambar 4.41 Potongan Melintang dan Detail Kolom K1-100x120 .......... 186 Gambar 4.42 Gaya-gaya yang Bekerja pada Hubungan Balok-Kolom di Tengah Portal ........................................................................ 187 Gambar 4.43 Detail Tulangan pada Hubungan Balok-Kolom ..................... 190 Gambar 4.44 Cek Syarat Batas Maksimum Rasio Penulangan ................... 191 Gambar 4.45 Detail Pondasi Tipe P14 ......................................................... 200 Gambar 4.46 Grafik Broms Tahanan Lateral ultimit (Das,2004) ................ 203 Gambar 4.47 Detail Penulangan dan Potonga Pile Cap Tipe 14 ................. 208 Gambar 4.48 Diagram Momen Tumpuan dan Geser ................................... 210 Gambar 4.49 Diagram Momen Lapangan ................................................... 210 Gambar 4.50 Diagram interaksi pada tie beam ............................................ 210 Gambar 4.51 Hasil Analisis PCA column ................................................... 211 Gambar 4.52 Detail Penulangan Tie Beam .................................................. 213
xxiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data Tanah Lampiran 2. Gambar Kerja Lampiran 3. Rencana Kerja dan Syarat Lampiran 4. Rencana Anggaran Biaya
xxiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Pembangunan
dalam
jumlah
banyak
menyebabkan
semakin
sempitnya lahan yang dapat digunakan. Pembangunan gedung ke arah vertikal di kota-kota besar menjadi solusi masalah keterbatasan lahan. Suatu bangunan gedung yang berlantai banyak perlu direncanakan dengan tepat dan teliti
agar
memenuhi
kriteria
kekuatan
( strength),
kenyamanan
( serviceability), keselamatan ( safey), dan umur rencana bangunan (durability) ( Hartono,1999). Gempa bumi sering terjadi di wilayah Indonesia, baik yang bersifat tektonik maupun vulkanik menimbulkan dampak kerusakan yang tidak sedikit khususnya pada sarana dan prasarana maupun infrastruktur secara umum. Salah satu kerusakan yang sering terjadi adalah pada bangunan sarana pendidikan terutama gedung perkuliahan lantai tinggi. Bangkalan Madura menjadi lokasi berdirinya salah satu Universitas Negeri di Indonesia yaitu Universitas Trunojoyo. Sebelum mendirikan bangunan, harus diketahui dahulu jenis tanah yang akan menentukan jenis pondasi yang dipilih untuk mentransfer beban ke lapisan yang lebih dalam untuk mencapai kedalaman tertentu sampai didapat jenis tanah yang mendukung daya beban struktur bangunan. Pondasi harus didesain untuk menahan gaya yang dihasilkan dan mengakomodasi pergerakan yang disalurkan ke struktur oleh gerak tanah desain. Pemilihan sistem rangka pemikul momen
sangat berpengaruh
terhadap kekuatan dan kestabilan struktur. Maka struktur perlu direncanakan dengan Sitem Ganda yaitu Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus dan Dinding Geser. Menurut SNI 03-1726-2012 pasal 7.2.5.1 bahwa Sistem BAB I - 1
Rangka pemikul momen sekurang-kurangnya mampu menahan 25% dari gaya lateral total dan sisanya ditahan oleh dinding geser. Bangunan tahan gempa merupakan bangunan yang mampu meredam energi gempa yang terjadi, melalui kombinasi gaya dalam bangunan yang dihasilkan dari komponen struktur dan non struktur bangunan. Syarat-syarat bangunan tahan gempa sebagai berikut : Bila terkena gempa bumi yang lemah, bangunan tersebut tidak mengalami kerusakan sama sekali ; Bila terkena gempa bumi sedang, bangunan tersebut boleh rusak pada elemen-elemen non-struktural (dinding, plafon, penutup atap, dll), tetapi tidak boleh rusak pada elemen-elemen struktur ; Bila terkena gempa bumi yang sangat kuat, bangunan
tersebut
dapat
mengalami
dua
kondisi:
bangunan
tidak
mengalami keruntuhan baik sebagian maupun keseluruhan, bangunan tidak boleh mengalami kerusakan yang tidak dapat diperbaiki, bangunan boleh mengalami kerusakan, tetapi kerusakan yang terjadi dapat diperbaiki dengan cepat sehingga dapat berfungsi kembali. Dari latar belakang maka Tugas Akhir diambil dengan judul
“DESAIN GEDUNG KULIAH 21 LANTAI DI
UNIVERSITAS
TRUNOJOYO BANGKALAN MADURA TAHUN 2016 ”
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan pertimbangan dari gagasan-gagasan latar belakang, maka didapat beberapa permasalahan sebagai berikut: 1. Bagaimana merencanakan struktur gedung kuliah 21 lantai tahan gempa
yang
dapat
menahan
beban
yang
bekerja,
dengan
memperhitungkan faktor keamanan yang menyangkut kekuatan dan kestabilan struktur?
BAB I - 2
2. Bagaimana merencanakan dimensi komponen struktur atas dan bawah secara praktis dengan Program ETABS v9.6.0 dan secara manual dengan bantuan Mathcad v.14? 3. Bagaimana merencanakan Rencana Anggaran Biaya dari bangunan gedung kuliah 21 lantai serta Rencana Kerja dan Syarat dari rencana gedung yang akan dibuat?
1.3. Batasan Masalah
Agar penulisan tugas akhir dapat terarah dan terencana, maka dibuat suatu batasan masalah sebagai berikut: 1. Struktur gedung yang ditinjau adalah Gedung Kuliah 21 lantai direncanakan tahan gempa dengan menggunakan Program ETABS v9.6.0. 2. Perancangan meliputi struktur bawah yaitu pondasi tiang pancang dan dan tie beam , serta struktur atas yaitu kolom, balok, plat lantai, shearwall , tangga serta hubungan balok-kolom menggunakan struktur beton bertulang yang ditinjau hanya satu titik saja. 3. Struktur dirancang dengan menggunakan Sistem Ganda yaitu Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK ) dan Dinding Geser 4. Perancangan elemen struktur menggunakan analisis yang mengacu pada Persyaratan Beton Struktur untuk Bangunan Gedung SNI 032847-2013 5. Analisis perencanaan ketahanan gempa mengacu pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung SNI 031726-2012. 6. Analisis pembebanan menggunakan beban mati, beban hidup, dan beban gempa sesuai dengan Beban minimum untuk perancangan bangunan gedung dan struktur lain SNI 1727:2015 7. Analisis beban gempa menggunakan metode Statik Ekuivalen dan Metode Dinamik (Response Spectrum) BAB I - 3
8. Perhitungan
pengecekan
manual
dimensi
dan
penulangan
menggunakan bantuan Program Mathcad v.14
1.4. Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan penyusunan Tugas Akhir adalah: 1. Merencanakan struktur gedung bertingkat berdasarkan SNI 03-17262012 (Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung) dan SNI 03-2847-2013 (Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung). 2. Merencanakan dimensi komponen struktur atas dan struktur bawah dari output gaya-gaya dalam pada struktur secara praktis dengan Program ETABS versi 9.6.0 dan secara manual dengan bantuan Program Mathcad v.14 3. Merencanakan Rencana Anggaran Biaya yang dibutuhkan serta Rencana Kerja dan Syarat.
1.5. Sistematika Penyusunan Tugas Akhir
1. BAB I (Pendahuluan) Berisi mengenai latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat Tugas Akhir, serta sistematika penulisan.
2. BAB II (Tinjauan Pustaka)
BAB I - 4
Berisi uraian tentang teori-teori tanah, pondasi, gempa, beton, mutu baja, struktur atas, tie beam, Syarat bangunan tinggi, syarat bangunan tahan gempa, ETABS versi 9.6.0, MathCad versi 14.
3. BAB III (Metodologi Perencanaan) Berisi mengenai langkah-langkah perncanaan struktur, aturan-aturan, dan rumus yang dipakai dalam perhitungan gedung tinggi meliputi perhitungan pondasi, tie beam, kolom, balok, plat lantai, shearwall, tangga serta hubungan balok-kolom.
4. BAB IV (Desain Struktur) Berisi uraian perhitungan perencanaan gedung kuliah 21 lantai. Pemodelan Struktur gedung, perhitungan struktur yang didapat dari software ETABS versi 9.6.0 dan pengecekan manual dimensi struktur menggunakan sortware MathCAD versi 14, meliputi perhitungan pondasi, tie beam, kolom, balok, plat lantai, shearwall , tangga dan hubungan balok-kolom yang hanya ditinjau satu titik saja, perhitungan Rencana Anggaran Biaya desain struktur gedung serta Rencana Kerja dan Syarat.
5. BAB V (Penutup) Berisi mengenai Simpulan dan Saran Tugas Akhir
BAB I - 5
BAB I - 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tanah 2.1.1 Definisi Tanah
Tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tersementasi satu sama lain dan dari bahan organik yang telah melapuk disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut (Das, 1991:68) Secara umum tanah dapat dibedakan menjadi dua yaitu tanah tak berkohesif dan tanah berkohesif. Tanah tak kohesif adalah tanah yang berada dalam keadaan basah akibat gaya tarik permukaan di dalam air, contohnya adalah tanah berpasir. Tanah berkohesif adalah tanah apabila karakteristik fisis yang selalu terdapat pembasahan dan pengeringan yang menyusun butiran tanah bersatu sesamanya sehingga sesuatu gaya akan diperlakukan untuk memisahkan dalam keadaan kering, contohnya pada tanah lempung (Bowles, 1991:72) Getaran yang disebabkan oleh gempa cenderung membesar pada tanah lunak dibandingkan pada tanah keras atau batuan. Proses penentuan klasifikasi tanah berdasarkan atas data tanah pada kedalaman hingga 30 m, karena menurut penelitian hanya lapisan-lapisan tanah sampai kedalaman 30
m
saja
yang
menentukan
pembesaran
gelombang
gempa
(Wangsadinata, 2006). Data tanah tersebut adalah shear wave velocity (kecepatan rambat gelombang geser), standard penetration resistance (Uji Penetrasi Standard SPT) dan undrained shear strength (kuat geser undrained ). Dari 3 (tiga)
BAB III - 38
parameter tersebut, minimal harus dipenuhi 2 (dua), dimana data yang terbaik adalah Vs ( shear wave velocity) dan data yang digunakan harus dimulai dari permukaan tanah, bukan dari bawah basement . Tanah keras yang bergetar akibat gempa, getarannya cenderung mempunyai kandungan frekuensi tinggi. Getaran frekuensi tinggi tersebut akan mempunyai panjang gelombang yang relatif pendek. Menurut ilmu fisika bahwa kemampuan suatu material untuk menyerap energi akan berbanding terbalik dengan panjang gelombang. Oleh karena itu gelombang frekuensi tinggi relatif lebih mudah diserap energinya oleh media yang dilalui oleh gelombang gempa. Dengan demikian pada tanah keras, intensitas gempa akan beratenuasi lebih cepat atau amplifikasi spektrum semakin besar pada tanah yang lunak. Berikut merupakan klasifikasi jenis tanah menurut SNI 03-17262012 Tabel 2.1 Klasifikasi Kelas Tanah Kelas situs SA (batuan keras) SA (batuan) SC (tanah keras, sangat padat dan batuan lunak) SD (tanah sedang) SE (tanah lunak)
ῡs (m/detik) >1500 750 sampai 1500
N atau N ch
Su (kPa)
N/A N/A
N/A N/A
350 sampai 750
>50
≥100
175 sampai 350 15 sampai 60 50 sampai 60 <175 <15 <50 Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3 m tanah dengan karakteristik sebagai berikut : 1. Indeks plastisitas, PI > 20 2. Kadar air, w ≥ 40 % 3. Kuat geser niralir, Su <25 kPa SF (tanah khusus Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu yang atau lebih dari karakteristik berikut : membutuhkan - Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh investigasi akibat beban gempa seperti mudah geoteknik spesifik likuifaksi, lempung sangat sensitif, tanah dan analisis tersementasi lemah BAB III - 39
respons spesifiksitus yang mengikuti 6.10.1)
-
Lempung sangat organik dan/atau gambut (ketebalan H >3 m) - Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H > 7,5 m dengan Indeks Plastisitas PI > 75) Lapisan lempung lunak/setengah teguh dengan ketebalan H > 35 m dengan Su < 50 kPa CATATAN : N/A = tidak dapat dipakai Jenis tanah di lokasi perencanaan yaitu tanah lunak yang didapat
dari perhitungan data SPT dengan hasil nilai N kurang dari 15. Tabel 2.2 Nilai SPT rata-rata dari titik BH2
LAPIS
KEDALAMAN (M)
TEBAL (M)
1
1.75
2
BH2 N SPT
N'= TEBAL/NSPT
2
7
0.286
3.75
2
10
0.200
3
5.75
2
10
0.200
4
7.75
2
21
0.095
5
9.75
2
23
0.087
6
11.75
2
8
0.250
7
13.75
2
14
0.143
8
15.75
2
15
0.133
9
17.75
2
18
0.111
10
19.75
2
21
0.095
11
21.75
2
19
0.105
12
23.75
2
20
0.100
13
25.75
2
18
0.111
14
27.75
2
16
0.125
15
29.75
2
18
0.111
30
2.153 N
13.9344729
BAB III - 40
2.2. Gempa 2.2.1 Definisi Gempa
Gempa
bumi
merupakan
sebagian
dari
proses
alam
yang
membentuk permukaan bumi dan terbentuknya gunung, bukit dan lembahlembah. Gempa bumi yang sering terjadi adalah gempa tektonik yaitu terlepasnya energi pada kerak bumi yang dilepaskan secara tiba-tiba sehingga menimbulkan arah gaya yang tidak beraturan. Pada prinsipnya gempa bekerja sebanding dengan berat massa bangunan dan dapat dirumuskan dengan hukum newton F=m.a (m=massa bangunan ; a=percepatan yang dihasilkan). Sehingga semakin berat massa bangunan semakin besar gaya yang bekerja pada bangunan tersebut. Hal ini sangat berpengaruh pada konsep dasar perencanaan bangunan untuk dapat bertahan terhadap gaya gempa yang timbul.
2.2.2 Gaya Gempa
Gaya gempa yang bekerja pada elemen struktur dapat dibedakan menjadi dua, yaitu: 2.2.2.1 Gaya vertikal yang berpengaruh terhadap elemen bangunan pedukung gaya normal, seperti kolom, jenis balok kantilever dan dinding pendukung. 2.2.2.2 Gaya horizontal yang bekerja pada bangunan akibat respons bangunan dan sistem pondasinya dan bukan disebabkan oleh percepatan gerakan tanah. Muatan gempa horizontal dianggap bekerja dalam arah sumbu-sumbu utama bangunan yang pada bangunan bertingkat tinggi gaya yang lebih menonjol adalah gaya-gaya dorong yang berasal dari tiap lantai.
BAB III - 41
2.2.3
Faktor Keutamaan dan Kategori Risiko Struktur Bangunan
2.2.3.1 Kategori Risiko Gempa
Untuk kategori risiko struktur bangunan gedung dan non gedung sesuai dengan SNI 03-1726-2012 ditentukan berdasarkan jenis pemanfaatan bangunan yang ditunjukkan dengan Tabel 2.3 Tabel 2.3 Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung untuk beban gempa. Jenis Pemanfaatan
Gedung dan non gedung yang memiliki resiko rendah terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk tapi tidak dibatasi untuk, antara lain : - Fasilitas pertanian, perkebunan, peternakan, dan perikanan - Fasilitas sementara - Gudang penyimpanan - Rumah jaga dan struktur kecil lainnya Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam kategori resiko I, III, IV, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk : - Perumahan - Rumah toko dan rumah kantor - Pasar - Gedung perkantoran - Gedung Apartemen/rimah susun - Pusat perbelanjaan/mall - Bangunan industri - Fasilitas manufaktur - Pabrik Gedung dan non gedung yang memiliki resiko tinggi terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk : - Bioskop - Gedung pertemuan - Stadion - Fasilitas kesehatan yang memiliki unit bedah dan unit gawat darurat
Kategori Resiko
I
II
III
BAB III - 42
-
Fasilitas penitipan anak Penjara Bangunan untuk orang jompo
Gedung dan non gedung, tidak termasuk kedalam kategori resiko IV, yang memiliki potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang besar dan/atau gangguan massal terhadap kehidupan masyarakat sehari-hari bila terjadi kegaga;an, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk : -
Pusat pembangkit listrik biasa Fasilitas penanganan air Fasilitas penanganan limbah Pusat telekomunikasi
Gedung dan non gedung yang tidak termasuk dalam kategori resiko IV, (termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas manufaktur, prosses, penanganan, penyimpanan, penggunaan atau tempat pembuangan atau tempat pembuangan bahan bakar berbahaya, bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya,atau bahan yang mudah meledak) yang mengandung bahan beracun atau peledak dimana jumlah kandungan bahannyamelebihi nilai batas yab=ng diisyaratkan oleh instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat jika terjadi kebocoran. Gedung dan non gedung yang ditunjukkan sebagai fasilitas yang penting, termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk : - Bangunan-bangunan monumental - Gedung sekolah dan fasilitas pendidikan - Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang memiliki fasilitas bedah dan unit gawat darurat - Fasilitas pemadam kebakaran, ambulans, dan kantor polisi, setta garasi kendaraan darurat lainya - Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi dan fasilitas lainnya untuk tanggap darurat - Struktur tambahan (temasuk menara telekominikasi, tangki penyimpanan bahan bakar, menara pendingin, struktur stasiun listrik, tangki air pemadam kebakaran atau struktur rumah atau struktur pendukung air atau material atau peralatan pemadam kebakaran) yang diisyaratkan untuk operasi pada saat keadaan darurat Gedung dan non gedung yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi struktur bangunan lain yang masuk ke dalam kategori risiko IV
IV
BAB III - 43
2.2.3.2 Faktor Keutamaan Gempa
Tabel 2.4 Faktor keutamaan gempa Kategori risiko I atau II
Faktor keutamaan gempa, I e 1,0
III
1,25
IV
1,50
Dari tabel 2.4 Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung untuk beban gempa, dengan jenis pemanfaatan bangunan sebagai gedung sekolah dan fasilitas pendidikan dengan kategori risiko IV maka faktor keutamaan gempa (Ie) yaitu 1,50 yang dapat dilihat dari tabel 2.4.
2.3. Beton 2.3.1 Definisi Beton
Beton merupakan suatu material yang menyerupai batu yang diperoleh dengan membuat suatu campuran yang mempunyai proporsi tertentu dari semen, pasir dan angregat kasar, serta air untuk membuat campuran tersebut menjadi keras dalam cetakan sesuai dengan bentuk dan dimensi struktur yang diinginkan (Winter, 1993). Beton dari berbagai variasi sifat kekuatan dapat diperoleh dengan pengaturan yang susuai dari perbandingan jumlah material pembentuknya. Variasi
ini
tergantung
pada
proporsi
dari
campurannya,
pada
kesempurnaan dari adukan bahan-bahan pembentuk campuran tersebut dan pada kondisi kelembaban dan temperatur pada tempat diletakkannya BAB III - 44
campuran tersebut sejak saat ditempatkannya campuran tersebut dalam cetakan hingga mengeras sepenuhnya (Winter,1993) Modulus Elastisitas beton yaitu perbandingan antara tegangan dan regangan. Nilai Modulus elastisitas dapat ditentukan secara empiris, yaitu dari nilai kuat tekan beton. Semakin besar kuat tekan beton, semakin besar pula nilai modulus elastisitasnya . hubungan modulus elastisitas terdapat kuat tekan beton menurut SNI 03-2847-2013 pasal 8.5.1 adalah sebagai berikut:
E = 4700√fc Mutu Beton yang digunakan dalam perencanaan adalah fc:30 Mpa untuk struktur pondasi, balok, plat lantai, tangga, dan tie beam, beam, fc:35 Mpa untuk struktur kolom dan shearwall. dan shearwall.
2.4. Mutu Baja
Baja tulangan merupakan material berkekuatan tinggi, yang memiliki kekuatan tarik maupun tekan, kekuatan lelehnya kurang lebih sepuluh kali dari kekuatan tekan struktur beton yang umum, atau seratus kali dari kekuatan tariknya. (Winter,1993) Baja Tulangan yang dipakai ada 2 jenis, yaitu 1. Baja Tulangan Polos (BJTP) 2. Baja Tulangan Ulir atau Deform atau Deform (BJTD) (BJTD) Tulangan polos digunakan untuk tulangan geser/begel/sengkang, dan mempunyai tegangan leleh (fy) sebesar 240 MPa (disebut BJTP-24), dengan ukuran diameter
≤ 13 mm . Sedangkan tulangan ulir/deform ulir/ deform
digunakan untuk tulangan longitudinal atau tulangan memanjang, dan
BAB III - 45
mempunyai tegangan leleh (fy) 400 Mpa dengan ukuran
diameter ≥ 13
mm. Salah satu parameter yang yang paling berpengaruh
terhadap perilaku
plastifikasi yang dihasilkan pada elemen struktur tahan gempa adalah kondisi permukaan baja tulangan yang digunakan. Penggunaan tulangan polos sebagai baja tulangan struktur dapat memberi dampak yang negatif terhadap kinerja plastifikasi yang dihasilkan. Kuat lekatan baja tulangan polos pada beton, yang pada dasarnya hanya terdiri atas mekanisme adhesi dan friksi, diketahui hanyalah sekitar 10% kuat lekatan tulangan ulir. Selain itu, degradasi lekatan akibat beban bolak-balik disaat terjadi gempa pada tulangan polos sangatlah derastis dibandingkan dengan degradasi lekatan pada tulangan ulir. SNI 03-2847-2013 hanya mengijinkan penggunaan baja tulangan polos pada tulangan spiral. Sedangkan untuk penulangan lainnya, disyaratkan untuk untuk menggunakan baja tulangan ulir.
2.5. Struktur Bawah
Komponen – komponen komponen struktus bawah gedung antara lain:
2.5.1. Pondasi 2.5.1.1. Definisi Pondasi
Pondasi merupakan suatu bagian dari konstruksi bangunan yang berfungsi untuk menempatkan bangunan dan meneruskan beban yang disalurkan dari struktur atas ke tanah dasar pondasi yang cukup kuat menahannya
tanpa
terjadinya
differential
settlement pada
sistem
strukturnya. Pondasi tiang digunakan untuk mendukung bangunan bila lapisan tanah kuat terletak di dalam. Pondasi tiang juga digunakan untuk mendukung bangunan yang menahan gaya angkat ke atas, oleh gaya-gaya pengulingan akibat beban angin. angin. (Hardiyatmo, 2011:76) BAB III - 46
Pondasi tiang digunakan untuk
beberapa maksud, antara lain:
(Hardiyatmo, 2011:76) 1) Untuk meneruskan beban bangunan yang terletak di atas tanah lunak, ke pendukung yang kuat. 2) Untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai kedalaman tertentu sehingga pondasi bangunan mampu memberikan dukungan yang cukup untuk mendukung beban tersebut oleh gesekan sisi tiang dengan tanah disekitarnya. 3) Untuk menahan gaya-gaya horizontal dan gaya yang arahnya miring. Pondasi sebagai struktur bawah tidak boleh gagal dari struktur atas. Desain detail kekuatan (strength) struktur bawah harus memenuhi persyaratan beban gempa rencana berdasarkan kombinasi beban untuk metode ultimit (Indarto,2013:58) Analisis deformasi dan analisis lain seperti likuifaksi, rambatan gelombang, penurunan total dan diferensial, tekanan tanah lateral, deformasi tanah lateral, reduksi kuat geser, reduksi daya dukung akibat deformasi, reduksi daya dukung aksial dan lateral pondasi tiang pengapuran (flotation) struktur bawah tanah, dan lain-lain, dapat dilakukan sesuai dengan persyaratan beban kerja (working stress) yang besarnya minimum sesuai dengan kombinasi beban untuk metode tegangan ijin (Indarto, 2013:76) Pengikat pondasi (pile cap) tiang individu, tiang bor, atau kaison harus dihubungkan satu sama lain dengan pengikat. Semua pengikat harus mempunyai kuat tarik atau tekan desain paling sedikit sama dengan gaya yang sama dengan 10 persen SDs kali beban mati terfaktor ditambah beban hidup terfaktor pur tiang atau kolom yang lebih besar kecuali bila ditunjukkan bahwa kekangan ekuivalen akan disediakan oleh balok beton bertulang dalam plat diatas tanah atau pelat beton bertulang diatas tanah BAB III - 47
atau pengekangan oleh batu yang memenuhi syarat, tanah kohesif keras, tanah
berbutir
sangat
padat,
atau
cara
lainnya
yang
disetujui
(Indarto,2013:76) 2.5.1.2.Tipe Pondasi
Penggunaan tipe pondasi dalam disesuaikan dengan besarnya beban, kondisi lingkungan, dan lapisan tanah. Klasifikasi tiang yang didasarkan pada metode pelaksanaan adalah sebagai berikut: Tiang pancang (driven pile), dipasang dengan cara membuat bahan berbentuk nulat atau bujur sangkar memanjang yang dicetak lebih dulu dan kemudian dipancang atau ditekan ke dalam tanah. (Hardiyatmo, 2011:77). 2.5.1.3. Kapasitas Dukung Tiang Pancang
Untuk menghitung nilai kapasitas dukung kelompok tiang, ada bebarapa hal yang harus diperhatikan terlebih dahulu, yaitu jumlah tiang dalam satu kelompok, jarak tiang, susunan tiang dan efisiensi kelompok tiang. Kelompok tiang dapat dilihat pada gambar berikut ini:
Gambar 2.1 Kelompok tiang
2.5.1.3.1. Jumlah Tiang (n)
BAB III - 48
Untuk menentukan jumlah tiang yang akan dipasang didasarkan beban yang bekerja pada pondasi dan kapasitas dukung ijin tiang.
2.5.1.3.2. Jarak Tiang (S) Jarak antar tiang pancang didalam kelompok tiang sangat mempengaruhi perhitungan kapasitas dukung dari kelompok tiang tersebut. Untuk bekerja sebagai kelompok tiang, jarak antar tiang yang dipakai adalah menurut peraturan – peraturan bangunan pada daerah masing – masing. Menurut K. Basah Suryolelono (1994), pada prinsipnya jarak tiang (S) makin rapat, ukuran pile cap makin kecil dan secara tidak langsung biaya lebih murah. Tetapi bila pondasi memikul beban momen maka jarak tiang perlu diperbesar yang berarti menambah atau memperbesar tahanan momen. 2.5.1.3.3. Susunan Tiang Susunan tiang sangat berpengaruh terhadap luas denah pile cap, yang secara tidak langsung tergantung dari jarak tiang. Bila jarak tiang kurang teratur atau terlalu lebar, maka luas denah pile cap akan bertambah besar dan berakibat volume beton menjadi bertambah besar sehingga biaya konstruksi membengkak (K. Basah Suryolelono, 1994). 2.5.1.3.4. Efisiensi Kelompok Tiang Efisiensi tiang bergantung pada beberapa faktor, yaitu : a.
Jumlah, panjang, diameter, susunan dan jarak tiang.
b.
Model transfer beban (tahanan gesek terhadap tahanan dukung ujung).
c.
Prosedur pelaksanaan pemasangan tiang.
d.
Urutan pemasangan tiang
BAB III - 49
e.
Macam tanah.
f.
Waktu setelah pemasangan.
g.
Interaksi antara pelat penutup tiang (pile cap) dengan tanah.
h.
Arah dari beban yang bekerja.
2.5.2.
Tie Beam
Tie Beam merupakan konstruksi pengaku yang mengikat atau menghubungkan pondasi satu dengan pondasi yang lainnya. Fungsi dari Tie Beam adalah untuk mengurangi penurunan akibat pembebanan pada struktur, khususnya beban lateral akibat gempa bumi dan apabila terjadi penurunan, maka penurunanya pun seimbang/bersamaan.
2.6. Struktur Atas
Komponen – komponen struktus atas gedung antara lain: 2.6.1
Kolom
Kolom merupakan komponen yang memiliki peran penting dalam suatu bangunan. Fungsi kolom adalah penerus beban seluruh bangunan ke pondasi. Kolom termasuk struktur utama untuk meneruskan berat bangunan dan beban lain seperti beban hidup. Menurut SNI 03-2847-2013, kolom harus dirancang untuk menahan gaya aksial dari beban terfaktor pada semua lantai atau atap dan momen maksimum dari bahan terfaktor pada satu bentang lantai atau atap bersebelahan yang ditinjau. Kondisi pembebanan yang memberikan rasio momen maksimum terhadap beban aksial harus juga ditinjau. Pada rangka atau konstruksi menerus, pertimbangan harus diberikan pada pengaruh beban lantai atau atap tak seimbang baik
BAB III - 50
kolom interior dan eksterior serta dari pembebanan eksentris akibat penyebab lainnya (SNI 03-2847-2013)
2.6.2
Balok
Balok adalah bagian dari struktur yang berfungsi untuk menopang lantai di atasnya serta sebagai penyalur momen ke kolom – kolom yang menopangnya. Balok yang bertumpu langsung pada kolom disebut dengan balok induk, sedangkan yang bertumpu pada balok induk disebut balok anak. Tulangan rangkap pada perancangan balok pada umumnya ditujukan untuk meningkatkan daktilitas tampang, pengendalian defleksi jangka panjang akibat adanya rangkak dan susut. (McCormac,2003). Berdasarkan jenis keruntuhannya ada beberapa keruntuhan yang terjadi pada balok diantaranya: 1. Penampang seimbang (balance) Tulangan tarik beton mulai leleh tepat pada saat beton mencapai regangan batas dan akan hancur karena tekan. Pada saat awal terjadinya keruntuhan, regangan tekan yang diijinkan pada serat tepi yang tertekan adalah 0,003 sedangkan regangan baja sama dengan regangan lelehnya yaitu Ey = fy/Ec . 2. Penampang over reinforced Pada keadaan ini keruntuhan ditandai dengan hancurnya beton yang tertekan. Pada awal keruntuhan, regangan baja Es yang terjadi masih lebih kecil dari regangan lelehnya Ey. Dengan demikian tegangan baja fs juga lebih kecil dari tegangan lelehnya fy. Kondisi ini BAB III - 51
terjadi apabila tulangan yang digunakan lebih banyak dari yang diperlukan dalam keaadaan balance. 3. Penampang under reinforced Keruntuhan terjadi ditandai dengan lelehnya tulangan baja. Kondisi penampang yang demikian dapat terjadi apabila tulangan tarik yang dipakai pada balok kurang dari yang diperlukan untuk kondisi seimbang.
2.6.3
Plat Lantai
Plat lantai adalah lantai yang tidak terletak di atas tanah langsung, jadi merupakan lantai tingkat. Plat lantai ini didukung oleh balok-balok yang bertumpu pada kolom-kolom bangunan. Ketebalan plat lantai di tentukan oleh : a. Besar lendutan yang diijinkan. b. Lebar
bentangan
atau
jarak
antara
balok-balok
pendukung. c. Bahan konstruksi dan plat lantai.
2.6.4 ShearWall 2.6.4.1. Definisi ShearWall
Dinding Geser (shearwall) adalah suatu struktur balok kantilever tipis yang langsing vertikal, untuk digunakan menahan gaya lateral. Biasanya dinding geser berbentuk persegi panjang, Box core suatu tangga , elevator atau shaft lainnya. Dan biasanya diletakkan di sekeliling lift, tangga atau shaft guna menahan beban lateral tanpa mengganggu penyusunan ruang dalam bangunan.
BAB III - 52
Pada umumnya dinding geser dikategorikan berdasarkan geometrinya, yaitu : 1. Flexural wall (dinding langsing), yaitu dinding geser yang memiliki rasio hw/l= 2, dimana desain dikontrol terhadap perilaku lentur, 2. Squat wall (dinding pendek), yaitu dinding geser yang memiliki rasio hw=2, dimana desain dikontrol terhadap perilaku lentur, 3. Coupled shear wall (dinding berangkai), dimana momen guling yang terjadi akibat beban gempa ditahan oleh sepasang dinding geser yang dihubungkan dengan balok-balok penghubung sebagai gaya tarik dan tekan yang bekerja pada masing-masing dasar dinding tersebut. Dalam merencanakan dinding geser, perlu diperhatikan bahwa dinding geser yang berfungsi untuk menahan gaya lateral yang besar akibat beban gempa tidak boleh runtuh akibat gaya lateral, karena apabila dinding geser runtuh karena gaya lateral maka keseluruhan struktur bangunan akan runtuh karena tidak ada elemen struktur yang mampu menahan gaya lateral. Oleh karena itu, dinding geser harus didesain untuk mampu menahan gaya lateral yang mungkin terjadi akibat beban gempa, dimana berdasarkan SNI 03-2847-2013 pasal 14.5.3.1, tebal minimum dinding geser (td) tidak boleh kurang dari 100 mm. 2.6.4.2. Sistem Dinding Geser
Dalam pelaksanaannya dinding geser selalu dihubungkan dengan sistem rangka pemikul momen. Dinding struktural yang biasa digunakan pada gedung tinggi adalah dinding geser kantilever, dinding geser berangkai, dan sistem rangka-dinding geser (dual system). Kerja sama antara sistem rangka penahan
BAB III - 53
momen dan dinding geser merupakan suatu keadaan khusus, dimana
dua
struktur
yang
berbeda
sifat
dan
perilakunya
digabungkan sehingga diperoleh struktur yang lebih ekonomis. Kerja sama ini dapat dibedakan menjadi beberapa macam sistem struktur berdasarkan SNI 03-1726-2012 pasal 7.2.5.1, namun yang digunakan dalam perencanaan yaitu: Sistem ganda yaitu sistem struktur yang merupakan gabungan dari sistem rangka pemikul momen dengan dinding geser atau bresing . Rangka pemikul momen sekurang-kurangnya mampu menahan 25% dari gaya lateral dan sisanya ditahan oleh dinding geser.
Nilai
koefisien
modifikasi
respons
(R )
yang
direkomendasikan untuk sistem ganda dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) adalah 7.
2.7. Beban-beban pada Struktur Bangunan Bertingkat
Pada perencanaan bangunan bertingkat tinggi, komponen struktur direncanakan cukup kuat untuk memikul semua beban kerj anya. 2.7.1 Beban Pokok yang Bekerja
Beban-beban pada struktur bangunan bertingkat, menurut arah bekerjanya dapat dibagi menjadi dua, yaitu : 2.7.1.1 Beban Vertikal (Gravitasi).
2.7.1.1.1 Beban mati ( Dead Load ). Beban mati adalah berat dari semua bagian bangunan yang bersifat
tetap,
termasuk
segala
unsur tambahan, pekerjaan
pelengkap ( finishing ), serta alat atau mesin yang merupakan bagian tak terpisahkan dari rangka bangunannya BAB III - 54
Beban mati merupakan berat sendiri bangunan yang senantiasa bekerja sepanjang waktu selama bangunan tersebut ada atau sepanjang umur bangunan. Pada perhitungan berat sendiri ini, seorang analisis struktur tidak mungkin dapat menghitung secara tepat seluruh elemen yang ada dalam konstruksi, seperti berat plafond, pipa-pipa ducting, dan lain-lain. Oleh karena itu, dalam menghitung berat sendiri konstruksi ini dapat meleset sekitar 15 % - 20 % 2.7.1.1.2 Beban Hidup ( Live Load ). Beban hidup adalah berat dari penghuni dan atau barang barang yang dapat berpindah, yang bukan merupakan bagian dari bangunan. Sedangkan pada atap, beban hidup termasuk air hujan yang menggenang.
2.7.1.2 Beban Horizontal ( Lateral).
2.7.1.2.1 Beban Gempa ( Earthquake). Beban gempa adalah besarnya getaran yang terjadi di dalam struktur Pada dasarnya ada dua metode Analisa Perencanaan Gempa, yaitu : a. Analisis Beban Statik Ekuivalen ( Equivalent Static Load Analysis). Analisis ini adalah suatu cara analisa struktur, dimana pengaruh gempa pada struktur dianggap sebagai beban statik horizontal untuk menirukan pengaruh gempa yang sesungguhnya akibat gerakan tanah. Metode ini digunakan untuk bangunan struktur yang beraturan dengan ketinggian tidak lebih dari 40 m.
BAB III - 55
b. Analisis Dinamik ( Dynamic Analysis). Metode ini digunakan untuk bangunan dengan struktur yang tidak beraturan. Perhitungan gempa dengan analisis dinamik ini terdiri dari : a) Analisa Ragam Spektrum Respons. Analisa Ragam Spektrum Respons adalah suatu cara analisa dinamik struktur, dimana suatu model dari matematik struktur diberlakukan suatu spektrum respons gempa rencana, dan ditentukan respons struktur terhadap gempa rencana tersebut. b) Analisa Respons Riwayat Waktu. Analisa Respons Riwayat Waktu adalah suatu cara analisa dinamik struktur, dimana suatu model matematik dari struktur dikenakan riwayat waktu dari gempa-gempa hasil pencatatan atau gempa-gempa tiruan terhadap riwayat waktu dari respons struktur ditentukan.
2.7.2 Kombinasi Pembebanan
Struktur, komponen, dan pondasi harus dirancang sedemikian rupa sehingga kekuatan desainnya sama atau melebihi efek dari beban terfaktor dalam kobinasi berikut : (SNI 03-1726-2012) 1. 1,4 DL 2. 1,2 DL + 1,6 LL + 0,5 (Lr atau R) 3. 1,2 DL + 1,0 E + LL 4. 0,9 DL + 1,0 E
DL = Beban mati (Dead Load) LL = Beban Hidup (Live Load) Lr = Beban hidup pada atap (roof live load) E = Beban gempa (Earthquake load )
BAB III - 56
2.8. ETABS v9.6.0
ETABS (E xtended Three dimension Analysis of Building Systems) adalah program komputer yang digunakan untuk membantu dalam perencanaan gedung bertingkat tinggi dengan konstruksi beton bertulang , baja, dan komposit. Program komputer ini dikembangkan oleh perusahaan CSI (Computers and Structures Inc) yaitu salah satu perusahaan software untuk perencanaan struktur.
2.9. MathCad v.14
MathCAD merupakan suatu software perhitungan matematika. MathCAD mempunyai kemampuan untuk menurunkan rumus yang masih dinyatakan dalam variabel dengan bantuan symbolic evaluation. Software ini dikembangkan oleh MathSoft.Inc. MathCAD berbeda dengan software perhitungan matematika lainnya, karena pengguna seolah-olah berhadapan dengan kertas-kertas buram dimana-mana, pengguna dapat menempatkan sembarang simbol matematis, operasi aritmetika, satuan sebuah besaran, serta memasukkan gambar ke dalam kalkulasi.
2.10.
Syarat-syarat Umum Perencanaan Struktur Gedung 2.10.1 Syarat Stabilitas
Kestabilan memiliki arti bangunan tidak akan runtuh (collapse) jika mendapat pengaruh gaya-gaya dari luar. Setidaknya ada 3 cara yang bisa dilakukan untuk membuat struktur yang stabil: a.
Pemasangan pengaku (diagonal bracing ) pada struktur
BAB III - 57
Pemasangan pengaku, selain untuk membuat struktur stabil, dilakukan untuk membantu mencegah struktur mengalami deformasi yang besar pada arah horizontal. Pengaku banyak dipasang pada strukur yang terbuat dari kayu atau baja. Pada struktur bangunan tinggi (lebih dari 30 meter), pemasangan pengaku lebih sering dilakukan dibandingkan dengan struktur bangunan yang rendah dengan alasan struktur yang rendah masih sangat rigid (deformasinya kecil) dan tidak membutuhkan bantuan bracing. b.
Pembuatan bidang rangka yang kaku (diaphragm) Bidang rangka kaku atau biasa disebut diaphragm adalah sistem
di mana dinding atau pelat lantai dipasang sangat kaku pada rangka struktur. Hal ini menyebabkan sambungan ( joint ) tidak lagi berperilaku sebagai sendi, namun sambungan ini akan kaku dan berubah fungsi sebagai jepit. c.
Pemasangan sambungan yang kaku (rigid ) Jika pada sistem diaphragm memasang bidang yang akan
mengubah perilaku sambungan, maka pada cara yang ketiga ini, sambungan secara langsung dipasang dengan kaku tanpa perlu bantuan dinding atau pelat. Biasanya sistem seperti ini bisa dilakukan pada sambungan las baja atau sambungan balok kolom pada beton bertulang. Untuk membuat sistem struktur yang stabil, paling tidak diperlukan sejumlah elemen-elemen minimum yang dipasang pada struktur. Struktur pada kondisi sudah dibuat kaku sudah stabil, namun jika ada gaya horizontal pada arah tegak lurus bracing , struktur akan mengalami torsi yang cukup besar akibat pemasangan struktur yang tidak simetris. Untuk itulah diperlukan pemasangan elemen-elemen yang simetris pada struktur. BAB III - 58
2.10.2 Syarat Kekuatan
Syarat kekuatan ini mencakup seluruh elemen struktur baik plat, kolom, balok, dan shearwall . Cara mengeceknya pun sesuai dengan perilaku elemen-elemen tersebut. Misalnya kolom, cari terlebih dahulu diagram interaksi dan tentukan dimana titik Pu, Mu maksimum pada diagram interaksi tersebut, jika titik tersebut berada di luar dan di bawah keadaan balance, maka terjadi kegagalan tarik. Jika berada di luar sebelah atas keadaan balance maka terjadi kegagalan tekan. Sedangkan pada balok dan plat, di cek dengan mengukur kemampuan balok dengan ukuran dan tulangan terpasang kemudian bandingkan dengan momen yang terjadi. Bila momen kapasitas balok di atas momen yang terjadi di lapangan, baik itu tekan maupun tarik, maka balok dan pelat tersebut aman. Sedangkan pada shearwall , ada beberapa pakar yang mengasumsikan shearwall sebagai kolom pendek karena itu pengecekannya pun sama dengan kolom, yaitu dengan mencari diagram interaksi tersebut.
2.10.3 Syarat Daktilitas
Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung SNI 03-1726-2012, memberikan pengertian daktilitas dan faktor daktilitas. Daktilitas
adalah
kemampuan
struktur
gedung
untuk
mengalami
simpangan pasca-elastik yang besar secara berulang kali dan bolak-balik akibat beban gempa di atas beban gempa yang menyebabkan terjadinya pelelehan pertama, sambil mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang cukup, sehingga struktur gedung tersebut tetap berdiri, walaupun sudah berada dalam kondisi di ambang keruntuhan. Faktor daktilitas adalah rasio antara simpangan maksimum struktur gedung pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan dan simpangan struktur gedung pada saat terjadinya pelelehan pertama di dalam struktur gedung. BAB III - 59
2.10.3.1 Elastik (F ully Elastic)
Elastik adalah suatu tingkat daktilitas struktur gedung dengan nilai faktor daktilitas sebesar 1,0.
2.10.3.2 Daktilitas Parsial
Daktilitas parsial adalah seluruh tingkat daktilitas struktur gedung dengan nilai faktor daktilias diantara untuk struktur gedung yang elastik penuh sebesar 1,0 dan untuk struktur gedung yang daktail penuh sebesar 5,3
2.10.3.3 Daktilitas Penuh (F ull Ductility)
Daktilitas penuh adalah suatu tingkat daktilitas struktur gedung, di mana strukturnya mampu mengalami simpangan pasca-elastik pada saat mencapai kondisi diambang keruntuhan yang paling besar, yaitu dengan mencapai nilai faktor daktilitas sebesar 5,3
2.10.4 Syarat Layak Pakai dalam keadaan Layan 2.10.4.1 Arti Lendutan
Besarnya lendutan pada batang-batang beton menjadi sangat penting saat batang struktur didesain dengan ukuran relatif langsing. Lendutan yang berlebihan pada balok dan plat dapat menyebabkan penurunan lantai, cekungan pada atap datar, getaran yang berlebihan, dan bahkan mengganggu operasi mesin yang ditopang struktur. Lendutan
seperti
ini
biasanya
merusak
partisi
bata
ringan
(McCormac,2003:158)
BAB III - 60
2.10.4.2 Kontrol Lendutan
Salah satu cara terbaik untuk mengurangi lendutan adalah dengan meningkatkan ketebalan struktur. Spesifikasi beton bertulang biasanya membatasi lendutan dengan cara
menentukan batas maksimum
lendutan hasil perhitungan yang diizinkan. Tabel 2.5 Perhitungan lendutan maksimum yang diizinkan Jenis batang struktur Atap datar yang tidak menopang atau menempel pada batang nonstruktural yang dapat rusak karena lendutan besar Lantai yang tidak menopang atau menempel pada batang nonstruktural yang dapat rusak karena lendutan besar Konstruksi atap atau lantai yang menopang atau menempel pada batang nonstruktural yang dapat rusak karena lendutan besar Konstruksi atap atau lantai yang menopang atau menempel pada batang nonstruktural yang tidak akan rusak karena lendutan besar
Lendutan yang harus Batas diperhitungkan lendutan Lendutan yang segera L/180 terjadi karena beban hidup L Lendutan yang segera L/360 terjadi karena beban hidup L Bagian dari lendutan L/480 total yang terjadi setelah L/240
2.10.4.3 Simpangan Bangunan dan Simpangan Antar Lantai
Suatu struktur harus memiliki kekakuan yang cukup sehingga pergerakkannya dapat dibatasi. Kekakuan struktur dapat diukur dari besarnya simpangan antar lantai (drift) bangunan, semakin kecil simpangan struktur maka bangunan tersebut akan semakin kaku Ada perbedaan antara displacement dan drift , displacement adalah simpangan suatu lantai di ukur dari dasar lantai sedangkan drift adalah simpangan suatu lantai di ukur dari dasar lantai di bawahnya. Kekakuan BAB III - 61
bahan itu sendiri dipengaruhi oleh modulus elastisitas bahan dan ukuran elemen tersebut. Dan modulus elastisitas berbanding lurus dengan kekuatan bahan, maka semakin kuat bahan maka bahan tersebut juga semakin kaku. Namun bahan yang terlalu kaku bisa menjadi getas (patah seketika). SNI
03-1726-2012
pasal
7.12.1
dengan
kategori
resiko
IV
mensyaratkan simpangan antar lantai yang terjadi tidak boleh melampaui 0,015 kali
tinggi
tingkat
yang
bersangkutan.
SNI
03-1726-2012
menetapkan ini untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan, di samping untuk mencegah kerusakan non struktural dan ketidaknyamanan penghuni. Hal ini diperlukan untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur yang akan membawa korban jiwa manusia (Purwono, 2005:77).
Gambar 2.2 Ilustrasi simpangan 2.10.4.4 Retakan
Retak Lentur adalah retak vertikal yang memanjang dari sisi tarik balok dan mengarah ke atas sampai daerah sumbu netralnya. Jika balok mempunyai web yang sangat tinggi (lebih dari 3 atau 4 ft), jarak BAB III - 62
retak akan sangat dekat, dengan sebagian retak terjadi bersamaan sampai di atas tulangan, dan sebagian lagi tidak sampai ke tulangan. Retak ini akan lebih lebar di pertengahan balok daripada di bagian dasarnya (McCormac,2003:175) Retak miring karena geser dapat terjadi pada bagian web balok beton bertulang baik sebagai retak bebas atau perpanjangan retak lentur. Kadang-kadang retak miring akan berkembang secara bebas pada balok meskipun tidak ada retak lentur pada daerah tersebut. Retak ini, yang disebut retak geser web, kadang-kadang terjadi pada web – web penampang prategang, terutama penampang dengan flens yang besar dan web yang tipis. Retak puntir (tension crack ), cukup mirip dengan retak geser terkecuali retak puntir ini melingkar di sekeliling balok. Jika sebuah batang beton tanpa tulangan menerima torsi murni, batang tersebut akan retak dan runtuh di sepanjang garis spiral 45º karena tarik diagonal yang disebabkan tegangan puntir. Meskipun tegangan puntir sangat mirip dengan tegangan geser, namun tegangan puntir terjadi di seluruh permukaan batang. Akibatnya, tegangan puntir ini menambah tegangan geser pada satu sisi dan mengurangi tegangan geser pada sisi yang lain. Retak juga dapat terjadi pada beton akibat penyusutan, perubahan temperatur, penurunan, dan sebagainya. 2.10.4.5 Kontrol Retak Lentur
Retak akan terjadi pada struktur beton bertulang karena kekuatan tarik beton yang rendah. Untuk batang dengan tegangan tulangan yang lebih rendah pada saat menerima beban layan, retak yang terjadi akan sangat kecil. (McCormac,2003:176)
BAB III - 63
Meskipun retak tidak dapat dicegah, namun ukurannya dapat dibatasi dengan menyebar atau mendistribusikan tulangan. Dengan kata lain, retak akan lebih kecil dihasilkan jika beberapa tulangan kecil digunakan dengan jarak yang sedang ketimbang menggunakan lebih sedikit tulangan besar dengan jarak yang yang lebar. Praktek seperti ini biasanya akan menghasilkan kontrol retak yang memuaskan bahkan untuk baja mutu 60 atau 75. Acuan yang benar mengenai retak adalah jangan
menggunakan
tulangan
lebih
besar
dari
9
in.
(McCormac,2003:177) Lebar retak maksimum yang dapat diterima bervariasi dari sekitar 0,004 sampai 0,016 in. Tergantung lokasi, jenis struktur, tekstur permukaan beton, iluminasi, dan faktor-faktor lain. Lebar retak yang lebih kecil mungkin diperlukan untuk batang yang terekspos dengan lingkungan yang sangat agresif, seperti larutan bahan kimia,dan percikan air asin (McCormac,2003:177)
2.10.5 Syarat Durabilitas 2.10.5.1 Kuat Tekan Minimum Beton
Kuat tekan beton (fc) sesuai pasal 21.1.4 SNI 2847-2013 untuk rangka momen khusus,dinding struktur khusus, dan semua komponen dinding struktur khusus termasuk balok kopel dan pier dinding tidak boleh kurang dari 20 Mpa. Kuat tekan beton 20 MPa atau lebih dipandang menjamin kualitas perilaku beton. Pemakaian beton ringan harus memenuhi syarat yang tercantum di pasal 21.4.3 2.10.5.2 Tebal Selimut Beton
BAB III - 64
Berdasarkan SNI 03-2847 2013 pasal 7.5.2.1 Toleransi untuk d dan untuk selimut beton minimum pada struktur lentur, dinding, dan komponen struktur tekan harus sebagai berikut: Tabel 2.6 Tabel selimut beton
Kecuali bahwa ketentuan toleransi untuk jarak bersih ke sisi bawah (soffits) harus minus 6 mm. Sebagai tambahan, toleransi untuk selimut tidak boleh melampaui minus 1/3 beton yang disyaratkan. Berdasarkan SNI 03 2847-2013 Tebal selimut beton untuk beton non-prategang tidak boleh kurang dari berikut: a. Beton yang di cor selalu berhubungan dengan tanah : 75 mm b. Beton yang berhubungan dengan tanah dan cuaca: Batang tulangan D-19 hingga D-57 : 50 mm Batang tulangan D-16, kawat M-16 ulir atau polos, dan yang lebih kecil : 40 mm c. Beton yang tidak berhubungan dengan cuaca atau berhubungan dengan tanah: Slab, dinding, balok usuk: Batang tulangan D-44 san D-57 : 40 mm Batang tulangan D-36 dan yang lebih kecil : 20 mm Balok, Kolom: Tulangan utama, pengikat, sengkang, spiral : 40 mm Komponen struktur cangkang, pelat lipat: Batang tulangan D-19 dan yang lebih besar : 20 mm Batang tulangan D-16, kawat M-16 ulir atau polos, dan yang lebih kecil :13 mm BAB III - 65
2.10.5.3 Jenis dan Kandungan Semen
Berdasarkan
SNI
03
2847-2013,
material
semen
harus
memenuhi salah satu dari ketentuan berikut: a. Semen Portland: ASTM C150M b. Semen hidrolis blended: ASTM C595M Kecuali tipe IS
(≥70), yang tidak diperuntukan sebagai unsur pengikat utama beton struktural c. Semen hidrolis ekspansif: ASTM C845 d. Semen hidrolis: ASTM C1157M e. Abu terbang (fly ash) dan pozzolan alami: ASTM C618 f.
Semen flag: ASTM C989
g. Silica fume: ASTM C1240
2.10.5.4 Tinjauan Korosi
Menurut SNI 03 2847-2013 Pasal 7.7.6 Pada lingkungan korosif atau kondidi paparan parah lainnya, selimut beton harus ditingkatkan bilamana diperlukan. Sebagai tambahan untuk proteksi korosi, seimut beton yang ditetapkan untuk tulangan tidak kuang dari 50 mm untuk dinding dan slab dan tidak kurang dari 65 mm untuk komponen struktur lainnya direkomendasikan. Untuk komponen struktur beton pracetak yang dibuat dibawah kondisi kontrol pabrik, selimut beton yang ditetapkan tidak kurang dari 40 mm untuk dinding dan slab dan tidak kurang dari 50 mm untuk komponen struktur lainnya direkomendasikan.
BAB III - 66
2.10.6 Syarat Ketahanan terhadap Kebakaran
Dimana standar ini mensyaratkan tebal selimut beton untuk perlindungan terhadap kebakaran sebih besar dari tebal minimum selimut beton diatas, tebal yang lebih besar tersebut harus disyaratkan. 2.10.6.1 Dimensi minimum Elemen/Komponen Struktur
a. Pelat Tinggi minimum pelat satu arah
Tabel 2.7 Tebal minimum pelat satu arah bila lendutan tidak dihitung Komponen Struktur
Tebal minimum h
Tertumpu sederhana
Satu ujung menerus
Kedua ujung menerus
Kantilever
Komponen struktur tidak menumpu atau tidak berhubungan dengan partisi atau konstruksi lainnya yang mungkin rusak oleh lendutan yang besar
Pelat masif satu arah
l/20
l/24
l/28
l/10
Balok atau pelat rusuk satu arah
l/16
l/18.5
l/21
l/18
Dikutip dari tabel 9.5 (a) SNI 2847:2013 halaman 70
BAB III - 67
Luasan tulangan susut dan suhu harus menyediakan paling sedikit memiliki rasio luas tulangan terhadap luas bruto penampang beton sebagai berikut, tetapi tidak kurang dari 0,0014: a. Batang tulangan ulir mutu 280 atau 350, A smin= 0,002 b h b. Batang tulangan ulir mutu 420, A smin = 0,0018 b h c. Batang tulangan ulir mutu >420, A smin =b h Spasi tulangan utama, dipilih nilai yang terkecil dari: a. s < 3 h ( h = tebal pelat ) b. s < 450 mm. Spasi tulangan susut dan suhu, dipilih nilai yang terkecil dari: c. s < 5 h ( h = tebal pelat ) d. s < 450 mm. b. Balok Menentukan nilai h (pembulatan keatas kelipatan 50 mm) dengan: a. Tinggi balok minimum yang disyaratkan agar lendutan tidak diperiksa. b. Bila h aktual < h min balok, lendutan perlu diperiksa sesuai dengan tabel 9.5(a) SNI 2847:2013. c. bw > 0,3 h atau b w ≥ 250 mm (Pasal 21.5.1.3 SNI 2847:2013).
c. Kolom Estimasi dimensi kolom ditentukan berdasarkan beban aksial yang bekerja diatas kolom tersebut. Beban yang bekerja meliputi beban mati dan hidup balok, pelat, serta berat dari lantai di atas kolom tersebut. Untuk komponen struktur non-prategang dengan tulangan sengkang berdasarkan pasal 10.3.6.2 SNI 2847:2013:
ФPn(max)= 0,8 Ф [ 0,85 f’ c (Ag – Ast) + f y Ast ] Dengan nilai Ф = 0,65
BAB III - 68
2.10.7 Syarat Integritas
Dalam pendetailan tulangan dan sambungan, komponen struktur harus diikat secara efektif bersama untuk meningkatkan integritas struktur secara menyeluruh. Persyaratan minimum untuk konstruksi cor di tempat: a. Pada konstruksi balok usuk, paling sedikit terdapat satu batang tulangan bawah yang menerus atau harus disambung lewatan dengan sambungan lewatan tarik kelas B atau sambungan mekanis atau las yang memenuhi paling sedikit 1,25fy dan pada tumpuan tak menerus harus diangkur untuk mengembangkan fy pada muka tumpuan menggunakan kait standar yang memenuhi penyaluran kait satandar dalam kondisi tarik atau batang tulangan ulir berkepala b. Balok sepanjang perimeter struktur harus memiliki tulangan menerus melebihi panjang bentang yang melalui daerah yang dibatasi oleh tulangan longitudinal c. Tulangan menerus diperlukan pada poin (b) harus dilingkupi oleh tulangan transversal yang tidak perlu diteruskan melalui kolom d. Bilamana sambungan tulangan diperlukan poin (b) pada ujung tulangan harus disambung pada atau dekat dengan tengah bentang dan dibawah tulangan harus disambung pada atau dekat tumpuannya.
BAB III - 69
2.10.8 Syarat yang berhubungan dengan Pelaksanaan Konstruksi
Pemilihan metode konstruksi yang tepat untuk diterapkan pada daerah lokasi perencanaan, bahan bangunan yang digunakan serta mutu bahan yang tersedia, meninjau kendala pelaksanaan seperti cuaca serta kondisi medan, selain itu sumber daya tenaga kerja di daerah tersebut.
BAB III - 70
BAB III METODOLOGI PERENCANAAN 3.1. Diagram Alur Perencanaan
Alur Perencanaan Desain Gedung Kuliah 21 lantai dapat dilihat sebagai berikut: Mulai Data Tanah berupa N-SPT, Kriteria desain, Penentuan kelas Gempa, Parameter input data, pembebanan
Pembuatan model struktur di software ETABS versi 9.6.0 dan menentukan balok terlemah
Analisis Gempa
tidak
ya
Perhitungan Praktis dengan ETABS versi 9.6.0 meliputi Plat, Balok, dan Kolom
Perhitungan manual dengan bantuan Mathcad versi 14 meliputi perhitungan Pondasi Tiang Pancang, Plat lantai, Tangga, Balok, Kolom, tie beam, dan Shearwall
Gambar Kerja,RAB, RKS
Selesai
Gambar 3.1 Diagram Alur Perencanaan BAB III - 71
3.2. Tahap Pengumpulan Data
3.2.1 Data Tanah
Pekerjaan Bor dan Tes SPT Pada rencana lokasi perencanaan gedung kuliah 21 lantai, yang berlokasikan di Bangkalan Madura dapat dikemukakan sebagai berikut: Pada data tanah BH-2 0.0
– 02.10 dengan jenis tanah Lempung (CH)
02.10 – 06.00 dengan jenis tanah Lempung (CL) 06.00 – 12.00 dengan jenis tanah Lanau 12.00 – 30.00 dengan jenis tanah lempung (CH)
3.2.2. Data Lokasi Perencanaan.
Gambar 3.2 Lokasi Perencanaan di Bangkalan Madura
BAB III - 72
Gambar 3.3 Lokasi Perencanaan di Universitas Trunojoyo, Bangkalan Madura
3.2.3. Pemilihan Kriteria Desain
Type bangunan
: Gedung Pendidikan
Tinggi bangunan
: 73,5 m
Jumlah lantai
: 21 lantai
Struktur bangunan
: Beton bertulang
Struktur pondasi
: Pondasi Tiang Pancang
Mutu beton (f’c)
: 30 MPa (Pondasi, Balok ,Plat lantai, dan Tangga) 35 MPa (Kolom dan Shearwall )
Mutu baja (fy)
: BJTP 240 MPa BJTD 400 MPa
Atap
: Dak
BAB III - 73
3.2.4. Perencanaan Dimensi 3.2.4.1. Perencanaan Dimensi Balok
Menurut SNI 03-2847-2013 dalam tabel 8 disebutkan tebal minimum balok di atas dua tumpuan sederhana disyaratkan L /16.
3.2.4.2. Perencanaan Dimensi Kolom
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 10.8.1 : kolom harus direncanakan untuk memikul beban aksial terfaktor yang bekerja pada semua lantai atau atap dan momen maksimum dari beban terfaktor pada satu bentang terdekat dari lantai atau atap yang ditinjau.
3.2.4.3. Perencanaan Dimensi Dinding Geser
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 16.5.3.(1) : ketebalan dinding pendukung tidak boleh kurang daripada L/25 tinggi atau panjang bagian dinding yang ditopang secara lateral, diambil yang terkecil, dan tidak kurang daripada 100 mm.
3.2.5. Pembebanan 3.2.5.1. Kombinasi Pembebanan
Berdasarkan SNI 1726:2012 bahwa : Struktur, komponen, dan fondasi harus dirancang sedemikian rupa sehingga kekuatan desainnya sama atau melebihi efek dari beban terfaktor dalam kombinasi berikut: 5. 1,4 DL 6. 1,2 DL + 1,6 LL + 0,5 (Lr atau R) 7. 1,2 DL + 1,0 E + LL 8. 0,9 DL + 1,0 E BAB III - 74
DL = Beban mati (Dead Load) LL = Beban Hidup (Live Load) Lr = Beban hidup pada atap (roof live load) E = Beban gempa (Earthquake load )
3.2.5.2. Beban Gempa
Perhitungan
analisis
struktur
gedung
terhadap
beban
gempa mengacu pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 03-17262012) dengan tahapan sebagai berikut. a).Menentukan Katagori Resiko Struktur Bangunan dan Faktor Keutamaan Berdasarkan Pasal 4.1.2 SNI 03-1726-2012 disebutkan bahwa Gedung Apartemen atau Rumah Susun termasuk dalam katagori resiko IV dengan faktor keutamaan gempa Ie sebesar 1,5.
b). Menentukan Kelas Situs Getaran
yang
disebabkan
oleh
gempa
cenderung
membesar pada tanah lunak dibandingkan pada tanah keras atau batuan. Proses penentuan klasifikasi tanah tersebut berdasarkan data tanah pada kedalaman hingga 30 m, karena menurut penelitian hanya lapisan- lapisan tanah sampai kedalaman 30 m saja
yang
menentukan
pembesaran
gelombang
gempa
(Wangsadinata, 2006). Data tanah tersebut adalah : Shear wave velocity (kecepatan rambat gelombang geser), Standard penetration resistance (uji penetrasi standard SPT), Undrained shear strength (kuat geser undrained,Cu/Su).
BAB III - 75
Dari data tanah yang akan digunakan, diketahui nilai N-SPT.
̅ ∑∑
Dimana ,
: nilai hasil test penetrasi standar rata- rata, ti : tebal lapisan tanah ke-i,
Ni :hasil test penetrasi lapisan tanah ke-i. Dari nilai rata-rata hasil N-SPT yang didapatkan, dapat ditentukan kelas situs berdasarkan SNI Gempa 03-1726- 2012 Pasal 5.3. Tabel 3.1 Klasifikasi Kelas Tanah
N atau N ch
Su (kPa)
750 sampai 1500
N/A N/A
N/A N/A
350 sampai 750
>50
≥100
175 sampai 350 <175
15 sampai 60 <15
50 sampai 60 <50
Kelas situs SA (batuan keras)
ῡs (m/detik)
SA (batuan) SC (tanah keras, sangat padat dan batuan lunak) SD (tanah sedang) SE (tanah lunak)
>1500
Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3 m tanah dengan karakteristik sebagai berikut : 4. Indeks plastisitas, PI > 20 5. Kadar air, w ≥ 40 % 6. Kuat geser niralir, Su <25 kPa SF (tanah khusus Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu yang atau lebih dari karakteristik berikut : - Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat membutuhkan beban gempa seperti mudah likuifaksi, lempung investigasi sangat sensitif, tanah tersementasi lemah geoteknik spesifik - Lempung sangat organik dan/atau gambut dan analisis (ketebalan H >3 m) respons spesifik- Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan situs yang H > 7,5 m dengan Indeks Plastisitas PI > 75) mengikuti 6.10.1) Lapisan lempung lunak/setengah teguh dengan ketebalan H > 35 m dengan Su < 50 kPa
BAB III - 76
3.3. Rumus Perhitungan Desain Struktur 3.3.1 Perencanaan Plat Lantai
Perencanaan plat lantai seluruhnya menggunakan beton bertulang dengan mutu beton f ’c =30 MPa dan baja untuk tulangan menggunakan mutu baja fy = 240 MPa. Asumsi perhitungan plat lantai dilakukan dengan menganggap bahwa setiap plat lantai dibatasi oleh balok, baik balok anak maupun balok induk. Langkah- langkah perencanaan plat lantai meliputi : a. Menentukan syarat- syarat batas dan bentang plat lantai. b. Menentukan tebal plat lantai c. Menghitung beban yang bekerja pada plat lantai yang meliputi beban mat i dan hidup. d. Menentukan nilai momen yang paling berpengaruh. e. Menghitung keamanan plat lantai dalam memikul beban.
3.3.1.1 Menentukan Pembebanan Plat Lantai
Jenis beban yang bekerja pada plat lantai yaitu 1. Beban Mati (D) Beban mati merata yang bekerja pada Lantai dasar – lantai 21 meliputi a. Beban plat lantai b. Beban pasir setebal 1 cm c. Beban spesi setebal 3 cm d. Beban keramik setebal 1 cm e. Beban plafond menggantung f.
Beban instalasi ME
2. Beban Hidup (L) a. Beban hidup ditentukan yaitu:
BAB III - 77
b. Ruang Kelas : 1,92 KN/m 2 c.
Koridor di atas lantai pertama : 3,83 KN/m 2
d. Koridor lantai pertama : 4,79 KN/m 2 3. Beban Rencana (Wu) = 1,2 D + 1,6 L
3.3.1.2 Perencanaan Tulangan Plat Lantai
Perencanaan
penulangan
plat
lantai
dilakukan
dengan
mengambil lebar plat lantai (b) sebesar 1 satuan panjang (b = 1 meter atau 1000 mm). Cara perhitungan tulangan pada plat lantai adalah sebagai berikut.
3.3.1.2.1. Menentukan syarat- syarat batas dan bentang perencanaan plat lantai
Bentang terpanjang, sel anjutnya dise but ly Bentang pendek, selanjutnya disebut I x
=
Iy Ix
1. Menentukan Tebal Plat Lantai Berdasarkan peraturan SNI 03-2847-2013, rasio kekakuan lentur balok terhadap plat lantai ditentukan dengan langkah sebagai berikut:
a. Sisi balok induk ataupun anak
I =
Ecb I b Ecp I p
b. Rasio kekuatan rata-rata
m =
1 . . . . . ken n BAB III - 78
2. Menentukan Tebal Selimut Beton Berdasarkan SNI 03-2847-2013 untuk: a. D ≤ 36 mm, t s = 20 mm b. D > 36 mm, t s = 40 mm
3. Menentukan Nilai momen Nilai momen dapat diperoleh dari output ETABS.v9.6.0
4. Menghitung tinggi efektif Plat Lantai (dx) dx = h – ts – (0.5 x D)
5.
Menentukan besarnya Nilai f’c ≤ 30 MPa, = 0,85 f’c > 30 MPa , = 0,85 – 0,008 (f ’c – 30)
0.85f c 600 balance = fy (600fy)
6. Menentukan besarnya rasio penulangan minumum dan maksimum
min =
1,4 fy
min =
fc 4xfy
√
maks =0,75 x balance
3.3.1.2.2. Menentukan tulangan pokok daerah lapangan dan tumpuan
Faktor Tahanan Momen
Mu Mn Rn= b. x2 Mn=
BAB III - 79
m=
fy 0.85xfc
Rasio penulangan
=
1 2.m.Rn 1 1 m fy
1 R nb = b x fy 1 x b x m 2
Jika Rn < R maks, maka digunakan tulangan tunggal
Rasio penulangan
min maks Luas tulangan yang dibutuhkan
Ast =min . b .dx Tinggi balok regangan,
a=
As. Fy 0,85 . fc.xb
Momen nominal,
Mn = As. Fy. (d-a/2) .10-6
Kontrol Kekuatan
ΦMn ≥ Mu Jarak Antar Tulangan
0,25 . . 2 . b S= As
BAB III - 80
3.3.2.
Perencanaan Tangga dan Bordes
Perencanaan tangga dan bordes meliputi dimensi, kemiringan,dan penulangan plat tangga. Perencanaan struktur tangga menggunakan
beton bertulang dengan mutu beton f’c = 30 MPa. 3.3.2.1. Perhitungan Dimensi Tangga
Perhitungan anak tangga meliputi jumlah antrede (injakan), optrade (tanjakan), dan plat tangga adalah sebagai berikut : 1. Menghitung antrede (injakan)
a.
Menghitung sudut kemiringan tangga () H2 tan = L
b. Menghitung panjang antrede (injakan) Menurut Diktat Konstruksi Bangunan Sipil karangan Ir. Supriyono : 2X + Y
= 61~65
2 ( Y. tan ) Y
= 61~65
2. Menghitung optrade (tanjakan)
a. Menghitung tinggi optrade (tanjakan)
X = Y . tan b. Menghitung jumlah optrade (tanjakan) Jumlah optrade =
H2 X
c. Menghitung tebal plat tangga Tinggi dari plat tangga minimal (h min) adalah sebagai berikut :hmin=
L 27
BAB III - 81
3.3.2.2.Pembebanan Tangga
Beban yang bekerja pada struktur tangga meliputi beban mati dan hidup. Distribusi beban yang bekerja pada elemen tangga ditunjukkan sebagai berikut: a. Beban Mati tangga dan bordes
= 150 Kg/m 2
b. Beban Hidup tangga dan bordes
= 500 Kg/m 2
3.3.2.3.Perencanaan Tulangan Plat Tangga
Penulangan plat tangga direncanakan arah X dan Y. (arah X menggunakan M11 dan arah Y menggunakan M22) a. Tinggi efektif plat bordes (d) dx= h – ts – 0,5 x Ø b. Momen nominal M11 = Mu
Mn =
Mu
c. Rasio tulangan ()
min =
1.4 4fy
0.85f c 600 balance = fy (600fy) maks =0,75 balance m=
fy 0,85.fc
Mn R n = b x dx2
BAB III - 82
=
1 2(m)(Rn) 1 1 m fy
Jika min, maka dipakai min d. Kebutuhan Tulangan
As =
x b x d
Luas satu tulangan, As = ¼ x x D 2 Jumlah tulangan N = Ast/As Jarak antar tulangan : s=
0,25 x x D x b Ast
3.3.2.4.Perencanaan Tulangan Plat Bordes
Desain penulangan plat bordes meliputi arah X dan arah Y adalah sebagai berikut : (arah X menggunakan M11 dan arah Y menggunakan M22) a. Tinggi efektif plat bordes (d) dx= h – ts – 0,5 x Ø
b. Momen nominal
M11 = Mu
c.
Rasio tulangan () 1.4 min = 4fy BAB III - 83
0.85f c 600 balance = fy (600fy) maks =0,75 balance m=
fy 0,85.fc
Mn R n = b x dx2 =
1 2(m)(Rn) 1 1 m fy
Jika min, maka dipakai min d. Kebutuhan Tulangan
As =
x b x d
Luas satu tulangan, As = ¼ x x D 2 Jumlah tulangan N = Ast/As Jarak antar tulangan : s=
3.3.2.5.
0,25 x x D x b Ast
Perencanaan Balok Bordes Tangga
Balok bordes tangga direncanakan dengan dimensi t inggi h = (1/10 – 1/15) L dan lebar b = (1/2 – 2/3) h. Pembebanan Balok Tangga 3.3.2.5.1. Pembebanan Balok Tangga
a. Beban Mati (D) Berat plat bordes BAB III - 84
Spesi Keramik Berat dinding Berat sendiri balok Beban mati total, DL
= 3 kN/m2
b. Beban Hidup (L) Beban rencana (Wu)
= 1,2 DL + 1,6 LL
Gaya dalam yang terjadi : Mtump = 1/12 x Wu x L2 Mlap
= 1/24 x Wu x L2
Vu
= ½ x Wu x L2
3.3.2.5.2. Perhitungan Tulangan Balok Bordes Tangga
a. Tinggi Efektif d = h – ts – ds – 0,5 x D b. Perhitungan Tulangan Meliputi perhitungan tulangan tekan dan tulangan lentur di tumpuan Mu = didapat dari output ETABS v9.6.0
Mn =
Mu
Mn R n = b x dx2 m=
fy 0,85.fc
0.85f c 600 balance = fy (600fy)
BAB III - 85
Menghitung rasio tulangan :
=
1 2(m)(Rn) 1 1 m fy
maks =0,75 balance Jika min, maka dipakai min Menghitung luas tulangan yang dibutuhkan : As =min x b x d Tulangan yang dibutuhkan (n) : n = Ast/As
c. Perhitungn Tulangan Geser Dari hasil perhitungan gaya dalam pada balok bordes tangga didapat nilai bidang geser V u
Vc =
1 6
√
fc x b x d
Ø Vc = 0,75 .V c Vu > Ø Vc (KN) Jika Vu ≥ Vc,maka diperlukan tulangan geser
Vs =
Vu - Vc
Vs max = S=
2 3
√
fc x b x d
Av x fy x d Vs
BAB III - 86
3.3.3. Perencanaan Balok 3.3.3.1. Menentukan Persyaratan Komponen Struktur Balok
Prinsip perencanaan balok induk SNI 03-2847-2013 Pasal 21.5.1.1 adalah sebagai berikut:
a. Gaya Tekan Terfaktor Gaya aksial tekan terfaktor komponen struktur tidak melebihi
0.1Ag fc b. Bentang Bersih Balok Bentang bersih komponen struktur tidak boleh kurang dari 4 kali tinggi efektif elemen struktur. Tinggi efektif, d = h – ts – ds – ½ dtul
c. Rasio Perbandingan Lebar dengan Tinggi Perbandingan lebar terhadap tinggi balok (b/h) tidak boleh kurang dari 0,3.
3.3.3.2. Perhitungan Tulangan Utama secara Manual
Tahapan perhitungan tulangan balok induk adalah sebagai beri kut : Tinggi efektif balok, d
= h – d’ = h – ts – ds – ½ dtul
Luas tulangan tarik tidak boleh kurang dari (SNI 03-2847-2013 Pasal 10.5.1) :
Asmin=
√fc b d 4fy w
BAB III - 87
Dan tidak boleh lebih kecil dari (SNI 03-2847-2013 Pasal 10.5.1) :
Asmin=
1,4 b d fy w
Rasio tulangan harus memenuhi min < < maks , dimana (SNI 03-2847-2013 B.8.4.2) :
0.85f c 600 balance = fy (600fy)
min =1,4fy
m=fy(0.85f c)
3.3.3.3.
Penulangan Balok Daerah Tumpuan dan Lapamgan
Mu diperoleh dari output ETABS v9.6.0
Mn =
Mu 0,8
Diagram regangan- tegangan pada balok yang ditinjau ditunjukkan pada gambar 3.4 berikut.
Gambar 3.4. Diagram Regangan- Tegangan Balok BAB III - 88
Asumsi :
Luas tulangan tekan diambil sebesar As’ = 0,5As Tulangan Tekan Belum Leleh:
s 0.003 = c (cd ) cd s = 0.003 c s =As S ES Gaya Tekan pada Beton (SNI 03-2847-2013 Pasal 10.2.7.1) :
a=0,85c =0,85fcab Tulangan Tarik Sudah Leleh:
Ts =As fy Kesetimbangan Gaya Dalam : Tekan = Tarik
s =Ts Kesetimbangan Momen Terhadap T :
Mn a = d s dd 2 Cek asumsi :
min maks cd s = 0.003 c s = Maka
dc 0.003 c
Mn ≥ Mu (SNI 03-2847-2013 Pasal 22.5.1) BAB III - 89
Luas Tulangan Tarik (As)
As = x b x d As = ¼ d2 Luas Tulangan Tekan (As’) : As’= 0,5As As = ¼ d2 Kontrol Kekuatan Kontrol kekuatan dilakukan pada kondisi lentur negatif dan lentur positif Asumsi : Tulangan Tekan Belum Leleh :
s 0.003 = c (cd ) cd s = 0.003 c s =As S ES Gaya Tekan pada Beton (SNI 03-2847-2013 Pasal 10. 2.7.1):
a=0,85c =0,85fcab Tulangan Tarik sudah Leleh :
Ts =Ast fy Kesetimbangan Gaya Dalam : Tekan = Tarik
s =Ts
BAB III - 90
Cek asumsi :
cd s = 0.003 c s =
dc 0.003 c
Asumsi tulangan tekan belum mengalami leleh dan tulangan tarik sudah mengalami leleh sudah terpenuhi. Kapasitas Momen terhadap T :
Mn= d
a s dd 2
Cek Momen Nominal :
Mn ≥ Mu
Berdasarkan SNI 2847-2013 pasal 21.1-8, untuk Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) kuat lentur positif komponen struktur lentur pada muka kolom tidak boleh lebih kecil dari setengah kuat lentur negatifnya pada muka tersebut. Periksa Kuat Lentur : Mn+ ≥ 0,5 x Mn Periksa Batasan Rasio Tulangan :
As = bd As = bd
BAB III - 91
3.3.3.4.
Perencanaan Tulangan Geser
Tahap perencanaan sengkang atau tulangan geser adalah sebagai berikut. 1. Menentukan Kapasitas Momen Positif dan Negatif Kapasitas momen positif dan negatif minimum pada sembarang penampang disepanjang bentang balok tidak boleh kurang dari 1/4 kali kapasitas momen maksimum yang disediakan pada kedua muka kolom-balok maka didapat nilai momen positif-negatif pada bentang, dan kapasitas momen terkecil harus kurang dari 1/4 momen negatif terbesar. 2. Kapasitas Momen Probabilitas Geser seismik pada balok dihitung dengan mengasumsikan sendi plastis terbentuk di ujung-ujung balok dengan tegangan tulangan lentur mencapai hingga 1,25 x fy dan Ø = 1. Asumsi : Tulangan Tekan belum Leleh :
s 0.003 = c cd cd s = 0.003 c s =As S ES Gaya Tekan pada Beton :
a=0,85c =0,85fcab Tulangan Tarik sudah Leleh :
Ts =Ast fy BAB III - 92
Kesetimbangan Gaya Dalam : Tekan = Tarik
s =Ts Cek asumsi :
cd s = 0.003 c s =
dc 0.003 c
Kapasitas Momen terhadap T :
Mn= d
a s dd 2
M pr1 =Mn
3.3.3.5.
Perhitungan Gaya Geser
Besarnya gaya geser ultimate dihitung sebagai berikut : Vu = 1,2 VD + 1,6 VL (output ETABS v9.6.0)
Vgravitasi =
VuLn 2
Besarnya gaya geser yang terjadi akibat pengaruh gempa dihitung sebagai berikut. a. Rangka Bergoyang ke Kanan Arah gaya dalam yang bekerja akibat beban gempa ke arah kanan ditunjukkan pada Gambar 3.5 berikut.
BAB III - 93
Gambar 3.5 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kanan
Vsway =
M pr1 M pr2 ln
Vswaytotal =
M pr1 M pr2 VuLn ln 2
b. Rangka Bergoyang ke Kiri Arah gaya dalam yang bekerja akibat beban gempa ke arah kanan ditunjukkan pada Gambar 3.6 berikut.
Gambar 3.6 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kiri
Vsway =
M pr1 M pr2 ln
Vswaytotal =
M pr1 M pr2 VuLn ln 2 BAB III - 94
Berdasarkan SNI 03-2847-2012 Pasal 21.5.4.2 nilai Vc dapat diambil = 0, jika : a. Gaya geser Vsway akibat sendi plastis di ujung-ujung balok melebihi 1/2 atau lebih kuat geser perlu maksimum b. Gaya tekan aksial terfaktor, termasuk akibat pembebanan seismik kurang dari
Vsway =
Ag fc 20
Maka : 1) V sway > 0,5 Vu Ag fc 20
2) Pu <
Sehingga :
Vc =0 Karena Vc < Vu maka dibutuhkan tulangan geser.
Vs =
VU
Vsmaks =
V
√
2 fcbw d 3
Vs Vsmaks s=
As fyd Vs
Tulangan Geser Lapangan : Perhitungan gaya geser yang terjadi di daerah lapangan sebagai berikut.
Vul=
Gaya geser yang bekerja pada balokjarak per bentang 12L
BAB III - 95
Vs =
Vul
Vsmaks = s=
Vc
√
2 fcbw d 3
As fyd Vs
Jarak Tulangan Geser: Syarat spasi maksimum tulangan geser menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 21.3.4.2 S < d/4 S < 8 db longitudinal terkecil S < 24 db tulangan geser S < 300 mm Maksimum spasi yang dipasang pada balok :
Smak =d2
3.3.3.6.
Perencanaan Tulangan Torsi
Berdasarkan
SNI
Beton
03-2847-2013
Pasal
11.5.1
disebutkan bahwa torsi/ puntir dapat diabaikan jika besarnya momen puntir terfaktor (Tu) kurang dari Tu <
3.3.3.7.
0,083√fc
A2 cp Pcp
Perencanaan Tulangan Badan
Jika dimensi balok yang relatif tinggi (lebih dari 400 mm) membuat resiko retak pada bagian badan semakin besar. Maka harus diberi tulangan pinggang dengan jarak antar tulangan maksimal 400 mm. BAB III - 96
3.3.3.8.
Perencanaan Panjang Penyaluran (Ld)
Perhitungan panjang penyaluran adalah sebagai berikut : a. Panjang Penyaluran Tulangan Momen Positif Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2013 Pasal 12.11. disebutkan bahwa tulangan harus diteruskan melampaui titik dimana tulangan tersebut sudah tidak diperlukan lagi untuk menahan lentur sebesar tinggi efektif dan tidak kurang dari 12 D. M
Id ≤ V n la u
b. Tulangan Momen Negatif Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2013 Pasal 12.12. tulangan momen negatif harus diperpanjang tidak kurang dari d, 12 D, atau 1/16 ln.
3.3.4. Perencanaan Kolom
Perencanaan kolom meliputi perhitungan tulangan utama, tulangan geser/ sengkang, dan panjang penyaluran. Langkah perencanaan kolom sebagai berikut :
3.3.4.1.Gaya Dalam pada Kolom
Gaya dalam yang bekerja pada kolom yang ditinjau akibat pengaruh kombinasi beban mati (D), beban hidup (L), dan beban gempa (E) dapat dilihat pada Program ETABS v9.6.0
BAB III - 97
3.3.4.2.Penentuan Struktur Rangka Portal Bergoyang atau Tidak Bergoyang
Peraturan SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.5.2 menyatakan bahwa kolom suatu struktur boleh dianggap tak bergoyang, apabila nilai Q
∑
tidak melebihi 5% dari momen- momen ujung orde- satu.
Q=
Pu 0 ≤0.05 Vu lc
Dimana: Q = perbesaran momen-momen ujung akibat pengaruh orde dua
ΣPu = beban vertikal total pada tingkat yang ditinjau Δo = simpangan relatif antar tingkat orde pertama pada tingkat yang ditinjau akibat Vu Vu = gaya geser lantai total pada tingkat yang ditinjau lc
= panjang komponen struktur tekan pada sistem rangka yang diukur dari sumbu ke sumbu joint .
3.3.4.3.Perhitungan Faktor Panjang Tekuk Efektif Kolom
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.1, komponen tekan yang tidak ditahan terhadap goyangan samping, pengaruh batas kelangsingannya boleh diabaikan jika memenuhi persamaan berikut.
k lu ≤22 r Faktor panjang efektif komponen struktur tekan atau kolom (k) sangat dipengaruhi oleh rasio komponen struktur tekan terhadap komponen struktur lentur pada salah satu ujung komponen struktur
tekan yang dihitung dalam bidang rangka yang ditinjau (Ψ).
BAB III - 98
=
∑ ∑ I Ec lk u
I Ec l b u
Menghitung faktor panjang efektif kolom a. Kolom yang ditinjau
d =
1,2 D 1,2D1,6 L
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 8.5.1 :
√
Ec =4700 fc 1 Ig = bh3 12 Maka
EIk =
0,4 EIg 1 d
b. Menghitung inersia balok Menurut SNI 03-2847:2013 Pasal 8.5.1: Ec
Ig = c.
= 4700√f’c 1 3 bh 12
Kolom atas
d =
1,2 D 1,2D1,6 L
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 8.5.1 :
√
Ec =4700 fc 1 Ig = bh3 12 BAB III - 99
Maka
EIk =
0,4 EIg 1 d
Rasio kekakuan ujung kolom dihitung sebagai berikut.
Ec2 x Ic2 Ec1 x Ic1 H H1 = E x I2 A1 A EA2 x IA2 L1 L2
Nilai faktor tekuk sebagai berikut.
A avg= 2 Cek terhadap kelangsingan kolom arah x dan arah y
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.1:
r=
I A
k lu r
Jika kolom bangunan yang ditinjau termasuk kolom panjang (langsing), maka perlu dipertimbangkan besarnya beban tekut atau beban kapasitas tekan (Pc) yang dihitung dengan rumus menurut SNI 03-2847:2013 Pasal 10.10.6:
2 EIk Pc = k x lu 2
BAB III - 100
3.3.4.4.Faktor Pembesaran Momen
Nilai faktor pembesaran momen dihitung untuk arah X dan Y, dengan memperhitungkan pengaruh momen sebagai berikut : M1ns = Nilai momen yang lebih kecil dari momen- momen ujung terfaktor akibat beban yang tidak menimbulkan goyangan ke samping yang berarti (non sway). M1s = Nilai momen yang lebih kecil dari momen- momen ujung terfaktor akibat beban yang menimbulkan goyangan ke samping yang berarti ( sway). M2ns = Nilai momen yang lebih besar dari momen- momen ujung terfaktor akibat beban yang tidak menimbulkan goyangan ke samping yang berarti (non sway). M2s = Nilai momen yang lebih besar dari momen- momen ujung terfaktor akibat beban yang menimbulkan goyangan ke samping yang berarti ( sway). a.
Faktor Pembesaran Momen arah X dan arah Y Hasil analisis menggunakan program ETABS v9.6.0 didapatkan momen (M33 untuk arah X dan M22 untuk arah Y) pada ujung- ujung kolom akibat beban mati, hidup, dan gempa Menghitung nilai faktor yang menghubungkan diagram momen aktual dengan suatu diagram momen merata ekuivalen (Cm)
m=0,60,4
M1 M2
Faktor pembesar momen
ns =
∑
m P 1 0,75 Pu c
BAB III - 101
Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2013 Pasal 10.10.6 syarat
nilai ns ≥ 1, maka diambil nilai ns = 1. Nilai momen terfaktor yang diperbesar dapat dihitung menggunakan rumus berdasarkan SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.7 sebagai berikut.
M1 = M1ns M1s M2 = M2ns M2s
Nilai momen kolom (M pr ) yang dihitung berdasarkan disain kapasitas pada sendi plastis di ujung-ujung balok tidak boleh lebih kecil dari nilai momen hasil analisis struktur ETABS v9.6.0 yang telah dikalikan dengan pembesaran momen (Mu). Balok
direncanakan
mengalami
leleh
terlebih
dahulu
daripada kolom, sehingga kekuatan pada kolom perlu dinaikkan sebesar 20% dari kekuatan balok. Kolom atas dan kolom bawah memiliki nilai kekakuan yang sama, sehingga didapat nilai DF = 0,5 untuk setiap kolom, maka: Arah X
M pr kolom =1,2 x
(M pr1 balok M pr2 balok ) 2
Arah Y
(M pr1 balok M pr2 balok ) M pr kolom =1,2 x 2 3.3.4.5.Perhitungan Tulangan Geser
Perencanaan tulangan sengkang meliputi sengkang yang dipasang di sepanjang bentang lo dan di luar bentang lo. a.
Dalam Bentang l o BAB III - 102
Perhitungan Ve Ve tidak perlu lebih besar dari V sway, maka : Kekakuan kolom atas dan bawah sama, didapat nilai DF kolom atas dan DF kolom bawah = 0,5, sehingga :
Vsway =
M prtop DFtop M prbtm DF btm ln
Ve > Vsway , maka digunakan V sway Jika Ve ≥ Vu → OK
Perhitungan Ve Vc dapat diambil = 0 jika : 1. Ve akibat gempa lebih besar dari 0,5Vu
Ve ≥ 0,5Vu 2.
Gaya aksial terfaktor tidak melampaui Agf’c20 Pu > Agf’c20 Sehingga :
Vn =
Vu
N
Vc = 1 14 Au
g
f c 6
bw d
Jika didapat 0,5Vc ≤ Vn ≤ Vc, sehingga digunakan tulangan geser minimum.
Av bw = s 3 fy Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 11.4.7.2:
Vs =
Av x fy x d s
Jarak tulangan dirumuskan sebagai berikut.
BAB III - 103
s=
Av x fy x d Vs
b. Diluar Bentang l o
N
Vc = 1 14 Au Vu ≤
Jika
g
f c 6
bw d
Vc untuk bentang di luar l o, maka hanya
dibutuhkan sengkang minimum. Berdasarkan SNI 03-2847-2013 disebutkan bahwa luas total penampang sengkang tertutup persegi tidak boleh kurang dari salah satu yang terbesar antara dua persamaan berikut ini :
Ash =0,3
Ash =
shc x f c f yh
Ag -1 Ach
0,09shc x fc f yh
Persamaan 1 Persamaan 2
Maka didapatkan : Shc = bw – 2(p +0,5 d b) Ach = (bw – 2p)2
Berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 21.6.4.3, Spasi maksimum adalah yang terkecil di antara : 1/4 cross section dimensi kolom 6
kali diameter tulangan longitudinal.
Sx menurut persamaan berikut :
2 hx = hc 3
sx = 100 +
BAB III - 104
Nilai sx tidak perlu lebih besar dari pada 150 mm dan tidak pula lebih kecil sama dengan 100 mm, maka digunakan spasi 150 mm. Syarat : Ash_hoops ≤ As
Tulangan sengkang di atas diperlukan sepanjang l o dari ujung-ujung kolom, l o dipilih yang terbesar antara : Tinggi elemen struktur di joint (d) 1/6 tinggi bersih kolom 500 mm
Berdasarkan SNI 03-2847-2013 dinyatakan bahwa sepanjang sisa bentang kolom bersih (bentang kolom total dikurangi l o dari ujung-ujung kolom) diberi tulangan sengkang dengan spasi minimum 150 mm.
3.3.4.6.Panjang Penyaluran pada Tulangan Kolom
Panjang penyaluran tulangan pada kolom dihitung dengan persyaratan sebagai berikut : a. Berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 12.17.2.4panjang minimum sambungan lewatan tarik harus diambil berdasarkan persyaratan kelas yang sesuai tetapi tidak kurang dari 300 mm. b. Berdasarkan SNI-2847-2013 sambungan lewatan hanya boleh dipasang ditengah tinggi kolom, dan harus diikat dengan tulangan sengkang (confinement ) dengan spasi tulangan sesuai dengan tulangan pengekang sebelumnya, yaitu sejarak 100 mm.
BAB III - 105
c. Berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 12.2.3 sambungan lewatan harus dipenuhi rumus berikut:
ld 9 fy = x d b 10 fc
cK tr d b
√
= 1,0 K tr = 0 (asumsi) nilai ( c + K tr )/d b ≤ 2,5 maka diambil (c Ktr ) db = 2,5
Id 9fy = x cKtr db 10 fc Maka :
√
db
Panjang penyaluran adalah: 1,3 x d
3.3.5. Perencanaan Hubungan Balok – Kolom 3.3.5.1.Tinjauan hubungan Balok-Kolom ditengah Portal
Gambar 3.7 Hubungan Balok-Kolom di Tengah Portal
Perhitungan hubungan balok-kolom ditengah portal untuk setiap kondisi adalah sebgai berikut : a. Kondisi 2 (Bagian Kiri) BAB III - 106
Nilai gaya gaya yang bekerja pada balok arah melintang dalam kondisi plastis berdasarkan tulangan tarik yang terpasang, dihitung menggunakan rumus :
Ts = Ts2 =1,25 Ast x f
= 0,85 x f’c x a x b
s = As x sx Es b. Kondisi 1 (Bagian Kanan) Kondisi 1 dihitung menggunakan cara yang sama dengan perhitungan kondisi 2. Kekakuan kolom atas dan kekakuan kolom pada joint memiliki nilai yang sama, sehingga DF=0,5 untuk setiap kolom.
M prtop DFtop M prbtm DF btm Vsway = ln Ve = V sway Sehingga gaya geser yang bekerja pada joint adalah :
Vu = T1 T2 Ve Batas ijin tegangan geser hubungan balok-kolom yang terkekang pada keempat sisinya adalah :
A j= bw x h
√
Vn=1,7 fc x A j Dimana Vn < 1,7
√
fc x A j
Kebutuhan Tulangan Transversal :
Vc = 1
Nu 1,4.Ag
fc bw. d 6
Jika Vn > Vc maka digunakan pengekang tertutup. BAB III - 107
3.3.6. Perencanaan Dinding Geser ( Shear Wall)
Dalam perencanaan sebuah dinding geser proses desain dilakukan dalam beberapa tahap yaitu permodelan dinding geser ( shear wall ), perhitungan gaya-gaya yang terjadi pada struktur serta menggunakan kombinasi pembebanan untuk desain, dan analisa struktur untuk mendesain tulangan dinding geser ( shear wall ). Menurut SNI 03-28472013 pasal 14.5.3.(1) : ketebalan dinding pendukung tidak boleh kurang dari 1/25 tinggi atau panjang bagian dinding yang dipotong secara lateral, diambil yang terkecil, dan tidak kurang dari 100 mm.
3.3.6.1.Menentukan Kuat Geser sesuai SNI 03-2847-2013 Pasal 11.9.6 (Ketentuan untuk Dinding)
Menentukan Kapasitas Geser:
√
Nud Vc =0,27 fchd 4lw Dan Vc tidak boleh lebih besar dari:
√ √
Nu Lw 0,1 fc2 Lwh Vc= 0,05 fc Mu Lp Vu 2
Sesuai SNI 03-2847-2013 pasal 11.9.8: Apabila gaya geser terfaktor Vu adalah kurang daripada
Vc/2, dimana = 0,55 maka
tulangan harus sesuai dengan SNI 03-2847-2013 pasal 11.9.9 atau sesuai ketentuan 03-2847-2013 pasal 14. Bila Vu melebihi
Vc/2
tulangan geser harus dipasang menurut SNI 03-2847-2013 pasal 11.9.9 Maka : Vs =
BAB III - 108
Vn = (Vs+Vs) 3.3.6.2.Ketentuan Tambahan Khusus untuk Shearwall Penahan Gempa
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.9 sedikitnya harus
dipakai 2 tirai tulangan pada dinding apabila geser terfaktor melebihi Vn= Acv(0,17x
√fc
Batas Kuat Geser sesuai SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.9.2
√
0,66Acv fc
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.9.1 Kuat geser tidak boleh melebihi:
[ √ ]
Vn=0,55Acv 0,17 fctfy , Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.7 Rasio tulangan transversal tidak kurang dari 0,0025 dan spasi tulangan masingmasing lapis tidak lebih dari 450 mm
3.3.7.
Perencanaan Pondasi Tiang Pancang
3.3.7.1. Menghitung Daya Dukung Ujung Tiang Ultimate
Q
= 40 x N x ( L / D ) < 400 x N
Qultimit = Aujung.q + O. f totsl Qijin = Qultimit / SF
3.3.7.2.Penentuan Kapasitas Tiang Group
Gaya- gaya yang diterima pondasi untuk beberapa kombinasi terbesar ditunjukkan dari output ETABS v9.6.0
BAB III - 109
Perkiraan kebutuhan tiang dengan efisiensi: Nilai efisiensi tiang kelompok (Eg) adalah: Eg : 1,0 untuk End Bearing Pile Eg : 0,7 untuk Floating/Friction Pile 3.3.7.3.Menentukan Jumlah tiang dan Konfigurasi titik tiang
n =
Fz Qall group
Jarak antar as tiang pancang kelompok ( pile group) adalah: a) Syarat jarak tiang (jarak antar as tiang) jarak tiang diambil 3.D b) Syarat jarak as tiang ke tepi Jarak ke tepi diambil 0,5 D + 25 cm Distribusi beban kolom ke masing masing tiang dalam pile cap adalah:
Qi =
±
±
3.3.7.4.Cek terhadap geser Pons
Perhitungan geser pons bertujuan untuk mengetahui apakah tebal pile cap cukup kuat untuk menahan beban terpusat yang terjadi. Bidang kritis untuk perhitungan geser pons dapat
dianggap
tegak
lurus
bidang plat yang terletak pada jarak 0,5d dari keliling beban reaksi terpusat tersebut, dimana d adalah tinggi efektif plat. Keliling bidang kritis geser pons (bo): Bo = 2 (b + d) + 2 (h + d)
Φ Vc pons = 0,6 . 0,33 . √fc . bo. d Vu pons Φ Vc pons BAB III - 110
3.3.7.5.Cek Terhadap Geser Lentur
Pengecekan Geser Lentur perlu dilakukan karena untuk d = 170 cm tiang pancang sebagian berada di luar bidang geser yang terbentuk. Vu geser lentur = Total Qu di luar bidang geser yang terbentuk.
Φ Vc geser lentur = 0,6 . 0,17 . √fc . . d Vu geser lentur Φ Vc geser lentur Sehingga tebal pile cap (th) : th = d + 15 cm + selimut beton + 0,5 diameter tulangan pile cap
3.3.7.6.Perhitungan Penulangan Pile Cap
Menghitung momen terhadap titik berat kolom
Mencari nilai 1 Jika fc ≤ 300 kgcm2, maka 1 = 0,85 fc > 300 kgcm2, maka 1 = 0,85-0,0008(fc-300) Jika 1 0,65 maka 1 = 0,65 Jadi untuk fc =300 Mpa menggunakan 1 = 0,85 Mencari nilai Mn Mn = Mu /0,8 Mencari Jenis Penulangan
K=
Mn d2 .0,85.fc
F = 1-
√
F max =
1 4500 6000fy BAB III - 111
Jika kondisi F < F max maka digunakan tulangan tunggal As =
F . . d. 0,85 . fc fy
As min = p min . B. d
3.3.8. Perencanaan Tie Beam
Perencanaan tie beam (balok pengikat) meliputi penulangan utama dan geser/sengkang. Balok pengikat yang didesain dan ditempatkan pada dasar kolom-kolom struktur berfungsi untuk menyeragamkan penurunan yang terjadi pada struktur tersebut dan untuk mengantisipasi tarikan atau tekanan yang terjadi pada kolom yang bergoyang.
3.3.8.1 Gaya Aksial
Penulangan tie beam didasarkan pada kondisi pembebanan dimana beban yang diterima adalah beban aksial dan lentur , sehingga perhitungan tulangan. Gaya aksial tarik yang diterima diasumsikan sebesar 10% dari gaya tekan pada dasar kolom. Besarnya gaya aksial pada kolom : Pu = 10% x P maks Tegangan ijin tarik beton : fr ijin = 0,70
√
fc
Tegangan tarik yang terjadi : fr =
Pu xbxh
Kontrol kemanan : Tegangan tarik (fr) < Tegangan izin (fr izin)
3.3.8.2 Pembebanan Tie Beam
BAB III - 112
Gaya dalam yang bekerja pada tie beam didapat dari output ETABS v9.6.0 3.3.8.3.Perhitungan Tulangan Utama
Perencanaan tulangan tie beam didapat dari perhitungan praktis dari output ETABS v9.6.0
3.3.8.4.Perhitungan Tulangan Transversal (Sengkang)
Besarnya gaya geser yang bekerja pada tie beam Gaya geser nominal = Vu /
Vn
Kuat geser yang disumbangkan oleh beton untuk komponen struktur yang dibebani tarik tarik aksial Vc =
Nu
1 14Ag x
f,c 6
x bw x d
Jika 0,5Vc ≤ Vn ≤ Vc, maka menggunakan persamaan : Av bw = s 3fy Apabila tulangan geser terdiri dari tulangan tunggal atau satu kumpulan
tunggal
paralel
tunggal
yang
semuanya
dibengkokkan pada jarak sama dari perletakan dimana (V-Vc) tidak boleh melebihi 3/8
√
fc Sedangkan pada tempat-tempat
tertentu pada komponen struktur dimana nilai v > 1/2Vc perlu dipasang sejumlah tulangan geser minimum :
Vs =
Av x Fy x d s
Persamaan jarak tulangan s =
Av x Fy x d s
Syarat spasi maksimum tulangan geser adalah : S
< d/2 BAB III - 113
BAB III - 114
BAB IV DESAIN STRUKTUR 4.1. Pemodelan Struktur
Gedung pendidikan 21 lantai yang lokasi perencanaan berada di Bangkalan Madura dengan kondisi tanah lunak direncanakan dengan struktur beton. Sistem perencanaan dengan Sistem Ganda yaitu SRPMK (Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus) dan Dinding Geser, sehingga beban gempa yang diperhitungkan dapat direduksi dengan faktor reduksi penuh (R = 7), agar gedung mempunyai simpangan lebih
besar dalam menerima beban
gempa yang bekerja dengan cara pembentukan sendi plastis pada ujung- ujung balok dan dengan prinsip strong column weak beam. Pemodelan struktur dibuat dengan Program ETABS v9.6.0 ( Extended Three- dimensional Analysis of Building Systems yang ditunjukkan pada Gambar 4.1
Gambar 4.1 Rencana Pemodelan Struktur Gedung Kuliah 21 Lantai BAB IV - 81
4.1.1. Material Struktur
Struktur gedung di desain menggunakan beton bertulang dengan mutu dan persyaratan sesuai dengan standar peraturan yang ada sebagai berikut: 4.1.1.1.Beton
Kuat beton yang disyaratkan, fc = 35 MPa dan 30 MPa Modulus Elastisitas beton, Ec
= 4700 √fc
Angka poison, v
= 0,2
Modulus Geser, G
= Ec/(2(1+v))
4.1.1.2.Baja Profil
Mutu baja profil yang digunakan untuk struktur baja harus memenuhi persyaratan setara dengan BJ 40 dengan tegangan leleh fy : 400 MPa. Bahan struktur beton yang digunakan adalah dengan spesifikasi sebagai berikut:
4.1.2.
Mass per unit volume
= 2,4
fc
= 35 MPa dan 30 MPa
fy
= 400 MPa
fys
= 240 MPa
Pembebanan Gedung
Jenis beban yang bekerja pada gedung meliputi : 1. Beban mati sendiri elemen struktur (Self Weight )
Meliputi : balok, kolom, shearwall , dan plat lantai. 2. Beban mati elemen tambahan
Meliputi : dinding, keramik, plesteran, plumbing, ME ( mechanical electrical ) , dll. 3. Beban hidup ( Live Load )
Meliputi : beban luasan per m² yang ditinjau berdasarkan fungsi bangunan. BAB IV - 82
4. Beban Gempa ( Earthquake Load )
Meliputi : beban gempa statik ekuivalen dan dinamik ( respons spectrum).
4.1.2.1. Kombinasi Pembebanan
Struktur gedung dirancang mampu menahan beban mati, hidup, dan
gempa
sesuai
SNI Gempa
03-1726-2012 Pasal 4.1.1 dimana
gempa rencana ditetapkan mempunyai periode ulang 500 tahun, sehingga probabilitas terjadinya terbatas pada 10 % selama umur gedung 50 tahun. Kombinasi pembebanan yang digunakan mengacu pada SNI Beton 032847-2013 sebagai berikut : 9. 1,4 DL 10. 1,2 DL + 1,6 LL + 0,5 (Lr atau R) 11. 1,2 DL + 1,0 E + LL 12. 0,9 DL + 1,0 E
Kererangan : D : beban mati (dead load ), meliputi berat sendiri gedung ( self weight, SW) dan beban mati tambahan (D), L : beban hidup (live load ) dengan fungsi bangunan gedung sekolah Lr : beban hidup yang boleh direduksi dengan faktor pengali 0,5 kecuali untuk gedung yang berfungsi sebagai garasi, ruang pertemuan, dan ruangan yang beban hidupnya E
:
beban gempa (earthquake load ), ditinjau terhadap gempa statik
(EQX, EQY), dan gempa dinamik respons spektrum (RSPx, RSPy) Kombinasi pembebanan yang dipilih adalah yang memberikan pengaruh paling besar pada struktur. Rincian kombinasi beban yang direncanakan ditunjukkan pada Tabel 4.1 berikut : BAB IV - 83
Tabel 4.1. Kombinasi Pembebanan pada Struktur Gedung Nama Kombinasi 1
Kombinasi 1,4 D
Jenis Kombinasi Kombinasi pembebanan tetap
Kombinasi 2
1,2 D + 1,6 L
(akibat beban mati dan hidup)
Kombinasi 3
1,2 D + 1 L + 1 EQ X
Kombinasi 4
1,2 D + 1 L - 1 EQ X
Kombinasi pembebanan sementara (akibat beban mati, hidup, dan gempa statik)
Kombinasi 5
1,2 D + 1 L + 1 EQ Y
Kombinasi 6 Kombinasi 7
1,2 D + 1 L – 1 EQY 1,2 D + 1 L + 1 RSP X
Kombinasi 8
1,2 D + 1 L – 1 RSP X
Kombinasi 9
1,2 D + 1 L + 1 RSP Y
Kombinasi 10
1,2 D + 1 L – 1 RSP Y
Kombinasi 11
0,9 D + 1 EQ X
Kombinasi 12
0,9 D - 1 EQ X
Kombinasi 13
0,9 D + 1 EQ Y
Kombinasi 14
0,9 D – 1 EQY
Kombinasi 15
0,9 D + 1 RSP X
Kombinasi 16
0,9 D – 1 RSPX
Kombinasi 17
0,9 D + 1 RSP Y
Kombinasi 18
0,9 D – 1 RSPY
Kombinasi pembebanan sementara (akibat beban mati, hidup, dan gempa dinamik respons spektrum)
Kombinasi pembebanan sementara (akibat beban mati , dan gempa statik)
Kombinasi pembebanan sementara (akibat beban mati, dan gempa dinamik respons spektrum)
4.1.2.2. Perhitungan Beban Mati ( Dead Load )
Beban mati adalah beban dari semua elemen gedung yang bersifat permanen
termasuk peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak
terpisahkan dari gedung. Jenis- jenis beban mati pada gedung ditunjukkan pada Tabel 4.2 berikut :
BAB IV - 84
Tabel 4.2. Jenis Beban Mati pada Gedung No
Jenis Beban Mati
Berat
Satua
1
Beton
22
kN/m 3
2
Pasangan batu kali
22
kN/m 3
3
Mortar, spesi
22
kN/m 3
4
Beton bertulang
24
kN/m 3
5
Pasir
16
kN/m 3
6
Lapisan Aspal
14
kN/m 3
7
Air
10
kN/m 3
8
Dinding pasangan bata ½ batu
2,5
kN/m 2
9
Curtain wall kaca + rangka
0,6
kN/m 2
10
Langit- langit dan penggantung
0,2
kN/m 2
11
Cladding metal sheet + rangka
0,2
kN/m 2
12
Finishing lantai (tegel atau keramik)
22
kN/m 3
13
Instalasi plumbing (ME)
0,25
kN/m 2
4.1.2.2.1. Beban Mati pada Plat Lantai
Beban mati yang bekerja pada plat lantai meliputi : Beban pasir setebal 1 cm = 0,01 x 16
=
0,16
=
0,66
=
0,22
kN/m2 Beban spesi setebal 3 cm = 0,03 x 22 2 kN/m Beban keramik setebal 1 cm = 0,01 x 22 kN/m2
BAB IV - 85
Beban plafon dan penggantung
=
0,2
2 kN/m Beban Instalasi ME
= 0,25
kN/m2 Total beban mati pada plat lantai
= 1,49 kN/m2
4.1.2.2.2. Beban Mati pada Plat Atap
Beban mati yang bekerja pada plat atap meliputi : Berat waterproofing dengan aspal tebal 2 cm = 0,02 x 14 = 0,28 kN/m 2 Berat plafon dan penggantung
=
0,2
2 kN/m Berat Instalasi ME
2 = 0,25 kN/m
Total beban mati pada plat atap
= 0,73 kN/m2
4.1.2.2.3. Beban Mati pada Balok
Beban mati yang bekerja pada balok meliputi: Beban dinding pasangan bata ½ batu = 3,5 x 2,50
= 8,75 kN/m
Beban Curtain wall kaca + rangka = 3,5 x 0,6
= 2,1 Kn/m
Beban dinding partisi (cladding)
= 0,70 kN/m
= 3,5 x 0,20
Beban reaksi pada balok akibat tangga
= 13,65 kN/m
Beban reaksi pada balok akibat lift
= 70 kN
4.1.2.3. Beban Hidup ( Live Load )
BAB IV - 86
Beban hidup adalah beban yang bekerja pada lantai bangunan ruang yang digunakan. Besarnya beban hidup
lantai bangunan ditunjukkan
sebagai berikut : e. Ruang Kelas : 1,92 KN/m 2 f.
Koridor di atas lantai pertama : 3,83 KN/m 2
g. Koridor lantai pertama : 4,79 KN/m 2 h. Lantai atap : 1 KN/m 2 Reduksi beban dapat dilakukan dengan cara mengalikan beban hidup dengan koefisien reduksi yang nilainya tergantung pada penggunaan bangunan. Besarnya koefisien reduks i beban hidup untuk perencanaan gedung pendidikan adalah 0,90 dan reduksi untuk gempa adalah 0,50.
4.1.3.
Analisis Beban Gempa
Perhitungan analisis struktur gedung terhadap beban gempa mengacu pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 03-1726-2012) dengan tahapan sebagai berikut. 4.1.3.1.Tahap Analisis Gempa
4.1.3.1.1 Menentukan Katagori Resiko Struktur Bangunan dan Faktor Keutamaan
Berdasarkan Pasal 4.1.2 SNI 03-1726-2012 disebutkan bahwa Gedung
Sekolah
dan fasilitas pendidikan termasuk dalam katagori
resiko IV dengan faktor keutamaan gempa I e sebesar 1,5.
4.1.3.1.2. Menentukan Kelas Situs
BAB IV - 87
Penetapan kelas situs melalui penyelidikan tanah dilakukan dengan mengolah data N-SPT sampai kedalaman 30 m sesuai SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 5.1. Hasil data tanah berdasarkan nilai SPT (Soil Penetration Test ) dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Dimana : N : nilai hasil test penetrasi standar rata- rata, t i : tebal lapisan tanah ke-i, Ni : hasil test penetrasi standar lapisan tanah ke-i.
Tabel 4.3. Nilai N-SPT data tanah
LAPIS
KEDALAMAN (m)
TEBAL (m)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1.75 3.75 5.75 7.75 9.75 11.75 13.75 15.75 17.75 19.75 21.75 23.75 25.75 27.75 29.75
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
BH2 N SPT 7 10 10 21 23 8 14 15 18 21 19 20 18 16 18
N'= TEBAL/NSPT
0.286 0.200 0.200 0.095 0.087 0.250 0.143 0.133 0.111 0.095 0.105 0.100 0.111 0.125 0.111 BAB IV - 88
30
2.153 N
13.9344729
Berdasarkan SNI Gempa 03-1726- 2012 Pasal 5.3, nilai rata- rata N sebesar 13,93 masuk ke dalam katagori tanah lunak (SE)
4.1.3.1.3 Menentukan Parameter Percepatan Gempa (S s, S1)
Parameter percepatan gempa (Ss, S1) dapat diketahui secara detail melalui
situs
online
Dinas
PU
di
link
:
http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/ Data yang diinput dalam situs tersebut adalah sebagai berikut : Jenis input
= diisikan Bangkalan Madura.
Jenis batuan
= lunak.
Input parameter percepatan gempa melalui situs online PU ditunjukkan pada Gambar 4.2. berikut.
Gambar 4.2. Input Data Kota pada Website puskim.pu.go.id
BAB IV - 89
Setelah input data akan didapatkan output seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3. berikut :
Gambar 4.3. Output Desain Spektra pada Website puskim.pu.go.id Hasil output percepatan gempa (S s, S1) untuk lokasi perencanaan gedung kuliah 21 di Bangkalan Madura adalah sebesar SS = 0,669 g dan S1 = 0,239.
4.1.3.1.4. Menentukan Koefisien Situs dan Parameter Respons Spectra Percepatan Gempa
Berdasarkan
website
http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/ didapatkan nilai parameter spektrum respons percepatan pada perioda pendek (S MS) dan perioda 1 detik (S M1) sesuai ditunjukkan sebagai berikut.
BAB IV - 90
SMS g =0,911 SM1 g =0,728 SDS g =0,607 SD1 g =0,486 4.1.3.1.5. Menentukan Spectrum Respon Desain
Penentuan resmi
respons Dinas
spektrum
desain
PU
berdasarkan di
http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/
website link yang
ditunjukkan pada Gambar 4.4 berikut.
Gambar 4.4. Respons Spektrum Desain Berdasarkan Website puskim.pu.go.id
4.1.3.1.6. Menentukan Kategori Desain Seismik
Penentuan Kategori Desain Seismik (KDS) berdasarkan kategori risiko dan parameter respons spektral percepatan desain sesuai Tabel 6 dan Tabel 7 SNI Gempa 03-1276-2012 Pasal 6.5 sebagai berikut. Tabel 4.4 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan pada periode pendek
BAB IV - 91
Tabel 4.5. Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan pada Perioda 1 detik
Berdasarkan perhitungan sebelumnya, didapatkan nilai parameter percepatan respons spektral pada perioda pendek, SDS
= 0,607g dan
parameter percepatan respons spektral pada perioda 1 detik, SD1 = 0,486g, maka termasuk katagori resiko D. 4.1.3.1.7. Menghitung Periode Struktur (T)
BAB IV - 92
Waktu getar struktur adalah peristiwa bergetar dan bergoyangnya struktur dalam 1 periode. Peristiwa tersebut dimodelkan sebagai model massa terpusat (lump mass model ) ditunjukkan pada Gambar 4.5 sebagai berikut.
Gambar 4.5. Peristiwa Bergetarnya Struktur dalam 1 Periode Perioda
BAB IV - 93
fundamental pendekatan T a
(detik) ditentukan dari persamaan T a
=
x Ct . h n , Dimana : hn
: ketinggian struktur (m) di atas dasar sampai tingkat tertinggi struktur, Ct
dan x
: ditentukan sesuai SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 7.8.2.1 seperti pada Tabel 4.6 berikut :
Tabel 4.6. Nilai Parameter Pendekatan untuk C t dan x Tipe Struktur
Ct
x
Rangka baja pemikul momen
0,0724
0,8
Rangka beton pemikul momen
0,0466
0,9
Rangka baja dengan bresing eksentris
0,0731
0,75
Rangka baja dengan bresing t erkekang terhadap tekuk
0,0731
0,75
Semua sistem struktur lainnya
0,0488
0,75
Perhitungan perkiraan periode struktur untuk rangka beton pemikul momen adalah sebagai berikut:
Ta = t x hn x=0,0466 x 73,5 0,9 = 2,228 detik
BAB IV - 94
Waktu getar analisis ETABS untuk Mode 1 ditunjukkan pada Gambar 4.6. berikut.
Gambar 4.6. Waktu Getar Struktur Mode 1 (arah Y) dengan T 1 = 1,3739 detik Waktu getar struktur Mode 1 (Tcy) pada arah Y adalah sebesar 1,3739 detik, Waktu getar gedung pada Mode 2 ditunjukkan pada Gambar 4.7 berikut.
Gambar 4.7. Waktu Getar Struktur Mode 2 (arah X) dengan T 2 = 1,2345 detik BAB IV - 95
Waktu getar struktur pada Mode 2 (Tcx) pada arah X adalah sebesar 1,2345 detik Nilai
waktu
fundamental
struktur
awal
bangunan (T c)
yang
didapatkan dari hasil analisis model program struktur dibatasi tidak boleh melebihi hasil koefisien untuk batasan atas pada perioda yang dihitung (C u) dari Tabel 14 SNI 03-1726-2012 dan perioda fundamental pendekatan T a seperti ditunjukkan pada Tabel 4.7 berikut: Tabel 4.7. Koefisien Batas Atas Periode yang Dihitung Parameter percepatan respons spektral desain pada 1 detik, SD1 ≥ 0,4 0,3 0,2 0,15 ≤ 0,1
Koefisien Cu 1,4 1,4 1,5 1,6 1,7
Dari perhitungan yang telah dilakukan didapatkan nilai S D1 sebesar 0,486 g dan T a 2,228 detik. maka besarnya periode maksimum adalah sebagai berikut :
= 1,4 x 2,228 = 3,120 detik.
Kontrol batasan waktu getar : Tcx
< Tmaks
1,2345 < 3,120 detik Tcx
→ OK, batasan periode terpenuhi.
< Tmaks
1,3739 < 3,120 detik
→ OK, batasan periode terpenuhi
BAB IV - 96
4.1.3.2. Gempa Statik Ekivalen
Beban
gempa
statik
ekuivalen
adalah
penyederhanaan
dari
perhitungan beban gempa yang sebenarnya, dengan asumsi tanah dasar dianggap tetap (tidak bergetar), sehingga beban gempa diekuivalensikan menjadi beban lateral statik yang bekerja pada pusat massa struktur tiap lantai bangunan.. Tahap perhitungan gempa statik ekuivalen adalah sebagai berikut. 4.1.3.2.1. Menghitung Berat Struktur
Berat gedung (W) akibat berat sendiri secara otomatis dapat dihitung dengan ETABS v9.6.0 dengan cara menyeleksi luasan masing- masing lantai, hasil output berat gedung (W) akibat berat sendiri dapat dilihat pada gambar 4.8 berikut:
Gambar 4.8 Berat dan massa bangunan tiap lantai
BAB IV - 97
Berat
gedung tambahan seperti plesteran, dinding, keramik, dan
lain-lain harus dihitung secara manual ditambah dengan 30% beban hidup.
Beban Mati Tambahan 2
Beban Mati Tambahan Plat Lantai dasar – sampai 20 (Luas 837 m )
Beban mati yang bekerja pada plat lantai gedung meliputi : Beban Pasir setebal 1 cm = 0,01 x 16
= 0,16 KN/m2
Beban Spesi setebal 3 cm = 0,03 x 22
= 0,66 KN/m 2
Beban keramik setebal 1 cm = 0,01 x 22 = 0,22 KN/m 2 Beban Plafon dan penggantung
= 0,2 KN/m 2
Beban Instalasi ME
= 0,25 KN/m2
Beban mati pada plat lantai dasar -20 = 1,49 KN/m 2 x luas lantai = 1,49 x 837 = 1247.13 KN Beban mati yang bekerja pada balok meliputi :
Beban dinding bata 3,5 m panjang total 60 m = 2,5 x 3,5 x 64,5 = 564,375 kN. Beban dinding partisi 3,5 m panjang total 114 m = 0,2 x 3,5 x 114 = 79.8 kN. Beban curtain wall + rangka 3,5 m panjang total 71,5 m = 0,6 x 3,5 x 71,5 = 150,15 KN
Total beban mati pada plat lantai Dasar- lantai 20
WD = 564,375 + 79,8 + 150,15 = 794,325 kN
2
Beban Mati Tambahan Plat Lantai Atap (Luas 864 m )
Beban mati yang bekerja pada plat lantai gedung meliputi : Beban waterproofing tebal 2 cm = 0,02 x 14
= 0,28 KN/m 2
Beban Plafon dan penggantung
= 0,2 KN/m 2 BAB IV - 98
Beban Instalasi ME
= 0,25 KN/m2
Beban mati pada plat lantai dak = 0,73 KN/m2 x luas lantai = 0,73 x 864 = 630,72 KN
Beban HidupTambahan Beban Hidup Tambahan Plat Lantai dasar – sampai 20 (Luas 837 2
m)
Beban hidup yang bekerja pada ruang kuliah gedung pendidikan : (1,92 KN/m
2
Total Beban pada plat lantai dasar – 20 = 1,92 KN/m2 x luas lantai = 1,92 x 540 = 1036,8 KN Reduksi beban hidup sebesar 25%
= 0,25 x 1036,8 = 259,2 KN
Beban hidup yang bekerja pada koridor selain lantai utama gedung 2 pendidikan : (3,83 KN/m )
Total Beban pada plat lantai dasar – 20
= 3,83 KN/m2 x luas lantai = 3,83 x 270 = 1034,1 KN
Reduksi beban hidup sebesar 25%
= 0,25 x 1034,1 = 258,525 KN
Beban hidup yang bekerja pada koridor lantai utama gedung 2 pendidikan : (4,79 KN/m )
Total Beban pada plat lantai dasar – 20
= 4,79 KN/m2 x luas lantai = 4,79 x 270 = 1293,3 KN
Reduksi beban hidup sebesar 25%
= 0,25 x 1293,3 = 323,325 KN
2 Beban hidup yang bekerja pada Dak: (1 KN/m )
Total Beban pada plat lantai dasar – 20
= 1 KN/m2 x luas lantai = 1 x 864 = 864 KN BAB IV - 99
Reduksi beban hidup sebesar 25%
Berat
struktur
yang
digunakan
= 0,25 x 864 = 216 KN
dalam
perhitungan
gempa
berdasarkan SNI Gempa 1726-2012 Pasal 7.7.2 adalah beban mati sendiri struktur, beban mati tambahan, dan beban hidup tereduksi 25% seperti ditunjukkan pada Tabe l 4.8 berikut: Tabel 4.8 Berat Struktur Gedung
Lantai
Beban Mati Tambahan (KN)
LANTAI DAK 630.72 LANTAI 20 794.325 LANTAI 19 794.325 LANTAI 18 794.325 LANTAI 17 794.325 LANTAI 16 794.325 LANTAI 15 794.325 LANTAI 14 794.325 LANTAI 13 794.325 LANTAI 12 794.325 LANTAI 11 794.325 LANTAI 10 794.325 LANTAI 09 794.325 LANTAI 08 794.325 LANTAI 07 794.325 LANTAI 06 794.325 LANTAI 05 794.325 LANTAI 04 794.325 LANTAI 03 794.325 LANTAI 02 794.325 LANTAI 01 794.325 LANTAI 794.325 DASAR Beban Total
Beban Hidup Tereduksi (KN)
Berat Sendiri (KN)
Beban Total (KN)
216 517.725 517.725 517.725 517.725 517.725 517.725 517.725 517.725 517.725 517.725 517.725 517.725 517.725 517.725 517.725 517.725 517.725 517.725 517.725 582.525
7580.02 3571.234 3571.234 3571.234 3654.389 3670.511 3981.458 3994.185 3838.529 3917.394 3930.122 4207.505 4230.415 4230.415 4232.112 4247.386 4516.236 4489.508 4385.423 4308.405 4299.354
8426.74 4883.284 4883.284 4883.284 4966.439 4982.561 5293.508 5306.235 5150.579 5229.444 5242.172 5519.555 5542.465 5542.465 5544.162 5559.436 5828.286 5801.558 5697.473 5620.455 5676.204
582.525
3598.953
4975.803 120555.392
BAB IV - 100
4.1.3.2.2. Menghitung Koefisien Respons Seismik
Koefisien respons seismik dihitung berdasarkan SNI 03-1726-2012 Pasal 7.8.1.1
V=s x W SDS 0,607 s = R = 7 =0,130 g Ie 1,5
Keterangan : CS : koefisien respons seismic W : berat seismic efektif SDS : parameter percepatan spectrum respons desain dalam rentang periode pendek seperti ditetukan dalam SNI 03-1726-2012 Pasal 7.8.1.1 Ie : faktor keutamaan gempa seperti ditentukan dalam SNI 031726-2012 Pasal 4.1.2
Berdasarkan SNI 03-1726-2012 Pasal 7.8.1.1 nilai koefisien respons seismik t idak boleh kurang dari : Csmin = 0,044 S DS Ie
≥ 0,01
= 0,044 x 0,607 x 1,5
≥ 0,01
= 0,040062
≥ 0,01
smaks X =
SDS 0,607 = R 7 = 0,095 g T I 1,3739 1,5 e
smaks Y =
SDS 0,607 = R 7 = 0,105 g T I 1,2345 1,5 e
BAB IV - 101
4.1.3.2.3. Menghitung Gaya Geser Dasar
Perhitungan nilai gaya geser dalam arah yang ditentukan dihitung berdasarkan SNI Gempa 1726-2012 Pasal 7.8.1 sebagai berikut :
Vx=sx x W= 0,095 x 120555,392 = 11413,358 KN Vy=sy x W= 0,105 x 120555,392 = 12702,156 KN
4.1.3.3. Gempa Dinamik Respons Spektrum
Analisis beban gempa dinamik respons spektrum ditentukan oleh percepatan gempa rencana dan massa total struktur. struktur terhadap beban gempa menentukan
besarnya
gaya
dinamik,
inersia
akibat
Dalam analisis
massa bangunan sangat gempa.
Maka
massa
tambahan yang diinput pada ETABS v9.6.0 meliputi massa akibat beban mati tambahan dan beban hidup yang direduksi dengan faktor reduksi 0,3 4.1.3.3.1.
Input Respons Spektrum Gempa Rencana
Desain gempa dinamik respons spektrum disusun berdasarkan respons terhadap percepatan tanah ( ground acceleration) hasil rekaman gempa. Desain kurva respons spektrum untuk untuk kondisi tanah lunak ditunjukkan pada tabel 4.8. berikut:
BAB IV - 102
Tabel 4.9. Nilai Kurva Spektrum gempa T
Sa (g) 0
T
Sa (g)
0.243
0
0.243
T0
0.607
0.16
0.607
TS
0.607
0.799
0.607
0.54
0.799
0.54
TS+0.1
0.486
0.899
0.486
TS+0.2
0.442
0.999
0.442
TS+0.3
0.405
1.099
0.405
TS+0.4
0.374
1.199
0.374
TS+0.5
0.347
1.299
0.347
TS+0.6
0.324
1.399
0.324
TS+0.7
0.304
1.499
0.304
TS+0.8
0.286
1.599
0.286
TS+0.9
0.27
1.699
0.27
TS+1
0.256
1.799
0.256
TS+1.1
0.243
1.899
0.243
TS+1.2
0.231
1.999
0.231
TS+1.3
0.221
2.099
0.221
TS+1.4
0.211
2.199
0.211
TS+1.5
0.202
2.299
0.202
TS+1.6
0.194
2.399
0.194
TS+1.7
0.187
2.499
0.187
TS+1.8
0.18
2.599
0.18
TS+1.9
0.173
2.699
0.173
TS+2
0.167
2.799
0.167
TS+2.1
0.162
2.899
0.162
TS+2.2
0.157
2.999
0.157
TS+2.3
0.152
3.099
0.152
TS+2.4
0.147
3.199
0.147
TS+2.5
0.143
3.299
0.143
TS+2.6
0.139
3.399
0.139
TS+2.7
0.135
3.499
0.135
TS+2.8
0.131
3.599
0.131
TS+2.9
0.128
3.699
0.128
TS+3
0.125
3.799
0.125
TS+3.1
0.121
3.899
0.121
0.121
3.999
0.121
TS+0
4
BAB IV - 103
4.1.3.3.2.
Menentukan Tipe Analisis Ragam Respons Spektrum
Penentuan tipe ragam respons spektrum mengacu SNI 03 -1726-2012 Pasal 7.2.2 sebagai berikut : 1. CQC (Complete Quadratic Combination) Jika
struktur
gedung
memiliki
waktu
getar
alami
yang
berdekatan atau selisih nilainya kurang dari 15% 2. SRSS (Square Root of the Sum of Squares ) Jika struktur gedung memiliki waktu getar alami yang berjauhan. 3. Redaman struktur beton (damping )
= 0,05
Merupakan perbandingan redaman struktur beton dengan redaman kritis = 0,05. 4. Input Response Spectra Faktor keutamaan (I)
= 1,5 (untuk gedung pendidikan)
Faktor reduksi gempa (R)
= 7 (untuk daktalitas penuh)
Faktor skala gempa arah X
= (G x I)/ R = 9,81 x 1,5/ 7 = 2,1
Faktor skala gempa arah Y
= 30% x Gempa arah X = 0,63
4.1.3.3.3. Kontrol Partisipasi Massa
Menurut SNI 03-1726-2012 Pasal 7.2.1 bahwa perhitungan Respons Dinamik Struktur harus sedemikian rupa sehingga Partisipasi Massa dalam menghasilkan Respons total harus sekurang-kurangnya 90%.
BAB IV - 104
Gambar 4.9. Nilai Partisipasi Massa unruk Arah X dan Arah Y
4.1.3.3.4. Gaya Geser Dasar Nominal, V ( Base Shear )
Pada bahwa
:
SNI
Gempa
Nilai
akhir
03-1726-2012
Pasal
7.1.3
disebutkan
respons dinamik struktur gedung terhadap
pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana dalam suatu arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari 80% nilai respons ragam yang pertama. Bila respons dinamik struktur gedung dinyatakan dalam gaya geser dasar nominal V, seperti persamaan berikut : Vdinamik > 0,8 Vstatik Tabel 4.10. Besarnya gaya geser dasar (Base Shear) Nominal untuk masing-masing Gempa
0.32
80% Statik X -17374.048
80% Statik Y 0.256
0.3
-19558
0.24
-15646.696
RSPx
15274.9
5398.44
RSPy
5564.52
14051.9
Tipe Beban Gempa
Statik Dinamik
Fx
Fy
Eqx
-21718
Eqy
BAB IV - 105
Dari nilai dari Tabel 4.9. tersebut dapat disimpulkan persyaratan gaya geser gempa dinamik belum terpenuhi (V dinamik < 0,8 V statik), maka besarnya V dinamik harus dikalikan nilainya dengan faktor skala sebagai berikut:
4.1.3.3.5.
Arah X=
17374,048 = 1,137 15274,9
Arah Y=
15646,696 = 1,113 14051,9
Kontrol Sistem Ganda
Menurut SNI 03-1726-2012 pasal 7.2.5.1 bahwa Sistem Rangka Pemikul momen (SRPM) harus memikul minimum 25% dari beban Geser Nominal Total yang bekerja dalam arah kerja beban gempa tersebut. Maka dilakukan pengecekan presentase antara Base Shear yang dihasilkan oleh SRPM dan Shearwall dari masing-masing kombinasi Pembebanan Gempa. Tabel 4.11 Nilai Cek Persentase antara Base Shear SRPM dan Shearwall dari kombinasi beban Gempa Presentase Dalam Menahan Gempa (%) No
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Kombinasi
1,2D + 1L + 1EQx 1,2D + 1L - 1EQx 1,2D + 1L + 1EQy 1,2D + 1L - 1EQy 1,2D + 1L ± RSPx max 1,2D + 1L ± RSPx min 1,2D + 1L ± RSPx max 1,2D + 1L ± RSPx min 0,9D + 1EQx
Fx
Fy
SRPM
Shearwall
SRPM
Shearwall
76.56 76.96 88.58 87.98 76.53 76.06 83.54 83.41 75.48
23.44 23.04 11.42 12.02 23.47 23.94 16.46 16.59 24.52
83.68 84.28 77.10 77.59 82.47 81.88 77.03 76.65 80.75
16.32 15.72 22.90 22.41 17.53 18.12 22.97 23.35 19.25
BAB IV - 106
10 11 12 13 14 15 16
0,9D - 1EQx 0,9D + 1EQy 0,9D - 1EQy 0,9D ± RSPx max 0,9D ± RSPx min 0,9D ± RSPy max 0,9D ± RSPy min
76.05 81.78 78.80 76.17 76.10 77.50 77.31
23.95 18.22 21.20 23.83 23.90 22.50 22.69
81.45 77.27 77.42 78.77 78.14 76.92 76.75
18.55 22.73 22.58 21.23 21.86 23.08 23.25
Dari hasil tabel dapat diketahui bahwa persentase dari SRPM untuk semua kombinasi Pembebanan Gempa selalu nilainya lebih dari 25%, Sehingga Konfigurasi Struktur Gedung telah memenuhi syarat sebagai Sruktur Sistem Ganda menurut SNI 03-1726-2012 pasal 7.2.5.1
4.1.3.3.6. Simpangan Antar Lantai
Kriteria persyaratan simpangan mengacu pada
SNI Gempa
2012 dengan faktor- faktor sebagai berikut : 1. Faktor pembesaran defleksi (Cd) untuk SRPMK = 5,5 (Tabel 20 SNI 1726- 2012). 2. Faktor Keutamaan Gempa (Ie) = 1,5 (Tabel 2 SNI 1726- 2012). 3. Faktor redundansi untuk gedung dengan KDS D adalah
=
1,3 (Pasal 7.3.4.2 1726-2012). 4. Simpangan antar lantai yang diijinkan untuk gedung dengan kriteria resiko IV adalah
a = (0,015) x H, dimana H : tinggi tingkat
(Tabel 16 SNI 1726- 2012).
BAB IV - 107
Besarnya simpangan struktur Akibat Gempa Statik arah X dan Y ditunjukkan pada Tabel 4.12 berikut
Tabel 4.12. Simpangan Struktur Akibat Gempa Statik arah X dan Y
Statik X Statik Y Simpang Arah Arah Tingkat zi (m) an yang Ket X (mm) Y (mm) X (mm) Y (mm) (mm) 20 73.5 0.738 0.111 0.029 0.883 52.500 OK 19 70 0.741 0.029 0.039 0.808 52.500 OK 18 66.5 0.797 0.027 0.040 0.875 52.500 OK 17 63 0.852 0.028 0.042 0.943 52.500 OK 16 59.5 0.906 0.030 0.043 1.011 52.500 OK 15 56 0.960 0.032 0.044 1.080 52.500 OK 14 52.5 0.992 0.033 0.045 1.116 52.500 OK 13 49 1.029 0.034 0.045 1.162 52.500 OK 12 45.5 1.063 0.036 0.046 1.205 52.500 OK 11 42 1.088 0.037 0.046 1.238 52.500 OK 10 38.5 1.106 0.037 0.046 1.265 52.500 OK 9 35 1.109 0.037 0.045 1.268 52.500 OK 8 31.5 1.096 0.037 0.043 1.253 52.500 OK 7 28 1.094 0.037 0.042 1.250 52.500 OK 6 24.5 1.079 0.036 0.041 1.235 52.500 OK 5 21 1.052 0.035 0.039 1.206 52.500 OK 4 17.5 1.011 0.033 0.037 1.161 52.500 OK 3 14 0.945 0.030 0.034 1.080 52.500 OK 2 10.5 0.886 0.028 0.032 1.012 52.500 OK 1 7 0.808 0.025 0.028 0.916 52.500 OK Dasar 3.5 0.709 0.022 0.025 0.797 52.500 OK
BAB IV - 108
Besarnya simpangan struktur Akibat Gempa Dinamik arah X dan Y ditunjukkan pada Tabel 4.13
Tabel 4.13. Simpangan Struktur Akibat Gempa Dinamik arah X dan Y
Tingkat zi (m) 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Dasar
73.5 70 66.5 63 59.5 56 52.5 49 45.5 42 38.5 35 31.5 28 24.5 21 17.5 14 10.5 7 3.5
Dinamik X Arah X (mm) Y (mm) 0.543 0.290 0.577 0.200 0.622 0.216 0.664 0.232 0.705 0.247 0.744 0.262 0.766 0.269 0.792 0.278 0.815 0.287 0.832 0.294 0.845 0.300 0.847 0.300 0.838 0.297 0.837 0.297 0.828 0.294 0.811 0.289 0.784 0.280 0.737 0.262 0.697 0.248 0.641 0.227 0.568 0.200
Dinamik Y Simpang Arah an yang X (mm) Y (mm) (mm) 0.167 0.694 52.500 0.184 0.617 52.500 0.198 0.668 52.500 0.211 0.719 52.500 0.223 0.768 52.500 0.235 0.815 52.500 0.242 0.839 52.500 0.250 0.868 52.500 0.257 0.897 52.500 0.262 0.919 52.500 0.266 0.937 52.500 0.266 0.940 52.500 0.263 0.930 52.500 0.262 0.930 52.500 0.259 0.923 52.500 0.254 0.906 52.500 0.245 0.879 52.500 0.230 0.825 52.500 0.217 0.780 52.500 0.200 0.714 52.500 0.177 0.629 52.500
Ket OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK
BAB IV - 109
4.2. Perhitungan Praktis dengan ETABS v9.6.0
Perhitungan struktur secara praktis dengan desain plat
ETABS
v9.6.0 meliputi
lantai, balok, dan kolom. Struktur rangka direncanakan dengan
SRPMK (Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus) atau SMF ( Special Moment Frames) berdasarkan SNI Beton 03-2847-2012, khususnya untuk balok induk dan kolom utama. Balok anak tidak didesain dengan SRPMK, karena balok anak hanya berfungsi untuk menahan beban mati dan hidup, serta untuk membagi luasan plat agar tidak melendut. Pendefinisian sistem SRPMK pada ETABS v9.6.0 dilakukan dengan cara Select – By Frame Sections – Pilih elemen balok induk dan kolom .
Kemudian
Design – Concrete Frame Design – View/ Revise Overwrites – Elemen Type – Sway Special .
Gambar 4.10. Pendefinisian Struktur Pemikul Momen Khusus (SRPMK) pada ETABS v9.6.0 Analisis untuk mengetahui perilaku struktur dan besarnya gaya dalam berupa momen, gaya geser, dan aksial dapat dilakukan dengan cara Analyze – Set Analysis Options. Untuk analisis dinamik, jumlah mode diisi sesuai jumlah massa tingkat
BAB IV - 110
Gambar 4.11 Analysis Option pada ETABS Setelah
analysis
options
dianalisis dengan cara Analize
didefinisikan, kemudian struktur bisa
– Run
Analysis. Gaya- gaya dalam berupa
momen, aksial, dan geser yang bekerja pada struktur dapat dengan cara Display
–
ditunjukkan
Show Member Forces/ Stress Diagram – Frame/
Pier/ Spandrel Forces.
4.2.1.
Perhitungan Plat Lantai
Besarnya otomatis dapat
nilai tegangan
yang
terjadi pada plat
lantai secara
diketahui dengan cara Run – Display – Show Member
Forces/ Stress Diagram – Shell Stresses/ Forces sesuai ditunjukkan pada Gambar 4.12 berikut.
BAB IV - 111
4,5m
6m
Gambar 4.12. Tegangan yang Terjadi pada Plat Akibat Beban Mat i dan Hidup
Dari hasil analis didapatkan Mu = 5,9528 kNm
Digunakan tulangan polos P10- 150 = ¼ x x d² x b/S
Luas tulangan terpakai, As
= ¼ x 3,14 x 10² x 1000/150 = 523,33 mm²
a=
Tinggi blok regangan,
a= Momen nominal, Mn
As x fy 0,85 x fc x b
x 240 = 4,92 mm 0,85 x 30 x 1000
= As x fy x (d -a/2) x 10 = 523,33 x 240 x (85
-6
– 4,92/2) x 10 -6 = 10,36
kNm Syarat : Mn 0,8 x 10, 36
≥ Mu ≥ 5,9528
8,28 ≥ 5,9528
→ OK, Plat mampu menerima beban
BAB IV - 112
4.2.2. Perhitungan Balok Induk
Perhitungan balok induk meliputi tulangan utama, tulangan geser/ sengkang dan torsi. 4.2.2.1. Perhitungan Tulangan Utama
Perhitungan luas tulangan utama balok secara otomatis dapat diketahui dengan cara Design – Concrete Frame Design – Display Design Info – Longitudinal Reinforcing. Balok yang akan dianalisis ditunjukkan pada Gambar 4.13 berikut.
Gambar 4.13 Luas Tulangan Utama Balok Arah Memanjang (Satuan : mm) Detail luas tulangan utama yang ditinjau adalah sebagai berikut. 1645
611
1654
1103
873
1096
BAB IV - 113
Daerah tumpuan
Daerah lapangan
Daerah tumpuan
Digunakan tulangan ulir diameter 22 (D22) → As = ¼
Л d2
= ¼ x 3,14 x 22 2 = 379,94 mm 2 a. Tulangan utama daerah tumpuan :
2 Luas tulangan bagian atas = 1654 mm
→ jumlah tulangan = 1654 /
379,94 = 4,353 ≈ 5 Luas tulangan bagian bawah = 1103 mm2
→ jumlah tulangan =
1103/ 379,94 = 2,903 ≈ 3 b. Tulangan utama daerah lapangan :
2 Luas tulangan bagian atas = 611 mm
→ jumlah tulangan = 611 /
379,94 = 1,6 ≈ 2 2 Luas tulangan bagian bawah = 873 mm
→ jumlah tulangan = 873 /
379,94 = 2,298 ≈ 3
4.2.2.2. Desain Tulangan Geser Balok
Luas tulangan geser (sengkang) secara otomatis dapat diketahui dengan cara Design – Concrete Frame Design – Display Design Info – Shear Reinforcing sesuai ditunjukkan pada Gambar 4.14 berikut.
BAB IV - 114
Gambar 4.14
Tampak Luas Tulangan Geser (sengkang) Arah
Memanjang (Satuan : mm) Detail luas tulangan geser (sengkang) yang ditinjau adalah sebagai berikut. 2,204
Daerah tumpuan
1,933
2,214
Daerah lapangan Daerah tumpuan
Digunakan tulangan polos diameter 10
→ As = ¼ Л d 2 2 2 = ¼ x 3,14 x 10 = 78,5 mm .
a. Tulangan geser daerah tumpuan :
Asumsi digunakan sengkang 2D10-70 (sengkang 2 kaki diameter 10 mm setiap jarak 70 mm), maka luas tulangan per 1 m = 2 x ¼
Л d2 x 1000/70
2 2 = 2 x ¼ x 3,14 x 10 x 1000/70 = 2242,857 mm . Sehingga luas tulangan per meter panjang = 2242,857 /1000 = 2,242 2 mm / mm.
BAB IV - 115
→
Kontrol keamanan : 2,242 > 2,214
OK, sengkang aman
digunakan.
b. Tulangan geser daerah lapangan :
Asumsi digunakan sengkang 2D10-80 (sengkang 2 kaki diameter 10 mm setiap jarak 80 mm), maka luas tulangan per 1 m = 2 x ¼ Л d2 x 1000/80 2 2 = 2 x ¼ x 3,14 x 10 x 1000/80 = 1962,5 mm . 2 Sehingga luas tulangan per meter panjang=1962,5/1000=1,962mm / mm. Kontrol keamanan : 1,962
> 1,933
→
sengkang aman dan
mampu menahan gaya geser
2.3. Desain Tulangan Torsi
Luas tulangan torsi secara otomatis dapat diketahui dengan cara Design – Concrete Frame Design – Display Design Info – Torsion Reinforcing sesuai ditunjukkan pada Gambar 4.15 berikut
BAB IV - 116
Gambar 4.15 Tampak Luas Tulangan Torsi Arah Memanjang (Satuan : mm) Detail dari luas tulangan torsi pada balok yang adalah sebagai berikut 0,441
0,408
0,467
1467
1467
1467
Bagian atas menunjukkan luas tulangan torsi untuk sengkang dan bagian bawah menunjukkan luas tulangan torsi untuk tulangan utama (atas dan bawah). Karena luas tulangan torsi lebih kecil dari luas tulangan sengkang, maka tidak diperlukan tulangan untuk torsi. Namun karena luas tulangan torsi bawah lebih besar dari luas tulangan utama, maka tulangan torsi perlu untuk diperhitungkan.
Hitung tulangan longitudinal terhadap torsi, Syarat diameter tulangan longitudinal minimum untuk torsi : > 1/24 . spasi sengkang = 1/24 . 100 = 4,1 mm > 10 mm
(OK)
(OK)
Dibutuhkan As = 1467 mm 2 Digunakan 4D12 didaerah tengah = 4 . ¼ . 3,14 . 12 2 = 452 mm 2 Sisa luas tulangan = 1467 – 452 = 1015 mm 2, dipakai 3D25 = 1139,82 mm 2 yaitu ditambahkan disisi atas dan bawah.
BAB IV - 117
Contoh diagram momen yang terjadi akibat berbagai macam kombinasi pembebanan ditunjukkan pada Gambar berikut
Gambar 4.16 Diagram Momen Akibat Beban Mati dan Beban Hidup
Gambar 4.17 Diagram Momen Akibat Beban Mati, Beban Hidup dan gempa Statik BAB IV - 118
Gambar 4.18 Diagram Momen Akibat Beban Mati, Beban Hidup dan gempa Dinamik
4.2.3. Perhitungan Kolom
Perhitungan balok induk meliputi tulangan utama, tulangan geser/ sengkang dan torsi. 4.2.3.1.Desain Tulangan Utama Kolom
Luas tulangan utama kolom dapat diketahui dengan cara Design Concrete Frame Design – Display Reinforcing.
Design
Info
–
–
Longitudinal
Kolom yang akan dianalisis ditunjukkan pada Gambar
4.20 berikut.
BAB IV - 119
Gambar 4.19 Tampak Luas Tulangan Utama Kolom Arah Memanjang Detail Informasi luas tulangan, momen, dan gaya geser dapat dilakukan dengan klik kanan pada kolom yang ditinjau
Gambar 4.20 Detail Informasi Luas Tulangan, Momen, Gaya Geser, dan Torsi, Kolom yang Ditinjau BAB IV - 120
Untuk menampilkan diagram interaksi kolom yang ditinjau, dapat dilakukan dengan cara klik kanan kolom, kemudian Interaction
Gambar 4.21 Diagram Interaksi Kolom yang diinjau Detail dari luas tulangan utama kolom yang ditinjau = 12000 mm 2. Digunakan tulangan ulir diameter 22
→ As = ¼ Л d2
2 2 = ¼ x 3,14 x 22 = 380 mm Maka jumlah tulangan yang dibutuhkan = 12000/ 380 = 31,579
→ digunakan 32 tulangan agar dapat tersebar disemua sisi kolom. Jadi tulangan utama kolom adalah 32D22.
4.3.3.2. Desain Tulangan Geser Kolom
Luas tulangan geser (sengkang) secara otomatis dapat diketahui dengan cara Design – Concrete Frame Design – Display Design Info – Shear Reinforcing sesuai ditunjukkan pada Gambar 4.22 berikut
BAB IV - 121
Gambar 4.22 Tampak Luas Tulangan Geser (sengkang) Kolom Arah Memanjang Dari ETABS v.9.6.0 detail luas tulangan geser (sengkang) 2 kolom yang ditinjau = 0,000 mm . Digunakan tulangan polos 2D13
→ As = 2 x ¼ Л d2
= 2 x ¼ x 3,14 x 13 Jarak sengkang = tidak diketahui
2
= 265,33 mm
2
→ digunakan 200 mm (sesuai
persyaratan). Jadi tulangan geser (sengkang) kolom adalah 2D13-200
BAB IV - 122
4.3. Perhitungan Manual dengan Bantuan Mathcad v.14
4.3.1 Perencanaan Plat Lantai
Perencanaan plat lantai seluruhnya menggunakan beton bertulang dengan mutu beton f ’c =30 MPa dan baja untuk tulangan menggunakan mutu baja fy = 240 MPa. Perhitungan plat lantai dilakukan dengan menganggap bahwa setiap plat lantai dibatasi oleh balok, baik balok anak maupun balok induk. Langkah- langkah perencanaan plat lantai meliputi : a. Menentukan syarat- syarat batas dan bentang plat lantai. b. Menentukan tebal plat lantai. c. Menghitung beban yang bekerja pada plat
lantai yang meliputi
beban mati dan hidup. d. Menentukan nilai momen yang paling berpengaruh. e. Menghitung keamanan plat lantai dalam memikul beban.
5.3.1.1 Menentukan Pembebanan Plat Lantai
Jenis beban yang bekerja pada plat lantai yaitu 4. Beban Mati (D) = 4,37 kN/m 2 Beban mati merata yang bekerja pada Lantai Dasar – 20 meliputi: g. Beban plat lantai = 0,12 x 24
= 2,88 kN/m 2
h. Beban pasir setebal 1 cm = 0,01 x 16
= 0,16 kN/m 2
i.
Beban spesi setebal 3 cm = 0,03 x 22
= 0,66 kN/m 2
j.
Beban keramik setebal 1 cm = 0,01 x 22
= 0,22 kN/m 2
k. Beban plafond menggantung
= 0,2 kN/m 2
l.
= 0,25 kN/m2
Beban instalasi ME
Total beban mati pada plat lantai = 4,37 kN/m 2
BAB IV - 123
5. Beban Hidup (L) = 4,79 kN/m 2 Beban hidup ditentukan yaitu: Ruang Kelas : 1,92 KN/m 2 Koridor di atas lantai pertama : 3,83 KN/m 2 Koridor lantai pertama : 4,79 KN/m 2
6. Beban Rencana (Wu) =1,2D+1,6L =1,2 x 4,37+1,6 x 4,79= 12,908 kN/m 2
5.3.1.2 Perencanaan Tulangan Plat Lantai
Perencanaan
penulangan
plat
lantai
dilakukan
dengan
mengambil lebar plat lantai (b) sebesar 1 satuan panjang (b = 1 meter atau 1000 mm). Cara perhitungan tulangan pada plat lantai adalah sebagai berikut. 4.3.1.2.1. Menentukan syarat- syarat batas dan bentang perencanaan plat lantai
Bentang terpanjang, ly
= 4500 mm
Bentang pendek, Ix
= 3000 mm
=
Iy 4500 = =1,5 Ix 3000
1. Menentukan Tebal Plat Lantai Berdasarkan peraturan SNI 03-2847-2013 Pasal 9.5.3.3, rasio kekakuan lentur balok terhadap plat lantai ditentukan dengan langkah sebagai berikut:
c. Sisi balok induk B1
h = 800 mm, b = 400 mm, L = 3000 mm, dan tebal plat lantai h = 120 mm
BAB IV - 124
√ √
1 Ecb I b 4700 x 30 x 12 x 400 x 800 I = = =39,506 Ecp I p 4700 x 30 x 1 x 3000 x 120 12 d. Sisi balok induk B2
h = 800 mm, b = 400 mm, L = 4500 mm, dan tebal plat lantai h = 120 mm
√ √
1 Ecb I b 4700 x 30 x 12 x 400 x 800 2 = = =26,337 Ecp I p 4700 x 30 x 1 x 4500 x 120 12
e. Sisi balok anak B3
h = 500 mm, b = 250 mm, L = 4500 mm, dan tebal plat lantai h = 120 mm
√ √
1 Ecb I b 4700 x 30 x 12 x 250 x 500 3 = = =4,019 Ecp I p 4700 x 30 x 1 x 4500 x 120 12 f. Rasio kekuatan rata-rata
1 1 2 3 = 4 39,506 39,506 26,337 4,019 =27,342 4 m =
Berdasarkan peraturan SNI 03-2847-2013 Pasal 9.5.3.3. mengatur
tebal
plat
lantai
minimum
dengan
balok
yang
menghubungkan tumpuan pada semua sisinya tidak boleh kurang dari hmin. dimana tebal minimum plat lantai dengan m > 2 dihitung sebagai berikut :
fy In 0,8 1400 h= 369
BAB IV - 125
240 4500 0,8 1500 hmin= =76,8 120 mm 369 x 2,25 Digunakan tebal plat h = 120 mm
2. Menentukan Tebal Selimut Beton Berdasarkan SNI 03-2847-2013 untuk: a. D ≤ 36 mm, t s = 20 mm b. D > 36 mm, t s = 40 mm Maka digunakan tebal selimut beton (t s) = 20 mm
3. Menentukan Nilai momen Nilai momen dapat diperoleh dari output ETABS.v9.6.0
4 5m
c 6m
Gambar 4.23 Momen arah 1-1 (M11)
BAB IV - 126
4,5m
6m
Gambar 4.24 Momen arah 2-2 (M22)
MIx (M11 lapangan arah x) = 5,9528 kNm MIy (M22 lapangan arah y) = 2,7009 kNm Mtx (M11 tumpuan arah x) = -6,8867 kNm Mty (M22 tumpuan arah y) = -4.5783 kNm
4. Menghitung tinggi efektif Plat Lantai (dx) Digunakan tulangan pokok Ø10 dx = h – ts - 0.5 x D dx = 120 – 20 – 0,5 x 10 = 95 mm
5.
Menentukan besarnya Nilai f’c ≤ 30 MPa, = 0,85 f’c > 30 MPa , = 0,85 – 0,008 (f ’c – 30)
BAB IV - 127
0.85f c 600 balance = fy (600fy) balance =
0.850,8530 600 =0,065 240 (600240)
6. Menentukan besarnya rasio penulangan minumum dan maksimum
min =
1,4 1,4 = =0,0058 fy 240
min =
fc fc 30 30 = =0,0057 4xfy 4x240
√ √
maks =0,75 x balance=0,75 x 0,065=0,048
4.3.1.2.2. Menentukan tulangan pokok daerah lapangan dan tumpuan
1. Perhitungan tulangan pokok lapangan arah I x
MIx = Mu = 5,9528 kNm
Faktor Tahanan Momen
Mu 5,9528 = = 7,441 0,8 Mn 7441000 Rn= = = 0,824 b. x2 1000 x 95 2 fy 240 m= = = 9,412 0.85xfc 0.85x30 Mn=
Rasio penulangan 1
= m 1- 11
2.m.Rn fy
= 9,412 1- 1-
2.9,412.0,824 240
=0,001 BAB IV - 128
*
1
+
R nb nb = b x fy 1- 2 x b x m
*
1
+
R nb nb =0,065x 240 1- 2 x 0,065 x 9,412 =10,782 R maks maks =0,75 x 10,782= 8,087
Karena Rn < R maks, maka digunakan tulangan tunggal Rasio penulangan
min maks Luas tulangan yang dibutuhkan
Ast =min . b .dx=0,005833 x 1000 x 95=554.167 mm Tinggi balok regangan,
a=
As. Fy 0,85 . fc.xb
=
554,167 . 240 = 5,216 mm 0,85 . 30 . 1000
Momen nominal,
Mn = As. Fy. (d-a/2) .10-6 Mn = 554,167. 30 . (95 – 5,216/2) 5,216/2) .10 -6 = 12,288 kNm
Kontrol Kekuatan
ΦMn ≥ Mu 0,8 x 12,288 12,288 ≥ 5,9528 9,831 ≥ 5,9528 → OK Jarak Antar Tulangan
0,25 . . 2 . b 0,25 . . 10 2 . 1000 S= = =141,73 140 mm As 554,167 Digunakan tulangan lapangan arah x Ø10-140
BAB IV - 129
2. Perhitungan tulangan pokok lapangan arah I y
MIy = Mu = 2,7009 kNm Faktor Tahanan Momen
* + * +
Mu 2,7009 = = 3,376 0,8 Mn 3376000 Rn= = = 0,374 b. x2 1000 x 95 2 fy 240 m= = = 9,412 0.85xfc 0.85x30 Mn=
Rasio penulangan 1
= m 1- 11
2.m.Rn fy
= 9,412 1- 1-
2.9,412.0,374 240
= 0,0002
1
R nb nb = b x fy 1- 2 x b x m 1
R nb nb =0,065x 240 1- 2 x 0,065 x 9,412 =10,782 R maks maks =0,75 x 10,782= 8,087
Karena Rn < R maks, maka digunakan tulangan tunggal
Rasio penulangan
min maks Luas tulangan yang dibutuhkan
Ast =min . b .dx = 0,005833 x 1000 x 95 = 554.167 mm
BAB IV - 130
Tinggi balok regangan,
As. Fy 0,85 . fc.xb
a=
=
554,167 . 240 =5,216 mm 0,85 . 30 . 1000
Momen nominal,
Mn = As. Fy. (d-a/2) .10-6 Mn = 554,167. 30 . (95 – 5,216/2) 5,216/2) .10 -6 = 12,288 kNm
Kontrol Kekuatan
ΦMn ≥ Mu 0,8 x 12,288 ≥ 2,7009 9,831 ≥ 2,7009 → OK
Jarak Antar Tulangan
0,25 . . 2 . b 0,25 . . 10 2 . 1000 S= = =141,73 140 mm As 554,167 Digunakan tulangan lapangan arah y Ø10-140
3. Perhitungan tulangan pokok daerah tumpuan
Perhitungan tulangan pokok tumpuan arah I x Mtx = Mu = 6,8867 kNm Faktor tahanan momen
Mu 6,8867 = = 8,608 0,8 Mn 8608000 Rn= = = 0,954 b. x2 1000.95 fy 240 m= = = 9,412 0.85xfc 0,85 x 30 Mn=
Rasio Penulangan
1
= m 1- 1-
2.m.Rn fy
BAB IV - 131
1
*
= 9,412 1- 1-
+
2.9,412.0,954 240
1
R nb = b x fy 1- 2 x b x m
*
1
=0,0006
+
R nb =0,065x 240 1- 2 x 0,065 x 9,412 =10,782 R maks =0,75 x R nb =0,75 x 10,782=8,087 Karena Rn < R maks, maka digunakan tulangan tunggal
Luas tulangan yang dibutuhkan
Ast =min . b .dx=0,005833 x 1000 x 95=554,167 mm Tinggi blok regangan
a=
As. Fy 554,167 . 240 = =5,216 mm 0,85 . fc.xb 0,85 . 30 . 1000
Momen nominal,
Mn = As. Fy. (d-a/2) .10-6 Mn = 554,167. 30 . (95 – 5,216/2) .10 -6 = 12,288 kNm
Kontrol Kekuatan
ΦMn ≥ Mu 0,8 x
12,288 ≥ 6,8867
9,831 ≥ 6,8867 → OK Jarak antar tulangan
0,25 . . 2 . b 0,25 . . 10 2 . 1000 S= = =141,73 140 mm As 554,167 Digunakan tulangan tumpuan arah x Ø10-140
BAB IV - 132
4. Perhitungan tulangan pokok tumpuan arah I y
Mty = Mu = 4.5783 kNm Faktor tahanan momen
Mu 3,3151 = = 5,723 0,8 Mn 5723000 Rn= = = 0,634 b. x2 1000.95 fy 240 m= = = 9,412 0.85xfc 0,85 x 30 Mn=
Rasio Penulangan
1
* +
= m 1- 1-
2.m.Rn fy
1
= 9,412 1- 1-
2.9,412.0,634 240
=0,0004
1
R nb = b x fy 1- 2 x b x m
1 R nb =0,065x 240 1 x 0,065 x 9,412 = 10,782 2 R maks =0,75 x R nb =0,75 x 10,782= 8,087 Karena Rn < R maks, maka digunakan tulangan tunggal Luas tulangan yang dibutuhkan
Ast =min . b .dx=0,005833 x 1000 x 95=554,167 mm Tinggi blok regangan
a=
As. Fy 554,167 . 240 = =5,216 mm 0,85 . fc.xb 0,85 . 30 . 1000
Momen nominal,
Mn = As. Fy. (d-a/2) .10-6 BAB IV - 133
Mn = 554,167. 30 . (95 – 5,216/2) .10 -6 = 12,288 kNm
Kontrol Kekuatan
ΦMn ≥ Mu 0,8 x 12,288 ≥ 4.5783 9,831 ≥ 4.5783 → OK
Jarak antar tulangan
0,25 . . 2 . b 0,25 . . 10 2 . 1000 S= = =141,73 140 mm As 554,167 Digunakan tulangan tumpuan arah y Ø10-140
Tabel 4.14 Rekapitulasi Penulangan Plat Lantai No
Momen yang ditinjau
Penulangan Diameter Jarak (mm) (mm) 10 140
1
Mlx
2
Mly
10
140
3
Mtx
10
140
4
Mty
10
140
BAB IV - 134
Gambar detail penulangan plat lantai ditunjukan pada gambar berikut:
Gambar 4.25 Penulangan Plat Lantai Tipe S2
Gambar 4.26 Detail Potonga A-A Penulangan Memanjang Pelat Lantai Tipe S2
Gambar 4.27 Detail Potonga B-B Penulangan Melintang Pelat Lantai Tipe S2
BAB IV - 135
4.3.2. Perencanaan Tangga dan Bordes
Perencanaan tangga dan bordes meliputi dimensi, kemiringan,dan penulangan plat tangga. Perencanaan struktur tangga menggunakan beton
bertulang dengan mutu beton f’c = 30 MPa. Tangga yang direncanakan mempunyai konfigurasi yang sama setiap lantainya (typical ) dengan ketinggian 3,5 meter. 10.3.3.1
Perhitungan Dimensi Tangga
Perhitungan anak tangga meliputi jumlah antrede (injakan), optrade (tanjakan), dan plat tangga adalah sebagai berikut : 3. Menghitung antrede (injakan)
c.
Menghitung sudut kemiringan tangga ()
=
= 0,777
tan = 37,5o
d. Menghitung panjang antrede (injakan) Menurut Diktat Konstruksi Bangunan Sipil karangan Ir. Supriyono : 2X + Y
= 61~65
2 ( Y. tan ) Y
= 61~65
2 ( Y. tan 37,5 o ) + Y = 61~65 2,5 Y
= 64
Y
= 25,6 ≈ 30cm
Keterangan : X = Optrade Y = Antrede
4. Menghitung optrade (tanjakan)
d. Menghitung tinggi optrade (tanjakan) BAB IV - 136
X = Y . tan X = 30 . tan 37,5 o X = 20 cm
e. Menghitung jumlah optrade (tanjakan) Jumlah optrade = 17,5/20
= 9 buah
Jumlah optrade = 9 – 1
= 8 buah
f. Menghitung tebal plat tangga Tinggi dari plat tangga minimal (h min) adalah sebagai berikut : L
hmin= 27 =
√
22501750 =105,57 110 mm 27
Data perencanaan tangga adalah sebagai berikut : 1)
Tinggi antar lantai , h = 3,5 m
2)
Lebar tangga , L
= 2250 mm
3)
Tinggi optrade , O
= 200 mm
4)
Lebar antrede , A
= 300 mm
5)
Panjang bordes, Pb
= 1370 mm
6)
Kemiringan tangga, = 37,5 o
7)
Diameter tulangan, D = 10 mm
8)
Tebal selimut beton, ts = 20 mm
9)
Tebal plat tangga, t
10.3.3.2
= 150 mm
Pembebanan Tangga
Beban yang bekerja pada struktur tangga meliputi beban mati dan hidup. Distribusi beban yang bekerja pada elemen tangga ditunjukkan sebagai berikut: c. Beban Mati tangga dan bordes
= 150 Kg/m2
d. Beban Hidup tangga dan bordes
= 500 Kg/m 2 BAB IV - 137
10.3.3.3
Perencanaan Tulangan Plat Tangga
Gambar 4.28Permodelan Tangga dengan SAP
Penulangan plat tangga direncanakan arah X dan Y. 4.3.2.3.1. Desain penulangan plat tangga untuk arah X
Tabel 4.15 Momen pada tangga Jenis Struktur
Tangga
Gaya Dalam M11 M22
Momen (N.mm) 6048 7780
Direncanakan tulangan polos Ø 10 e. Tinggi efektif plat bordes (d) dx
= h – ts – 0,5 x Ø = 150 – 20 – 0,5 x 10 = 125 mm
f. Momen nominal M11 = Mu = 6048 Nmm
Mu 6048 = =7560 Nmm 0,8 g. Rasio tulangan () Mn =
BAB IV - 138
1.4
1,4
min = fy = 240 = 0,00583 balance= =
* + * +
0.85f c fy
0.85300,85 240
600 600fy
600 = 0,0645 600240
maks =0,75 balance=0,75 x 0,0645=0,048 fy
240
Mn
7560 =0,0004838 MPa 1000 x 1252
m = 0,85.fc = 0,85.30 =9,412 R n = b x dx2 = 1
= m 1- 1=
1 9,412
2(m)(Rn) fy
1- 1-
2(9,412)(0,0004838) = 0,00000202 240
Jika min, maka dipakai min = 0,00583 h. Kebutuhan Tulangan Ast =min x b x d = 0,00583 x 1000 x 125 = 729,167 mm 2 Digunakan tulangan polos Ø 10 Luas satu tulangan, As As = ¼ x x D 2 = ¼ x x 10 2 = 78,54 mm 2 Jumlah tulangan N = Ast/As = 729,167/78,54 = 9,289 = 10 buah Jarak antar tulangan : s=
0,25 x x D x b 0,25 x x 10 x 1000 = Ast 729,167
= 107,657 = 100 mm
Jadi tulangan plat lantai arah X digunakan Ø10-100 mm
BAB IV - 139
4.3.2.3.2. Desain penulangan plat tangga untuk arah Y Momen nominal M22 = Mu = 7780 Nmm
=
a.
= 9725 Nmm
Rasio tulangan () fy
m = 0,85.fc =
240 =9,412 0,85.30
Mn
R n = b x dx2 = 1
= m 1- 1=
9725 =0,000622 1000 x 1252
1 9,412
2(m)(Rn) fy
1- 1-
2(9,412)(0,000622) = 0,00000259 240
Jika min, maka dipakai min 0,0058 b. Kebutuhan Tulangan Ast =min x b x d = 0,0058 x 1000 x 125 = 729,167 mm 2 Digunakan tulangan polos Ø 10 Luas satu tulangan, As As = ¼ x x D 2 = ¼ x x 10 2 = 78,54 mm 2 Jumlah tulangan N = Ast/As = 729,167/78,54 = 9,287 = 10 buah Jarak antar tulangan : s=
0,25 x x D x b = Ast
107,657 = 100 mm
Jadi tulangan plat lantai arah Y digunakan Ø10-100 mm
BAB IV - 140
10.3.3.4
Perencanaan Tulangan Plat Bordes
4.3.2.4.1. Desain penulangan plat bordes untuk arah X
Direncanakan tulangan polos Ø 10. Tabel 4.16 Momen pada Bordes
Jenis Struktur Bordes
Gaya
Momen
Dalam
(N.mm)
M11
-2653
M22
-5803
e. Tinggi efektif plat bordes (d) = h – ts – 0,5 x Ø
dx
= 150 – 20 – 0,5 x 10 = 125 mm f. Momen nominal M11 = Mu = 2653 Nmm
Mu 2653 = =3316,25 Nmm 0,8 g. Rasio tulangan () Mn =
1.4
1,4
min = fy = 240 = 0,00583
* + * +
0.85f c balance= fy
=
0.85300,85 240
600 600fy
600 = 0,065 600240
maks =0,75 balance=0,75 x 0,065=0,048 fy
240
Mn
3316,25 =0,000212 MPa 1000 x 1252
m = 0,85.fc = 0,85.30 =9,412 R n = b x dx2 = 1
= m 1- 1-
2(m)(Rn) fy
BAB IV - 141
=
1 9,412
1- 1-
2(9,412)(0,000212) = 0,000001 240
Jika min, maka dipakai min 0,0058 h. Kebutuhan Tulangan Ast =min x b x d = 0,0058 x 1000 x 125 = 729,167 mm 2 Digunakan tulangan polos Ø 10 Luas satu tulangan, As As = ¼ x x D 2 = ¼ x x 10 2 = 78,54 mm 2 Jumlah tulangan N = Ast/As = 729,167/78,54 = 9,289 = 10 buah Jarak antar tulangan : s=
0,25 x x D x b 0,25 x x 10 x 1000 = Ast 729,167
= 107,657 = 100 mm
Jadi tulangan plat lantai arah X digunakan Ø10-100 mm
4.3.2.4.2. Desain penulangan plat tangga untuk arah Y
a. Momen nominal M22 = Mu = -5803 Nmm
Mn =
Mu 5803 = =7253,75 Nmm 0,8
b. Rasio tulangan () fy
240
Mn
7253,75 =0,000464 MPa 1000 x 1252
m = 0,85.fc = 0,85.30 =9,412 R n = b x dx2 = 1
= m 1- 1=
1 9,412
2(m)(Rn) fy
1- 1-
2(9,412)(0,000464) = 0,00000193 240
BAB IV - 142
Jika min, maka dipakai min 0,0058
c. Kebutuhan Tulangan Ast =min x b x d = 0,0058 x 1000 x 125 = 729,167 mm 2 Luas satu tulangan, As = ¼ x x D 2 = ¼ x x 10 2 = 78,54 mm 2 Jumlah tulangan N = Ast/As = 729,167/78,54 = 9,289 = 10 buah Jarak antar tulangan : s=
0,25 x x D x b 0,25 x x 10 x 1000 = Ast 729,167
= 107,657 = 100 mm
Jadi tulangan plat lantai arah Y digunakan Ø10-100 mm
Gambar 4.29 Detail Penulangan Tangga
BAB IV - 143
10.3.3.5 Perencanaan Balok Bordes Tangga
Balok bordes tangga direncanakan dengan dimensi tinggi h = (1/10 – 1/15) L dan lebar b = (1/2 – 2/3) h (Vis dan Gideon, 1997). Dimensi balok bordes yang ditinjau (B) adalah h = mm dan b = mm. 4.3.2.5.1. Pembebanan Balok Tangga
c.
Beban Mati (D)
Berat plat bordes
= 0,20 x 1 x 24
=12
Spesi
= 0,02 x 1 x 21
= 0,42 kN/m
Keramik
= 0,01 x 1 x 22
= 0,22 kN/m
Berat dinding
= 1,85 x 2,5
= 4,62 kN/m
Berat sendiri balok
= 0,2 x 0,4 x 24
= 1,92 kN/m
Beban mati total, DL
d. Beban Hidul (L)
kN/m
=19,18 kN/m
= 3 kN/m2
Beban rencana (Wu) = 1,2 DL + 1,6 LL = (1,2 x 19,18)+(1,6 x 3 x 1)=24,62 kN/m Gaya dalam yang terjadi : Mtump = 1/12 x Wu x L2 = 1/12 x 24,62 x 2,4 2 = 11,82 kN/m Mlap
= 1/24 x Wu x L2 = 1/24 x 24,62 x 2,4 2 = 5,91 kN/m
Vu
= ½ x Wu x L2
= 1/2 x 24,62 X 2,4 2 = 70,91 kN/m
4.3.2.5.2. Perhitungan Tulangan Balok Bordes Tangga
Perhitungan tulangan pada balok bordes tangga (B) yang direncanakan adalah B- 200 x 400 mm, dengan panjang L= 4500 mm dan kriteria desain sebagai berikut : h = 400 mm
Es= 200000 N/mm 2
D = 13 mm
BAB IV - 144
b = 200 mm
fy = 400 N/mm2
ts = 30 mm
f’c = 30 Nmm2
ds = 8 mm
c. Tinggi Efektif d = h – ts – ds – 0,5 x D = 400 – 30 – 8 – 0,5 x 13 = 355,5 mm
d. Perhitungan Tulangan 1. Menghitung Tulangan Tekan di Tumpuan Mu = 11,82 kNm
Mn =
Mu 11,82 = =14,77 kNm 0,8 Mn
14,77 x 1000000 =0,585 200 x 355,52
R n = b x dx2 = fy
m = 0,85.fc = balance = =
400 =15,686 0,85 x 30
* + * +
0.85f c 600 fy (600fy)
0.85300,85 600 400 (600400)
=0,0325
Menghitung rasio tulangan : 1
= m 1- 1=
1 15,686
2 m Rn fy
1- 1-
2(15,686)(0,585) 400
= 0,0015
maks =0,75 balance = 0.75 x 0,0325 =0,0243 Jika min, maka dipakai min = 0,0035 BAB IV - 145
Menghitung luas tulangan yang dibutuhkan : Ast =min x b x d = 0,0035 x 200 x 355,5 = 248,85 mm 2
Tulangan yang dibutuhkan (n) : n = Ast/As = 248,85(4 x 13) = 1,875 3 buah Maka digunakan tulangan 3D13.
2. Perhitungan Tulangan Lentur di lapangan Mu = 5,91 kNm
Mn =
Mu 5,91 = =7,387 kNm 0,8
Mn 7,39 x 1000000 R n = = =0,29 200 x 356 2 b x dx2 m=
fy 400 = =15,686 0,85.fc 0,85.30
* +
0.85f c 600 balance = fy (600fy) =
0.85300,85 600 400 (600400)
=0,0325
Menghitung rasio tulangan : 1
= m 1- 1=
1 15,686
2(m)(Rn) fy
1- 1-
2(15,686)(0,292) 400
= 0,0007
Jika min, maka dipakai min = 0,0035 Menghitung luas tulangan yang dibutuhkan :
BAB IV - 146
Ast =
x b x d = 0,0035 x 200 x 355,5 = 248,85 mm 2
Tulangan yang dibutuhkan (n) : n = Ast/As = 248,85(4 x 13) = 1,875 2 buah Maka digunakan tulangan 2D13.
d. Perhitungan Tulangan Geser Dari hasil perhitungan gaya dalam pada balok bordes tangga didapat nilai bidang geser V u = 70,91 kN
Vc =
1 6
√ √ fc x b x d=
1 6
30 x 200 x 355,5 = 64905 N = 64,905 kN
Ø Vc = 0,75 .V c = 0,75 x 64,905 = 48,68 kN Vu = 70,91 kN > Ø V c = 48,68 kN Jika Vu ≥ Vc,maka diperlukan tulangan geser
Vs =
Vu 70,91 - Vc= - 64,905=29,642 kN 0,75
Vs max =
2 3
√ √ fc x b x d=
2 3
30 x 200 x 356 = 259 kN
Maka dipakai Vs = 29,642 kN Digunakan sengkang 2 Ø 10 , Av = 2 x (1/4 x 3,14 x 10 2) = 157 mm²
S=
Av x fy x d 157 x 400 x 355,5 = 29,642 x 1000 =753mm≈200mm Vs
Digunakan sengkang 2Ø10-200 mm
BAB IV - 147
Detail penulangan balok bordes ditunjukkan pada gambar beikut:
Gambar 4.30 Detail Penulangan Balok Bordes
BAB IV - 148
4.3.3. Perencanaan Balok
Tabel 4.17 Tabel Momen Balok B1-40x80 (B114-Lantai 4) Nama Kombinasi
Diagram Momen Analisis ETABS
Besarnya Momen (kNm) Mu
Mu
Tengah
Kanan
- 103,227
+ 59,897
- 103,616
-155,250
+94,803
-161,535
+246,898
+80,312
-519,643
-518,381
+83,114
+240,011
-105,214
+79,023
-162,559
-166,269
+84,404
-117,073
Kombinasi 7
+151,672
+83,256
+147,379
1,2 D + 0,5 L + RSPX
-307,858
-80,494
-310,157
Kombinasi 8
+151,672
+83,256
+147,379
1,2 D + 0,5 L - RSPX
-307,858
-80,494
-310,157
Kombinasi 9
+9,629
+84,174
+13,609
1,2 D + 0,5 L + RSPY
-146,557
-79,709
-149,169
Kombinasi 10
+9,629
+84,174
+13,609
1,2 D + 0,5 L - RSPY
-146,557
-79,709
-149,169
Kombinasi 1
Mu Kiri
1,4 D Kombinasi 2 1,2 D + 1,6 L Kombinasi 3 1,2 D + 0,5 L + 1 EQX Kombinasi 4 1,2 D + 0,5 L - 1 EQX Kombinasi 5 1,2 D + 0,5 L + 1 EQY Kombinasi 6 1,2 D + 0,5 L - 1 EQ Y
BAB IV - 149
Diagram momen yang bekerja pada balok dapat digambarkan pada gambar 4.28 sebagai berikut :
518,381
519,643
94,803 KNm
Gambar 4.31 Diagram bidang momen pada balok yang ditinjau (B1-40x80)
4.3.3.1. Menentukan Persyaratan Komponen Struktur Balok
Prinsip perencanaan balok induk berdasarkan SNI 03-2847-2013 Pasal 21.5.1.1 adalah sebagai berikut: a. Gaya Tekan Terfaktor Gaya aksial tekan terfaktor komponen struktur tidak melebihi
Ag xfc/10 b. Bentang Bersih Balok Bentang bersih komponen struktur tidak boleh kurang dari 4 kali tinggi efektif elemen struktur. Tinggi efektif, d = h – ts – ds – ½ dtul = 800-40-10-(1/2x22) = 739 mm Bentang bersih, Ln = 6000-1200 = 4800 mm = 4,8 m 4d = 4 x 739 mm= 2956mm = 2,95 m Karena Ln = 4,8 m > 2,95 m (Terpenuhi)
c. Rasio Perbandingan Lebar dengan Tinggi Perbandingan lebar terhadap tinggi balok (b/h) tidak boleh kurang dari 0,3. b/h = 400/800 = 0,5 > 0,3 (Terpenuhi) BAB IV - 150
4.3.3.2. Perhitungan Tulangan Utama
Data perencanaan (B1-40x80) : h = 800 mm b = 400 mm fc = 30 Mpa D = 22 mm ts = 40 mm
= 10 mm fy = 400 Mpa fys = 240 MPa
BAB IV - 151
Tahapan perhitungan tulangan balok induk adalah sebagai berikut : Tinggi efektif balok, d
= h – d’ = h – ts – ds – ½ dtul = 800 – 40 – 10 – ½ 22 = 739 mm
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.5.1 Luas tulangan tarik tidak boleh kurang dari :
Asmin =
√fc bd 4fy
=
√30 400739 = 1011,917 cm 2 4. 400
Dan tidak boleh lebih kecil dari (SNI 03-2847-2013 Pasal 10.5.1):
Asmin =
1,4 bd fy 1,4
= 400 350739 = 1034,6 cm 2 Rasio tulangan harus memenuhi min < < maks , dimana (SNI 032847-2013 B.8.4.2) :
0.85f c 600 balance = fy (600fy) =
0.850,8530 600 400 (600400)
= 0,033
maks =0,75 balance = 0,75x0,033 = 0,024 min=1,4fy = 1,4/400 = 0,0035
BAB IV - 152
m=fy(0.85f c) = 400/(0,85x30) = 15,686
4.3.3.3. Penulangan Balok Daerah Tumpuan
Mu = 519,643 KNm Mu
Mn = 0,8 = 649,553 KNm Asumsi :
Luas tulangan tekan diambil sebesar As’ = 0,5As Tulangan Tekan Belum Leleh:
s 0.003 = c (cd ) cd s = 0.003 c s =As S ES =0,5bd s =88680000
c61 0.003200000 c
c61 c
Gaya Tekan pada Beton (SNI 03-2847-2013 Pasal 10.2.7.1):
a=0,85c =0,85fcab = 0,85300,85c400 = 8670 c N Tulangan Tarik Sudah Leleh :
Ts =As fy Ts =bdfy = 350639400= 118240000 N Kesetimbangan Gaya Dalam : Tekan = Tarik
s =Ts
BAB IV - 153
8670 c N 88680000(
c-61 ) c
8670c2 = 118240000c 88680000(c61)
118240000 N
(1)
Kesetimbangan Momen Terhadap T :
Mn a = d s dd 2 Mn a c61 =0,85fcab d 0,5bd 0.003200000 dd 2 c
...............................(2)
Subsitusi persamaan (1) ke dalam persamaan (2) diperoleh:
*
+
Mn a 8670c2 c61 ≤ 0,85fcab d 0,5 bd 0.003200000 dd 2 118240000c 88680000(c61) c
Nilai c diperoleh dengan cara trial and error menggunakan program Mathcad versi 14, sehingga memenuhi persamaan diatas. Hasil perhitungan ditunjukkan pada tabel 4.18 berikut:
Tabel 4.18 Posisi Garis Netral dan Nilai Momen Nominal Tumpuan c (mm)
Mn/ ( KNm)
Mn (KNm)
88
0,008
689,906
0,8
551,925
Cek asumsi :
min maks 0,0035 < 0,009 < 0,024 s =
c-61 400 0.003 = 0,001 < s = = 0,002.........(OK) c 20000
BAB IV - 154
s =
739-c 0.003 = 0,022 c
Maka
400
≥ s = 20000 = 0,002.........(OK)
Mn ≥Mu (SNI 03-2847-2013 Pasal 22.5.1)
551,925 KNm ≥ 519,643 KNm........... (OK)
Luas Tulangan Tarik (As)
As = x b x d = 0,008 x 400 x 739 = 2477,508 mm 2 Dipakai tulangan D22 :
As = ¼ d2 = ¼ x 3,14 x 22 2 = 379,94 mm 2 Jumlah tulangan yang dibutuhkan : 2477,508 / 379,94
= 6,52 ≈ 7 buah As terpasang = 7 D22 = 7 x 379,94 = 2659,58 mm 2
Luas Tulangan Tekan (As’) : As’= 0,5As = 0,5 x 26 59,58 = 1329,79 mm 2 Jumlah tulangan yang dibutuhkan : 1329,79 / 379,94
= 3,5 ≈ 4 buah
4.3.3.4. Penulangan Balok Daerah Lapangan
Mu = 94,803KNm Mu
Mn = 0,8 = 118,503 KNm
BAB IV - 155
Asumsi :
Luas tulangan tekan diambil sebesar As’ = 0,5As Tulangan Tekan Belum Leleh:
s 0.003 = c (cd ) cd s = 0.003 c s =As S ES =0,5bd s =88680000
c61 0.003200000 c
c61 c
Gaya Tekan pada Beton :
a=0,85c =0,85fcab = 0,85300,85c400 = 8670 c N Tulangan Tarik Sudah Leleh :
Ts =As fy Ts =bdfy = 400739400= 118240000 N Kesetimbangan Gaya Dalam : Tekan = Tarik
s =Ts 8670 c N 88680000(
c-61 ) c
8670 c2 = 118240000c 88680000(c61)
118240000 N
(1)
Kesetimbangan Momen Terhadap T :
Mn a = d s dd 2 Mn a c61 =0,85fcab d 0,5bd 0.003200000 dd 2 c
BAB IV - 156
...............................(2)
Subsitusi persamaan (1) ke dalam persamaan (2) diperoleh:
*
+
Mn a 8670c2 c61 ≤ 0,85fcab d 0,5 bd 0.003200000 dd 2 118240000c 88680000(c61) c
Nilai c diperoleh dengan cara trial and error menggunakan program Mathcad versi 14, sehingga memenuhi persamaan diatas. Hasil perhitungan ditunjukkan pada tabel 4.19 berikut: Tabel 4.19 Posisi Garis Netral dan Nilai Momen Nominal Lapangan c (mm)
Mn/ ( KNm)
Mn (KNm)
63
0,005
398,056
0,8
318,445
Cek asumsi :
min < maks 0,0035 < 0,005 < 0,024 s = s =
Maka
c-61 400 0.003 = 0,001 < s = = 0,002.........(OK) c 20000
739-c 0.003 = 0,032 c
400
≥ s = 20000 = 0,002.........(OK)
Mn≥Mu
318,445 KNm ≥ 94,803 KNm........... (OK)
Luas Tulangan Tarik (As)
As = x b x d = 0,005 x 400 x 739 = 1398,83 mm 2 Dipakai tulangan D22 :
As = ¼ d2 = ¼ x 3,14 x 22 2 = 379,94 mm 2
BAB IV - 157
Jumlah tulangan yang dibutuhkan : 1398,83 / 379,94
= 3,68 ≈ 4 buah As terpasang = 4 D22 = 4 x 379,94 = 1519,76 mm 2
Luas Tulangan Tekan (As’) : As’= 0,5As = 0,5 x 1519,76 = 759,88 mm 2 Jumlah tulangan yang dibutuhkan : 759,88 / 379,94
= 2 ≈ 3 buah
Tabel 4.20 Kebutuhan Tulangan Utama (B1-40x80) Daerah
Posisi
Tulangan Jumlah
Diameter
As Total Luas (mm2)
(mm2)
(mm) Tumpuan
Lapangan
Atas
7
22
379.94
2659,58
Bawah
4
22
379.94
1520,531
Atas
3
22
379.94
1140,398
Bawah
4
22
379.94
1520,531
4.3.3.5. Perhitngan Tulangan Geser
1. Menentukan Kapasitas Momen Positif dan Negatif Momen Positif-Negatif terbesar = 519,643 KNm Kapasitas momen terkecil = 94,803 KNm
BAB IV - 158
Maka 94,803 < ¼ momen terbesar = 129,911 KNm
(Terpenuhi)
2. Kapasitas Momen Probabilitas Geser seismik pada balok dihitung dengan mengasumsikan sendi plastis terbentuk di ujung-ujung balok dengan tegangan tulangan lentur mencapai hingga 1,25 x fy dan Ø = 1. a. Kondisi 1 Tulangan Tarik : 7D22 (As = 2659,58 mm 2) Tulangan Tekan : 4D22 (As = 1519,76 mm 2)
Asumsi : Tulangan Tekan belum Leleh :
s 0.003 = c cd cd s = 0.003 c s =As SES =1519,76 c-c61 0.003200000= 911856
c-61 N c
Gaya Tekan pada Beton :
=0,85c
=0,85fcab = 0,85300,85 c400 = 8670 cN Tulangan Tarik sudah Leleh :
Ts =1,25 Ast fy = 1,25 2659,58 400 = 1329790 N Kesetimbangan Gaya Dalam : Tekan = Tarik
s =Ts
BAB IV - 159
8670 c + 911856
c-61 = 1329790 N c
Dari hasil coba-coba didapat: c : 108 mm Cek asumsi :
s = s =
c-61 400 0.003 = 0,001 < s = = 0,002.........(OK) c 20000
739-c 0.003 = 0,018 c
400
≥ s = 20000 = 0,002.........(OK)
Asumsi tulangan tekan belum mengalami leleh dan tulangan tarik sudah mengalami leleh sudah terpenuhi Kapasitas Momen terhadap T :
Mn= d
a s dd 2
Mn= 936360 739-
91,8 2
( )
396826,22 739-61 = 918,039 KNm
M pr1 =Mn = 918,039 KNm b. Kondisi 2
Tulangan Tarik : 4D22 (As = 1519,76 mm 2) Tulangan Tekan : 7D22 (As = 2659,58 mm 2)
Asumsi : Tulangan Tekan belum Leleh :
s 0.003 = c cd cd s = 0.003 c s =As S ES = 2659,58
c-61 c-61 = 1595748 N 0.003200000 c c
BAB IV - 160
Gaya Tekan pada Beton :
=0,85c
=0,85fcab = 0,85300,85 c400 = 8670 cN Tulangan Tarik sudah Leleh :
Ts =1,25 Ast fy = 1,25 1519,76 400 = 759880 N Kesetimbangan Gaya Dalam : Tekan = Tarik
s =Ts 8670 c +1595748
c-61 = 759880 N c
Dari hasil coba-coba didapat: c : 68,2 mm Cek asumsi :
s = s =
c-61 400 0.003 = 0,001 < s = = 0,002.........(OK) c 20000
739-c 0.003 = 0,003 c
400
≥ s = 20000 = 0,002.........(OK)
Asumsi tulangan tekan belum mengalami leleh dan tulangan tarik sudah mengalami leleh sudah terpenuhi Kapasitas Momen terhadap T :
Mn= d
a s dd 2
Mn= 591294 739-
57,97 2
( )
168466,065 739-61 = 534,048 KNm
M pr1 =Mn = 534,048 KNm
BAB IV - 161
4.3.3.6. Perhitungan Gaya Geser
Gaya geser pada balok ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 4.32 Nilai geser makasimum pada balok (B1-40x80)
Besarnya gaya geser ultimate dihitung sebagai berikut :
Vu = 114,37 KNm
Vgravitasi =
VuLn 114,37 4,8 = = 274,488 KN 2 2
Besarnya gaya geser yang terjadi akibat pengaruh gempa dihitung sebagai berikut. a. Rangka Bergoyang ke Kanan
Arah gaya dalam yang bekerja akibat beban gempa ke arah kanan ditunjukkan pada gambar berikut.
BAB IV - 162
Gambar 4.33 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kanan
Vsway =
M pr1 M pr2 ln
=
918,039534,048 = 4,8
302,146 KN
M pr1 M pr2 VuLn Vswaytotal = ln 2 Total reaksi geser diujung kiri balok = 577,006 KN Total reaksi geser diujung kanan balok = 28,030 KN
b. Rangka Bergoyang ke Kiri
Arah gaya dalam yang bekerja akibat beban gempa ke arah kanan ditunjukkan pada Gambar sebagai berikut.
Gambar 4.34 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kiri
BAB IV - 163
Vsway =
M pr1 M pr2 ln 918,039534,048 = 4,8
=
Vswaytotal =
302,146 KN
M pr1 M pr2 VuLn ln 2
Total reaksi geser diujung kiri balok = 28,030 KN Total reaksi geser diujung kanan balok = 577,006 KN
Berdasarkan SNI 03-2847-2013 Pasal 21.5.4.2 nilai Vc dapat diambil = 0, jika : a. Gaya geser Vsway akibat sendi plastis di ujung-ujung balok melebihi 1/2 atau lebih kuat geser perlu maksimum b. Gaya tekan aksial terfaktor, termasuk akibat pembebanan seismik kurang dari
Vsway =
Ag fc 20
Maka : 1) V sway > 0,5 Vu = 302,146 KN > 0,5 x 114,37 = 57,185 KN
2) Pu <
Ag fc = Pu < 20
Sehingga :
= 367,5 KN
Vc =0 Karena Vc < Vu maka dibutuhkan tulangan geser.
Vs =
VU
-V = 2
577,006 - 0 = 769,341 KN 0,75
√ √ 2
Vsmaks = 3 fcbd =3 30400739 = 1079,379 KN Vs Vsmaks = 769,341 KN < 1079,379 KN BAB IV - 164
Direncanakan tulanagan geser tumpuan 2D12 (As = 226.08 mm 2)
=
= 52,119 ==== 50 mm
Tulangan Geser Lapangan :
Perhitungan gaya geser yang terjadi di daerah lapangan sebagai berikut.
Vul =
Gaya geser yang bekerja pada balokjarak per bentang 12L
=
Vs =
Vul
= 288,503 KN
-Vc = 2
√
2
= 384,671 KN
√
Vsmaks = 3 fcbd = 3 30400739 = 1079,379 KN Vs < Vsmaks = 384,671 KN <
1079,379 KN
Direncanakan tulanagan geser tumpuan 2D12 (As =226.08 mm 2) Jarak Tulangan Geser:
=
= 104,238 ==== 100 mm
Syarat spasi maksimum tulangan geser menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 21.3.4.2 S = 100mm < d/4 = 184,75 mm S = 100mm < 8 db longitudinal terkecil = 8 x 22 = 176 mm S = 100 mm < 24 db tulangan geser = 24 x 113 = 312 mm S = 100 mm < 300 mm
BAB IV - 165
Maksimum spasi yang dipasang pada balok :
Smak =d2 = 739 /2 = 369,5 mm
4.3.3.7. Perencanaan Tulangan Torsi
Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2013 Pasal 11.5.1 disebutkan bahwa torsi/ puntir dapat diabaikan jika besarnya momen puntir terfaktor (Tu) kurang dari
A2 cp 0,083√fc Pcp
Gambar 4.35 Nilai torsi balok yang ditinjau
Cek: Tu <
0,083√fc
4,16 KN < 4,16 KN
A2 cp Pcp
0,75 x 0,083x1x√30
14,547
(400x800)2 2x (400800)
......... besarnya torsi dapat diabaikan
BAB IV - 166
4.3.3.8. Perencanaan Tulangan Badan
Dimensi balok yang relatif tinggi (lebih dari 400 mm) membuat resiko retak pada bagian badan semakin besar. Maka harus diberi tulangan pinggang dengan jarak antar tulangan maksimal 400 mm. Maka dengan balok 800 mm digunakan 4 buah tulangan badan pada masing masing sisi dengan diameter D22
4.3.3.9.Perencanaan Panjang Penyaluran (Ld)
Perhitungan panjang penyaluran adalah sebagai berikut : a. Panjang Penyaluran Tulangan Momen Positif Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2013 Pasal 12.11. disebutkan bahwa tulangan harus diteruskan melampaui titik dimana tulangan tersebut sudah tidak diperlukan lagi untuk menahan lentur sebesar tinggi efektif dan tidak kurang dari 12 D. Panjang Id = 12D = 12x 22 = 264 mm , dan tidak boleh kurang dari tinggi efektif d = 739 mm M
Id ≤ V u la u
94,803
264 ≤ 114,37 739 = 739,829 mm Maka diambil panjang penyaluran = 740 mm
b. Tulangan Momen Negatif
BAB IV - 167
Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2013 Pasal 12.12. tulangan momen negatif harus diperpanjang tidak kurang dari d, 12 D, atau 1/16 ln. d = 739 mm 12D = 12 x 22 = 264 mm 1/16 ln = 1/6 x 4800 = 300 mm Maka diambil panjang penyaluran = 740 mm
Gambar 4.36 Panjang penyaluran pada balok (satuan: mm)
BAB IV - 168
Gambar 4.37 Detail Penulangan Balok B1-40x80
BAB IV - 169
4.3.4. Perencanaan Kolom
Perencanaan kolom meliputi perhitungan tulangan utama, tulangan geser/sengkang, dan panjang penyaluran. Langkah perencanaan kolom sebagai berikut : 4.3.4.1 Denah Struktur Kolom yang Ditinjau
Analisis struktur kolom menerima kombinasi lentur dan beban aksial pada bangunan dengan kategori gedung Struktur Rangka Pemikul Momen
Gambar 4.38 Kolom yang ditinjau
4.3.4.2 Gaya Dalam pada Kolom
BAB IV - 170
Gaya dalam yang bekerja pada kolom K1-100x120 akibat pengaruh kombinasi beban mati (D), beban hidup (L), dan beban gempa (E). 4.3.4.3 Penentuan Struktur Rangka Portal Bergoyang atau Tidak Bergoyang
Peraturan SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.5.2 menyatakan bahwa kolom suatu struktur boleh dianggap tak bergoyang, apabila
∑
nilai Q tidak melebihi 5% dari momen- momen ujung orde- satu.
Q=
P u 0 ≤0.05 Vu lc
Dimana: Q
= perbesaran momen-momen ujung akibat pengaruh orde dua
ΣPu = beban vertikal total pada tingkat yang ditinjau Δo = simpangan relatif antar tingkat orde pertama pada tingkat yang ditinjau akibat Vu Vu = gaya geser lantai total pada tingkat yang ditinjau lc = panjang komponen struktur tekan pada sistem rangka yang diukur dari sumbu ke sumbu joint .
4.3.4.4 Perhitungan Faktor Panjang Tekuk Efektif Kolom
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.1, komponen tekan yang tidak ditahan terhadap goyangan samping, pengaruh batas
kelangsingannya
boleh
diabaikan
jika
memenuhi
persamaan berikut.
k lu ≤22 r
BAB IV - 171
Faktor panjang efektif komonen struktur tekan atau kolom (k) sangat dipengaruhi oleh rasio komponen struktur tekan terhadap komponen struktur lentur pada salah satu ujung komponen struktur tekan yang dihitung dalam bidamg rangka
yang ditinjau (Ψ) sesuai yang tercantum pada SNI -2847-2013 sebagai berikut :
=
∑ ∑ I Ec lk u
I Ec l b u
Menghitung faktor panjang efektif kolom arah X = arah Y, , karena kolom mempunyai dimensi dan panjang yang sama. Sisi atas kolom yang ditinjau d. Kolom yang ditinjau K1 1000 x 1200 mm b = 1000 mm h = 1200 mm L = 3500 mm
Menurut SNI 03-2847:2013 Pasal 8.5.1:
d =
1,2 D 1,2 x 4084,78 = =0,775 1,2D1,6 L 1,2 x 4084,78 1,6 x 888,83
√ √
Ec =4700 fc= 4700 35=27805,574 Nmm 1 1 Ig = bh3 = x 1000 x 1200 3= 14,4 x 10 10 mm4 12 12 Maka
0,4 EIg 0,4 x 27805,574 x 14,4 x 10 10 EIk = = =9,023 x 10 14 Nmm 1 d 1 0,775
BAB IV - 172
e. Menghitung inersia balok Balok atas kanan = Balok atas kiri (B1 400 x 800) b = 400 mm h = 800 mm L = 4000 mm kiri, 6000 mm kanan
Menurut SNI 03-2847:2013 pasal 8.5.1
√ √
Ec =4700 fc= 4700 30=25742,960 Nmm 1 1 Ig = bh3 = x 400 x 800 3= 1,7 x 10 10 mm4 12 12 f.
Kolom atas K1 1000 x 1200 mm b = 1000 mm h = 1200 mm L = 3500 mm
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 8.5.1 :
d =
1,2 D 1,2 x 4084,78 = =0,775 1,2D1,6 L 1,2 x 4084,78 1,6 x 888,83
√ √
Ec =4700 fc=4700 35=27805,574 Nmm 1 1 Ig = bh3 = x 1000 x 1200 3 = 14,4 x 1010 mm4 12 12 Maka
0,4 EIg 0,4 x 27805,574 x 14,4 x 10 10 EIk = = =9,023 x 10 14 Nmm 1 d 1 0,775 Rasio kekakuan ujung kolom dihitung sebagai berikut.
Ec2 x Ic2 Ec1 x Ic1 H H1 = E x I2 A1 A EA2 x IA2 L1 L2
BAB IV - 173
4 x 1015 4 x 1015 3500 3500
=
4,39 x 1014 4,39 x 10 14 4000 6000
=1,250
Sisi bawah kolom yang ditinjau : a.
Kolom bawah K1B 1000 x 1200 mm b = 1000 mm h = 1200 mm L = 3500 mm
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 8.5.1 :
d =
1,2 D 1,2 x 4084,78 = =0,775 1,2D1,6 L 1,2 x 4084,78 1,6 x 888,83
√ √
Ec =4700 fc= 4700 35=27805,574 Nmm 1 1 Ig = bh3 = x 1000 x 1200 3 = 14,4 x 1010 mm4 12 12 Maka
0,4 EIg 0,4 x 27805,574 x 14,4 x 10 10 EIk = = =9,023 x 10 14 Nmm 1 d 1 0,775 b. Menghitung inersia balok Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 8.5.1 : Balok atas kanan = Balok atas kiri (B1 400x800) b = 400 mm h = 800 mm L = 4000 mm kiri, 6000 mm kanan
√ √
Ec =4700 fc= 4700 30=25742,960 Nmm
BAB IV - 174
Ig =
1 3 1 bh = x 400 x 800 3 = 1,7 x 10 10 mm4 12 12
Rasio kekakuan ujung kolom dihitung sebagai berikut.
Ec2 x Ic2 Ec1 x Ic1 H H1 = E x I2 A1 A EA2 x IA2 L1 L2 =
4 x 1015 4 x 1015 3500 3500
4,39 x 10 4000
14
4,39 x 10 6000
14
=1,250
Nilai faktor tekuk sebagai berikut.
A 1,2501,250 = =1,2502 2 2 20avg k= 1avg 20 201,250 k= 11,250=1,406 20
avg =
Cek terhadap kelangsingan kolom arah x dan kelangsingan kolom arah y. Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.1 :
ℓu = 3500 – 1000 = 2500
1 3 I 12 x 1000 x 1200 r= = =346,41 A 1000 x 1200 k lu 1,406 x 2500 = =10,14822 r 346,41 ℓu = 3500 – 1200 = 2300
1 3 I 12 x 1000 x 1200 r= = =346,41 A 1000 x 1200 BAB IV - 175
k lu 1,406 x 2300 = =9,336 22 r 346,41 Jika kolom bangunan yang ditinjau termasuk kolom panjang (langsing), maka perlu dipertimbangkan besarnya beban tekut atau beban kapasitas tekan (Pc) menurut SNI 03-2847:2013 Pasal 10.10.6
2 EIk 3,142 x 9,023 x 10 14 Pc = = =720005716 N 720005,72 kN k x lu 2 1,406 x 2500 2
4.3.4.5 Faktor Pembesaran Momen
Nilai faktor pembesaran momen dihitung untuk arah X dan Y, dengan memperhitungkan pengaruh momen sebagai berikut : M1ns = Nilai momen yang lebih kecil dari momen- momen ujung terfaktor akibat beban yang tidak menimbulkan goyangan ke samping yang berarti (non sway). M1s = Nilai momen yang lebih kecil dari momen- momen ujung terfaktor akibat beban yang menimbulkan goyangan ke samping yang berarti ( sway). M2ns = Nilai momen yang lebih besar dari momen- momen ujung terfaktor akibat beban yang tidak menimbulkan goyangan ke samping yang berarti (non sway). M2s = Nilai momen yang lebih besar dari momen- momen ujung terfaktor akibat beban yang menimbulkan goyangan ke samping yang berarti ( sway). BAB IV - 176
b.
Faktor Pembesaran Momen arah X Hasil analisis menggunakan program ETABS didapatkan momen M33 pada ujung- ujung kolom.
M1ns(combo2) = 4,23
kNm
M1s(combo7) = 144,09
kNm
M2ns(combo2) = 7,09
kNm
M2s(combo7) = 285,05
kNm
Gaya dalam yang bekerja pada ujung- ujung kolom akibat beban mati, hidup, dan gempa dapat dilihat pada ETABS v9.6.0 yang ditunjukkan pada gambar berikut
Gambar 4.39 Gaya Dalam yang bekerja pada ujung-ujung Kolom
Combi 2 (akibat beban mati dan hidup) Mytop
= 4,23 kN
BAB IV - 177
My bot
= 7,09 kN
Combi 7 (akibat beban mati dan hidup serta beban gempa) Mytop
= 144,09
kN
My bot
= 285,05
kN
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.6.4 menghitung nilai faktor yang menghubungkan diagram momen aktual dengan suatu diagram momen merata ekuivalen (C m) :
m =0,60,4
M1 144,09 =0,60,4 =0,802 M2 285,05
ΣPu = 6223,86 kN Faktor pembesar momen, menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.6 :
ns =
∑
m 0,802 = =0,812 6223,86 Pu 1 1 0,75 P 0,75 x 720005,716 c
Berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 10.10.7.3 syarat nilai ns ≥ 1,
maka diambil nilai ns = 1. Nilai momen terfaktor yang diperbesar dapat dihitung menggunakan rumus berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 10.10.7 sebagai berikut :
M1 = M1ns M1s
= 4,23 1 x 144,09 = 148,32 kN M2 = M2ns M2s
= 7,09 1 x 285,05 = 292,14 kN c. Faktor Pembesaran Momen arah Y Hasil analisis menggunakan program ETABS didapatkan momen M22 pada ujung- ujung kolom. BAB IV - 178
M1ns(combo2) = 21,33
kNm
M1s(combo7) = 78,83
kNm
M2ns(combo2) = 23,04
kNm
M2s(combo7) = 148,54
kNm
Gaya dalam yang bekerja pada ujung- ujung kolom akibat beban mati, hidup, dan gempa dapat dilihat pada ETABS v9.6.0
Menghitung nilai faktor yang menghubungkan diagram momen aktual dengan suatu diagram momen merata ekuivalen ( Cm), menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.6.4 :
m =0,60,4
M1 78,83 =0,60,4 = 0,812 M2 148,54
ΣPu = 6223,86 kN Faktor pembesar momen, menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.6 :
ns =
∑
m 0,812 = =0,822 6223,86 Pu 1 1 0,75 P 0,75 x 720005,716 c
Berdasarkan SNI Beton 003-2847-2013 Pasal 10.10.6 syarat
nilai ns ≥ 1, maka diambil nilai ns = 1. Nilai momen terfaktor yang
diperbesar
dapat
dihitung
menggunakan
rumus
berdasarkan SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.7 sebagai berikut.
M1 = M1ns M1s
= 21,33 1 x 78,83 = 100,16 kN M2 = M2ns M2s
= 23,04 1 x 148,54 = 171,58 kN
BAB IV - 179
Nilai momen kolom (M pr ) yang dihitung berdasarkan disain kapasitas pada sendi plastis di ujung-ujung balok tidak boleh lebih kecil dari nilai momen hasil analisis struktur ETABS yang telah dikalikan dengan pembesaran momen (Mu). Balok direncanakan mengalami leleh terlebih dahulu daripada kolom, sehingga kekuatan pada kolom perlu dinaikkan sebesar 20% dari kekuatan balok. Kolom atas dan kolom bawah memiliki nilai kekakuan yang sama, sehingga didapat nilai DF = 0,5 untuk setiap kolom, maka : Arah X
M pr kolom =1,2 x = 1,2 x
(M pr1
M pr2 balok )
balok
2
918,039532,048 =870,052 2
Arah Y
M pr kolom =1,2 x = 1,2 x
(M pr1
M pr2 balok )
balok
2
1420,558794,053 =1328,767 2
4.3.4.6 Diagram Interaksi Kolom
Perhitungan diagram
kolom
interaksi,
yaitu
dilakukan diagram
dengan yang
menggunakan
menghubungkan
pasangan gaya aksial (P) dengan momen lentur (M) yang dapat dipikul oleh suatu penampang kolom beton bertulang.
As = ρ x b x h (mm 2) = 0,011 x 1000 x 1200 = 13200
Digunakan tulangan ulir diameter 22→ As = ¼ Л d 2 = ¼ x 3,14 x 22 2 =380 mm 2
BAB IV - 180
Maka jumlah tulangan yang dibutuhkan = As / Ast = 13200/380 = 34. Digunakan 36 tulangan agar dapat tersebar disemua sisi kolom. Jadi tulangan utama kolom adalah 36D22. Luas tulangan kolom Ast = 36 x 3,14 x 22 2 = 54711,36
4.3.4.7 Perhitungan Tulangan Geser
Berdasarkan SNI 03-2847-2013 pasal 21.5.4.1, kuat gaya geser rencana Ve ditentukan dari kuat momen maksimum (Mpr) dari setiap ujung komponen struktur yang bertemu di Hubungan Balok Kolom yang bersangkutan. Namun pasal tersebut juga dibatasi bahwa Ve tidak perlu lebih besar dari gaya geser rencana yang ditentukan dari kuat Hubungan BalokKolom berdasarkan Mpr balok- balok melintang dan tidak boleh diambil kurang dari gaya geser terfaktor hasil analisis struktur program PCA Col.
Gambar 4.40 Diagram Interaksi Kolom Dari diagram interaksi P-M, setelah dimasukkan beban aksial terfaktor Pu = 6223,86 Kn yang bekerja pada kolom
BAB IV - 181
yang ditinjau (K1- 1000 x 1200), setelah ditarik garis tegak lurus didapatkan kuat momen kolom, M pr = 4364,99 kNm.
Ve =
MutMub 4364,99 4364,99 = = 2494,28 kN h 3,5
Perencanaan tulangan sengkang meliputi sengkang yang dipasang di sepanjang bentang lo dan di luar bentang lo.
b.
Dalam Bentang l o M pr1 Balok = 918,039 kNm M pr2 Balok = 532,048 kNm Perhitungan Ve Ve tidak perlu lebih besar dari V sway, maka : Kekakuan kolom atas dan bawah sama, didapat nilai DF kolom atas dan DF kolom bawah = 0,5, sehingga :
Vsway =
M prtop DFtop M prbtm DF btm ln =
918,039532,048 x 0,5 918,039532,048 x 0,5 =580,035 kN 2,5
Ve = 2494,28 kN > V sway = 580,035, maka digunakan V sway Jika Ve = 2494,28 kN ≥ V u= 157,82 kN → OK Perhitungan Ve Vc dapat diambil = 0 jika : 1. Ve akibat gempa lebih besar dari 0,5Vu Ve = 2494,28 kN
≥ 0,5Vu = 0,5 x 157,82 =78,91 kN
(Terpenuhi)
2.
Gaya aksial terfaktor tidak melampaui Agf’c20 Pu 6223,86 kN > Agf’c20 = (1000 x 1200) x 3520 = 2100 Kn ( Tidak Terpenuhi)
Sehingga :
BAB IV - 182
Vn =
Vu 157,82 = =210,427 kN 0,75 N
Vc = 1 14 Au
Vc = 1
g
f c 6
bw d
6223860 14 x 1000 x 1200
√
35 x 1000 x 949 6
=1282383,254 N=1282,383 Kn
1 1 V = x c 2 2
1282,383 = 641,192 kN
Karena nilai Vn < 0,5 Vc, maka secara teoritis kolom tidak membutuhkan tulangan geser lapangan. Namun, sesuai SNI 2847:2013 dimana semua bagian struktur beton bertulang harus menyediakan tulangan geser maka digunakan tulangan geser dengan Av minimum. Menghitung tulangan geser : Spasi maksimum diambil antara nilai d/2 dengan 600 mm.
d 949 Smax = = = 474,5 mm 2 2 Spasi maksimum 474,5 mm → diambil spasi s = 150 mm
474,5 mm < 600 mm (OKE)
b 1000 x 150 Avmin = w = = 125 mm 3 fy 3 x 400 D13=2 x 0,25 x x D =2 x 0,25 x 3,14 x 13 = 265,33 mm > 125 mm² digunakan sengkang D13 -150 (Av = 265 mm 2)
c. Diluar Bentang l o
N
Vc = 1 14 Au
g
Vc = 1
f c 6
bw d
6223860 14 x 1000 x 1200
√
35 x 1000 x 949 6
BAB IV - 183
=1282383,254 N=1282,383 kN
Jika
untuk bentang di luar l o, maka hanya
dibutuhkan sengkang minimum. Berdasarkan SNI 03-2847-2013 Pasal 21.6.4.4
disebutkan
bahwa luas total penampang sengkang tertutup persegi tidak boleh kurang dari salah satu yang terbesar antara dua persamaan berikut ini :
Ash =0,3 Ash =
shc x f c f yh
Ag -1 Ach
Persamaan 1
0,09shc x fc f yh
Persamaan 2
Maka didapatkan : Shc = bw – 2(p +0,5 d b) = 1000 – 2(40 + 0,5 x 13) = 907 mm Ach = (bw – 2p)2 = (1000 – 2 x 40) 2 = 846400 mm 2 Sehingga : Ash = 0,3 s
=0,3
shc x f c f yh
907 x 35 400
Ash 0,09shc x fc = =0,09 s f yh
Ag -1 Ach
1200000 1 =9,946 mmmm 846400
907 x 35 400
=7,142 mm
Berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 21.6.4.3, Spasi maksimum adalah yang terkecil diantara : 1/4 cross section dimensi kolom = 1000/4 = 250 mm. 6 kali diameter tulangan longitudinal = 6 x 22= 132 mm Sx menurut persamaan berikut :
hx = hc =
2 x 910=606,667 mm 3
BAB IV - 184
sx = 100+
350-hx 350- 606,67 =100+ = 14,443mm≈20 mm 3 3
Nilai sx tidak perlu lebih besar dari pada 150 mm dan tidak pula lebih kecil sama dengan 100 mm, maka digunakan spasi 150 mm.
Maka : Ash_hoops1 = [ 9,946 mm 2/mm x 100] = 994,6 mm 2 Ash_hoops2 = [ 7,142 mm 2/mm x 100] = 714,2 mm 2
Syarat : Ash_hoops ≤ As 994,6 mm 2
≤ 1061,85 mm 2 (Terpenuhi)
Tulangan sengkang di atas diperlukan sepanjang l o dari ujungujung kolom, l o dipilih yang terbesar antara : a. Tinggi elemen struktur di joint (d) = 1000 mm b. 1/6 tinggi bersih kolom = 1/6 x 3500 = 583,33 mm c. 500 mm
Dengan demikian diambil l o = 1000 mm Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 21.6.4.5 dinyatakan bahwa sepanjang sisa bentang kolom bersih (bentang kolom total dikurangi l0 dari ujung-ujung kolom) diberi tulangan sengkang dengan spasi minimum 150 mm.
4.3.4.8.Panjang Penyaluran pada Tulangan Kolom
Panjang penyaluran tulangan pada kolom dihitung dengan persyaratan sebagai berikut :
BAB IV - 185
a. Berdasarkan
SNI-2847-2013
Pasal
12.17.2.4,
panjang
minimum sambunganlewatan tarik harus diambil berdasarkan persyaratan kelas yang sesuai tetapi tidak kurang dari 300 mm. b. Berdasarkan SNI-2846-2013, sambungan lewatan hanya boleh dipasang di tengah tinggi kolom dan harus diikat dengan tulangan sengkang (confinement) dengan spasi tulangan sesuai dengan tulangan pengekang sebelumnya, yaitu sejarak 100 mm. c. Berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 12.2.3, sambungan lewatan harus dipenuhi rumus berikut :
ld 9 fy = x d b 10 fc
cK tr d b
√
Dimana nilai ( c + K tr )/d b ≤ 2,5 Nilai- nilai berikut diperoleh berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 12.2.4, yaitu:
= 1,0
= 1,0
= 1,0
= 1,0
K tr = 0 (asumsi)
c1= 40 + 13 + c2=
= 64 mm =84 mm
Diambil nilai c terkecil, c = 64 mm c K tr 64 0 = = 2,91 db 22
Berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 12.2.3 nilai ( c + K tr )/d b
≤
2,5 maka diambil (c + Ktr ) / db = 2,5 Id 9fy = x cKtr db 10 fc
√
Maka :
db
9 x 400 1 x 1 x 1 x 1 x 2,5 = 24,340 mm/mm 35
= 10
√
BAB IV - 186
Id = 24,340 x 22 =535,48 ~ 535 mm Panjang penyaluran adalah: 1,3 x Id = 1,3 x 535 = 695,5 ~ 695 mm
Gambar 4.41 Potongan Melintang dan Detail Kolom K1-100x120
BAB IV - 187
4.3.5.
Hubungan Balok dan Kolom
4.3.5.1.Tinjauan hubungan Balok-Kolom ditengah Portal
Gambar 4.42 Gaya-gaya yang Bekerja pada Hubungan BalokKolom di Tengah Portal
Perhitungan hubungan balok-kolom ditengah portal untuk setiap kondisi adalah sebgai berikut : c. Kondisi 2 (Bagian Kiri)
Nilai gaya gaya yang bekerja pada balok arah melintang dalam kondisi plastis berdasarkan tulangan tarik yang terpasang 10D25
Ts = Ts2 =1,25 Astx f = 1,25 x 4906,25 x 400 = 2453125 N c = 0,85 x f’c x a x b = 0,85 x 30 x (0,85 x 737,5) x 400 = 6394125N
s = As x sx Es = 4906,25 x 2682305,085 N
737,5-65,5 x 0,003 x 200000 = 737,5
BAB IV - 188
d. Kondisi 1 (Bagian Kanan)
Nilai gaya gaya yang bekerja pada balok arah melintang dalam kondisi plastis berdasarkan tulangan tarik yang terpasang 5D25
Ts = Ts2 =1,25 Astx f = 1,25 x 2453,125 x 400 = 1226562,5 N
c = 0,85 x f’c x a x b = 0,85 x 30 x (0,85 x 737,5) x 400 = 15985,3125 N
s = As x sx Es = 2453,125 x 13941,152 N
737,5-65,5 x 0,003 x 200000 = 737,5
Kekakuan kolom atas dan kekakuan kolom pada joint memiliki nilai yang sama, sehingga DF=0,5 untuk setiap kolom. M pr1 = 1626,305 kNm M pr2 = 847,17 kNm
Vsway = Vsway =
M prtop DFtop M prbtm DF btm ln
1626,305847,17 x 0,5 1626,305847,17 x 0,5 = 4,8
515,307 kN
Ve = V sway = 515,307 kN Sehingga gaya geser yang bekerja pada joint adalah :
Vu = T1 T2 Ve =1226,5622453,125515,307 = 3164,38 kN Vn =
Vu 3164,38 = = 3955,475 kN 0,8
Batas ijin tegangan geser hubungan balok-kolom yang terkekang pada keempat sisinya adalah :
BAB IV - 189
A j= bw x h=1000 x 1200=1200000 mm
√ √
√
Vn=1,7 fc x A j =1,7 x 35 x 1200000 =12068802,757 N 12068,802 kN Vn < 1,7
fc x A j
3955,475 kN < 12068,802 kN
(TERPENUHI)
Kebutuhan Tulangan Transversal : Nu = 6640,84 kN Vnh = 12068,802 kN
√ f c 6
Vc = 1
Nu 1,4.Ag
Vc = 1
6640840 14 x 1000 x 1200
bw. d
35 6
1000 x 949
= 1305608,212 N = 1305,608 kN
Jika Vnh > Vc maka digunakan pengekang tertutup. Vs = Vnh – Vc = 12068802 – 1305608 = 10763194 N Dipasang tulangan 8 D22 (As = 3041,062 mm 2)
s=
Av x fy x d 3041,062 x 400 x 949 = =107,253 mm ≈ 100 mm Vs 10763194
Dipasang tulangan 8 D22-100 mm
BAB IV - 190
Detail tulangan pengekang yang terpasang pada hubungan balok kolom dapat dilihat pada gambar 4.42 berikut
8D22-100
Gambar 4.43 Detail Tulangan pada Hubungan Balok-Kolom
BAB IV - 191
4.3.6. Perencaaan Shearwall
Output Hasil analisa ETABS versi 9.6.0 dalam mengevaluasi Shearwall dalam menahan Kombinasi Beban Geser lebih kritis dalam menerima beban geser terbesar, yaitu akibat Kombinasi Beban :0,9D – Eqx
Gambar 4.44 Cek Syarat Batas Maksimum Rasio Penulangan 4.3.6.1. Menentukan Kuat Geser sesuai SNI 03-2847-2013 Pasal 11.9.6 (Ketentuan untuk Dinding)
Pu = 4902315 N
Lw = 6000 mm
Mu = 16298604 Nmm
d = 0,8 lw = 4800 mm
Vu = 4831110 N
Nu = Pu
h = 400 mm
= 1
fc = 35 Mpa
BAB IV - 192
Menentukan Kapasitas Geser:
√ √
Nud Vc = 0,27 fchd 4lw 0,27 1 35400 (0,86000)
4902315(0,86000) 46000
= 3066895,76 + 980463 = 4047358,76 N (terkecil)
Dan Vc tidak boleh lebih besar dari:
√ √ √ √
Nu Lw 0.1 fc2 lwh Vc= 0.05 fc hd Mu Lp Vu 2 4902315 6000 0.11 352 6000400 = 0.051 35 (4000,86000) 16298,604103 6000 4831,110 2 28061,223 1920000 373,667 = 30832914,077 N = 0,296
Sesuai SNI 03-2847-2013 pasal 11.9.8: Apabila gaya geser terfaktor Vu adalah kurang daripada
Vc/2, dimana = 0,55 maka
tulangan harus sesuai dengan SNI 03-2847-2013 pasal 11.9.9 atau sesuai ketentuan 03-2847-2013 pasal 14. Bila Vu melebihi
Vc/2 tulangan
geser harus dipasang menurut SNI 03-2847-2013 pasal 11.9.9
Maka Vc/2 = (0,55 x 4047358,76) /2 = 101183,969 N < Vu : 4831110 N
Sehingga 2013
harus pasal
dipasang
tulangan
sesuai
SNI
03-2847-
11.9.
BAB IV - 193
Direncanakan Tulangan Geser 219 – 150 mm (566,77 mm 2)
Maka : Vs =
=
566,77 400(0,86000) 150
= 7254656 N
Vn = (Vs+Vs) = 0,55 (4047358,76 N + 7254656 N) = 6216108,118 N
4.3.6.2.Ketentuan Tambahan Khusus untuk Shearwall Penahan Gempa
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.9 sedikitnya harus dipakai 2
tirai tulangan pada dinding apabila geser terfaktor melebihi Vn= Acv(0,17x
√fc. Maka: Vu : 4831110 N > (6000 x 400) x0,17x x √35 = 2413760,552 N
Batas Kuat Geser sesuai SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.9.2
√
√
0,66Acv fc = 0,550,66(4006000) 35 = 5154088,707 N > Vu: 4831110 N
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.9.1 Kuat geser tidak boleh melebihi:
[ √ ] [ √
566,77
Vn=0,55Acv 0,17 fctfy , dengan t = 400 x 100 =0,01 = 0,55(4006000)
]
0,171 350,014400
= 6315144,303 N > Vu: 4831110 N
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.7 Rasio tulangan transversal tidak kurang dari 0,0025 dan spasi tulangan masing-masing lapis tidak lebih dari 450 mm
BAB IV - 194
Rasio Tulangan Transversal (2 19-150 mm):
566,77 =0,009 > 0,0025 400150 Jarak Kedua tulangan transversal adalah 150 mm < 450 mm Dari hasil desain manual yaitu 2 19-150 mm sebesar 566,77 mm2 = 5667,7 mm 2/m lebih besar daripada As yang terpasang dari desain ETABS versi 9.6.0 sebesar 4254,875 mm 2/m.
BAB IV - 195
4.3.7. Perencanaan Pondasi Tiang Pancang
Perencanaan Pondasi Tiang Pancang meliputi daya da ya dukung tanah, daya dukung
pondasi,
penentuan
jumlah
tiang
pondasi,
pile
cap,
dan
penulangannya. Pembebanan pada pondasi yang direncanakan berasal dari beban kolom yang dimasukkan sebagai input data untuk program ETABS v9.6.0 yang menghasilkan output berupa gaya- gaya dalam yang bekerja pada pondasi (reaksi perletakan pada joint pada joint tumpuan) 4.3.7.1. Pekerjaan Penyelidikan Tanah
Pekerjaan penyelidikan tanah yang dilakukan yaitu dengan Uji bor : berupa grafik bor log beserta tabel data hasil pengujian berupa jenis lapisan tanah, ketebalan masing-masing lapisan tanah, nilai SPT, dan kedalaman muka air t anah. 4.3.7.2. Spesifikasi Pondasi Tiang Pancang
Perencanaan pondasi tiang pancang menggunakan spesifikasi produk dari PT. Wijaya Karya Beton (Wika Beton) pada Tabel 4.21 berikut.
BAB IV - 196
Tabel 4.21 Data Spesifikasi Pondasi Po ndasi Tiang Pancang
Data klasifikasi pondasi tiang pancang yang digunakan digunakan sebagai berikut : 1) Pondasi kelas
=B
2) Diameter tiang tiang pancang luar luar (DL) = 600 mm ~ 0,6 m 3) Panjang tiang (H)
= 15 m per tiang
4) Luas penampang beton (A b)
=
5) Luas Selimut (Ap)
= DH = x 0,6 x 10 = 18,84
=
= 0,2826 0,2826 m2
m2 6) fc tiang pancang
= K500 kg/cm2 = (500x0,83)/10 = 41,5 Mpa
7) fc pile cap
= K350 kg/cm2 = (350x0,83)/10 = 30 Mpa
8) fy baja tulangan
= 400 Mpa
BAB IV - 197
Daya Dukung berdasarkan spesifikasi pondasi tiang pancang dari WIKA Beton, didapatkan daya dukung tiang Pu max = 238,3 ton/ 2383 KN dengan nilai Mu max = 45 ton.m
4.3.7.3. Prediksi Kapasitas Dukung Tiang Tunggal (Q)
Daya Dukung berdasarkan Uji bor atau Soil Penetration Test (SPT) dilakukan
untuk
mendapatkan
nilai
daya
dukung
ijin
pondasi
berdasarkan data nilai N-SPT sampai kedalaman 30 meter ditunjukkan pada Tabel Tabel 4.22 sebagai sebagai berikut Tabel 4.22 Nilai SPT untuk perhitungan Q friksi BH2
No
Lapisan Tanah
Kedalaman
Tebal
(m)
Li (m)
Ni
fi
fi.Li
KN/m
1
Lempung (CH)
0 - 2,1
2.1
7
14
29.4
2
Lempung (CL)
2,1 - 6
3.9
10
20
78
3
Lanau
6 - 12
6
17.3333
34.667
208
4
Lempung Lempung (CH)
12 - 30
18
17.6667
35.333
636 951.4
Menghitung Daya Dukung Ujung Tiang Ultimate Q
= 40 x N x ( L / D ) < 400 x N = 40 x 18 x (30 / 0,6) < 400 x 18 = 36000 kN/m 2
Nilai maksimum q = 400 x N = 7200 kN/m2 , sehingga diambil q = 7200 kN/m 2
Qultimit = Aujung.q + O. f totsl = (( ¼ . 3,14. 0,6 2) x 7200) + ((3,14. 0,6) x 951,4) = (0,2826 x 7200) + (1,884 x 951,4)
BAB IV - 198
= 2034,72 + 1792,4376 = 3827,1576 KN = 382,715 ton
Untuk menghitung Q ijin, digunakan rumus rekomendasi oleh Joseph E. Bowles dalam buku Analisis san Desain Pondasi Jilid 1 Edisi 4, dengan faktor keamanan sebesar 3.
Qijin
= Qultimit / SF = 382,715/ 3 = 127,571 ton
4.3.7.4. Cek terhadap Kekuatan Bahan Tiang Pancang
Perbandingan hasil hitungan nilai daya dukung tanah (kuat bahan, NSPT,)
diambil nilai daya dukung tanah yang terkecil yaitu
berdasarkan NSPT yaitu yaitu Q ijin = 127,571 ton 4.3.7.5.
Penentuan Kapasitas Tiang Group
Gaya- gaya yang diterima pondasi untuk beberapa kombinasi terbesar ditunjukkan pada Tabel 4.23 sebagai berikut. Tabel 4.23 Gaya- gaya Terfaktor output ETABS v9.6.0 point 91 No
Kombinasi
.
Pembebanan
P (ton)
Mx
My
(tm)
(tm)
1
1,2 D + 1,6 L
1093,625
-0,440
-13,457
2
1,2 D + 1 L +RSPx
1092,395
-15,051
-65,862
3
1,2 D + 1 L +RSPy
1022,199
-55,320
-28,753
BAB IV - 199
Perkiraan kebutuhan tiang dengan efisiensi:
Nilai efisiensi tiang kelompok (Eg) adalah: Eg : 1,0 untuk End Bearing Pile Eg : 0,7 untuk Floating/Friction Pile Karena Pondasi direncanakan merupakan pondasi Floating/Friction Pile, maka nilai Eg yang digunakan adalah 0,7 Q all group = Qijin x 0,7 = 127,571 x 0,7 = 89,3 ton
4.3.7.6. Menentukan Menentukan Jumlah tiang dan Konfigurasi titik tiang
n =
Fz Qall group
=
1093,625 ton =12,246 . . . . . . . . . . dipakai 14 tiang 89,3 ton
Jarak antar as tiang t iang pancang kelompok kelompok ( pile group) group) adalah: a) Syarat jarak tiang (jarak antar as tiang) jarak tiang diambil diambil 3.D 3D = 3 x 60 = 180 cm b) Syarat jarak as tiang ke tepi Jarak ke tepi diambil 0,5 D + 25 cm 0,5 D + 25 cm = 0,5.60 +25 = 55 cm
4.3.7.7. Distribusi beban kolom ke masing masing tiang
Setelah mengetahui jumlah pile yang dibutuhkan adalah 14 buah, maka desain pile cap dapat dipilih dengan susunan seperti gambar 4.45 berikut:
BAB IV - 200
Gambar 4.45 Detail Pondasi Tipe P14
Distribusi beban kolom ke masing masing tiang dalam pile cap dapat dihitung menggunakan rumus seperti yang tercantum dalam Diktat Struktur Pondasi Tiang Pancang oleh Hanggoro Tri Cahyo A. :
Qi =
±
±
Dimana: n = 14 buah P = Pu + Berat Pile Cap dan tiang
BAB IV - 201
Tabel 4.24 Nilai distribusi beban ke tiang No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Xi m
Yi m
Qi (ton)
-3.6
1.56
106.201
-1.8
1.56
105.925
0
1.56
105.650
1.8
1.56
105.374
3.6
1.56
105.099
-2.7
0
106.082
-0.9
0
105.806
0.9
0
105.531
2.7
0
105.255
-3.6
-1.56
106.239
-1.8
-1.56
105.963
0
-1.56
105.688
1.8
-1.56
105.412
3.6
-1.56
105.137
Nilai Qi maksimum yaitu tiang nomor 10 dengan nilai 106,239 ton < Qall group 127,572 ton...........OK
4.3.7.8. Kapasitas Ijin Tiang Tunggal Terhadap Beban Horizontal
Untuk menghitung besarnya daya dukung akibat gaya lateral, Broms membedakan antara perilaku tiang pendek dan panjang serta membedakan kondisi kepala tiang dalam kondisi bebas dan terjepit. Oleh karena itu, harus ditentukan terlebih dahulu tiang pancang yang
direncanakan termasuk tiang panjang atau tiang pendek.
=
= 50 > 20
BAB IV - 202
Dapat disimpulkan bahwa tiang yang direncanakan termasuk tiang panjang dengan kondisi kepala tiang terjepit. Maka digunakan rumus :
My/Cu.d3
Dimana : My : 45 ton.m (momen ultimate tiang pancang D60 kelas B) d : diameter tiang Karena tidak terdapat nilai Cu, maka dapat digunakan korelasi antara nilai Cu dan N-SPT untuk tanah lempung sebesar 6,5 N (Terzaghi dan Peck, 1967)
BH2 = 6,5 N = 6,5 x 13,934 (N didapat dari rata-rata N-SPT dari semua kedalaman pada BH2) = 90,571 KN/m2 = 9,0571 ton/m2
Maka : My/Cu.d3 = 45/0,0571 x (0,6 3) = 23,002
Setelah mengetahui nilai My/Cu.d 3, selanjtnya mencari nilai Hu/Cu.d2 berdasarkan grafik Broms berikut:
BAB IV - 203
Gambar 4.46.Grafik Broms Tahanan Lateral ultimit (Das,2004)
Dari grafik maka diperoleh nilai Hu/Cu.d 2 adalah 18 Maka nilai Hu = 18 x 9,0571 x 0,6 2 = 58,69 ton
H ijin = Hu / SF = 58,69 / 3 = 19,563
Pengecekan Beban Horizontal Terhadap H Ijin Untuk pengecekan beban horizontal terhadap H ijin, dengan ketentuan Fx/n dan Fy/n < H ijin. Dengan Pembebanan Fx dan Fy didapatkan dari kombinasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL sebagai berikut: Fx = 13,260 Fy = 0,178 Fx/n= 0,947 Fy/n= 0,012
BAB IV - 204
Didapatkan hasil Fx/n dan Fy/n < H ijin ( < 19,563 ton )
OK
4.3.7.9. Menghitung Tinggi pile cap dan Penulangannya
Untuk menghitung besarnya momen, geser satu arah dan geser pons, diperluan data perhitungan: Dimensi kolom 100 cm x 120 cm Beban aksial kolom (P) = 1093,625 ton Dari perhitungan sebelumnya, direncanakan dimensi penampang pile cap pada Gambar yaitu: p = 8300 mm l = 4220 mm t = 1200 mm
4.3.7.10. Cek terhadap geser Pons
Perhitungan geser pons bertujuan untuk mengetahui apakah tebal pile cap cukup kuat untuk menahan beban terpusat yang terjadi. Bidang kritis untuk perhitungan geser pons dapat
dianggap tegak
lurus bidang pelat yang terletak pada jarak 0,5d dari keliling beban reaksi terpusat tersebut, dimana d adalah tinggi efektif pelat. Vu Pons = Pu = 1093,625 ton
Keliling bidang kritis geser pons (bo): Bo
= 2 (b + d) + 2 (h + d) = 2 (1200 + 1200) + 2(1000 + 1200) = 9200 mm
BAB IV - 205
Φ Vc pons
= 0,6 . 0,33 . √fc . bo. d = 0,6. 0,33 . √30. 9200 . 1200 = 12081620 N = 1208,162 ton
Vu pons Φ Vc pons = 1093,625 ton 1208,162 ton........OK
4.3.7.11. Cek Terhadap Geser Lentur
Pengecekan Geser Lentur perlu dilakukan karena untuk d = 170 cm tiang pancang sebagian berada di luar bidang geser yang terbentuk. Vu geser lentur = Total Qu di luar bidang geser yang terbentuk. =
Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q9+Q10+Q11+Q12+ Q13+ Q14
= 1268.023 ton
Φ Vc geser lentur = 0,6 . 0,17 . √fc . . d = 0,6 . 0,17 . √30 . 8300 . 1200 = 556,442 ton
Vu geser lentur > Φ Vc geser lentur = 1268,023 ton > 556,442 ton........OK Sehingga tebal pile cap (th) : th = d + 15 cm + selimut beton + 0,5 diameter tulangan pile cap = 120 + 15 + 5 + (0,5 . 2,5) = 141,25 cm ==== 142 cm
BAB IV - 206
4.3.7.12. Perhitungan Penulangan Pile Cap
Menghitung momen terhadap titik berat kolom Mu
= Q10 . 3,923 = 106,239 . 3,923 ton.m = 416,775 x 10 5 kg.cm
d = 120 cm fc = 30 Mpa fy = 400 Mpa
Mencari nilai 1 Jika fc ≤ 300 kgcm2, maka 1 = 0,85 fc > 300 kg/cm2,
maka 1 = 0,85 -0,0008(fc-300)
Jika 1 0,65 maka 1 = 0,65 Jadi untuk fc =300 Mpa menggunakan 1 = 0,85 Mencari nilai Mn Mn
= Mu /0,8 = 416,775 x 10 5 / 0,8 = 520,969 x10 5 kg/cm
Mencari Jenis Penulangan
K=
Mn d2 .0,85.fc
520,969 x10 5 = 830 1202 .0,85. 300 520,969 x10 5 = 3,047 x 10 9
BAB IV - 207
= 0,017
F = 1-
√
F max =
= 0,017
1 4500 = 0,598 6000fy
Karena kondisi F < F max maka digunakan tulangan tunggal
As = =
F . . d. 0,85 . fc fy 0,017 .830.120. 0,85 . 300 4000
= 108,54 cm2 As min = min . B. d = 0,0025. 830. 120 = 249 cm2 Digunakan As min > As
Dipasang diameter tulangan D25 dengan jumlah tulangan:
AsD25 = ¼ . . 2,52 = ¼ . 3,14. 6,25 = 4,90625 cm 2
AsD22 = ¼ . . 2,22 = ¼ . 3,14. 3,61 = 3,7994 cm 2
Jumlah Tulangan (As)
=
249 4,90625
= 50,752 === 51 D 25
Untuk tulangan atas (As’) = 0,15% .B.d = 39,32 cm 2 === 40 D 22
BAB IV - 208
Detail Penulangan Pile Cap berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan adalah sebagai berikut:
Gambar 4.47 Detail Penulangan dan Potonga Pile Cap Tipe 14
BAB IV - 209
4.3.8
Perencanaan Tie Beam
Perencanaan tie beam (balok pengikat) meliputi penulangan utama dan geser/sengkang. Balok pengikat yang didesain dan ditempatkan pada dasar kolom-kolom struktur berfungsi untuk menyeragamkan penurunan yang terjadi pada struktur tersebut dan untuk mengantisipasi tarikan atau tekanan yang terjadi pada kolom yang bergoyang. 4.3.8.1.Gaya aksial yang bekerja pada tie beam diambil dari kolom diatasnya.
Penulangan tie beam didasarkan pada kondisi pembebanan dimana beban yang diterima adalah beban aksial dan lentur , sehingga perhitungan tulangan. Gaya aksial tarik yang diterima diasumsikan sebesar 10% dari gaya tekan pada dasar kolom.
Besarnya gaya aksial pada kolom = 7710,25 kN Pu = 10% x P maks = 10% x 7710,25 = 771,025 kN
Tegangan ijin tarik beton menurut SNI 03-2847-2013 pasal 9.5.2.3 : fr ijin = 0,70
√
fc = 0,70 x
√
= 3,834 MPa
Tegangan tarik yang terjadi menurut SNI 03-2847-2013 pasa 9.5.2.3: fr =
Pu 771,025 = =0,0039 MPa x b x h 0,8 x 350 x 700
Kontrol kemanan :
BAB IV - 210
Tegangan tarik (fr) < Tegangan izin (fr izin)
3,834 → OK
0,0039
4.3.8.2.Pembebanan Tie Beam: Gaya dalam yang bekerja pada tie beam berdasarkan output dari ETABS v9.6.0 : Mtump
= 126,269 kNm
Mlap
= 52,429 kNm
Vu
= 99,51 kNm
Gambar 4.48 Diagram Momen Tumpuan dan Geser
Gambar 4.49 Diagram Momen Lapangan
4.3.8.3 Perencanaan Tulangan Longitudinal
Perhitungan kapasitas penampang tie beam menggunakan program PCA-Column.
BAB IV - 211
Gambar 4.50 Diagram interaksi pada tie beam Hasil analisis program PCA Column dengan tulangan 12D22 didapatkan rasio penulangan :
Gambar 4.51 Hasil Analisis PCA column
= 1,89%
Syarat :
1% 6%
BAB IV - 212
1% < 1,89 < 6%
(OKE)
4.3.8.2 Perhitungan Tulangan Transversal (Sengkang)
Besarnya gaya geser yang bekerja pada tie beam sebesar 99,51 kNm
Gaya geser nominal Vn = Vu / = 99,51 / 0,75 = 132,68 kN Kuat geser yang disumbangkan oleh beton untuk komponen struktur yang dibebani tarik tarik aksial Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 11.2.1.2:
√
Vc =
Vc=
Nu
1 14Ag x
f,c 6
x bw x d
819432
30 6
1 14 x 350 x 700 x
Karena 0,5Vc ≤ Vn ≤ Vc,
x 350 x 639=557,995 kN
maka menggunakan persamaan :
Av bw 350 = = =0,486 s 3fy 3x240
Menurut Istimawan Husodo, apabila tulangan geser terdiri dari tulangan tunggal atau satu kumpulan tunggal paralel tunggal yang semuanya dibengkokkan pada jarak sama dari perletakan dimana (V-Vc) tidak boleh melebihi 3/8
√
fc Sedangkan pada
tempat-tempat tertentu pada komponen struktur dimana nilai v > 1/2Vc perlu dipasang sejumlah tulangan geser minimum :
Vs =
Av x Fy x d = 0,486 x 240 x 629=73366,56 N s
BAB IV - 213
Direncanakan tulangan geser 2Ø10 s =
Av x Fy x d 157 x 240 x 629 = 73366,56 =323,045 Vs
mm
dipasang tulangan geser 2Ø10-150 mm Syarat spasi maksimum tulangan geser adalah : S = 150 mm
<
d2 = 314,5 mm →OK
Detail penulangan ditunjukkan pada gambar berikut
Gambar 4.52 Detail Penulangan Tie Beam
BAB IV - 214
BAB IV - 215
BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1. SIMPULAN
Desain Gedung Kuliah 21 Lantai yang berada di Bangkalan Madura dirancang dengan Dual System yaitu Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus
dan
Dinding
Geser.
Pemodelan
dan
pembebanan
Gedung
menggunakan Program ETABS v9.6.0 yang menghasilkan data-data sebagai berikut: 1. Dalam perhitungan Pondasi Tiang Pancang secara teori didapatkan dimensi pile cap 8,33 m x 4,22 m x 1,42 m menggunakan tiang pancang produk sebanyak 14 buah. Titik perhitungan pondasi diambil dari beban maksimum dari keseluruhan titik pondasi yang ada. 2. Dimensi struktur gedung berdasarkan hasil analisa Program ETABS v9.6.0 dan perhitungan secara manual dengan bantuan Program Mathcad v.14 menghasilkan dimensi sebagai berikut : a. Dimensi Balok terdiri dari: B1-40x80 B2-40x80 B3-25x50 B4-25x40 BB-20x40 b. Dimensi Kolom terdiri dari: K1-100 x 120 cm (Lantai dasar – lantai 5) K2-90 x 110 cm (Lantai 6 – lantai 10) K3-80 x 100 cm (Lantai 11 – lantai 15) K4-70 x 90 cm (Lantai 16 – lantai 20)
BAB V - 216
c. Dimensi Plat lantai terdiri dari: S1 : ketebalan 20 cm (Lantai Dasar) S2 : ketebalan 12 cm (Lantai 1- lantai 20) S3 : ketebalan 10 cm (Lantai Dak)
3. Dari hasil perhitungan praktis menggunakan ETABS v.9.6.0 dan perhitungan manual secara teori menurut SNI 03-2847-2013 dengan bantuan Mathcad v.14, terjadi perbedaan yang cukup signifikan. Perbedaan dari keduanya dapat dilihat pada Tabel 5.1 berikut: Tabel 5.1 Perbandingan Perhitungan Praktis dan Perhitungan Manual DIMENSI STRUKTUR
Balok 40x80
Tul Atas
Perhitungan Praktis (mm) Tumpuan Lapangan 1654
611
Tul Badan
Perhitungan Manual (mm) Tumpuan Lapangan 2477,508
1398,83
1520,531
1520,531
Tul Bawah
1103
873
1329,79
759,88
Tul Sengkang
220,4
193,3
265,33
265,33
Kolom 100x120
Tul Utama
12000
12000
13200
13200
Tul Sengkang
0,000
0,000
928,655
928,655
Plat 12
Tul arah x
523,33
523,33
554,167
554,167
Tul arah y
523,33
523,33
554,167
554,167
4. Balok minimum agar terjadi keruntuhan yaitu B6-15x30 yang terletak di lantai 4. 5. Rencana Anggaran Biaya dari rencana gedung kuliah 21 lantai yaitu:
Tabel 5.2 Rencana Anggaran Biaya
BAB V - 217
Pekerjaan Struktur Pekerjaan Pondasi Pekerjaan Tie Beam Pekerjaan Kolom Pekerjaan Balok Pekerjaan Plat TOTAL
Rincian Anggaran Biaya Rp Rp Rp Rp Rp Rp
10,502,043,243.54 160,019,552.42 18,564,328,389.49 15,921,162,458.67 11,974,884,696.92 57,122,438,341.05
5.2. SARAN
Berdasarkan perancangan yang telah dilakukan maka disarankan: 1. Pada perancangan Pondasi, bila antara masing-masing Poer saling berdekatan, sebaiknya semua poer dicor monolit menjadi satu. Karena bila tidak, akan sangat mempersulit proses pelaksanaan pengecoran di lapangan. 2. Untuk perhitungan secara konservatif maka digunakan perhitungan menurut SNI 03-2847-2013 dengan hasil yang lebih besar. 3. Terjadi keraguan pada hasil output ETABS v9.6.0 tentang hasil simpangan antar lantai.
BAB V - 218
BAB V - 219
DAFTAR PUSTAKA
Badan Standarisasi Nasional. 2013. Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, SNI 03-2847,2013. Jakarta : Standar Nasional Indonesia. Badan Standarisasi Nasional,2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, SNI 03-1726-2012. Jakarta : Standar Nasional Indonesia. Badan Standarisasi Nasional,2013. Beban
Minimum
untuk
Perancangan
Bangunan Gedung dan Struktur Lain, SNI 03-1727,2013. Jakarta : Standar Nasional Indonesia. Tavio, BennyKusuma,2009. Desain Sistem Rangka Pemikul Momen dan Dinding Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa. Surabaya: ITS Press Braja M. Das, Endah, Noor, Mochtar, Indrasurya B, 1991. Mekanika Tanah, Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis. Jakarta : Erlangga. Wang,
Ciu
Kwa,
dan
Salmon
Charles
G,1990. Desain
Beton
Bertulang.Jakarta:Erlangga, edisi keempat H Kusuma Gideon-Andriono Takim,1997. Desain Struktur Rangka Beton Bertulang di Daerah Rawan Gempa (CUR3).Jakarta:Erlangga ,edisi kedua Dipohusodo, Istimawan, 1994. Struktur Beton Bertulang . Jakarta : Gramedia Pustaka Utama. Terzaghi, K.,Peck,R.B.,and Mesri,G.(1996). Soil Mechanics in Engineering Practice. 3rd Edition. Wiley Bowles, J E ,1991. Analisis dan Desain Fondasi, Edisi ke-4 (Jilid 1). Jakarta :Erlangga. Indarto, dkk (2013). Aplikasi SNI Gempa 2012 for Dummies. Bambang Dewasa File
220
