xviii DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Penampang balok komposit .................................. 8 Gambar 2.2 Distribusi tegangan plastis .................................... 9 Gambar 2.3 Metode transfornasi luasan ................................. 11 Gambar 2.4 Penampang kolom komposit ............................... 14 Gambar 4.1 Denah tangga ...................................................... 34 Gambar 4.2 Potongan A-A tangga .......................................... 34 Gambar 4.3 Tampak anak tangga ........................................... 35 Gambar 4.4 Tampak melintang anak tangga .......................... 36 Gambar 4.5 Sketsa pembebanan pelat tangga ......................... 37 Gambar 4.6 Sketsa pembebanan balok utama tangga ............. 40 Gambar 4.7 Sketsa bidang momen pada balok tangga ........... 43 Gambar 4.8 Sketsa profil Canal 260.90.10.14 ........................ 44 Gambar 4.9 Sketsa pembebanan balok penumpu bordes ........ 46 Gambar 4.10 Sambungan balok bordes dengan balok penumpu bordes ........................................................................ 48 Gambar 4.11 Sambungan balok tangga dengan balok tumpuan tangga......................................................................... 49 Gambar 4.12 Potongan pelat Atap ............................................ 52 Gambar 4.13 Potongan plat lantai 1 dan 3 sampai dengan 11 .. 53 Gambar 4.14 Potongan plat lantai 2.......................................... 55 Gambar 4.15 Potongan plat lantai mesin lift ............................ 56 Gambar 4.16 Detail sambungan balok anak dan balok induk ... 66 Gambar 4.17 Detail plat siku ................................................... 68 Gambar 4.18 Denah lift ............................................................ 71 Gambar 4.19 Sketsa mekanika pehitungan balok penggantung lift ............................................................................................. 72 Gambar 4.20 Distribusi tegangan plastis .................................. 74 Gambar 4.21 Sketsa mekanika pehitungan balok penumpu lift 78 Gambar 4.22 Distribusi tegangan plastis .................................. 80 Gambar 5.1 Pemodelan Struktur .............................................. 91 Gambar 5.2 Pemodelan Stuktur 3D ......................................... 92
xx DAFTAR TABEL Tabel Tabel Tabel Table Table Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel
2.1 Ukuran Minimum Las Sudut ...................................... 20 5.1 Berat Struktur per lantai.............................................. 90 5.2 Nilai Xcr dan Ycr........................................................ 95 5.3 Eksentrisitas Rencana Bangunan ............................ pp96 5.4 Modal Participating Mass Ratio ................................. 99 5.5 Selisih Periode antar Mode yang Berdekatan ........... 100 5.6 Simpangan ................................................................ 102 5.7 Analisa Δs akibat gempa arah x ................................ 103 5.8 Analisa Δs akibat gempa arah y ................................ 103 5.9 Analisa Δm akibat gempa arah x .............................. 104 5.10 Analisa Δm akibat gempa arah y ............................. 105
xxii
1 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar belakang Kota Jakarta merupakan kota metropolitan dengan jumlah penduduk yang sangat padat. Kebutuhan akan sarana dan prasarana pendukung di kota tersebut sangat diperlukan salah satunya adalah kebutuhan akan tempat tinggal yang terus meningkat. Sementara itu ketersediaan lahan untuk tempat tinggal di kota tersebut semakin sempit, hal tersebut menjadi satu alasan banyak bangunan tempat tinggal di kota Jakarta dibangun bertingkat dan salah satunya adalah Tower Albergo. Tower Albergo merupakan satu diantara empat tower The Bellezza, dimana tower tersebut merupakan gedung apartemen yang dibangun dengan menggunakan beton bertulang konvensional. Apartemen tersebut terdiri dari 36 lantai, kemudian direncanakan ulang dengan menggunakan struktur komposit baja beton. Struktur komposit semakin banyak dipakai dalam rekayasa struktur. Dari beberapa penelitian, struktur komposit mampu memberikan kinerja struktur yang baik dan lebih efektif dalam meningkatkan kapasitas pembebanan, kekakuan dan keunggulan ekonomis ( Vebriano Rinaldy & Muhammad Rustailang, 2005 ). Balok komposit merupakan campuran beton dengan baja profil, dimana pada beton bertulang gaya-gaya tarik yang dialami suatu elemen struktur dipikul oleh besi tulangan tetapi pada struktur komposit ini gaya-gaya tarik yang terjadi pada suatu elemen struktur dipikul oleh profil baja. Komposit balok baja dan pelat beton adalah satu usaha dalam mendapatkan suatu konstruksi yang baik dan efisien. Keistimewaan yang nyata dalam sistem komposit adalah (1) Penghematan berat baja, (2) Penampang balok baja yang digunakan lebih kecil, (3) kekakuan lantai meningkat, (4) kapasitas menahan beban lebih besar, (5)
2 Panjang bentang untuk batang tertentu dapat lebih besar ( Charles G. Salmon,1991 ). Pada Tugas Akhir ini menggunakan peraturan SNI 032847-2002 tentang tata cara perhitungan beton untuk bangunan gedung dan SNI 03-1726-2002 tentang tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk bangunan gedung serta SNI 03-17292002 tentang tata cara perencanaan struktur baja. I.2 Permasalahan Permasalahan yang ditinjau dalam modifikasi perancangan gedung Apartemen Albergo dengan struktur komposit baja beton, antara lain : 1. Bagaimana menentukan Preliminary design penampang struktur primer dan struktur sekunder. 2. Bagaimana menghitung pembebanan setelah adanya modifikasi. 3. Bagaimana memodelkan dan menganalisa struktur setelah adanya modifikasi. 4. Bagaimana merencanakan sambungan yang memenuhi kriteria perancangan struktur. 5. Bagaimana merencanakan pondasi yang sesuai dengan besar beban yang dipikul dan kondisi tanah di lapangan 6. Bagaimana menuangkan hasil perhitungan dan perencanaan dalam bentuk gambar teknik. I.3 Tujuan Adapun tujuan dari modifikasi perancangan gedung Apartemen Albergo dengan struktur komposit baja beton, yaitu : 1. Dapat menentukan Preliminary design penampang struktur primer dan struktur sekunder. 2. Dapat menghitung pembebanan setelah adanya modifikasi.
3 3. Dapat memodelkan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program bantu 4. Dapat merencanakan sambungan yang memenuhi kriteria perancangan struktur. 5. Bagaimana merencanakan pondasi yang sesuai dengan besar beban yang dipikul dan kondisi tanah di lapangan 6. Dapat menuangkan hasil perhitungan dan perencanaan dalam bentuk gambar teknik. I.4 Batasan masalah 1. Perencanaan struktur utama meliputi balok induk dan kolom, struktur sekunder meliputi balok anak, tangga dan pelat lantai. 2. Jumlah lantai yang akan direncanakan ulang menggunakan struktur komposit baja beton sebanyak 12 tingkat. 3. Tidak meninjau dari segi analisa biaya, arsitektural, dan manajemen konstruksi. 4. Meninjau metode pelaksanaan yang hanya berkaitan dengan perhitungan struktur. 5. Analisa struktur menggunakan program bantu ETABS v9.2.0 I.5 Manfaat Manfaat yang bisa didapatkan dari modifikasi perencanaan ini adalah : 1. Dapat merencanakan struktur komposit yang memenuhi persyaratan keamanan struktur. 2. Dari perencanaan ini bisa diketahui hal-hal yang harus diperhatikan pada saat perencanaan sehingga kegagalan struktur bisa diminimalisasi.
4
”Halaman ini sengaja dikosongkan”
5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Baja merupakan salah satu bahan konstruksi yang penting. Sifat-sifatnya yang terutama penting dalam penggunaan dibandingkan terhadap bahan lain yang tersedia dan sifat ductility. Ductility adalah kemampuan untuk berdeformasi secara nyata baik dalam tegangan maupun regangan sebelum terjadi kegagalan (Charles G. Salmon, 1991). Penampang komposit adalah penampang yang terdiri dari profil baja dan beton digabung bersama untuk memikul beban tekan dan lentur. Batang yang memikul lentur umumnya disebut dengan balok komposit sedangkan batang yang memikul beban tekan, tekan dan lentur umumnya disebut dengan kolom komposit. Penampang komposit mempunyai kekakuan yang lebih besar dibandingkan dengan penampang lempeng beton dan gelagar baja yang bekerja sendiri-sendiri dan dengan demikian dapat menahan beban yang lebih besar atau beban yang sama dengan lenturan yang lebih kecil pada bentang yang lebih panjang. Apabila untuk mendapatkan aksi komposit bagian atas gelagar dibungkus dengan lempeng beton, maka akan didapat pengurangan pada tebal seluruh lantai, dan untuk bangunanbangunan pencakar langit, keadaan ini memberikan penghematan yang cukup besar dalam volume, pekerjaan pemasangan kabelkabel, pekerjaan saluran pendingin ruangan, dinding-dinding, pekerjaan saluran air, dan lain-lainnya.(Amon, Knobloch & Mazumder,1999). Dalam perhitungan perencanaan ada tiga macam metode perhitungan yaitu metode elastis, metode plastis, dan metode LRFD (Load and Resistance Factor Design).
6 a) Metode Elastis Metode ini berdasarkan beban kerja dimana akibat beban kerja yang direncanakan tegangan yang terjadi harus lebih kecil dari tegangan yang diijinkan. Tegangan ijin =
σy Teganganleleh atau w = FK FaktorKeamanan
b) Metode Plastis Metode ini berdasarkan pada sifat baja yang mempunyai sifat daktilitas. Baja akan memiliki cadangan kekuatan di atas kekuatan elastis. Sehingga beban kerja yang direncanakan dikalikan dengan faktor beban dan struktur direncanaan berdasarkan kekuatan keruntuhan (collapse). LF (Q) ≤ Rn c) Metode LRFD Metode ini berdasarkan pada konsep keadaan batas (limit state), yaitu suatu keadaan dimana struktur atau elemen struktur didesain sampai menunjukkan perilaku tidak dapat berfungsi lagi. Ada dua kategori yang menyatakan keadaan batas (limit state) : - Strength limit state : kemampuan struktur memikul beban - Serviceability limit state: kelakuan struktur memikul beban Secara umum perumusan untuk pendekatan desain metode LRFD ini dapat dituliskan sebagai berikut : ϕRn ≥ γo ∑ γi Qi 2.2 Balok komposit Balok adalah salah satu diantara elemen-elemen struktur yang paling banyak dijumpai pada setiap struktur. Balok adalah elemen struktur yang memikul beban yang bekerja tegak lurus dengan sumbu longitudinalnya. Hal ini akan menyebabkan balok melentur (Spiegel & Limbrunner,1998).
7 Sebuah balok komposit (composite beam) adalah sebuah balok yang kekuatannya bergantung pada interaksi mekanis diantara dua atau lebih bahan (Bowles,1980). Beberapa jenis balok komposit antara lain : a. Balok komposit penuh Untuk balok komposit penuh, penghubung geser harus disediakan dalam jumlah yang memadai sehingga balok mampu mencapai kuat lentur maksimumnya. Pada penentuan distribusi tegangan elastis, slip antara baja dan beton dianggap tidak terjadi (SNI 03-1729-2002 Ps.12.2.6). b. Balok komposit parsial Pada balok komposit parsial, kekuatan balok dalam memikul lentur dibatasi oleh kekuatan penghubung geser. Perhitungan elastis untuk balok seperti ini, seperti pada penentuan defleksi atau tegangan akibat beban layan, harus mempertimbangkan pengaruh adanya slip antara baja dan beton (SNI 03-1729-2002 Ps. 12.2.7). c. Balok baja yang diberi selubung beton Walaupun tidak diberi angker, balok baja yang diberi selubung beton di semua permukaannya dianggap bekerja secara komposit dengan beton, selama hal-hal berikut terpenuhi (SNI 031729-2002 Ps.12.2.8) 1) Tebal minimum selubung beton yang menyelimuti baja tidak kuang daripada 50 mm, kecuali yang disebutkan pada butir ke-2 di bawah. 2) Posisi tepi atas balok baja tidak boleh kurang daripada 40 mm di bawah sisi atas pelat beton dan 50 mm di atas sisi bawah plat. 3) Selubung beton harus diberi kawat jaring atau baja tulangan dengan jumlah yang memadai untuk menghindari terlepasnya bagian selubung tersebut pada saat balok memikul beban.
8
a) Balok Komposit (tanpa deck)
b) Balok baja diberi selubung beton
Gambar 2.1 Penampang balok komposit 2.2.1 Kekuatan Balok Komposit dengan Penghubung Geser a.Kuat Lentur positif rencana ditentukan sebagai berikut (LRFD Pasal 12.4.2.1) : - untuk h ≤ 1680 tw fy dengan φb = 0,85 dan Mn dihitung berdasarkan distribusi tegangan plastis pada penampang komposit. h 1680 - untuk > tw fy dengan φ b = 0,9 dan Mn dihitung berdasarkan superposisi tegangan-tegangan elastis yang memperhitungkan pengaruh tumpuan sementara plastis pada penampang komposit. b.Kuat Lentur negatif rencana φ b .Mn harus dihitung untuk penampang baja saja, dengan mengikuti ketentuanketentuan pada butir 8 (LRFD Pasal 12.4.2.2) :
9 2.2.2 Lebar efektif plat lantai : - Untuk gelagar interior : bE ≤ L 4 bE ≤ bo (untuk jarak balok yang sama) - Untuk gelagar eksterior : bE ≤ L 8 bE ≤ bo + (jarak dari pusat balok ke pinggir slab) dimana : L = bentang balok bo = bentang antar balok 2.2.3 Menghitung momen nominal Perhitungan Mn berdasar distribusi tegangan plastis :
Gambar 2.2. Distribusi tegangan plastis (Sumber :Charles G. Salmon, 1996) • Menghitung momen nominal ( Mn ) positif 1. Menentukan gaya tekan ( C ) pada beton : C = 0,85.f’c.tp.beff . Menentukan gaya tarik ( T) pada baja : T = As.fy Dipilih nilai yang terkecil dari kedua nilai di atas
10 2. Menentukan tinggi blok tekan effektif : As. fy a= 0,85. f ' c.beff 3. Kekuatan momen nomimal : Mn = C.d 1 atau T.d1 Bila kekuatan nominal dinyatakan dalam bentuk gaya baja akan diperoleh :
a⎞ ⎛d Mn = As. fy⎜ + ts − ⎟ 2⎠ ⎝2 •
Menghitung momen nominal ( Mn ) negatif. 1.Menentukan lokasi gaya tarik pada balok baja T = n.Ar.fyr Pyc = As.fy Gaya pada sayap ; Pf = bf .tf . fy Gaya pada badan ; Pw = Pyc − T − Pf 2
aw =
Pw tw. fy
2.Menghitung jarak ke centroid d1 = hr + tb – c ( Pf .0,5.tf ) + ( Pw(tf + 0,5.a web ) d2 = Pf + Pw d3 =
d 2
3.Menghitung momen ultimate : Mn = T(d1 + d2) + Pyc(d3 - d2)
11 b efektif btr ts hr
GNE GNE komposit GN baja
d
yt
Gambar 2.3. Metode transformasi luasan Perhitungan Mn berdasar distribusi tegangan elastis : 1. Menghitung nilai transformasi beton ke baja Ec
= 4700 . fc' Mpa .......... untuk beton normal. Es = 200000 Mpa n = Es Ec
btr
=
beff n
Atr = btr . ts 2. Menentukan letak garis netral penampang transformasi (dimomen ke ambang atas) ts ⎛ A . + ⎜⎜ A tr 2 ⎝ s GNE = A +
(
tr
d ⎞⎞ ⎛ . ⎜ ts + ⎟ ⎟⎟ 2 ⎠⎠ ⎝ A s
)
3. Menghitung momen inersia penampang transformasi It =
b . ( ts)3 tr
12
2
2 ⎞ ⎛ ⎞ ⎛⎛ d ⎞ ts ⎟ ⎜ + Ix + A ⎜⎜ ⎜ + ts + hr ⎟ − GNE ⎟⎟ + A GNE − tr ⎜ s ⎟ 2 ⎠ ⎠ ⎝⎝ 2 ⎠ ⎝
4. Menghitung modulus penampang transformasi yc = GNE yt = d + ts + hr - GNE
12
Str.c =
I
tr
dan Str.t =
yc
I
tr
yt
5. Menghitung momen ultimate Kapasitas momen positif penampang balok komposit penuh digunakan dari nilai yang terkecil dari : Mn1 = 0,85 . fc’ . n . Str.c Mn2 = fy . Str.t Jadi : Mu ≤ ∅ . Mn 2.2.4 Penghubung Geser Kekuatan penghubung geser jenis paku (LRFD Pasal 12.6.3) ⎛ ⎜
⎞ ⎟
⎜ ⎝
⎟ ⎠
Qn = 0,5.Asc.⎜⎜ fc'.Ec ⎟⎟.rs ≤ Asc.fu Dimana : rs untuk balok tegak lurus balok : 0.85 ⎛ wr ⎞ ⎛ Hs ⎞ rs = − 1⎟ ≤ 1 *⎜ ⎟*⎜ Nr ⎝ hr ⎠ ⎝ hr ⎠ rs untuk balok sejajar balok : ⎛ wr ⎞ ⎛ Hs ⎞ − 1⎟ ≤ 1 rs = 0.6 * ⎜ ⎟*⎜ hr hr ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ Nr = jumlah stud setiap gelombang Hs = tinggi stud Hr = tinggi bondek Wr = lebar effektif bondek Asc = Luas penampang shear connector fu = Tegangan putus penghubung paku/stud Qn = Kuat nominal geser untuk penghubung geser Jumlah penghubung geser (shear connector) yang dibutuhkan
yaitu : n =
C Qn
13 2.2.5 Kontrol lendutan (Deflection) Batasan lendutan atau deflection pada biaya telah diatur didalam SNI 03-1729-2002. Lendutan diperhitungkan berdasarkan hal-hal sebagai berikut : Lendutan yang besar dapat mengakibatkan rusaknya barangbarang atau alat-alat yang didukung oleh balok tersebut. Penampilan dari suatu struktur akan berkurang dari segi estetika dengan lendutan yang besar. Lendutan yang terlalu besar akan menimbulkan rasa tidak nyaman bagi penghuni banguna tersebut.Perhitungan lendutan pada balok berdasarkan beban kerja yang dipakai di dalam perhitungan struktur, bukan berdasar kan beban berfaktor. Besar lendutan dapat dihitung dengan rumus : ƒmax
5.ql 4 = untuk beban terbagi merata, dan 384.E.I
3 ƒmax = Pl
48.E.I
untuk beban terpusat di tengah bentang
14 2.3 Kolom Komposit Kolom komposit didefinisikan sebagai “ kolom baja yang dibuat dari potongan baja giling (rolled) built-up dan di cor di dalam beton struktural atau terbuat dari tabung atau pipa baja dan diisi dengan beton struktural (Salmon & Jonson, 1996). Ada dua tipe kolom komposit, yaitu : • Kolom komposit yang terbuat dari profil baja yang diberi selubung beton di sekelilingnya (kolom baja berselubung beton). • Kolom komposit terbuat dari penampang baja berongga (kolom baja berintikan beton).
Profil Baja dibungkus beton
Pipa baja O didisi beton
Gambar 2.4. Penampang kolom komposit Kriteria untuk kolom komposit bagi komponen struktur tekan (SNI 03-1729-2002 Ps.12.3.1) : Luas penampang profil baja minimal sebesar 4% dari luas penampang komposit total. 1. Selubung beton untuk penampang komposit yang berintikan baja harus diberi tulangan baja longitudinal dan tulangan pengekang lateral.
15 2. Tulangan baja longitudinal harus menerus pada lantai struktur portal, kecuali untuk tulangan longitudinal yang hanya berfungsi memberi kekangan pada beton. 3. Jarak antar pengikat lateral tidak boleh melebihi 2/3 dari dimensi terkecil penampang kolom komposit. Luas minimum penampang tulangan transversal (atau lonitudinal) terpasang. Tebal bersih selimut beton dari tepi terluar tulangan longitudinal dan transveersal minimal sebesar 40 mm; 4. Mutu beton yang digunakan tidak lebih 55 Mpa dan tidak kurang dari 21 Mpa untuk beton normal dan tidak kurang dari 28 Mpa untuk beton ringan. 5. Tegangan leleh profil dan tulangan baja yang digunakan untuk perhitungan kekuatan kolom komposit tidak boleh lebih dari 380 Mpa; Tebal minimum dinding pipa baja atau penampang baja berongga yang diisi beton adalah b fy / 3E untuk setiap sisi selebar b pada penampang persegi dan D fy / 8 E untuk penampang bulatyang mempunyai diameter luar D. 2.3.1 Kuat rencana kolom komposit (SNI 03-1729-2002 Ps. 12.3.2) Kuat rencana kolom komposit yang menumpu beban aksial adalah øc Nn dengan øc = 0,85 Nn = As fcr dan fcr = untuk untuk
fmy
ω
λr ≤ 0,25 0,25 ≤ λr ≤ 1,2
untuk λr ≥ 0,25 dengan ,
maka ω = 1 1,43 1,6 − 0,67λc maka ω = 1,25λc 2
maka ω =
16 λc =
kcL rmπ
fmy Em
⎛A ⎞ ⎛A fmy = fy + c1 fyr ⎜⎜ r ⎟⎟ + c 2 fc' ⎜⎜ c ⎝ As ⎠ ⎝ As ⎛A ⎞ E m = E + c3 E c ⎜⎜ c ⎟⎟ ⎝ As ⎠ E c = 0,041w1,5
⎞ ⎟⎟ ⎠
f 'c
Keterangan : As adalah luas penampang beton, mm2
Ar E Ec
adalah luas penampang tulangan longitudinal, mm2 adalah modulus elastis baja, MPa adalah modulus elastisitas beton, MPa
E m adalah modulus elastisitas untuk perhitungan kolom
f cr
komposit, MPa adalah tegangan tekan kritis, MPa
fy
adalah tegangan leleh untuk perhitungan kolom komposit,
fy
MPa adalah tegangan leleh profil baja, MPa
fc '
adalah kuat tekan karakteristik beton, MPa
kc
adalah faktor panjang efektif kolom
Nn
adalah kuat aksial nominal, N
rm
adalah jari-jari girasi kolom komposit, mm
λc
adalah parameter kelangsingan adalah faktor reduksibeban aksial tekan adalah faktor tekuk
øc
ω
17 Pada persamaan di atas, c1 , c 2 ,dan c3 adalah koefisien yang besarnya a). Untuk pipa baja yang diisi beton : c1 = 1, c 2 = 0,85 ,dan c3 =0,4 b). Untuk profil baja yang diberi selubung beton : c1 = 1, c 2 = 0,85 ,dan c3 =0,4 Kekuatan rencana kolom komposit yang menahan beban kombinasi aksial dan lentur (LRFD Pasal 7.4.3.3). Nu ≥ 0,2 a. ϕ c.Nn
b.
⎡ ⎤ Nu + 8 .⎢⎢ Mux + Mny ⎥⎥ ≤1,0 ϕ .Nn 9 ⎢⎣⎢ϕ b.Mnx ϕ b.Mny ⎥⎦⎥ Nu < 0,2 ϕ c.Nn ⎡ ⎤ Nu + ⎢⎢ Mux + Mny ⎥⎥ ≤1,0 2 .ϕ .Nn ⎢⎢⎣ϕ b.Mnx ϕ b.Mny ⎥⎥⎦
dimana : Nu = Gaya aksial (tarik atau tekan) terfaktor, N Nn = Kuat nominal penampang, N ∅ = Faktor reduksi kekuatan ∅c = 0,85 (struktur tekan) ∅b = 0,90 (struktur lentur) Mnx , Mny =Momen lentur nominal penampang komponen struktur masing-masing terhadap sumbu x dan sumbu y, N.mm Mux , Muy =Momen lentur terfaktor masing-masing terhadap sumbu x dan sumbu y, N.mm
18 2.4 Sambungan Sambungan terdiri dari komponen sambungan (pelat pengisi, pelat buhul, pelat pendukung, dan pelat penyambung) dan alat pengencang (baut dan las). 2.4.1 Klasifikasi sambungan : 1. Sambungan kaku / Rigid connection adalah sambungan yang dianggap memiliki kekakuan yang cukup untuk mempertahankan sudut-sudut di antara komponenkomponen struktur yang akan disambung. 2. Sambungan semi kaku / Semi rigid connection adalah sambungan yang tidak memiliki kekakuan yang cukup mempertahankan sudut-sudut diantara komponenkomponen struktur yang disambung, namun harus dianggap memiliki kapasitas yang cukup untuk memberikan kekangan yang dapat diukur terhadap perubahan sudutsudut tersebut 3. Sambungan sendi / Simple connection adalah sambungan yang pada kedua ujung komponen struktur dianggap bebas momen. Sambungan sendi harus dapat berubah bentuk agar memberikan rotasi yang diperlukan pada sanbungan. Sambungan tidak boleh mengakibatkan momen lentur terhadap komponen struktur yang disambung.
Semi Rigid Connection
Rigid Connection
Gambar 2.5. Sambungan pada baja
Rigid Connection
19 2.4.2 Perencanaan sambungan Kuat rencana setiap komponen tidak boleh kurang dari beban terfaktor yang dihitung. Perencanaan sambungan harus memenuhi persyaratan (SNI 03-1729-2002 Ps. 13.1.3) : 1. Gaya dalam yang disalurkan berada dalam keseimbangan dengan gaya-gaya yang bekerja pada sambungan. 2. Deformasi pada sambungan masih berada dalam batas kemampuan deformasi sambungan. 3. Sambungan dan komponen yang berdekatan harus mampu memikul gaya-gaya yang bekerja padanya. 2.4.3 Sambungan Baut Kuat geser φRnv Kuat tumpu φRnt Jumlah baut, n = Vu
= φ.fv.Ab.m = φ.(1.8)fy.db.tp
diambil yang terkecil
φRn
Kontrol jarak baut : Jarak tepi minimum : 1.5db (LRFD 13.4.2) Jarak tepi maksimum : (4tp + 100 mm) atau 200 mm (LRFD 13.4.3) Jarak minimum antar baut : 3db (LRFD 13.4.1) Jarak maksimum antar baut : 15tp atau 200 mm (LRFD 13.4.3)
Kontrol Kekuatan Pelat φPn = 0.75 × 0.6 × fu × Anv Vu < φPn 2.4.4 Sambungan Las Ru ≤ ϕRnw dengan, φf .Rnw = 0.75 × t e × (0.6 × fuw) (las)
20
φf .Rnw = 0.75 × t e × (0.6 × fu ) (bahan dasar) keterangan :
fuw : tegangan tarik putus logam las fu : tegangan tarik putus bahan dasar te : tebal efektif las (mm)
Tebal bagian paling tebal, t (mm) t ≤ 7 7 < t ≤ 10 10 < t < 15 15 < t
Tebal minimum las sudut, a (mm) 3 4 5 6
Tabel 2.1.Ukuran Minimum Las Sudut 2.5 Perencanaan Pondasi Pondasi pada umumnya berlaku sebagai komponen struktur pendukung bangunan yang terbawah dan berfungsi sebagai elemen terakhir yang meneruskan beban ke tanah. Dalam perencanaan pondasi ada dua jenis pondasi yang umum dipakai dalam dunia konstruksi, yaitu pondasi dangkal dan pondasi dalam. Pondasi dangkal dipakai untuk struktur dengan beban yang relatif kecil, sedangkan untuk pondasi dalam dipakai untuk struktur dengan beban yang relatif besar seperti pada gedung yang berlantai banyak, dikatakan pondasi dalam jika perbandingan antara kedalaman pondasi (D) dengan diameternya (B) adalah lebih besar sama dengan 10 (D/B > 10).Pondasi dalam ini ada beberapa macam jenis, antara lain pondasi tiang pancang, pondasi tiang bor ( pondasi sumuran ), pondasi caisson dan lain sebagainya.
2.5.1 Pondasi Tiang Pancang a. Daya Dukung Tiang Pancang Tunggal Daya dukung pada pondasi tiang pancang ditentukan oleh dua hal, yaitu daya dukung perlawanan tanah dari unsur dasar
21 tiang pondasi ( Qp ) dan daya dukung tanah dari unsur lekatan lateral tanah ( Qf ). Sehingga daya dukung total dari tanah dapat dirumuskan : Qu = Qp + Qs Disamping peninjauan berdasarkan kekuatan tanah tempat pondasi tiang pancang di tanam, daya dukung suatu tiang juga harus ditinjau berdasarkan kekuatan bahan tiang pancang tersebut. Hasil daya dukung yang menentukan yang dipakai sebagai daya dukung ijin tiang. Perhitungan daya dukung dapat ditinjau dari dua keadaan, yaitu : • Daya dukung tiang pancang tunggal yang berdiri sendiri • Daya dukung tiang pancang dalam kelompok. Perhitungan daya dukung tiang pancang ini dilakukan berdasarkan hasil uji Standard Penetration Test ( SPT ) menurut Luciano Decourt ( 1982 ) Ql = Qp + Qs dimana : Qp = qp . Ap = ( Np . K ) . Ap dengan : Np
= Harga rata-rata SPT di sekitar 4B di atas hingga 4 B di bawah dasar tiang pondasi
K
= Koefisien karakteristik tanah = 12 t/m2, untuk tanah lempung = 20 t/m2, untuk tanah lanau berlempung = 25 t/m2, untuk tanah lanau berpasir = 40 t/m2, untuk tanah pasir
Ap
= Luas penampang dasar tiang
qp
= tegangan di ujung tiang
Ns ⎞ Qs = qs . As = ⎛⎜ + 1⎟ . As 3 ⎝ ⎠
22 Dengan : qs
= tegangan akibat lekatan lateral dalam t/m2
Ns
= harga rata-rata sepanjang tiang yang tertanam, dengan batasan : 3 ≤ N ≤ 50
As
= keliling x panjang tiang yang terbenam
Daya dukung ijin dari satu tiang pancang yang berdiri sendiri adalah daya dukung tiang total dibagi dengan suatu angka keamanan. Qijin 1 tiang =
Qu SF
Dimana : SF
= safety factor = 3
N’
= harga SPT di lapangan
N
= harga SPT setelah dikoreksi = 15 + [ ( N’ – 15 ) /2 ]
b. Daya dukung dukung tiang kelompok Disaat sebuah tiang merupakan bagian dari sebuah group, daya dukungnya mengalami modifikasi, karena pengaruh dari group tiang tersebut. Dari problema ini, dapat dibedakan dua fenomena sebagai berikut : ¾ Pengaruh group disaat pelaksanaan pemancangan tiang-tiang ¾ Pengaruh group akibat sebuah beban yang bekerja Proses pemancangan dapat menurunkan kepadatan di sekeliling tiang untuk tanah yang padat. Namun untuk kondisi tanah didominasi oleh pasir lepas atau dengan tingkat kepadatan sedang, pemancangan dapat menaikkan kepadatan disekitar tiang bila jarak antar tiang < 7 s/d 8 diameter. Untuk daya dukung batas, pengaruh dari sebuah group tiang pondasi tidak perlu diperhitungkan bila jarak as ke as antar tiang
23 adalah > 3 diameter. Sebaliknya, jarak minimum antar tiang dalam group adalah 2 s/d 2.5 diameter tiang. Untuk kasus daya dukung group pondasi, harus dikoreksi terlebih dahulu dengan koefisien efisiensi Ce. QL (group) = QL (1 tiang) × n × Ce n = jumlah tiang dalam group Untuk menghitung koefisien efisiensi Ce, digunakan cara Converse – Labarre : arc tan (∅ / s ) ⎛ 1 1⎞ Ce = 1 − ×⎜2 − − ⎟ 90° m n⎠ ⎝ dimana: ∅ : diameter tiang pondasi S : jarak as ke as antar tiang dalam group m : jumlah baris tiang dalam group∅ n : jumlah kolom tiang dalam group
2.5.2 Repartisi beban-beban diatas tiang kelompok Bila diatas tiang-tiang dalam kelompok yang disatukan oleh sebuah kepala tiang (poer) bekerja beban-beban vertikal (V), horizontal (H), dan momen (M), maka besarnya beban vertikal yang bekerja pada sebuah tiang adalah : ekivalen (Pv) V M y .x max M x .y max dimana : Pv = ± ± 2 2 n ∑x ∑y Pv = Beban vertikal ekivalen V = Beban vertikal dari kolom n = banyaknya tiang dalam group Mx = momen terhadap sumbu x My = momen terhadap sumbu y xmax = absis terjauh terhadap titik berat kelompok tiang ymax = ordinat terjauh terhadap titik berat kelompok tiang 2 ∑x = jumlah dari kuadrat absis tiap tiang terhadap garis netral group
24 ∑y2 = jumlah dari kuadrat ordinat tiap tiang terhadap garis netral group nilai x dan y positif jika arahnya sama dengan arah e, dan negative bila berlawanan dengan arah e. Perhitungan jarak tiang ( Dirjen Bina Marga Departemen PU) sebagai berikut : 2,5D ≤ S ≤ 3D 1,5D ≤ S1 ≤ 2D dimana : S = jarak antar as tiang pancang. S1 = jarak as tiang pancang ke tepi. D = diameter tiang pancang.
25
BAB III METODOLOGI 3.1 Bagan Alir Penyelesaian Tugas Akhir Mulai
Pengumpulan Data
Studi Literatur
Perencanaan Struktur Sekunder
Preliminary Desain dan Pembebanan
Pemodelan dan Analisa Struktur
Kontrol Desain Ok Perencanaan Pondasi
Penggambaran Hasil Perencanaan
Selesai
Not Ok
26 3.2 Mengumpulkan data yang berkaitan dengan perencanaan Mempelajari gambar eksisting sebagai bahan pertimbangan dalam melakukan modifikasi perencanaan. Mempelajari data-data perencanaan secara keseluruhan yang mencakup: - Data umum bangunan (kondisi Awal) 1. Nama Gedung : Gedung Albergo 2. Lokasi : JL. Letjen Soepono, Jakarta 3. Fungsi : Apartemen 5. Jumlah lantai : 36 lantai + Atap 6. Panjang banguna : 40 m 7. Lebar bangunan : 27 m 8. Tinggi Bangunan : 140,7 m 10. Struktur Utama : Struktur beton bertulang - Data Bahan 3.3 Studi literatur Mencari literatur dan peraturan gedung (building code) yang menjadi acuan dalam pengerjaan tugas akhir ini. Adapun beberapa literatur serta peraturan gedung tersebut antara lain adalah sebagai berikut : a. G. Salmon, Charles & E.Johnson, John.1991. Struktur Baja Desain Dan Perilaku Jilid 1 Edisi Kedua. Diterjemahkan oleh: Ir. Wira M.S.CE. Jakarta: Erlangga. b. Wahyudi, Herman. 1999. Daya Dukung Pondasi Dalam. Surabaya : ITS. c. Amon, Rene ; Knobloch, Bruce & Mazumder,Atanu. 1999. Perencanaan Konstruksi Baja Untuk Insinyur dan Arsitektur 2.Bandung : PT.Pradinya Paramita. d. Purwono, Rahmat. 2006. Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa. e. Rinaldy, Vebriano & Rustailang, Muhammad. 2005 f. Spiegel & Limbrunner. 1998 g. American Institute of Steel Construction – Load and Resistance Factor Design (AISC-LRFD).
27 h. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983. i. SNI 03-1726-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung. j. SNI 03-1729-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. k. SNI 03-2847-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung.
3.4 Perencanaan Struktur Sekunder a. Perencanaan tangga b. Perencanaan pelat lantai c. Perencanaan pelat atap d. Perencanaan balok anak e. Perencanaan balok lift 3.5 Preliminary Design dan Pembebanan 3.5.1 Preliminary Design Balok
Mu
φ
= Mn
Mn = Zp x fy .........(asumsi tegangan baja mencapai tegangan plastis)
Zp =
Mn ……...dari nilai Zp didapat rencana fy
awal dimensi balok. Dimana : Mu : momen ultimate beban ø : faktor reduksi lentur Mn : momen nominal Zp : momen tahan plastis fy : tegangan leleh baja
28 3.5.2 Preliminary dimensi kolom pu
= Pn
φ pn (asumsi tegangan baja mencapai tegangan plastis) fy = A Pn dari nilai A didapat rencana awal dimensi kolom. A= fy Dimana : Pu : gaya aksial ultimate beban ø : faktor reduksi gaya aksial tekan Pn : momen nominal A : luas penampang
3.5.3 Pembebanan Perencanaan pembebanan pada struktur ini berdasarkan Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983 dan SNI 03-1726-2002. Pembebanan tersebut antara lain : a. Beban Mati (PPIUG 1983 Bab1 pasal 1.1) Beban mati ialah berat dari semua bagian dari suatu gedung yang bersifat tetap termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian-penyelesaian, mesin-mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung itu. Yang nilainya sebagai berikut : Berat volume beton : 2400 kg/m3 (tabel 2.1) Berat volume aspal : 1400 kg/m3 (tabel 2.1) Berat volume spesi : 2100 kg/m3 (tabel 2.1) Berat volume tegel : 2400 kg/m3 (tabel 2.1) Berat volume ps bata merah : 250kg/m2 (tabel 2.1) Berat volume plafond : 11 kg/m2 (tabel 2.1) Berat volume penggantung : 7 kg/m2 (tabel 2.1) Berat volume AC dan perpipaan : 10 kg/m2 (tabel 2.1) Berat dinding partisi : 40 kg/m2 (tabel 2.1)
29
b. Beban Hidup (PPIUG 1983 Bab 1 pasal 1. 2) Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung, dan ke dalamnya termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari barang barang yang dapat berpindah, mesin-mesin serta peralatan yang tidak merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama masa hidup dari gedung itu, sehingga mengakibatkan perubahan dalam pembebanan lantai dan atap tersebut. - Beban hidup pada lantai atap diambil sebesar 100 kg/m2 (pasal 3.2.1) - Beban hidup pada lantai diambil sebesar 250 kg/m2 (pasal 3.1) - Beban hidup pada lantai mesin elevator diambil sebesar 400 kg/m2 (tabel 3.1) - Beban hidup pada tangga diambil sebesar 300 kg/m2 (tabel 3.1) c. Beban Angin (PPIUG 1983 Bab 1 pasal 1. 3) Beban angin ialah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara. Beban angin ditentukan dengan menganggap adanya tekanan positif dan tekanan negatif (isapan), yang bekerja tegak lurus pada bidang-bidang yang ditinjau. Besarnya tekanan positif dan tekanan negatif ini dinyatakan dalam kg/m2, ditentukan dengan mengalikan tekanan tiup yang ditentukan dalam pasal 4.2 (PPIUG 1983) dengan kefisienkoefisien angin yang ditentukan dalam pasal 4.3 (PPIUG 1983). d. Beban Gempa (PPIUG 1983 Bab 1 pasal 1.4) Beban gempa adalah semua beban statik ekivalen yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang
30 menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa itu. Dalam hal pengaruh gempa pada struktur gedung ditentukan berdasarkan suatu analisa dinamik, maka yang diartikan dengan beban gempa disini adalah gaya-gaya di dalam struktur tersebut yang terjadi oleh gerakan tanah akibat gempa itu. Gaya geser dasar rencana total, V, ditetapkan sebagai berikut:
V = dimana : V R T1 Wt I Hn C1
C1 × I × Wt ; T1 = Cc (hn)3/4 R = Gaya geser dasar Nominalstatik ekuivalen = Faktor reduksi gempa = Waktu getar alami fundamental = Berat total gedung = Faktor kepentingan struktur = Tinggi total gedung = Faktor respons gempa
Pembatasan waktu getar alami fundamental (Pasal 5.6 SNI 03 – 1726 – 2002): T1 < ς n dimana : ς = Koefisien untuk wilayah gempa tempat struktur gedung berada (Tabel 8). n = Jumlah tingkatnya Simpangan antar lantai (SNI 03 – 1726 – 2002) - Kinerja batas layan : ΔS = 0.03 / R Ambil terkecil (pasal 8.1) ΔS = 30 mm Dimana : R = RSRPMB Baja = 4.5 ............ (pasal 4.3.6) - Kinerja batas ultimit : ΔM = ΔS * ξ ............ (pasal 8.2)
31 ¾ Kombinasi Pembebanan Kombinasi Pembebanan sesuai dengan LRFD tersebut di atas dengan kombinasi sebagai berikut (metode LRFD) : - 1,4 D (6.2-1) (6.2-2) - 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (La atau H) (6.2-3) - 1,2 D + 1,6 (La atau H) + (γL L atau 0,8 W) (6.2-4) - 1,2 D + 1,3 W + γL L + 0,5 (La atau H) (6.2-5) - 1.2 D + 1,0 E + γL L - 0,9 D – (1,3W atau 1,0 E) (6.2-6) 3.6 Pemodelan dan Analisa Struktur Untuk mengetahui gaya dalam yang timbul pada elemen struktur akibat beban yang bekerja maka dilakukan analisa struktur dengan menggunakan program bantu ETABS v9.2.0. 3.7 Kontrol Desain Setelah melakukan analisa struktur bangunan, tahap selanjunya kita kontrol desain meliputi kontrol terhadap kolom, balok, dan juga perhitungan sambungan dimana dari kontrol tersebut dapat mengetahui apakah desain yang kita rencanakan telah sesuai dengan syarat-syarat perencanaan, dan peraturan angka keamanan, serta efisiensi. Bila telah memenuhi maka dapat diteruskan ke tahap pendetailan. Bila tidak memenuhi maka dilakukan re-design. 3.8 Perencanaan Pondasi Setelah perencanaan bangunan atas selesai, tahap selanjutnya yaitu kita mendesain pondasi bangunan. 3.9 Penggambaran hasil perhitungan dalam gambar teknik Penggambaran hasil Perencanaan dan perhitungan dalam gambar teknik ini dengan menggunakan program bantu AutoCAD.
32
”Halaman ini sengaja dikosongkan”
33
BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER 4.1 Perencanaan Tangga 4.1.1 Data perencanaan Tinggi antar lantai Tinggi bordes Lebar injakan Panjang tangga Lebar pegangan tangga
= 425 cm = 212,5 cm = 30 cm = 360 cm = 5 cm
4.1.2 Perecanaan Jumlah Injakan Tangga - Persyaratan – persyaratan jumlah injakan tangga 60 cm < ( 2t + i ) < 65 cm 25º < a < 40º Dimana : t = tinggi injakan (cm) i = lebar injakan (cm) a = kemiringan tangga - Perhitungan jumlah injakan tangga Tinggi injakan ( t ) = 65 − 30 = 17,5 cm Jumlah tanjakan
=
2 212,5 17,5
Jumlah injakan ( n ) =13-1 Lebar bordes Lebar tangga Panjang Tangga Panjang Bordes
= 13 buah = 12 buah = 140 cm = 150 cm = 360 cm = 330 cm
a = arc tg ⎛⎜ 212,5 ⎞⎟ = 30,55º ..................Ok ⎝ 30 x12 ⎠
34 Pelat Combideck t= 9 cm
Balok Utama Tangga Channel 260x90x10x1
Pelat Anak Tangga t= 3 mm
Gambar 4.1 Denah tangga
Gambar 4.2 Potongan A – A tangga
35 4.1.3 Perencanaan Pelat Tangga Pelat baja t=3mm Profil Siku 60.60.6
30 cm
150 cm
Gambar 4.3 Tampak anak tangga - Perencanaan tebal pelat tangga Tebal pelat tangga = 3 mm = 0,003 m Berat jenis baja = 7850 kg/m3 Mutu baja Bj 41→Tegangan leleh baja = 2500 kg/cm2 - Perencanaan pembebanan pelat tangga Beban Mati Berat pelat = 0,003 x 1,50 x 7850 = 35,325 kg/m Alat penyambung ( 10 % ) = 3,53 kg/m + qD = 38,858 kg/m Beban Hidup qL = 300 x 1,50 = 450 kg/m Perhitungan MD dan ML MD = 1/8 q D l2 = 0,125 x 38,858 x 0,32 ML = 1/8 q L l2 = 0,125 x 450 x 0,32
=
0,437 kgm
=
5,063 kgm
Perhitungan Kombinasi Pembebanan MU MU = 1,4 MD = 1,4 x 0,437 kgm = 0,612 kgm
36 MU = 1,2 MD + 1,6 ML = 1,2 x 0,437 + 1,6 x 5,063 = 8,625 kgm ( menentukan ) Kontrol Momen Lentur Zx = ¼ bh2 = 0,25 x 150 x 0,32 = 3,375 cm3 φMn = φZx x fy = 0,9 x 3,375 x 2500= 7593,75 kgcm Syarat : φMn > Mu 75,94 kgm > 8,625 kgm..................Ok
Kontrol Lendutan f = L = 30 = 0,0833 cm 360 360 Ix = 1 bh 3 = 1 x 150 x 0,33 = 0,3375 cm4 12 12 4 Ymax = 5 (q D + q L )l < f 384 EI x 4 ( ) 5 0 , 38858 4 , 35 30 + = 365 2.10 6.0,3375 = 0,0804 < 0,0833 ..................Ok
4.1.4 Perencanaan Penyangga Pelat Injak Direncanakan menggunakan profil siku 60x60x6, dengan data sebagai berikut : b = 60 mm Ix = 22,8 cm4 ix = 1,82 cm 4 iy = 1,82 cm tw = 6 mm Iy = 22,8 cm 2 Zx = 9,83 cm3 W = 5,42 kg/m A = 6,91 cm
Gambar 4.4 Tampak melintang anak tangga
37 -
Perencanaan pembebanan P=100Kg
P=100Kg
VA
VB
Gambar 4.5 Sketsa pembebanan pelat tangga Beban Mati ( ½ lebar injakan) Berat pelat = 0,15 x 0,003 x 7850 = 3,533 kg/m Berat baja siku 60x60x6 = 5,42 kg/m + = 8,953 kg/m Alat penyambung ( 10 % ) = 0,895 kg/m + qD = 9,848 kg/m Beban Hidup ( 1/2 lebar injakan ) qL = 300 x 0,15 = 45 kg/m pL = 100 = 100 kg Perhitungan MD dan ML MD = 1/8 qD l2 = 0,125 x 9,848 x 1,502 = 2,769 kgm ML = 1/8 qL l2 → akibat beban merata = 0,125 x 45 x 1,502 = 11,827 kgm ML = 1/3(PL) → akibat beban terpusat = 1/3.100.150 = 5000 kg cm = 50 kgm Vu = 1 ( 1,2.qD.l ) + 1 ( 1,6.P.2 ) 2 2 = 0,5(1,2.9,848.1,50) + 0,5(1,6.100.2) = 168,863 Kg
38 Perhitungan Kombinasi Pembebanan MU MU = 1,4 MD = 1,4 x 2,769 = 3,877 kgm MU = 1,2 MD + 1,6 ML = 1,2 x 2,769 + 1,6 x 50= 83,323 kgm ( menentukan ) Kontrol Momen Lentur φMn = φZx x fy = 0,9 x 9,83 x 2500 = 22117,5 kgcm = 221,175 kgm Syarat : φMn > Mu 221,175 kgm > 83,323 kgm..................Ok
Kontrol Lendutan f = L = 150 = 0,625 cm 240 240 Ix = 22,8 cm4 4 3 ( ) + q q l Pl 5 23 D L Ymax = + 384 EI x 648 EI x
3 4 ( ) 100 + 100 x 150 23 ( ) 5 0 , 09848 + 0 , 45 150 = + 648 2.10 6 x 22,8 384 2.106 x 22,8 = 0,605 < 0,625...................Ok
39 4.1.5 Desain Bordes Dipakai pelat komposit bondek dengan tebal pelat = 0,75mm. Pembebanan a.Beban Berguna (Superimposed) Beban finishing : - spesi lantai t = 1cm = 1.21 kg /m2 = 21 kg/m2 - lantai keramik t = 1cm = 24 kg/m2 = 1.24 kg /m2 - sandaran baja = 20 kgm2 Total beban finishing = 65 kgm2 Beban Hidup Beban hidup = 300 kg/m2 Beban berguna = beban hidup + beban finishing = 300 kg/m2 + 65 kg/m2 = 365 kg/m2 Berdasarkan tabel perencanaan praktis untuk bentang menerus tanpa tulangan negatif tanpa penyangga didapatkan data-data sebagai berkut : - bentang (span) = 1,4 m - tebal pelat beton = 9 cm b.Beban Mati - Pelat lantai bondek = 10,1 kg/m2 = 10,1 kg/m2 - Pelat beton t = 9 cm = 0,09 m.2400 kg/m3
= 10,1 kg/m2 qD2
= 216 kg/m2+ = 226,1 kg/m2
4.1.6 Desain Balok Utama Tangga Balok utama tangga dianalisa dengan anggapan terletak di atas dua tumpuan sederhana dengan menerima beban merata dari berat sendiri dan beban dari anak tangga. Balok utama tangga
40 direncanakan menggunakan profil Channel 260x90x10x14, dengan spesifikasi sebagai berikut : Ix = 4820 cm4 A = 48,3 cm2 W = 37,9 kg/m Iy = 317 cm4 ix = 9,99 cm Sx = 371 cm3 iy = 2,56 cm Sy = 47,7 cm3 Zx = 445 cm3 Zy = 105 cm3 - Perencanaan Pembebanan BEBAN ANAK TANGGA (qu1)
BEBAN BORDES (qu2)
C
B VuC
A VuA
Gambar 4.6 Sketsa pembebanan balok utama tangga 1. Perencanaan pembebanan anak tangga Beban Mati Berat pelat = 0,003 x 1,50/2 x 7850 = 17,663 kg/m Berat profil siku = 5,42 x 2 x0,75 /0,30 = 27,1 kg/m Berat profil = 37,9 / cos 30,55 = 44,01 kg/m Berat sandaran besi = 20 kg/m = 108,773kg/m Berat alat penyambung (10%) = 10,887kg/m qD1 = 119,650 kg/m
41 Beban Hidup qL1 = 300 x 1,50 x 0,5
= 217,5 kg/m
2. Perencanaan pembebanan bordes Beban Mati Berat profil Berat bordes =(65+226,1) x 1,65 Berat penyambung ( 10 % ) qD2
Beban Hidup qL2 = 300 x 1,65
= 37,9 kg/m = 480,315 kg/m = 518,215 kg/m = 51,822 kg/m = 570,037 kg/m
= 495
kg/m
- Perhitungan Gaya – Gaya pada Tangga A. Beban Mati VDA = {(qd1.3,6.3,2) + (qd2.1,4.0,7) }/5 = 387,40 kg ( ↑ ) VDC = {(qd2.1,4.4,3) + (qd1.3,6.1,8) }/5 = 841,39 kg ( ↑ ) Kontrol : Σ V = 0 387,40 +841,39 = (119,650.3,6)+(570,037.1,4) 1228,79 kg = 1228,79 kg ....................Ok B. Beban Hidup VLA = {(ql1.3,6.3,2) + (ql2.1,4.0,7)}/5 = 598,14 kg ( ↑ ) VLC = {( ql2.1,4.4,3) + (ql1.3,6.1,8)}/5 = 877,86 kg ( ↑ ) Kontrol : Σ V = 0 598,14 + 877,86 = ( 217,5.3,6) + (2495.1,4) 1476 kg = 1476 kg ....................OK
42 C. Gaya – Gaya Dalam Ultimate qu1 =1,2.qd1 + 1,6.ql1 = (1,2.119,65 + 1,6.217,5) = 491,58 kg/m qu2 = 1,2.qd2 + 1,6.ql2 = (1,2.570,037 + 1,6.495) = 1476,044 kg/m VUA = 1,2 VDA + 1,6.VLA = 1,2. 387,40 + 1,6. 598,14 = 1421,90 kg ( ↑ ) VUC = 1,2 VDC + 1,6.VLC = 1,2. 841,39 + 1,6. 877,86 = 2414,24 kg ( ↑ ) MUBC = - (VUC . 1,4) + (qu2.1,4.0,7) = - (2414,24.1,4) + (1476,04.1,4.0,7) = - 1933,416 kgm MUBA = (VUA.3,6) – (qu1.3,6.1,8) = (1421,90.3,6) – (491,58.3,6.1,8) = 1933,416 kgm Kontrol : MUBA = MUBC.................Ok Batang AB Mx1 = (VUA.x1) – (1/2.qu1.x12)
dMx1 = 0 ⇒ VUA − qU 1 .x1 = 0 dx1 V 1421,90 x1= UA = = 2,893 m < 3,6m...................Ok qU 1 491,58 MUmax = (VUA.x) - (1/2. qu1.x2) = (1421,90.2,893) – (0,5. 491,58.2,8932) = 2056,441 kgm
43 B + A
C +
1933,416 kgm 2056,441 kgm
2,893 m
Gambar 4.7 Sketsa bidang momen pada balok tangga - Kontrol Kekuatan Propil Penampang Profil fy = 2500 kg/cm2 untuk sayap :
b 170 ≤ 2tf fy
untuk badan : h 1680 ≤ tw fy
90 170 ≤ 2.14 250
200 1680 ≤ 10 250 3,21 ≤ 10,75 20 ≤ 106,25 Penampang profil kompak, maka Mnx = Mpx Kontrol Lateral Buckling 1.Batang Miring Lb =
30 = 34,84 cm cos 30,55°
E 2.10 5 = 110,51 cm Lp = 1,76.iy. = 1,76.2,22. fy 250 Ternyata Lp>Lb, maka Mnx = Mpx 2.Balok Bordes Lb = 0 m Lp = 131,082 cm Ternyata Lp >Lb, maka Mnx = Mpx
44 - Kontrol Momen Lentur 90m m
y1
14m m
260m m 10m m
y2
Gambar 4.8 Sketsa profil Canal 260.90.10.14 Mp = Zx.fy = 445.2500 = 1112500 kgcm = 11125 kgm 1,5 My = 1,5 Sx.fy = 1,5.371.2500 = 139125 kgcm Jadi, Mn = Mp = 1112500 kgcm = 11125 kgm Syarat : Mu ≤ φMn 2056,441 kgm ≤ 0,9. 11125 kgm 2056,441 kgm < 10012,5 kgm............Ok
- Kontrol Kuat Rencana Geser 162 110 ≤ 5,5 250
20 < 69,57 .........................plastis
45 Vn = 0,6 x fy x Aw
Aw = tw.d = 10.260 = 2600 mm2
Vn = 0,6 x 2500 x (26) = 39000 kg φVn = 0,9 x 39000 = 35100 kg VUA = 1421,904 kg Syarat :
Vu ≤ φVn 1421,904 Kg < 35100 kg ....................Ok Jadi profil Channel 260x90x10x4 dapat dipakai.
4.1.7 Desain Balok Penumpu Bordes Balok penumpu bordes direncanakan menggunakan profil WF 350x175x7x11, dengan data sebagai berikut : Sx = 775 cm3 A = 63,14 cm2 Ix = 13600 cm4 W = 49,6 kg/m Iy = 984 cm4 Sy = 112 cm3 bf = 175 mm ix = 17,70 cm Zx = 841 cm3 d = 350 mm iy = 3,95 cm Zy = 172 cm3 tf = 11 mm r = 14 mm tw = 7 mm h = 300 mm
- Perencanaan pembebanan Beban Mati Berat sandaran besi : 20 kg/m Berat sendiri profil : Berat ikatan ( 10 % ) qU = 1,2. 76,56 kg/m P = VUC = 2414,24 kg
= = = = qD = =
20 kg/m 49,6 kg/m + 69,6 kg/m 6,96 kg/m + 76,56 kg/m 91,87 kg/m
46
P=2414,24 Kg
P P
P
qD=91,87 Kg/m'
VA
VB
Gambar 4.9 Sketsa pembebanan balok penumpu bordes ΣMB = 0 VA.8 - P.(5,65 + 4,15 + 3,85 + 2,35)- ½ qD.82 = 0 1 2414,24 (16) + (91,87 ) 8 2 2 VA = 8 VA = 5195,96 Kg
( )
ΣMA = 0 VB.8 - P.(5,65 + 4,15 + 3,85 + 2,35)- ½ qD.82 = 0 VB =
2414,24 (16) +
( )
1 (91,87) 8 2 2
8
VB = 5195,96 Kg Kontrol : VA + VB = (qD.8 + P.4) 5195,96 + 5195,96 = (91,87.8 + 2414,24.4) 10391,92 = 10391,92 ………Ok Mmax = VA.4 – P (1,65+0,15)- ½ q.42 2 91,87 . 4 = 5195,96.4 –2414,24.(1,65+0,15) 2 = 15703,24 kgm
47 - Kontrol Kekuatan Propil Penampang Profil untuk sayap : bf 170 ≤ 2tf fy
untuk badan : h 1680 ≤ tw fy
175 170 30 1680 ≤ ≤ 7 2.11 250 250 7,95 ≤ 10,75 42,86 ≤ 106,25 Penampang profil kompak, maka Mnx = Mpx Kontrol Momen Lentur φMn = φ x fy x Zx = 0,9 x 2500 kg/cm2 x 841cm3 = 1892250 kgcm Syarat : φMn > Mu 18922,5 kgm > 15703,24 kgm.................Ok Kontrol Lendutan fijin =
L 800 = = 3,33 cm 240 240
Lendutan yang terjadi (SAP 2000) f = 2,22 cm ≤ f ijin.....................Ok
- Kontrol Kuat Rencana Geser 30 1100 h 1100 ≤ ≤ 7 tw 250 fy 42,86 < 69,57 .........................plastis Vn = 0,6 x fy x Aw = 0,6 x 2500 x (0,7.30) = 31500 kg φVn = 0,9 x 31500 = 28350kg Syarat : Vu ≤ φVn 5195,976 kg < 28350 kg.....................Ok Jadi profil WF 350x175x7x11dapat dipakai.
48 4.1.8 Perencanaan Sambungan Profil Tangga Ada dua sambungan yang akan digunakan pada tangga, yaitu sambungan baut dan las. Sambungan baut digunakan untuk menyambung balok bordes dengan balok penumpu tangga. Sambungan las digunakan untuk menyambung balok tangga miring dengan balok tangga horizontal (bordes).
¾ Sambungan Baut Model mekanika tumpuan tangga menggunakan asumsi sendi pada tangga dan rol pada bordes. Sehingga sambungan baut yang dipakai adalah sambungan geser. a. Sambungan balok bordes dengan balok penumpu bordes Asumsi tumpuan pada bordes adalah rol (balok tangga diletakkan di atas balok penumpu bordes), sehingga reaksi tumpuan balok bordes langsung diterima balok penompu bordes. Maka sambungan baut hanya diperlukan praktis. Dipakai 2 buah baut dengan Øbaut = 12 mm.
A
Baut ø 12
Balok penumpu bordes 350.175.7.11 Pot. A
Balok tangga Channel 260.90.10.14 Balok penumpu bordes 350.175.7.11
Gambar 4.10 Sambungan balok bordes dengan balok penumpu bordes
49 ¾ Sambungan Las Sambungan antara balok – balok tangga direncanakan dengan menggunakan sambungan las, dengan ketentuan sebagai berikut : Mutu las E70 XX (fuw = 70 ksi = 4921 kg/cm2) Tebal pelat penyambung, t = 10 mm
I
P o t.I - I B a lo k ta n g g a C h a n n e l 2 6 0 .9 0 .1 0 .1 4 P la t p e n y a m b u n g T e b a l = 1 0 m m
Gambar 4.11 Sambungan balok tangga dengan balok tumpuan tangga
Kontrol Sambungan Las Digunakan las mutu E70XX 0,707. fu.tw 0,707.4100.1 aeffbadan = = = 0,589cm E 70 XX 70.70,3
aeffsayap =
0,707. fu.tf 0,707.4100.1,4 = = 1,64cm E 70 XX 70.70,3
50 Dimisalkan dipakai tebal las (te = 1 cm) A = 1.(26+(0,9.2) + 23,2 + (1,4.2) + (0,8.2)) = 55,4 cm2 Akibat Pu
fr =
Pu 1556,74 = = 28,1 kg/ cm2 A 55,4
Akibat Mu Mu 193341,6 fh = = = 521,14 kg/ cm2 Sx 371
f total =
fr 2 + fh 2
= 28,12 + 958,32 = 958,71 kg/ cm2
te perlu =
f total 958,71 = = 0,43cm ϕ . fu 0,75.0,6.70.70,3
0,43 te = = 0,608cm < aeffmax = 1,64 cm 0,707 0,707 Sehingga, digunakan a = 0,8 cm = 8 mm a perlu =
51 4.2 Perencanaan Struktur Lantai Pada perencanaan struktur lantai direncanakan pelat lantai menggunakan bondex, dimana dalam perencanaan ini bondek yang digunakan merupakan produk dari PT. Gunung Garuda.
4.2.1 Pelat Lantai Atap Dipakai pelat komposit bondek dengan tebal pelat = 0,75 mm Pembebanan a.Beban Superimposed (Berguna) Beban finishing : = 28 kg/m2 - aspal t = 2 cm = 2.14 kg/m2 - rangka + plafond = (11+7)kg/m2 = 18 kg/m2 - ducting AC + pipa = 10 kg/m2 + Total beban finishing = 56 kg/m2 Beban Hidup Beban Hidup = 100 kg/m2 Beban superimposed/berguna = beban hidup + finishing = 100 kg/m2 + 56 kg/m2 = 156 kg/m2 Berdasarkan tabel perencanaan praktis untuk bentang menerus dengan tulangan negatif dengan satu baris penyangga didapatkan data-data sebagai berkut : - bentang (span) = 2,50 m - tebal pelat beton = 9 cm - tulangan negatif = 1,71 cm2/m - direncanakan memakai tulangan dengan Ø = 8 mm (As = 50,24 mm2 = 0,5024 cm2) - banyaknya tulangan yang diperlukan tiap 1 m A 1,71 = = = 3,4 buah = 4 buah As 0,5024 Jarak antar tulangan tarik per-meter = 1000mm/4 = 250 mm Jadi, dipasang tulangan tarik Ø 8-250
52 b.Beban Mati - Pelat lantai bondek - Pelat beton t = 9 cm = 0,09m.2400 kg/m3
= 10,1 kg/m2 = 216 kg/m2 + = 226,1kg/m2 Tulangan Ø 8 – 250mm Plat Bondex t = 0,75 mm
90 mm
Balok
Gambar 4.12 Potongan plat lantai Atap
4.2.2 Pelat lantai 1 dan lantai 3 sampai lantai 11 Dipakai pelat komposit bondek dengan tebal pelat = 0,75mm. Pembebanan a.Beban Superimposed Berat finishing : - spesi lantai t = 2 cm = 2.21kg /m2 = 42 kg/m2 - lantai keramik t = 1cm = 1.24 kg /m2 = 24 kg/m2 = 18 kg/m2 - rangka + plafond = (11+7)kg/m2 - ducting AC+pipa = 10 kg/m2 - dinding = 250 kgm2 Total beban finishing = 344 kg/m2 Beban Hidup Beban hidup = 250 kg/m2 Beban berguna = beban hidup + finishing = 250 kg/m2 + 344 kg/m2
= 594 kg/m2
Berdasarkan tabel perencanaan praktis untuk bentang menerus dengan tulangan negatif dengan satu baris penyangga didapatkan data-data sebagai berkut :
53 - bentang (span) - tebal pelat beton - tulangan negatif
= 2,50 m = 9 cm = 3,25 cm2/m
- direncanakan memakai tulangan dengan Ø = 8 mm (As = 50,24 mm2 = 0,5024 cm2) - banyaknya tulangan yang diperlukan tiap 1 m =
A 3,25 = = 6,47 buah = 7 buah As 0,5024
Jarak antar tulangan tarik per-meter = 140 mm Jadi, dipasang tulangan tarik Ø 8-140 b.Beban Mati - Pelat lantai bondex - Pelat beton t = 9 cm = 0,09m.2400 kg/m3
90 mm
= 10,1kg/m2 = 216 kg/m2+ = 226,1kg/m2
Tulangan Ø 8 – 140mm Plat Bondex t = 0,75 mm
Balok
Gambar 4.13 Potongan plat lantai 1 dan lantai 3 sampai lantai 11
54 4.2.3 Pelat lantai 2 Dipakai pelat bondek dengan tebal pelat = 0,75mm. Pembebanan a.Beban Superimposed Berat finishing : - spesi lantai t = 2 cm = 2.21kg /m2 = 42 - lantai keramik t = 1 cm = 24 = 1.24 kg /m2 2 = 18 - rangka + plafond = (11+7)kg/m - ducting AC+pipa = 10 - dinding = 250 Total beban finishing = 344
kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kgm2 + kg/m2
Beban Hidup Beban hidup = 400 kg/m2 Beban berguna = beban hidup + finishing = 400 kg/m2 + 344 kg/m2 = 744 kg/m2 Berdasarkan tabel perencanaan praktis untuk bentang menerus dengan tulangan negatif dengan satu baris penyangga didapatkan data-data sebagai berikut : - bentang (span) = 2,50 m - tebal pelat beton = 11 cm - tulangan negatif = 3,38 cm2/m - direncanakan memakai tulangan dengan Ø = 8 mm (As = 50,24 mm2 = 0,5024 cm2) - banyaknya tulangan yang diperlukan tiap 1 m A 3,38 = = 6,73 buah = 7 buah As 0,5024 Jarak antar tulangan tarik per-meter = 140 mm Jadi,dipasang tulangan tarik Ø 8-140 b.Beban Mati - Pelat lantai bondex = 10,1kg/m2 - Pelat beton t = 11 cm = 0,11m.2400 kg/m3 = 264 kg/m2+ = 274,1kg/m2
55
Tulangan Ø 8 – 140mm Plat Bondex t = 0,75 mm
100 mm
Balok
Gambar 4.14 Potongan plat lantai 2
4.2.4 Pelat Lantai Mesin Lift Dipakai pelat bondex dengan tebal pelat = 0,75 mm Pembebanan a.Beban Superimposed Berat finishing : - spesi lantai t = 1cm = 1.21kg /m2 = 21 2 = 18 - rangka + plafond = (11+7)kg/m - ducting AC+pipa = 10 Total beban finishing = 49 Beban Hidup Beban hidup = 400 kg/m2 Beban superimposed = beban hidup + finishing = 400 kg/m2 + 49 kg/m2
kg/m2 kg/m2 kg/m2 + kg/m2
= 449 kg/m2
Berdasarkan tabel perencanaan praktis untuk bentang menerus dengan tulangan negatif dengan satu baris penyangga didapatkan data-data sebagai berkut : - bentang (span) = 2,55 m - tebal pelat beton = 10 cm - tulangan negatif = 3,11 cm2/m - direncanakan memakai tulangan dengan Ø = 8 mm (As = 50,24 mm2 = 0,5024 cm2) - banyaknya tulangan yang diperlukan tiap 1 m
56 =
A 2,86 = = 5,69 buah = 6 buah As 0,5024
Jarak antar tulangan tarik per-meter = 160 mm Jadi,dipasang tulangan tarik Ø 8-160 b.Beban Mati - Pelat lantai bondex - Pelat beton t = 10 cm = 0,1m.2400 kg/m3
= 10,1kg/m2 = 240 kg/m2+ =250,1 kg/m2
100 mm
Tulangan Ø 8 – 140mm Plat Bondex t = 0,75 mm Balok
Gambar 4.15 Potongan plat lantai mesin lift
4.3 Perencanaan Balok Anak Balok anak berfungsi membagi luasan lantai agar tidak terlalu lebar, sehingga mempunyai kekakuan yang cukup. Balok anak menumpu di atas dua tumpuan sederhana. Pada perencanaan ini, ditunjukkan perhitungan balok anak pada lantai 2, balok anak direncanakan menggunakan profil WF 400.200.8.13, dengan data sebagai berikut : A = 72,16 cm2 ix = 16.7 cm r = 16 mm W = 56,6 kg/m tw = 7 mm Zx = 1088 cm3 d = 396 mm tf = 11 mm Sx = 1010 cm3 Iy = 1450 cm4 bf = 199 mm Ix = 20000 cm4 iy = 4,48 cm h = d–2(tf + r ) = 396–2(11+16) = 342 mm BJ-41 : fy = 2500 kg/cm2 fu = 4100 kg/cm2 Beton : fc’= 250 kg/cm2 fr = 700 kg/cm2 fL = fy – fr = 2500 – 700 = 1800 kg/cm2 Panjang balok anak (L) = 950 cm
57 4.3.1 Kondisi Balok Anak Sebelum Komposit 1.Beban Mati - berat pelat bondex = 10,1 kg/m2.2,5 m - berat sendiri pelat beton = 0,1 m.2400kg/m3.2,5m - berat sendiri profil WF
= 25,25 kg/m
- berat ikatan : 10 %.681,85 kg/m qD
= = = = =
600 kg/m 56,6 kg/m+ 681,85 kg/m 68,19 kg/m+ 750,04 kg/m
Kombinasi Beban : qu = 1,2 qD = 1,2. 750,04 = 900,048 kg/m = 90,0048 kg/cm
A
B
9,5cm m 950
4275,23 4334,14Kg kg + -
4275,23 Kg kg 4334,14
+ 1029358Kgcm kgcm 1015367
Gambar.4.14 Bidang D dan M pada komposit balok sebelum komposit
58 Momen yang terjadi: Mu = 1 .qu.L2
8 = 1 .90,0048. 9502 = 1015367 kgcm 8
Geser yang terjadi : Vu = 1.qu.L 2 = 1 .90,0048.950 = 4275,23 kg 2
¾Kontrol Lendutan Lendutan ijin :
L 950 = = 2,639 cm 360 360 5.q u .l 4 ymaks = 384.E.Ix 5.(9,00048 ).950 4 = 384.2.10 6.20000 = 2,389 cm < f ' ..................Ok
f '=
¾Kontrol Kekuatan Penampang (Local Buckling) Untuk Sayap Untuk Badan bf 170 h 1680 ≤ ≤ 2tf tw fy fy
199 170 ≤ 2.11 250 9,05 < 10,752.......ok
342 1680 ≤ 7 250 48,86 < 106,25.......ok
Profil penampang kompak, maka Mn = Mp
59 ¾Kontrol Lateral Buckling Jarak Penahan Lateral Lb = 47,5 cm (diambil sejarak pemasangan shear connector) Berdasarkan tabel profil untuk BJ 41 profil WF 400.200.8.13 didapatkan : Lp = 226,003 cm, Lr = 658,357 cm Jadi, Lb < Lp → bentang Pendek, Untuk komponen struktur yang memenuhi Lb < Lp (untuk bentang pendek), kuat nominal komponen struktur adalah : Mn = Mp = Zx . fy = 1088 . 2500 = 2720000 kg cm Persyaratan : Mu ≤ φMn 1015367 Kgcm ≤ 0,9. 2720000 kgcm 1015367 Kgcm < 2448000 kgcm.........Ok Penampang profil baja mampu menahan beban yang terjadi.
¾Kontrol Geser
h 1100 ≤ tw fy 342 1100 ≤ 7 250 48.86 < 69,57……Ok
Vn = 0,6. fy. Aw = 0,6.2500.(39,6 .0,7) = 41580 kg Syarat : ΦVn ≥ Vu 0,9. 41580kg ≥ 4275,23 kg 37422kg ≥ 4275,23 kg……….......Ok
60 4.3.2 Kondisi Balok Anak Setelah Komposit ¾ Pembebanan setelah komposit 1.Beban Mati - berat pelat bondex = 10,1kg/m2.2,5m - berat sendiri pelat beton = 0,1 m.2400 kg/m3.2,5 m - berat sendiri profil WF - berat spesi 2 cm = 2. 21 kg/m2.2,5 m - berat keramik = 1.24 kg/m2.2,5m - berat rangka + plafond = (11+7)kg/m2.2,5m - berat ducting AC+pipa = 10 kg/m2.2,5m - berat ikatan : 10 %.916,85 qD 2. Beban Hidup : qL = 400 kg/m2.2,5 m
= 25,25 kg/m = 600 kg/m = 56,6 kg/m = 105 kg/m = 60 kg/m = 45 kg/m = 25 kg/m+ = 916,85 kg/m = 91,68 kg/m+ = 1008,53 kg/m = 1000
Kombinasi Beban : qu = 1,2 qD + 1,6 qL = 1,2. 1008,53 + 1,6.1000 = 2810,24 kg/m = 28,1024 kg/cm Momen yang terjadi: Mu = 1 .qu.L2 = 1 .2810,24.9502 = 3170302 kgcm 8
8
Geser yang terjadi : Vu = 1 . qu.L
2 = 1 .28,1024.950 2
= 13347,5 kg
kg/m
61 ¾ Menghitung Momen Nominal • Kontrol kriteria penampang Untuk Sayap Untuk Badan h 1680 bf 170 ≤ ≤ tw 2tf fy fy
199 170 ≤ 2.11 250 9,05 < 10,752.......ok
342 1680 ≤ 7 250 48,86 < 106,25.......ok
Profil penampang kompak, sehingga kapasitas momen penampang dianalisa dengan distribusi tegangan plastis. • Menentukan lebar effektif pelat beton Lebar efektif : beff ≤ ¼ .L = ¼.9500 mm = 2375 mm = 237,5 cm beff ≤ S = 2,50 m = 2500 mm jadi beff = 2375 mm =237,5 cm • Menentukan gaya tekan yang terjadi pada pelat C1 = As.fy = 72,16.2500 = 180400 kg C2 = 0,85.fc’.tplat.beff = 0,85.250.10.237,5 = 504687,5 kg N
C3 =
∑ Qn → ( C
3
tidak menentukan )
n =1
Jadi, C =C1 ( terkecil) = 180400 kg • Menentukan jarak-jarak dari centroid gaya-gaya yang bekerja:
a=
C 180400 = 3,57 cm = 0,85. fc'.beff 0,85.250.237,5
62 t = 46 mm
2375 mm 54
t = 100 mm
12
t = 400 mm
Gambar 4.15 potongan Balok anak
3,57 a = 4,6 = 2,815 cm 2 2 d2 = 0 → profil baja tidak mengalami tekan d 39,6 d3 = = = 19,8 cm 2 2 d1 = tb -
• Menghitung kekuatan nominal penampang komposit Mn = C.(d 1 + d 2 ) + Py (d 3 − d 2 ) C = 180400 kg Py = As.fy = 72,16.2500 = 180400 kg Mn = 180400 (2,815 + 0) + 180400 (19,8 - 0) = 4079746 kgcm Syarat : Mu ≤ φ .Mn 3170302 kgcm ≤ 0,85.4079746 kgcm 3170302 kgcm ≤ 3467784 kgcm..........Ok Kekuatan nominal penampang komposit lebih besar daripada momen akibat beban berfaktor, sehingga penampang mampu menahan beban yang terjadi.
63 ¾ Kontrol Lendutan • Menghitung luasan transformasi beton ke baja 1, 5 Ec = 0,041.wc . fc' = 0,041.24001,5. 25 = 2,41.104 Mpa Es = 2,1.10 5 Mpa beff = 237,5 cm (balok interior) Es 2,1.10 5 n = = = 8,713 Ec 2,41.10 4
beff
= 237,5 = 27,26 cm n 8,713 Atr = btr.t plat beton = 27,26.94 = 272,6 cm
btr =
• Menentukan letak garis netral
Atr .t platbeton 2
Yna =
⎛ ⎛ d ⎞⎞ + ⎜⎜ As ⎜ t platbeton + ⎟ ⎟⎟ 2 ⎠⎠ ⎝ ⎝ ( Atr + As )
272,6 .10 ⎛ 40 ⎞ ⎞ ⎛ + ⎜⎜ 84,12 ⎜10 + ⎟ ⎟⎟ 2 2 ⎠⎠ ⎝ ⎝ = (272,6 + 84,12 ) = 10,52 cm • Menentukan nilai momen inersia penampang transformasi I tr =
b tr (t pb ) 3 12
2
t pb ⎞ ⎛ ⎛ d ⎞ ⎟ + Ix + A s ⎜⎜ ⎛⎜ + t pb ⎞⎟ − Yna ⎟⎟ + Atr ⎜⎜ Yna − 2 ⎟⎠ ⎠ ⎝⎝ 2 ⎠ ⎝ 2
2
⎛ ⎛ 40 ⎞ 27,26(10)3 10 ⎞ ⎛ ⎞ I tr = + 272,6⎜10,52 − ⎟ + 23700 + 84,12⎜⎜ ⎜ + 10 ⎟ − 10,52 ⎟⎟ 12 2⎠ ⎠ ⎝ ⎝⎝ 2 ⎠
= 66148,69 cm4
2
64 ¾ Kontrol Lendutan Lendutan ijin :
f ' = L = 950 = 2,639 cm 360
360
5.(q DL + q LL ).l 4 5.(10,6388 + 10).9504 = ymaks = 384.E.Ix 384.2.106.66148,69 = 1,654 cm < f ' ..................ok ¾ Kontrol Geser Kuat geser balok tergantung pada perbandingan antara tinggi bersih pelat badan (h) dengan tebal pelat badan (tw). h kn.E , dimana: ≤ 1,1 tw fy kn = 5 + 5 ; untuk balok dengan pengaku vertikal pelat badan 2 a h
( )
kn = 5 ;untuk balok tanpa pengaku vertikal pelat badan h kn.E sehingga : ≤ 1,1 tw fy 5.(2.10 6 ) 342 < 1,1 7 2500 48,86 < 69,57...............Ok
Vn = 0,6.fy.Aw = 0,6.2500 (39,6.0,7) = 41580 kg Syarat : ΦVn ≥ Vu 0,9. 41580 kg ≥ 13347,5 kg 37422 kg ≥ 13347,5 kg …………..Ok
65 ¾Perencanaan Penghubung Geser Untuk penghubung geser yang dipakai adalah tipe stud dengan: ds = 19 mm Asc = 283,53 mm2 fu = 400 Mpa = 40 kg/mm2 Ec = w1,5 .0,041. fc ' = 24001,5.0,041 25 = 2,41.104 Mpa Qn = 0,5.Asc.
fc '.Ec = 0,5.283,53 25.2,41.10 4 = 110039,23 N = 11003,923 kg/stud
Syarat :
Qn ≤ Asc.fu 11003,923 kg/stud ≤ 283,53.40 kg/stud 11003,923 kg/stud ≤ 11341,2 kg/stud .......Ok
Cek koefisien reduksi (rs) karena pengaruh gelombang pelat combideck yang dipasang tegak lurus terhadap balok. hr = 54 mm Wr = 200 mm : Pelat gelombang combideck : Setiap gelombang dipasang 2 stud Nr = 2 Hs = (hr + 46) = 54+46 = 100 mm
⎞ 0,85 ⎛ Wr ⎞⎛ H s ⎜⎜ ⎟⎟⎜⎜ − 1⎟⎟ ≤ 1 N r ⎝ hr ⎠⎝ hr ⎠ 0,85 ⎛ 200 ⎞⎛ 100 ⎞ rs = − 1⎟ ≤ 1 ⎟⎜ ⎜ 2 ⎝ 53 ⎠⎝ 53 ⎠ rs =
= 1,712 > 1→ diambil rs = 1 Qn’ = Qn. rs = 11003,923 .1 = 11003,923 Kg < 11341,2 Kg .....................Ok
66 Jumlah stud untuk setengah bentang : Tmaks 210300 N= = = 9,56 ≈ 10 buah Qn 2.11003,923 Jadi, dibutuhkan 20 buah stud untuk seluruh bentang. Jarak seragam (P) pada masing-masing lokasi : L 950 P= = = 47,5 cm N 20 Jarak maksimum (Pmaks) = 8.tplatbeton = 8 x 10 cm = 80 cm Jarak minimum = 6.(diameter) = 6 x 1,9 cm = 11,4cm Jadi, shear connector dipasang sejarak 47,5cm sebanyak 20 buah untuk masing-masing bentang.
4.5 Perencanaan Sambungan balok Anak dengan balok Induk Sambungan antara balok anak dengan balok induk direncanakan dengan baut yang tidak dapat memikul momen, karena disesuaikan dengan anggapan dalam analisa sebagai sendi. Vu = 13407,616 kg Balok Utama WF 600.200.13.23 Baut M16 mm fu = 5000 Kg/m2
Balok Anak WF 400.200.8.13 Baut M16 mm
50
50
100
100
50
50
Profil siku 60.60.6 Balok Anak WF 400.200.8.13
Profil siku 60.60.6 Balok Utama WF 600.200.13.23
Gambar 4.16 Detail sambungan balok anak dengan balok Induk
67 Sambungan Plat Siku dengan Balok Anak Direncanakan : profil siku 60.60.6 Baut M16 mm (fu = 5000 kg/cm2) • Kuat geser Vn = φf. r1 . fu . Abaut . m Dimana : r1 = 0,5 fu = 5000 kg/cm2 Øbaut = 16 mm (Abaut = 2,01 cm2 ) m = 2 sisi Vn = 0,75.0,5.5000.2,01.2 = 7537,5 kg (menentukan) • Kuat tumpu Vn = φf. 2,4 .db. tp . fu (tebal plat sayap dipakai tp = 8 mm) = 0,75.2,4.1,6.0,8.4100 = 9446,4 kg Vu 13407,616 = = 1,78 Vn 7537,5 Dipasang 2 buah baut M16mm (Jumlah baut untuk 1 sisi)
n=
Sambungan Plat Siku dengan Balok Induk Direncanakan : profil siku 60.60.6 Baut M16 mm (fu = 5000 kg/cm2) • Kuat geser Vn = φf. r1 . fu . Abaut . m Dimana : r1 = 0,5 fu = 5000 kg/cm2 Øbaut = 16 mm (Abaut = 2,01 cm2 ) m = 1 sisi
68 Vn = 0,75.0,5.5000.2,01.1 = 3768,75 kg (menentukan) • Kuat tumpu Vn = φf. 2,4.db.tp .fu (t plat sayap dipakai tp=6 mm) = 0,75.2,4.1,6.0,6.4100 = 7084,8 kg
Vu 13407,616 = = 3,56 Vn 3768,75 Dipasang 4 buah baut Ø16 mm (Jumlah baut untuk 2 sisi) n=
Kontrol Plat Siku pada Gelagar Direncanakan : Profil siku 60.60.6 Baut M16 mm (fu = 5000 kg/cm2) Luas bidang geser
50 100 50 Gambar 4.17 Detail pelat siku pada gelagar Luas bidang geser = Anv = Lnv.t∟ = (200 – 2.16).6 = 1008 mm2 Kuat rencana :
φRnv = φ.0,6.fu.An = 0,75.0,6.5000.10,08 = 22680 kg
69 Terdapat 2 siku, sehingga 2 φRnv = 2. 22680 kg = 45360 kg Persyaratan : Vu ≤ φRn 13407,616 kg ≤ φVn 13407,616 kg ≤ 45360 kg...................OK
4.6 Perencanaan Balok Lift Perencanaan balok lift meliputi balok – balok yang berkaitan denagn ruang mesin lift, yaitu terdiri dari balok penumpu dan balok penggantung lift. Untuk lift pada bangunan ini menggunakan lift yang diproduksi oleh Sigma elevator company, dengan data – data sebagai berikut : Tipe lift : Duplex Merk : Sigma Kapasitas : 15 orang Lebar pintu (opening width) : 900 mm Dimensi sangkar (car size)
: - outside : 1650 x 1665 mm2 - inside : 1600 x 1500 mm2
Dimensi ruang luncur Dimensi ruang mesin
: 4300 x 2150 mm2 : 4300 x 2150 mm2
Beban reaksi ruang mesin : ¾ R1 = 6150 Kg (Berat mesin penggerak + beban kereta + perlengkapan) ¾ R2 = 4600 Kg (Berat bandul pemberat + perlengakapan)
70 4.6.1 Perencanaan Balok Penggantung Lift 1. Beban yang bekerja pada balok penumpu Beban yang bekerja merupakan beban akibat dari mesin penggerak lift + berat kereta luncur + perlengakapan, dan akibat bandul pemberat + perlangkapan. 2. Koefisien kejut beban hidup oleh keran Pasal 3.3.(3) PPIUG 1983 menyatakan bahwa beban keran yang membebani struktur pemikulnya terdiri dari berat sendiri keran ditambah muatan yang diangkatnya, dalam kedudukan keran induk dan keran angkat yang paling menentukan bagi struktur yang ditinjau. Sebagai beban rencana harus diambil beban keran tersebut dengan mengalikannya dengan suatu koefisien kejut yang ditentukan dengan rumus berikut : Ψ = ( 1+k1k2v ) ≥ 1,15 Dimana : Ψ = koefisien kejut yang nilainya tidak boleh diambil kurang dari 1,15. V = kecepatan angkat maksimum dalam m/det pada pengangkatan muatan maksimum dalam kedudukan keran induk dan keran angkat yang paling menentukan bagi struktur yang ditinjau, dan nilainya tidak perlu diambil lebih dari 1,00 m/det. k1 = koefisien yang bergantung pada kekakuan struktur keran induk, yang untuk keran induk dengan struktur rangka, pada umumnya nilainya dapat diambil sebesar 0,6. k2 = koefisien yang bergantung pada sifat mesin angkat dari keran angkatnya, dan diambil sebesar 1,3 Jadi, beban yang bekerja pada balok adalah : P = ΣR . Ψ = ( 6150 + 4600 ).( 1 + 0,6.1,3.1 ) = 10750.1,78 = 19135 Kg
71 Balok Penggantung Lift
Balok Penumpu Lift
1,075 m
2,5 m
Balok Anak
2,15 m 4,3 m
Gambar 4.18 Denah Lift
3.Data perencanaan Digunakan profil 300 x 150 x 8 x 13 A = 40.8 cm2 ix = 12,4 cm W = 32 kg/m tw = 9 mm d = 298 mm tf = 13 mm b = 149 mm Ix = 6320 cm4 iy = 3,29 cm Iy = 442 cm4 h = d – 2(tf + r ) = 298 – 2(13 + 13) = 246 mm BJ-41 : fy = 2500 kg/cm2 fu = 4000 kg/cm2 Beton : fc’= 250 kg/cm2
r = 13 mm Zx = 455 cm3 Zy = 91 cm3 Sx = 424 cm3 Sy = 59,3 cm3
fr = 700 kg/cm2 fL = fy-fr = 2500 - 700 =1800 kg/cm2
Panjang balok anak (L) = 215 cm = 2,15 m
72 Pembebanan : • Beban Mati : Berat sendiri profil Berat pelat beton atap lift = 0,1.2400.2,15 Berat pelat combideck : = 10,1 kg/m2 .2,15 Berat aspal t = 2 cm = 2.14.2,15 kg/m2 Berat ikatan (10%) = 629,92 kg/m x10%
= 32 = 516
kg/m kg/m
= 21,72 kg/m = 60,2 kg/m + = 629,92 kg/m = 62,99 kg/m + qD = 692,91 kg/m
- Beban terpusat lift P = 19135 kg • Beban Hidup (qL) = 100 kg/m2 x 2,15 m = 215 kg/m Kombinasi Beban qU = 1,2qD + 1,6 qL = 1,2. 692,91 + 1,6. 215 = 1175,5 kg/m = 11,755 kg/cm P qu
A
B
Gambar 4.19 Sketsa mekanika perhitungan balok penggatung lift
73 1 1 quL + p 2 2 = 1263,65 + 9567,5 = 10831,15 kg
Vu =
1 1 quL2 + pL 8 4 1 1 = (11,755)(215) 2 + (19135)(215) 8 2 = 1096428,11kgcm
Mu =
• Kontrol Kekuatan penampang Untuk Sayap Untuk Badan h 1680 bf 170 ≤ ≤ tw 2tf fy fy
149 170 ≤ 2.13 250 5,73 < 10,75.......ok
246 1680 ≤ 8 250 30,75 < 106,25.......ok
Profil penampang kompak, sehingga kapasitas momen penampang dianalisa dengan distribusi tegangan plastis.
Menghitung Momen nominal • Menentukan lebar effektif pelat beton Lebar efektif : beff ≤ ¼ .L = 537,5 mm = 53,73 cm beff ≤ S = 1,075 m = 107,5 mm jadi beff = 537,3 mm = 53,73 cm • Menentukan gaya tekan yang terjadi pada pelat C1 = As.fy = 40,8.2500 = 102000 kg C2 = 0,85.fc’.tplat.beff = 0,85.250.10.53,73 = 114219 kg
74 N
C3 =
∑ Qn → ( C
3
tidak menentukan )
n =1
Jadi, C =C1 ( terkecil) = 102000 kg • Menentukan jarak-jarak dari centroid gaya-gaya yang bekerja:
a=
C 102000 = 8,93 cm = 0,85. fc'.beff 0,85.250.53,73 beff btr 0,85 fc'
tb
d
GN komposit
GN baja
c
Py
Gambar 4.20 Distribusi tegangan plastis
8,93 a = 9,4 = 5,53 cm 2 2 d2 = 0 → profil baja tidak mengalami tekan d 29,8 d3 = = = 14,9 cm 2 2 • Menghitung kekuatan nominal penampang komposit Mn = C.(d 1 + d 2 ) + Py (d 3 − d 2 ) C = 102000 kg Py = As.fy = 40,8.2500 = 102000 kg d1 = tb -
Mn = 102000 (5,53 + 0) + 102000 (14,9 - 0) = 2084358,14 kgcm
75 Syarat : Mu ≤ φ .Mn 1096428 kgcm ≤ 0,85.2084358,14 kgcm 1096428 kgcm ≤ 1771704,42 kgcm..........Ok Kekuatan nominal penampang komposit lebih besar daripada momen akibat beban berfaktor, sehingga penampang mampu menahan beban yang terjadi.
¾ Kontrol Lendutan f ' = L = 215 = 0,896 cm 240 240 4 3 f = 5 (q D + q L ) l + 1 Pl 384 EI x 48 EI x
3 4 = 5 (6,9291+ 2,15)215 + 23 19135x 215 648 2.10 6 x7210 384 2.10 6 x 7210 = 0,361 < 0,896.................Ok
¾ Perencanaan penghubung geser Penghubung geser yang dipakai adalah tipe stud dengan : ds = 19 mm Asc = 283,53 mm2 fu = 400 Mpa
Ec = 0,041.Wc 1,5 Qn = 0,5. Asc
(
fc ' = 0,041.24001,5 25 = 24102,98 Mpa
fc'.Ec
(
)
= 0,5.2,8353 250.241029,8
)
= 110046 N = 11004,6 Kg Qn ≤ Asc.fu 11004,6 ≤ 2,8353.4000 11004,6 Kg ≤ 11341,1 Kg ...................OK
76 Cek koefisien reduksi (rs) karena pengaruh gelombang pelat combideck yang dipasang tegak lurus terhadap balok. hr = 53 mm Wr = 200 mm : Pelat gelombang combideck : Setiap gelombang dipasang 2 stud Nr = 2 Hs = (hr + 40) = 54+40 = 94 mm
⎞ 0,85 ⎛ Wr ⎞⎛ H s ⎜⎜ ⎟⎟⎜⎜ − 1⎟⎟ ≤ 1 N r ⎝ hr ⎠⎝ hr ⎠ 0,85 ⎛ 200 ⎞⎛ 93 ⎞ rs = ⎜ ⎟⎜ − 1⎟ ≤ 1 53 2 ⎝ ⎠⎝ 53 ⎠ = 1,712 > 1→ diambil rs = 1
rs =
Qn = Qn. rs = 11004,6.1 = 11004,6 Kg < 11341,1 Kg .................OK Vh = C = 102000 kg Jumlah stud untuk setengah bentang : N = Vh /Qn =
102000 = 5 buah 2.11004,6
Jadi, dibutuhkan 10 buah stud untuk seluruh bentang. Jarak seragam (P) pada masing-masing lokasi : L 215 = 21,5 cm P= = N 10 Jarak maksimum (Pmaks) = 8.tplatbeton = 8 x 10 cm = 80 cm Jarak minimum = 6.(diameter) = 6 x 1,9 cm = 11,4cm Jadi, shear connector dipasang sejarak 21,5 cm sebanyak 10 buah untuk masing-masing bentang.
77 ¾ Kontrol geser Kuat geser balok bergantung pada perbandingan antara tinggi bersih pelat badan (h) dengan tebal pelat badan (tw). k .E h ≤ 1,1 n tw fy Dimana, kn = 5 +
5
( h) a
2
, untuk balok dengan pengaku
vertikal pelat badan. kn =5, untuk balok tanpa pengaku vertikal pelat badan, sehingga
246 5(2.10 6 ) ≤ 1,1 8 2500 31 ≤ 69,57................. OK Vn = 0,6.fy.Aw = 0,6.2500 kg/cm2.29,8.0.8 cm2 = 35760 kg Persyaratan : Vu ≤ φVn 10831,15 Kg ≤ 0,9. 35760 Kg 10831,15 Kg ≤ 31184 Kg ................OK
4.6.2 Perencanaan Balok Penumpu Lift 1. Data perencanaan Digunakan profil WF 350 x 175 sebagai berikut : A = 52,68 cm2 ix = 14,5 cm W = 41,4 kg/m tw = 6 mm d = 346 mm tf = 9 mm b = 174 mm Ix = 11100 cm4 iy = 3,88 cm Iy = 792 cm4
x 6 x 9 , dengan data r = 14 mm Zx = 689 cm3 Zy = 139 cm3 Sx = 641 cm3 h = 300 mm
78 BJ-41 : fy = 2500 kg/cm2 fr = 700 kg/cm2 fL = fy – fr = 2500 - 700 fu = 4000 kg/cm2 2 = 1800 kg/cm2 Beton : fc’= 250 kg/cm Panjang balok anak (L) = 2500 mm = 2,5 m
Pembebanan : • Beban Mati : Berat sendiri profil Berat pelat beton atap lift = 0,1.2400.2,5 Berat pelat combideck : = 10,1 kg/m2 .2,5 Berat aspal t = 2 cm = 2.14.2,5 kg/m2 Berat ikatan (10%) 736,65 kg/m x10%
= 41,4
kg/m
= 600
kg/m
= 25,25 kg/m = 70 kg/m + = 736,65 kg/m = 73,67 kg/m + qD = 810,32 kg/m
- Beban terpusat akibat reaksi balok penggantung lift P = 21662,30 kg Beban Hidup (qL) = 100 kg/m2 x 2,50 m = 250 kg/m Kombinasi Beban qU = 1,2 qD + 1,6 qL = 1,2. 810,32 + 1,6.250 = 1372,38 kg/m
P x1
qu
x2
A
B
Gambar 4.21 Sketsa mekanika perhitungan balok penumpu lift
79
ΣMB = 0 VA.2,5 – 0,5.qu.l2 – P.1,425 = 0
0,5.1372,38.2,52 + 21662,3.1,425 VA = = 14062,99 Kg 2,5 ΣMA = 0 VB.2,5 – 0,5.qu.l2 – P.1,075 = 0
0,5.1372,38.2,52 + 21662,3.1,075 VB = = 11030,26 Kg 2,5 Dx1 = +14062,99 – qx1 x1 = 0 → DA = 14062,99 Kg → Dc = 12587,68 Kg x1 = 1,075 Mx1 = 14062,99 x1 – qx1.0.5x1 → MA = 0 x1 = 0 → MC = 14324,73 kgm = 1432473 kgcm x1 = 1,075 Dx2 = - 11030,26 + qx2 x2 = 0 → DB = - 11030,26 Kg → DC = - 9074,62 Kg x2 = 1,425 Mx2 = +11030,26 x2 – q.x2.0,5.x2 x2 = 0 → MB = 0 → MC = 14324,73 Kgm =1432473 kgcm x2 = 1,45 • Kontrol Kekuatan penampang Untuk Sayap Untuk Badan h 1680 bf 170 ≤ ≤ tw 2tf fy fy
175 170 ≤ 2.9 250 9,67 < 10,75.......ok
300 1680 ≤ 6 250 50 < 106,25.......ok
Profil penampang kompak, sehingga kapasitas momen penampang dianalisa dengan distribusi tegangan plastis
80 Menghitung Momen nominal • Menentukan lebar effektif pelat beton Lebar efektif : beff ≤ ¼ .L = 625 mm = 62,5 cm beff ≤ S = 2,15 m = 21,5 cm jadi beff = 625 mm = 62,5 cm • Menentukan gaya tekan yang terjadi pada pelat C1 = As.fy = 52,68.2500 = 131700 kg C2 = 0,85.fc’.tplat.beff = 0,85.250.10.62,5 = 132813 kg N
C3 =
∑ Qn → ( C
3
tidak menentukan )
n =1
Jadi, C =C1 ( terkecil) = 131700 kg • Menentukan jarak-jarak dari centroid gaya-gaya yang bekerja:
a=
C 131700 = 9,92 cm = 0,85. fc'.beff 0,85.250.62,5 beff btr 0,85 fc'
tb
d
GN komposit
GN baja
Py
Gambar 4.22 Distribusi tegangan plastis
c
81 9,92 a = 10 = 5,04 cm 2 2 d2 = 0 → profil baja tidak mengalami tekan d 34,6 d3 = = = 17,3 cm 2 2 d1 = tb -
• Menghitung kekuatan nominal penampang komposit Mn = C.(d 1 + d 2 ) + Py (d 3 − d 2 ) C = 131700 kg Py = As.fy = 52.68.2500 = 131700 kg Mn = 131700 (5,04 + 0) + 131700 (17,3 - 0) = 2942425,91 kgcm Syarat : Mu ≤ φ .Mn 1432473 kgcm ≤ 0,85.2942425,91 kgcm 1432473 kgcm ≤ 2501062,02 kgcm..........Ok Kekuatan nominal penampang komposit lebih besar daripada momen akibat beban berfaktor, sehingga penampang mampu menahan beban yang terjadi.
Kontrol Lendutan L 250 f = = = 1,042 cm 240 240 Lendutan yang terjadi (SAP 2000) f = 0,172 cm ≤ f ijin.....................Ok - Kontrol Kuat Rencana Geser h ≤ 1100 tw fy0,5 300 ≤ 1100 6 2500,5 50 < 69,57 .........................plastis
82 Vn = 0,6 x fy x Aw = 0,6 x 2500 x 34,6.0,6 = 31140 kg φVn = 0,9 x 31140 = 28026 kg Syarat : Vu ≤ φVn 1715,5 kg < 28026 kg.......................OK
Perencanaan penghubung geser Penghubung geser yang dipakai adalah tipe stud dengan : ds = 19 mm Asc = 283,53 mm2 fu = 400 Mpa Ec = 0,041.Wc1,5 fc' = 0,041.24001,5 25 = 24102,98 Mpa Qn = 0,5. Asc fc'.Ec
(
(
)
)
= 0,5.2,8353 250.241029,8 = 110046 N= 11004,6 Kg Qn ≤ Asc.fu 11004,6 ≤ 2,8353.4000 11004,6 Kg ≤ 11341,1 Kg ...................OK
Cek koefisien reduksi (rs) karena pengaruh gelombang pelat combideck yang dipasang tegak lurus terhadap balok. hr = 53 mm Wr = 200 mm : Pelat gelombang combideck : Setiap gelombang dipasang 2 stud Nr = 2 Hs = (hr + 40) = 53+40 = 93 mm ⎞ 0,85 ⎛ Wr ⎞⎛ H s ⎜⎜ ⎟⎟⎜⎜ rs = − 1⎟⎟ ≤ 1 N r ⎝ hr ⎠⎝ hr ⎠
83 0,85 ⎛ 200 ⎞⎛ 93 ⎞ ⎜ ⎟⎜ − 1⎟ ≤ 1 53 2 ⎝ ⎠⎝ 53 ⎠ = 1,712 > 1→ diambil rs = 1
rs =
Qn = Qn. rs = 11004,6.1 = 11004,6 Kg < 11341,1 Kg ......................... OK Jumlah stud untuk setengah bentang : 131700 N = Tmaks/Qn = = 6 buah 2.11004,6 Jadi, dibutuhkan 12 buah stud untuk seluruh bentang. Jarak seragam (P) pada masing-masing lokasi : L 250 = 20,83 cm P= = N 12 Jarak maksimum (Pmaks) = 8.tplatbeton = 8 x 10 cm = 80 cm Jarak minimum = 6.(diameter) = 6 x 1,9 cm = 11,4cm Jadi, shear connector dipasang sejarak 20,83 cm sebanyak 12 buah untuk masing-masing bentang.
84
”Halaman ini sengaja dikosongkan”
85
BAB V PEMBEBANAN DAN ANALISA STRUKTUR 5.1 Umum Merencanakan beban gempa adalah bertujuan untuk mendapatkan beban gempa yang sesuai dengan peraturan untuk dibebankan kedalam struktur gedung. Beban gempa rencana dicek terhadap kontrol – kontrol sesuai peraturan gempa yaitu SNI 031726-2002, dimana kontrol – kontrol tersebut terdiri dari kontrol nilai gaya geser dasar (base shear), waktu getar alami fundamental (T), dan simpangan (drift). 5.2 Pembebanan Untuk mendapatkan beban gempa yang sesuai dengan SNI 03-1726-2002, maka terlebih dahulu dicek besarnya Vdinamis yang telah didapatkan dengan bantuan program ETABS v9.2.0 dan membandingkan besaran Vdinamis tersebut dengan Vstatis yang akan diperhitungkan di bawah ini sesuai dengan SNI 03-1726-2002 Ps.6.1, dan nilai Vstatis ini harus dibagikan sepanjang tinggi struktur gedung ke masing – masing lantai sesuai SNI 03-17262002 Ps.6.1.2 . 5.2.1 Data Gedung Data – data gedung yang akan dibutuhkan dalam penghitungan Vstatis adalah sebagai berikut, - Mutu baja : Bj 41 - Mutu beton (fc’) : 25 MPa - Tinggi tipikal lantai : 4,25 m - Tebal pelat bondek lantai 1,3-14 : 10 cm - Tebal pelat bondek lantai 2 : 11 cm - Tebal pelat bondek lantai atap : 9 cm - Profil balok induk 1 : WF 500x200x10x16 WF 500x200x9x14 : - Profil balok induk 2 WF 400x200x8x13 : - Profil balok anak K 500x200x10x16 : - Profil kolom
86
- Wilayah Gempa - Kategori tanah - I Denah gedung terlampir.
: : :
WG3 Tanah keras 1
5.2.2 Perhitungan Berat Struktur Beban gravitasi berupa beban mati dan beban hidup yang yang bekerja di tiap lantai/atap. a) Lantai 1 Kolom (Profil baja) (beton) Balok induk 1 Balok induk 2 Balok anak Balok tangga Pelat bondek Pelat beton Dinding Penggantung Plafond Tegel t = 1 cm Spesi t = 2 cm Plumbing Pipa + ducting
: : : : : : : : : : : : : : :
4,25 × 179,2 × 20 4,25 × 0,4672 × 2400 × 20 40 × 89,6 255 × 79,5 320,7 × 66 395,5 40 × 27 × 10,1 40 x 27 x 0,10 x 2400 (80+54) × 4,25 × 250 40 × 27 × 7 40 × 27 × 11 40 × 27 × 24 40 × 27 × 21 × 2 40 × 27 × 10 40 × 27 × 20
Wd1
= 15232 Kg = 95300,6 Kg = 3584 Kg = 30600 Kg = 21166,2 Kg = 395 Kg = 10908 Kg = 259200 Kg = 142375 Kg = 7560 Kg = 11880 Kg = 25920 Kg = 45360 Kg = 10800 Kg = 21600 Kg = 678805,8 Kg
Dan beban hidup yang bekerja pada lantai tersebut adalah, Beban hidup
: 40 × 27 × 250
Wl1
= =
270000 Kg 270000 Kg
Menurut PPIUG Ps.3.5 bahwa beban hidup dapat direduksi untuk komponen struktur yang menumpu beberapa lantai tingkat, maka beban hidup diatas dapat direduksi dikalikan dengan koefisien reduksi untuk beban hidup sebesar 0,75 untuk gedung yang berfungsi sebagai penghunian menurut PPIUG Ps.3.5 Tabel 3.3. Sehingga setelah dikalikan faktor reduksi tersebut, maka total beban hidup (Wl1) menjadi, Wl1 = 0,75 x Wl1 = 0,75 × 270000 = 202500 Kg
87 Sehingga berat total lantai 1 Wt1 = Wd1 + Wl1 = 678805,8 + 202500 = 881305,8 Kg b) Lantai 2 Kolom (Profil baja) (beton) Balok induk 1 Balok induk 2 Balok anak Balok tangga Pelat bondek Pelat beton Dinding Penggantung Plafond Tegel t = 1 cm Spesi t = 2 cm Plumbing Pipa + ducting
: : : : : : : : : : : : : : :
4,25 × 179,2 × 20 4,25 × 0,4672 × 2400 × 20 40 × 89,6 255 × 79,5 320,7 × 66 395,5 40 × 27 × 10,1 40 x 27 x 0,11 x 2400 (80+54) × 4,25 × 250 40 × 27 × 7 40 × 27 × 11 40 × 27 × 24 40 × 27 × 21 × 2 40 × 27 × 10 40 × 27 × 20 Wd2
= 15232 Kg = 95300,6 Kg = 3584 Kg = 30600 Kg = 21166,2 Kg = 395,5 Kg = 10908 Kg = 285120 Kg = 142375 Kg = 7560 Kg = 11880 Kg = 25920 Kg = 45360 Kg = 10800 Kg = 21600 Kg = 704725,8 Kg
Dan beban hidup yang bekerja pada lantai tersebut adalah, Beban hidup
: 40 × 27 × 400
Wl2
= =
432000 Kg 432000 Kg
Menurut PPIUG Ps.3.5 bahwa beban hidup dapat direduksi untuk komponen struktur yang menumpu beberapa lantai tingkat, maka beban hidup diatas dapat direduksi dikalikan dengan koefisien reduksi untuk beban hidup sebesar 0,75 untuk gedung yang berfungsi sebagai penghunian menurut PPIUG Ps.3.5 Tabel 3.3. Sehingga setelah dikalikan faktor reduksi tersebut, maka total beban hidup (Wl2) menjadi, Wl2 = 0,75Wl2 = 0,75 × 432000 = 324000 Kg Sehingga berat total lantai 2 Wt2 = Wd2+ Wl2 = 704725,8 + 324000 = 1028725,8 Kg
88 c) Lantai 3-11 Kolom (Profil baja) (beton) Balok induk 1 Balok induk 2 Balok anak Balok tangga Pelat bondek Pelat beton Dinding Penggantung Plafond Tegel t = 1 cm Spesi t = 2 cm Plumbing Pipa + ducting
: : : : : : : : : : : : : : :
4,25 × 179,2 × 20 4,25 × 0,4672 × 2400 × 20 40 × 89,6 255 × 79,5 320,7 × 66 395,5 40 × 27 × 10,1 40 x 27 x 0,10 x 2400 (80+54) × 4,25 × 250 40 × 27 × 7 40 × 27 × 11 40 × 27 × 24 40 × 27 × 21 × 2 40 × 27 × 10 40 × 27 × 20
= 15232 Kg = 95300,6 Kg = 3584 Kg = 30600 Kg = 21166,2 Kg = 395,5 Kg = 10908 Kg = 259200 Kg = 142375 Kg = 7560 Kg = 11880 Kg = 25920 Kg = 45360 Kg = 10800 Kg = 21600 Kg Wd = 678805,8 Kg
Dan beban hidup yang bekerja pada lantai tersebut adalah, Beban hidup
: 40 × 27 × 250
Wl
= =
270000 Kg 270000 Kg
Menurut PPIUG Ps.3.5 bahwa beban hidup dapat direduksi untuk komponen struktur yang menumpu beberapa lantai tingkat, maka beban hidup diatas dapat direduksi dikalikan dengan koefisien reduksi untuk beban hidup sebesar 0,75 untuk gedung yang berfungsi sebagai penghunian menurut PPIUG Ps.3.5 Tabel 3.3. Sehingga setelah dikalikan faktor reduksi tersebut, maka total beban hidup (Wl) menjadi Wl = 0,75Wl = 0,75 × 270000 = 202500 Kg Sehingga berat total lantai Wt = Wd + Wl = 678805,8 + 202500 = 881305,84 Kg
89 d) Lantai 12 (Atap) Kolom (Profil baja) (beton) Balok induk 1 Balok induk 2 Balok anak Balok lift Pelat bondek Pelat beton Dinding Penggantung Plafond Aspal t = 1 cm Plumbing Pipa + ducting
: : : : : : : : : : : : : :
2,125 × 179,2 × 20 2,125 × 0,4672 × 2400 × 20 40 × 89,6 255 × 79,5 320,7 × 66 448,1 40 × 27 × 10,1 40 x 27 x 0,09 x 2400 (80+54) × 4,25 × 250 40 × 27 × 7 40 × 27 × 11 40 × 27 × 24 40 × 27 × 10 40 × 27 × 20 Wd1
= 7616 Kg = 47650,3 Kg = 3584 Kg = 30600 Kg = 21166,2 Kg = 448,1 Kg = 10908 Kg = 233280 Kg = 142375 Kg = 7560 Kg = 11880 Kg = 15120 Kg = 10800 Kg = 21600 Kg = 564139,5 Kg
Dan beban hidup yang bekerja pada lantai tersebut adalah, Beban hidup
: 40 × 27 × 100
= Wl15 =
10800 Kg 10800 Kg
Menurut PPIUG Ps.3.5 bahwa beban hidup dapat direduksi untuk komponen struktur yang menumpu beberapa lantai tingkat, maka beban hidup diatas dapat direduksi dikalikan dengan koefisien reduksi untuk beban hidup sebesar 0,75 untuk gedung yang berfungsi sebagai penghunian menurut PPIUG Ps.3.5 Tabel 3.3. Sehingga setelah dikalikan faktor reduksi tersebut, maka total beban hidup (Wl15) menjadi, Wl12 = 0,75Wl12 = 0,75 × 108000 = 81000 Kg Sehingga berat total lantai 12 menjadi, Wt12 = Wd12+ Wl12 = 564139,5 + 81000 = 645139,5 Kg
90 Ringkasan berat bangunan dinyatakan dalam Tabel 5.1 berikut ini : Tabel 5.1 Berat struktur per lantai Berat Lantai Wx (kN)
Lantai
Tinggi hx (m)
12
51
6451,395
11
46.75
8813,058
10
42.5
8813,058
9
38.25
8813,058
8
34
8813,058
7
29.75
8813,058
6
25.5
8813,058
5
21.25
8813,058
4
17
8813,058
3
12.75
8813,058
2
8.5
10287,258
1
4.25
8813,058
Σ
104869,238
5.3 Pembebanan Gempa Dinamis Pembebanan gempa secara dinamis menggunakan bantuan program ETABS v9.2.0 dengan analisa dinamis respons spektrum. Sebelumnya dilakukan permodelan 3D struktur dai gedung apartemen Albergo terlebih dahulu, struktuk gedung tersebut dimodelkan sebagai berikut :
91
Denah Lantai
Arah y
Gambar 5.1 Pemodelan Struktur
Arah x
92
Gambar 5.2 Permodelan stuktur 3D
5.3.1 Arah Pembebanan Beban gempa yang bekerja pada struktur bangunan terjadi dalam arah sembarang (tidak terduga) baik dalam arah x dan y secara bolak balik dan periodikal. Menurut SNI 031726-2002 ps 5.8.2. Untuk mensimulasikan arah pengaruh gempa rencana yang sembarang terhadap struktur gedung, pengaruh pembebanan gempa rencana dalam arah utama harus dianggap efektif 100% dan harus dianggap terjadi bersamaan dengan pengaruh pembebanan gempa yang arahnya tegak lurus dengan arah utama dengan efektifitas 30%.
93 - Gempa Respon Spektrum X : 100% efektifitas untuk arah X dan 30% efektifitas arah Y - Gempa Respon Spektrum Y : 100% efektifitas untuk arah Y dan 30% efektifitas arah X 5.3.2 Faktor Respons Gempa (C) Faktor Respon Gempa (C) dinyatakan dalam percepatan gravitasi yang Nilai Faktor Respon Gempa (C1) bergantung pada waktu getar alami struktur gedung dan kurvanya ditampilkan dalam spektrum respon gempa rencana. Respon Spektrum gempa rencana untuk masing masing wilayah gempa ditetapkan grafik nilai C-T dalam Gambar 2 SNI 031726-2002. Dimana pada perencanaan gedung ditetapkan Respon Spektrum gempa Rencana Wilayah Gempa 3 pada tanah keras.
Gambar 5.3 Grafik nilai C-T zona gempa 3
94 Pada gambar dapat dilihat untuk menentukan nilai faktor respon gempa (C1) pada tanah keras didapat dengan nilai 0,23 dimana T adalah waktu getar alami struktur gedung yang T
didapat dari hasil analisa struktur setelah men-define Respon Spektrum Rencana dan mengeplot grafik C-T pada analisa Respon Spektrum.
5.3.3 Respon Spektrum Rencana Menurut SNI 03-1726-2002 ps 7.2.1 menyatakan bahwa analisis Respons Spektrum Gempa Rencana, nilai ordinatnya harus dikalikan dengan I/R. Lalu karena nilai C dinyatakan dengan percepatan gravitasi, maka nilai C harus dikalikan faktor pengali percepatan gravitasi sebesar 9,81 m/s. 5.4 Menentukan Eksentrisitas Rencana Bangunan (ed) Berdasarkan SNI 03-1726-2002 Ps. 5.4.3, bahwa antara pusat massa dan dan pusat rotasi lantai tingkat harus ditinjau suatu eksentrisitas rencana ed sebagai berikut, − Untuk 0 < e ≤ 0,3 b, maka : ed = 1,5 e + 0,05 b atau ed = e – 0,05 b dipilih nilai yang terbesar dari keduanya − Untuk e > 0,3 b, maka : ed = 1,33 e + 0,1 b atau ed = 1,17 e – 0,1 b dipilih nilai yang terbesar dari keduanya ⎞ ⎛1 ex = ⎜ × b ⎟ − xcr ⎠ ⎝2 ⎛1 ⎞ e y = ⎜ × L ⎟ − ycr ⎝2 ⎠
95 Dimana kedua nilai diatas diambil harga mutlaknya, sehingga edx = 1,5 ex + 0,05 b edy = 1,5 ey + 0,05 L maka didapatkan suatu titik koordinat pusat massa, yaitu koordinat x = xcr + edx koordinat y = ycr + edy Setelah koordinat pusat massa diperoleh, maka massa dari tiap – tiap lantai diletakkan pada titik koordinat tersebut, kemudian dilakukan analisa kembali. Dan dari hasil analisa ETABS v9.2.0 didapat nilai Xcr dan Ycr yang ditabelkan sebagai berikut : Tabel 5.2 Nilai Xcr dan Ycr Lantai
Xcr (m)
Ycr (m)
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
20,000 20,001 20,000 20,001 20,001 20,001 20,001 20,002 20,000 20,001 20,002 20,001
13,500 13,500 13,500 13,500 13,500 13,500 13,500 13,500 13,500 13,500 13,500 13,500
Berdasar rumus diatas, maka nilai ed untuk masing – masing arah dapat dihitung dan ditabelkan sebagai berikut :
96 Tabel 5.3 Eksentrisitas Rencana Bangunan Lantai
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
B
L
Xcr
Ycr
ex
ey
edx
edy
koord x
koord y
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27
20,000 20,001 20,000 20,001 20,001 20,001 20,001 20,002 20,000 20,001 20,002 20,001
13,50 13,50 13,50 13,50 13,50 13,50 13,50 13,50 13,50 13,50 13,50 13,50
0,000 -0,001 0,000 -0,001 -0,001 -0,001 -0,001 -0,002 0,000 -0,001 -0,002 -0,001
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2,000 1,999 2,000 1,999 1,999 1,999 1,999 1,997 2,000 1,999 1,997 1,999
1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35
22,000 22,000 22,000 22,000 22,000 22,000 22,000 21,999 22,000 22,000 21,999 22,000
14,85 14,85 14,85 14,85 14,85 14,85 14,85 14,85 14,85 14,85 14,85 14,85
5.4 Kontrol Waktu Getar Alami Fundamental (T) T dihitung dengan menggunakan rumus empiris Method A dari UBC 1997 Section 1630.2.2 dengan tinggi gedung 51 meter. Pada arah X Tx = Cc × (hn)3/4 = Cc × (51)3/4 = 1,15 detik Pada arah Y Ty = Cc × (hn)3/4 = Cc × (51)3/4 = 1,15 detik Untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel, nilai waktu getar alami fundamental (T) dari struktur gedung harus dibatasi. Dengan nilai ζ dari Tabel 8 SNI 03-17262002 dan n adalah jumlah lantai dari gedung yang akan ditinjau, maka kontrol waktu getar alami fundamental (T) menjadi, T<ζn Untuk WG 3 maka nilai ζ = 0,18 dan nilai n = 12.
97 • Arah x Tx = 1,15 < (0,18x12) = 2,16 detik ………..OK • Arah y Ty = 1,15 < (0,18x12) = 2,16 detik ………..OK Sehingga, beradasarkan waktu getar alami fundamental struktur gedung masih memenuhi batas kontrol waktu getar alami.
5.5 Kontrol Gaya Geser Dasar (Base Shear) Nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap pembebanan gempa nominal akibat Gempa Rencana dalam suatu arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari 80% nilai respons ragam yang pertama, sesuai SNI 03-1726-2002 Ps. 7.1.3. Dengan nilai waktu getar alami fundamental (T) perkiraan awal dengan rumus empiris sebagai berikut, Ty = 1,15 detik Tx = 1,15 detik Maka dari Gambar 5.1 didapat nilai Cy = 0,2 dan Cx = 0,2 Dari tabel 5.1 didapat nilai Wx = Wt = 104869,238 kN − Untuk arah x C I 0,2 × 1 Vxs = x Wt = × 104869,238 = 3495,64 kN R 6 - Untuk arah y CyI 0,2 × 1 Vys = Wt = × 104869,238 = 3495,64 kN R 6 Setelah dilakukan analisa struktur dengan asumsi – asumsi yang telah dijelaskan diatas, maka didapatkan output untuk nilai gaya geser dasar (base shear) sebagai berikut, Vxd = 59976.39 Kg = 599,7639 kN Vyd = 58776.41 Kg = 587,7641 kN
98 Maka untuk arah x, V xd ≥ 0,8V xs 599,7639 kN < 2796,512 kN........ .......... ....Not OK! Maka untuk arah y, V yd ≥ 0 ,8V ys 587,7641
kN < 2796,512 kN........ .......... ......Not OK!
Sehingga untuk memenuhi persyaratan SNI 03-1726-2002 Ps. 7.1.3, maka menurut SNI 03-1726-2002 ps 7.2.3 gaya geser tingkat nominal akibat pengaruh gempa rencana sepanjang tinggi struktur gedung hasil analisis ragam spektrum respon dalam suatu arah tertentu harus dikalikan nilainya dengan suatu faktor skala. FS =
0.8V1 ≥1 Vt
Dimana : V1 = Gaya geser dasar nominal sebagai respon dinamik ragam pertama Vt = Gaya geser dasar nominal yang didapat dari hasil analisa ragam spektrum respons yang telah dilakukan Sehingga dengan cara tersebut didapat nilai FS untuk masing – masing arah pembebanannya. Nilai skala tersebut adalah sebagai berikut : - Untuk arah x 0,8V xs 2796,512 FS = = = 4,66 V xd 599,7639 - Untuk arah y 0,8V ys 2765 ,512 FS = = = 4,71 V yd 587,7641 Setelah didapat nilai – nilai skala untuk masing – masing arah pembebanan, maka dilakukan analisa struktur ulang dengan mengalikan faktor diatas pada scale factor untuk Define Respons Spectra. Kemudian dilakukan running program ulang sehingga didapatkan output sebagai berikut :
99 Vxd = 280091,58 Kg = 2800,9158 kN Vyd = 276249,10 Kg = 2798,3687 kN Maka untuk arah x,
V xd ≥ 0,8V xs
2800,9158 kN > 2796,512 kN........ .......... ....OK! Maka untuk arah y,
V yd ≥ 0,8V ys
2798,3687 kN > 2796,512 kN.......................OK! Sehingga, gaya gempa dari spektrum respon dinamik tersebut selanjutnya digunakan sebagai beban gempa desain struktur.
5.6 Kontrol Partisipasi Massa Sesuai dengan SNI 03-1726-2002 Ps. 7.2.1 jumlah ragam vibrasi (jumlah mode shape) yang ditinjau dalam penjumlahan respons ragam harus sedemikian rupa sehingga partisipasi massa (Modal participating Mass Ratios) dalam menghasilkan respons total harus mencapai sekurang – kurangnya 90 %. Tabel 5.4 Modal Participating Mass Ratio Mode
Period
UX
UY
UZ
SumUX
SumUY
SumUZ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2.429487 2.230644 1.554149 0.769604 0.71274 0.596052 0.422585 0.396882 0.335163 0.27223 0.258883 0.220727
0.0000 78.9803 0.0000 0.0000 9.8969 0.0000 0.0000 4.0632 0.0000 0.0000 2.3130 0.0000
78.4192 0.0000 0.0015 10.1093 0.0000 0.0002 4.1696 0.0000 0.0001 2.3936 0.0000 0.0001
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0.0000 78.9803 78.9803 78.9803 88.8772 88.8772 88.8772 92.9405 92.9405 92.9405 95.2535 95.2535
78.4192 78.4192 78.4207 88.53 88.53 88.5302 92.6998 92.6998 92.6999 95.0935 95.0935 95.0936
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
100 Dari Tabel 5.4 didapatkan bahwa dalam penjumlahan respons ragam menghasilkan respons total mencapai 95.2535 % untuk arah X dan 95.0936 % untuk arah Y. Dengan demikian ketentuan menurut SNI 03-1726-2002 Ps. 7.2.1 dapat dipenuhi.
5.6 Metode Penjumlahan Respons Ragam Menurut SNI 03-1726-2002 Ps. 7.2.2 untuk struktur gedung tidak beraturan yang memiliki waktu-waktu getar alami yang berdekatan yaitu apabila selisih nilainya kurang dari 15 %, harus dilakukan dengan metoda Kombinasi Kuadratik Lengkap (CQC). Untuk Struktur gedung yang memiliki waktu getar alami yang berjauhan, penjumlahan respons ragam dapat dilakukan dengan metoda Akar Jumlah Kuadarat (SRSS). Tabel 5.5 Selisih Periode Antar Mode yang Berdekatan Mode Periode (sec) Selisih % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2.429487 0.198843
19.88%
0.676495
67.65%
0.784545
78.45%
0.056864
5.69%
0.116688
11.67%
0.173467
17.35%
0.025703
2.57%
0.061719
6.17%
0.062933
6.29%
0.013347
1.33%
0.038156
3.82%
2.230644 1.554149 0.769604 0.712740 0.596052 0.422585 0.396882 0.335163 0.272230 0.258883 0.220727
101 Karena selisih waktu getar alami dominan kurang dari 15%, maka metoda penjumlahan ragam respons menggunakan metoda CQC.
5.7 Simpangan Antar Lantai Simpangan antar lantai dihitung berdasarkan respons simpangan inelastis maksimum, Δm, dihitung sebagai berikut: Δm = 0,7 RΔs Dengan R adalah factor modifikasi respons (table 12.2-1). Δs adalah respons statis simpangan elastic struktur yang terjadi di titik-titik kritis akibat beban gempa horizontal rencana.Simpangan elastis struktur dihitung menggunakan analisa dinamis.
¾ Batasan simpangan antar lantai Simpangan antar lantai yang dihitung berdasarkan persamaan diatas tidak boleh melebihi 2,5% dari jarak lantai untuk struktur dengan waktu getar dasar lebih kecil daripada atau sama dengan 0,7 detik, sedangkan untuk struktur bangunan dengan waktu getar dasar lebih besar daripada 0,7 detik, simpangan antar lantai tersebut tidak boleh melebihi 2,0% dari jarak antar lantai, secara singkat batasan simpangan antar lantai dapat dituliskan :
2,5 xh 100 2,0 T ≥ 0,7 detik, maka Δm ≤ xh 100 T ≤ 0,7 detik, maka Δm ≤
102 Simpangan Elastis Struktur Berdasarkan SNI 03-1726-2002 Ps. 8.1.2, simpangan antar tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh melampaui 0.03 dikali tinggi antar tingkat atau dibatasi sebesar 30 R
mm diambil nilai yang terkecil. Nilai R didapat sebesar 6 sehingga batasan Simpangan elastis struktur gedung didapat : - Untuk h = 4,25 m : Δs = 0,03 × hi = 0,03 × 4,25 = 0,02125 meter = 21,25 mm R 6 Nilai simpangan struktur gedung didapat dari hasil running ETABS v9.2.0 dengan memilih satu titik pada setiap gedung yang direncanakan. Sedangkan nilai simpangan antar tingkat diambil dari selisih nilai simpangan antar gedung yang terjadi. Nilai simpangan gedung yang terjadi dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 5.6 Simpangan Lantai 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
∆x (mm) 48.7 47.2 45.1 42.3 38.9 34.8 30.1 25.0 19.4 13.4 7.5 2.4
∆y (mm) 49.7 48.1 45.9 43.1 39.5 35.4 30.6 25.3 19.6 13.6 7.6 2.4
Setelah didapat nilai simpangan gedung, ditinjau nilai Δs antar tingkat arah X dan arah Y dapat diperoleh pada tabel berikut :
103 Arah x : Tabel 5.7 Analisa ∆s akibat gempa arah x Lantai
hx (m)
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
51 46.75 42.5 38.25 34 29.75 25.5 21.25 17 12.75 8.5 4.25
Drift ∆s tiap tingkat (mm) 48.7 47.2 45.1 42.3 38.9 34.8 30.1 25 19.4 13.4 7.5 2.4
Drift ∆s antar tingkat (mm) 1.5 2.1 2.8 3.4 4.1 4.7 5.1 5.6 6 5.9 5.1 2.4
Syarat drift ∆s (mm)
Ket
21.25 21.25 21.25 21.25 21.25 21.25 21.25 21.25 21.25 21.25 21.25 21.25
OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK
Arah y : Tabel 5.8 Analisa ∆s akibat gempa arah y Lantai
hx (m)
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
51 46.75 42.5 38.25 34 29.75 25.5 21.25 17 12.75 8.5 4.25
Drift ∆s tiap tingkat (mm) 49.7 48.1 45.9 43.1 39.5 35.4 30.6 25.3 19.6 13.6 7.6 2.4
Drift ∆s antar tingkat (mm) 1.6 2.2 2.8 3.6 4.1 4.8 5.3 5.7 6 6 5.2 2.4
Syarat drift ∆s (mm)
Ket
21.25 21.25 21.25 21.25 21.25 21.25 21.25 21.25 21.25 21.25 21.25 21.25
OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK
104 Dari tabel tersebut dapat dilihat nilai simpangan antar tingkat dalam arah X maupun arah Y tidak ada yang melebihi syarat batas yang telah ditentukan.
¾ Simpangan Antar Lantai Sesuai SNI 1729 Pasal 15.4.1 simpangan antar lantai dihitung berdasarkan respons simpangan inelastis maksimum, Δm, dihitung sebagai berikut: Δm = 0,7 RΔs Dengan batasan simpangan antar lantai : Waktu getar dasar yang terjadi T = 1,15 detik 2,0 T ≥ 0,7 detik, maka Δm ≤ xh 100 2,0 Δm ≤ x 4,25 m = 0,085 m = 85 mm 100 Nilai simpangan antar tingkat dapat diperoleh pada tabel berikut : Arah x : Tabel 5.9 Analisa ∆m akibat gempa arah x Lantai
hx (m)
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
51 46.75 42.5 38.25 34 29.75 25.5 21.25 17 12.75 8.5 4.25
Drift ∆s antar tingkat (mm) 1.5 2.1 2.8 3.4 4.1 4.7 5.1 5.6 6 5.9 5.1 2.4
Drift ∆m antar tingkat (mm) 6.30 8.82 11.76 14.28 17.22 19.74 21.42 23.52 25.20 24.78 21.42 10.08
Syarat drift ∆m (mm) 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85
Ket OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK
105 Arah y : Tabel 5.10 Analisa ∆m akibat gempa arah y Lantai
hx (m)
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
51 46.75 42.5 38.25 34 29.75 25.5 21.25 17 12.75 8.5 4.25
Drift ∆s antar tingkat (mm) 1.6 2.2 2.8 3.6 4.1 4.8 5.3 5.7 6 6 5.2 2.4
Drift ∆m antar tingkat (mm) 6.72 9.24 11.76 15.12 17.22 20.16 22.26 23.94 25.20 25.20 21.84 10.08
Syarat drift ∆m (mm)
Ket
85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85
OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK
106
”Halaman ini sengaja dikosongkan”
107
BAB VI PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA 6.1 Perencanaan Balok Induk
Gambar 6.1 Denah Pembalokan lantai Pada perencanaan ini, ditunjukkan contoh perhitungan balok Induk pada lantai 1 dengan kode balok B-23. Pada perhitungan berikut Balok Induk direncanakan dengan profil WF 500.200.10.20. Panjang balok (L) = 1000 cm. Adapun data – data profil adalah sebagai berikut : ix = 20.5 cm r = 20 mm A = 114,2 cm2 W = 89,6 kg/m tw = 10 mm Zx = 2096 cm3 d = 500 mm tf = 20 mm Zy = 332 cm3 Sx = 1910 cm3 b = 200 mm Ix = 47800 cm4
108 Iy = 2140 cm4
iy = 4,33 cm h = 428 mm
Sy = 214 cm3
6.1.1 Kondisi Balok Utama Sebelum Komposit Dari hasil output ETABS v9.2.0 untuk batang B-23, didapatkan : Mmax (-) = 2850308,21 Kgcm Vu (-) = 13797,56 Kg L = 1000 cm
¾ Kontrol Lendutan Lendutan ijin (f’) adalah
f '=
L 1000 = = 2,78 cm 360 360
Lendutan yang terjadi (ETABS v9.2.0) f = 0,765 cm f < f ' ...........OK
¾ Kontrol Kekuatan Penampang (Local Buckling) Pelat Sayap : bf bf 200 < λp ...............OK = = 6,25 2.tf 2.tf 2.16 170 170 λp = = = 10,75 250 fy Pelat badan : h h 428 < λp..............OK = = 42,80 tw tw 10
λp =
1680 fy
=
1680 250
= 106,25
Jadi, termasuk penampang kompak, maka Mnx = Mpx
109 ¾ Kontrol Lateral Buckling Jarak Penahan Lateral Lb = 250 cm Berdasarkan tabel untuk BJ 41 profil WF 500.200.10.20 didapatkan : Lp = 215,549 cm, Lr = 643,749 cm Jadi, Lr > Lb > Lp → bentang Menengah, Untuk komponen struktur yang memenuhi Lr > Lb > Lp, kuat nominal komponen struktur adalah :
⎡ ( Lr − Lb) ⎤ Mn = Cb ⎢ M r + ( M p − M r ) ≤ Mp ⎥ ( Lr − Lp ) ⎦ ⎣ MA = 1990319,24 Kgcm MB = 1135694,71 Kgcm MC = 286624,06 Kgcm
Cb = =
12,5Mmaks ≤ 2,3 2,5Mmaks + 3M A + 4 M B + 3M C
12,5.2850308,21 (2,5.2850308,21 ) + (3.1990319,24 ) + (4.1135694,71 ) + (3.286624,06 ) = 1,93 < 2,3 → dipakai 1,93 My = Sx.fy = 1910 . 2500 = 4775000Kgcm Mp = fy.Zx = 2500 . 2096 = 5240000 kgcm < 1,5 My MR = (fy-fr)Sx = 1800. 1910 = 3438000 kgcm
110 ⎡ (643,749 − 250) ⎤ Mn = 1,93⎢3438000 + (5240000 − 3438000) ⎥ ≤ Mp − ( 643 , 749 215 , 549 ) ⎣ ⎦ = 9828385,92 kgcm > 5240000 kgcm Dipakai Mn = Mp = 5240000 kgcm Persyaratan : Mu ≤ φMn 2850308,21 Kgcm ≤ 0,9. 5240000 kgcm 2850308,21 Kgcm < 4716000 kgcm............OK Jadi Penampang profil baja sebelum komposit mampu menahan beban yang terjadi.
¾ Kontrol Geser Kontrol geser balok tergantung pada perbandingan antara tinggi bersih pelat badan (h) dengan tebal pelat badan (tw).
k .E h ≤ 1,1 n tw fy 5 Dimana, kn = 5 + , untuk balok dengan pengaku vertikal 2 a h
( )
pelat badan. kn =5, untuk balok tanpa pengaku vertikal pelat badan. Sehingga,
5(2.10 6 ) 428 ≤ 1,1 10 2500 42,8 ≤ 69,57.............................. OK Vn = 0,6.fy.Aw = 0,6.2500 kg/cm (42,8.1) cm2 = 64200 kg
111 Persyaratan : Vu ≤ φVn 13797,56 Kg ≤ 0,9. 64200 Kg 13797,56 Kg < 57780 kg .........................OK
6.1.2 Kondisi Balok Utama Setelah Komposit ¾ Zona momen Positif Dari hasil output ETABS v9.2.0 didapatkan momen positif adalah Mmaks = 3269371,38 Kgcm (batang B-23). ¾ Menghitung Momen Nominal • Kontrol kriteria penampang Untuk Sayap Untuk Badan h 1680 bf 170 ≤ ≤ tw 2tf fy fy
200 170 ≤ 2.16 250 6,25 < 10,752.......ok
428 1680 ≤ 10 250 42,8 < 106,25.......ok
Profil penampang kompak, sehingga kapasitas momen penampang dianalisa dengan distribusi tegangan plastis. L = 1000 cm beff ≤ ¼ .L = ¼.1000 cm = 250 cm jadi beff = 250 cm • Menentukan gaya tekan yang terjadi pada pelat C1 = As.fy = 114,2.2500 = 285500 kg C2 = 0,85.fc’.tplat.beff = 0,85.250.10.250 = 531250 kg
112 N
C3 =
∑ Qn → ( C
3
tidak menentukan )
n =1
Jadi, C =C1 ( terkecil) = 285500 kg • Menentukan jarak-jarak dari centroid gaya-gaya yang bekerja:
a=
C 285500 = 5,379 cm = 0,85. fc'.beff 0,85.250.250 beff = 2375 mm
t = 100 mm 54 mm
d
Gambar 4.15 Potongan balok Induk
5,379 a = 9,4 = 4,713 cm 2 2 d2 = 0 → profil baja tidak mengalami tekan d 50 d3 = = = 25 cm 2 2
d1 = tb -
• Menghitung kekuatan nominal penampang komposit Mn = C.(d 1 + d 2 ) + Py (d 3 − d 2 ) C = 285500 kg Py = As.fy = 114,2.2500 = 285500 kg
113 Mn = 285500 (4,713 + 0) + 285500 (25 - 0) = 8483061,5 kgcm Syarat :
Mu ≤ φ .Mn 3269371,38 kgcm ≤ 0,85.8483061,5 kgcm 3269371,38 kgcm ≤ 7210602,27 kgcm..........Ok
Kekuatan nominal penampang komposit lebih besar daripada momen akibat beban berfaktor, sehingga penampang mampu menahan beban yang terjadi.
¾ Zona momen negatif Dari hasil output program ETABS v9.2.0 didapatkan momen negatif Mmaks = 5440837,21 Kgcm (batang B-23). L = 1000 cm beff ≤ ¼ .L = ¼.1000 cm = 250 cm tbondex = 0,75 mm fyr = 240 Mpa ts = 100 mm
¾ Menentukan Lokasi Gaya Tarik pada Balok Baja Batang tulangan menambah kekuatan tarik nominal pada pelat beton. Tc = Asr . fyr = 17. ¼ . л . 0,82 . 2400 = 20508,32 Kg Gaya tekan nominal maksimum dalam penampang baja Pyc = As . fy = 114,2. 2500 = 285500 Kg
114
Gambar 6.3 Distribusi tegangan negatif Karena Pyc > Tc, maka PNA pada web, berlaku persamaan.
Pyc − Tc 285500 − 20508,32 = 2 2 = 132495,84 Kg
Ts =
Gaya pada sayap, Tf = bf . tf . fy = 20 . 2,3 . 2500 = 115000 Kg Gaya pada badan, Tw =
Pyc − Tc − Tf 2
= 132495,84 – 115000 = 17495,84 Kg Jarak garis netral dari tepi bawah sayap :
aw =
Tw 17495,84 = fy.tw 2500.1,0
= 6,99 cm
115 ¾ Menenentukan Jarak Gaya yang Bekerja dari Centroid
(Tf .0,5tf ) + (Tw(tf + 0,5aw)) Tf + Tw (115000.0,5.2,0) + (17495,84.(2,0 + 0,5.6,99)) = 115000 + 17495,84 = 1,593 cm = 15,93 mm
d2 =
d3 = D/2 =50/2 = 25 cm d1 = ts – c = 10 – 2,5 = 7,5 cm
¾ Perhitungan Momen Nominal Negatif Mn = Tc (d1+ d2) + Pyc(d3 – d2) = 20508,32 (7,5 + 1,593) + 285500 (25– 1,593) = 6869180,65 Kgcm Persayaratan : Mu ≤ φMn 5440837,21 Kgcm ≤ 0,85 .6869180,65 Kgcm 5440837,21 Kgcm ≤ 5838803,56 Kgcm.......OK
116 6.2 Kolom Komposit Dari hasil output ETABS v9.2.0 diperoleh gaya – gaya yang bekerja pada kolom CIN 7 lantai dasar adalah : Pu = 595950,6 Kg = 2261074,56 Kgcm Mux Muy = 2250329,3 Kgcm = 16667,15 Kg Vux = 15154,31 Kg Vuy Kolom komposit direncanakan dengan menggunakan profil K500.200.10.16 dengan spesifikasi material : Ix = 49940 cm4 ix = 14,79 mm A = 228,4 cm2 4 iy = 15,17 mm d = 500 mm Iy = 52189 cm b = 200 mm H = 428 mm Sx = 1997,6 cm 3 Sy = 2046,6 cm KING CROSS
KC 500 x 200 x 10 x 16 TULANGAN Ø16mm
50
TULANGAN GESER Ø12 - 300
700
700
Gambar 6.4 Sketsa penampang kolom komposit Zx = (( 1 . d.tw. 1 . d) + (b-tw)(tf)(d-tf)) + (( 1 . b.tf. 1 . b).2 + 2
(d-2tf).(
2 1 tw).( 1 tw)) . . 2 2
2
2
= (( 1 . 50.1. 1 . 50)+(20-1)(1,6)(50-1,6))+(( 1 . 20.1,6. 1 . 20).2 + 2
2
2
(50-2.1,6).( 1 . 1).( 1 . 1)) 2
3
= 2428,06 cm
2
2
117
Zy = (( 1 . tf.b. 1 . b).2 + (d-2tf). 1 . tw. 1 . tw) + ( 1 (d+tw).tw. 1 (d+tw) 2
2
2
2
2
2
+ (b-tw).tf.(d+tw-tf)) =(( 1 . 1,6.20. 1 . 20).2+(50-.1,6). 1 . 1. 1 . 1)+( 1 (50+1).1. 1 (50+1) 2
2
2
2
2
2
+ (20-1).1,6.(50+1-1,6)) = 2483,71 cm3 Kontrol luas penampang minimum profil baja :
As 228,4 = x100% = 4,7% > 4% Ac (70.70) Tulangan longitudinal Jarak spasi tulangan = 700 – (2.50) -2.12 – 16 = 560 mm Luas tulangan longitudinal (Ar) = 4.1/2.π.162 = 804,25 mm2 Ar minimum = 0,18.560 = 100,8 mm2 < 804,25 mm2 Tulangan Lateral (Sengkang dipasang Ø12-300mm) Luasan tulangan sengkang = ¼.π.122 = 113,09 mm2 Luas sengkang minimum = 0,18.300 = 54 mm2 < 113,09 mm2 Luas penampang bersih (Acn) = (70.70) – (228,4 + 8,04) = 4663,56 mm2 Untuk baja yang diberi selubung beton : C1 = 0,7 ; C2 = 0,6 ; C3 = 0,2 fmy = fy + C1.fyr.
Acn As + C2.fc. Ac As
= 250 + 0,7.240.8,04. = 562,19 Mpa
4663,56 8,04 + 0,6.25. 228,4 228,4
118 Ec = 0,04.w1,5√fc’ = 0,041.24001,5√25 = 24102,98 Mpa Es = 200.000 Mpa
Acn As
Em = Es + C3.Ec.
4663,56 = 298428,8 Mpa 228,4 rm = 0,3b = 0,3.70 = 21 cm > iy ( dipakai rm) = 200000 + 0,2.24102,98
Kuat Nominal Aksi Kolom Komposit WF 500.200.10.16 WF 600.200.9.14
WF 600.200.9.14
WF 600.200.13.23
Kolom K500.200.10.16 WF 500.200.10.20 WF 500.200.10.20 Kolom K500.200.10.16
Arah X
WF 500.200.9.14
Kolom K500.200.10.16 WF 500.200.9.14
Kolom K500.200.10.16
Gambar 6.5 Skema Kolom
119 Bagian dasar kolom diasumsikan jepit, sehingga nilai GB = 1
⎛ Ix ⎞ ⎛ 49940 ⎞ Σ⎜ ⎟ 2 x⎜ ⎟ L ⎠ kolom 425 ⎠ ⎝ ⎝ GAx = = = 2,34 47800 Ix ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ Σ⎜ ⎟ 2 x⎜ ⎟ L 950 ⎝ ⎠ balok ⎝ ⎠ ⎛ Iy ⎞ ⎛ 52189 ⎞ Σ⎜ ⎟ 2 x⎜ ⎟ L ⎠ kolom 425 ⎠ ⎝ ⎝ GAy = = = 2,54 Ix 41900 41900 ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ Σ⎜ ⎟ ⎜ ⎟+⎜ ⎟ 950 800 L ⎝ ⎠ balok ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ Jenis rangka tidak berpengaku (unbraced frame), sehingga dari nomogram didapatkan nilai Kcx = 1,52 dan nilai Kcy = 1,54 → KcY menentukan Lk = Kc.L = 1,54.425 = 654,5 cm λ=
Lk 654,5 = = 31,17 cm rm 21
λc =
λ π
f my Em
=
31,17
π
654,5 = 0,47 298428 ,8
Karena nilai λc, 0,25 < λc <1,2, maka termasuk dalam kategori kolom menengah, dimana :
ω=
1,43
=
1,43 = 1,11 1,6 − 0,67.0,47
1,6 − 0,67λc f my 562,19 fcr = = = 506,63 Mpa ω 1,11
Pn = As.fcr = 228,4 cm2.5066,3 Kg/cm2 = 1157153,26 Kg
120 φPn = 0,85. 1157153,26 Kg = 983580,27 Kg > Pu………..(OK) Semua beban desain kolom ditopang oleh kolom komposit ( terdiri dari profil baja dan beton). Persyaratan luas minimal penampang beton yang menahan beban desain kolom adalah : ¾ Kemampuan profil baja menahan beban φPns = 0,85.As.fy = 0,85.228,4.2500 = 485350 Kg
¾ Kemampuan penampang beton menahan beban φPnc = φPn – φPns = 983580,27 Kg – 485350 Kg = 498230,27 Kg Syarat yang harus dipenuhi untuk luas penampang beton φPnc ≤ 1,7.φ.fc’.Ab Ab ≥
ϕPnc 498230,27 = = 1953,84 …….(OK) 1,7.ϕ . fc ' 1,7.0,6.250
¾ Kuat Nominal Komposit dan Aksial Kolom Komposit Luasan badan profil (Aw) = (1.50) + ((50+10)10) = 101 cm2 Crc = Crt = 350 – (50 + 12 + (1/2.16)) = 280 mm Cr = (Crc + Crt)/2 = 280 mm h1 = h2 = 700 mm
Pu 595950,6 = = 0,6 > 0,2 ϕPn 983580,27
121 h2 Awfy )Aw. fy − 2 1,7. fc'.h1 = 2428,06 x 2500 + 1/3(70 – 2x28) x 8,04 x 2400 70 101x 2500 +( )101x 2500 − 2 1,7 x 250 x70 = 12854730,77 Kgcm
Mnx = Zx.fy + 1/3.(h2 – 2Cr)Ar.fyr +
(
h2 Aw. fy − 2 1,7. fc '.h1 = 2483,71 x 2500 + 1/3(70 – 2x28) x 8,04 x 2400 + ( 70 − 101x 2500 )101x 2500 2 1,7 x 250x70 =12993755,77 Kgcm
Mny = Zy.fy + 1/3.(h2 – 2Cr)Ar.fyr +
(
)Aw. fy
Pu 8 ⎛ Mux Muy ⎞ Untuk Pu > 0,2 → ⎟ ≤1 + ⎜⎜ + ϕPn 9 ⎝ ϕMnx ϕMny ⎟⎠ ϕPn 8 ⎛ 2261074,56 2250329,3 ⎞ 0,6 + ⎜ + ⎟ = 0,965 ≤ 1,0(OK ) 9 ⎝ 0,85.12854730,7 7 0,85.12993755,7 7 ⎠ Kesimpulan: Kolom komposit digunakan profil K500.200.10.16
122 6.3 Desain Sambungan 6.3.1 Sambungan Antara Balok dengan Kolom
Gambar 6.6 Sambungan Balok – Kolom yang direncanakan Sambungan balok utama B-22 dengan kolom direncanakan dengan rigid connection dimana sambungan memikul beban geser Pu dan momen Mu. Penerimaan beban dianggap sebagai berikut : • Beban Pu diteruskan oleh sambungan pada badan secara tegak lurus ke flens kolom • Beban momen Mu diteruskan oleh sayap balok dengan baja T keflens kolom Vu = 16319 Kg (1,2 D + 0,5 L) Sambungan kaku yang merupakan bagian dari Sistem Rangaka Pemikul Beban Gempa mempunyai kuat lentur Mu yang besarnya paling tidak sama dengan : Mu = 1,1.Ry.Mpbalok = 1,1.1,5. (2096.2500) Kgcm = 14265900 Kgcm
123 Momen lentur rencana sambungan berdasarkan kemampuan balok. Elemen – elemen sambungan : • Balok melintang menggunakan profil WF 500.200.10.16 • Kolom menggunakan profil K500.200.10.16 Gaya geser terfaktor V pada sambungan kaku harus diambil berdasarkan kombinasi pembebanan 1,2D + 0,5L ditambah gaya geser yang berasal dari Mu diatas (LRFD ps 15.9.2.2), sehingga besarnya : Vutambah =
14265900 + 14265900 = 30033,5 Kg 950
Vutotal = 16319 Kg + 30033,5 Kg = 46352,5 Kg A. Sambungan geser pada badan balok Kuat geser baut • Pada bidang geser baut tidak ada ulir (r1 = 0,5) • Mutu profil BJ41 (fu = 4100 Kg/cm2) • Baut tipe A325, D = 25,4 mm fub = 825 Mpa = 8250 kg/cm2 Ag = 5,07 cm2 Vdg = φf.(r1fub).2Ab = 0,75.(0,5.8250)2.5,07 = 31370,6 Kg Kuat tumpu baut Vdt = φf.2,4.db.tp.fu (tebal pelat badan dipakai tebal badan balok tp = 10 mm)) = 0,75.2,4. 25,4 cm.1,0 cm.4100 Kg/cm2 = 18745,2 Kg Vdg < Vdt (digunakan Vdg =18745,2 Kg)
124 n=
Vu 46352,5 = = 2,47 , dipasang 3 buah Vdg 18745,2
B. Sambungan geser pada sayap kolom Kuat geser baut • Pada bidang geser baut tidak ada ulir (r1 = 0,5) • Mutu profil BJ41(fu = 4100 Kg/cm2) • Baut tipe A325, D = 25,4 mm fub = 825 Mpa = 8250 kg/cm2 Ag = 5,07 cm2 Vdg = φf.(r1fub). Ab = 0,75.(0,5. 8250 Kg/cm2). 5,07 cm2 = 15685,3 Kg Kuat tumpu baut Vdt = φf.2,4.db.tp.fu (tebal pelat badan dipakai tebal pelat siku tp = 7 mm)) = 0,75.2,4.2,54.0,7.4100 = 13121,64 Kg n=
Vu 46352,2 = = 3,53 , dipasang 4 buah pada 2 sisi, Vdg 13121,64
sehingga pada satu sisi menjadi 2 baut C. Kontrol siku penyambung Siku direncanakan menggunakan ∟70.70.7, BJ 41 dengan fu = 4100 Kg/cm2. Ølubang = 25,4 mm + 1,6 mm (lubang dibuat dengan bor) = 27 mm Anv = Lnv.t = (L – n. Ølubang).t = (30 – 2.2,7).0,7 = 17,22 cm2
125 Siku ditinjau satu sisi sehingga gaya = ½.Vu = 23176,25 Kg φPn = φ(0,6.fu.Anv) = 0,9.0,6.4100 Kg/cm2. 17,22 cm2 = 38125,08 Kg > 23176,25 Kg ........ Ok D. Sambungan pada sayap profil T dengan sayap kolom Direncanakan menggunakan baut D25,4 mm, dengan data – data: Ølubang = 25,4 mm + 1,6 mm (lubang dibut dengan bor) = 27 mm Ab = 5,07 cm2 Mutu baja profil BJ 50 (fu = 5000 Kg/cm2) Mutu baut (fu = 8250 Kg/cm2) Akibat gaya Mu, profil T akan mendapat gaya tarik sebesar :
Mu d balok 14265900 T= = 142659 Kg 2.50
2T =
W Q 1 2(T
+ Q)
1 2(T
+ Q)
a
a'
b'
b 2T
1 2(T
+ Q)
1 2(T
+ Q)
Bidang kritis
Badan profil T flens profil T
Q
Gambar 6.7 Gaya – gaya yang bekerja pada profil T
126 B = Kekuatan rencana baut = φRn = 0,75.fub.(0,75.Ab)n; n = jumlah baut = 0,75.8250 Kg/cm2.0,75.5,07 cm2.4 = 94111,88 Kg Syarat, B > T 94111,88 Kg < 142659 Kg (Tidak memenuhi syarat) Untuk mengatasinya kita dapat memakai potongan profil balok atau profil T yang dihubungkan ke bawah balok utama agar lengan momen kopel menjadi besar. 14265900 Lengan kopel = = 151,58 cm 2.47055,94 Sehingga tinggi tambahan yang diperlukan menjadi, = 151,58 – 50= 101,58 cm Dalam hal ini kita coba pakai profil T 600.200.12.20 Maka, T =
14265900 = 88828,76 Kg 2.(50 + 30,3)
Syarat, B > T 94111,88 Kg > 88828,76 Kg (memenuhi syarat)
¾ Perhitungan sayap kolom dengan profil T Perhitungan tebal sayap T yang diperlukan : Direncanakan memakai profil T 400.400.20.35, r = 22mm a = 50 mm (direncanakan) b=
400 − 20 − (50 + 90) = 50mm 2
Menurut Kulak, Fisher dan Shrink : a ≤ 1,25 b 50 < 1,25.50 = 62,5 mm……………..(OK) Koreksi untuk a dan b a’ = a + ½. Øbaut = 50 + ½.25,4 = 62,7 mm b’ = b – ½. Øbaut = 50 - ½.25,4 = 37,5 mm
127 ⎞ 62,7 ⎛ B ⎞ a ' ⎛ 94111,88 − 1⎟ = 0,3 < 1 − 1⎟ = ⎜ ⎝T ⎠ b' ⎝ 88828,76 ⎠ 37,5 ⎛ w − ∑ d ' ⎞ 200 − 2.26,6 δ =⎜ = 0,734 ⎟= 200 ⎝ w ⎠
β =⎜
α=
1⎛ β ⎞ 1 ⎛ 0,3 ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ = ⎜ ⎟ = 0,58 < 1, dipakai δ ⎝ 1 − β ⎠ 0,734 ⎝ 1 − 0,3 ⎠
Nilai α = 0,58 Q= T ⎛⎜ αδ ⎞⎟⎛⎜ b' ⎞⎟ = 88828,76 Kg ⎛⎜ 0,58.0,734 ⎞⎟⎛⎜ 37,5 ⎞⎟ ⎝ 1 + αδ ⎠⎝ a ' ⎠ ⎝ 1 + 0,58.0,734 ⎠⎝ 62,7 ⎠ = 12001 Kg Gaya yang terjadi pada baut : B ≥ ½ (T + Q) 94111,88 ≥ ½ (88828,7 + 12001) 94111,88 Kg > 50414,85 Kg…….Ok Maka tebal perlu sayap profil T 4.T .b' tf ≥ ϕ .w. fy.(1 + αδ )
4.88828,76 Kg .3,5 0,9.20cm.4100 Kg / cm 2 .(1 + 0,58.0,734) ≥ 3,16 cm = 31,6 mm Sehingga, tf pada profil T 400.400.20.35 dapat dipakai ≥
E. Sambungan pada badan profil T dengan sayap balok Kontrol Kekuatan Baut Kuat geser baut • Pada bidang geser baut tidak ada ulir (r1 = 0,5) • Mutu profil BJ55 (fu = 5500 Kg/cm2)
128 •
Baut tipe tumpu Øbaut 25,4 mm ; BJ 55 (Ag = 5,07 cm2) Vdg = φf.(r1fub).Ab = 0,75.(0,5.8250 Kg/cm2).5,07 cm2 = 15685,31 Kg Kuat tumpu baut Vdt = φf.2,4.db.tp.fu (tebal pelat badan dipakai tebal sayap profil balok tp = 12 mm)) = 0,75.2,4. 2,54cm.1,2 cm.8250 Kg/cm2 = 45262,8 Kg Vdg < Vdt (digunakan Vdg = 15685,31 Kg) n=
88828,76 T = = 5,66buah , sehingga dipasang 6 Vdg 15685,31
buah baut pada 2 sisi, sehingga pada 1 sisi menjadi 3 baut. Kekuatan badan profil T Dipakai baut Ø25.4 mm, BJ 55 dengan fy = 4100 Kg/cm2 dan fu = 8250 Kg/cm2 Ag = w.tw = 20 cm.4,5 cm = 90 cm2 An = Ag – (Σd’.tw) = 90 cm2 – (3.3,16 cm.4,5 cm) = 47,34 cm2 Terhadap leleh 2T ≤ 0,9.Ag.fy 2.88828,76 ≤ 0,9.90.4100 177657,52 Kg ≤ 332100 Kg…..………..(Ok)
129 Terhadap patah 2T ≤ 0,9.An.fu 2. 88828,76 ≤ 0,9.47,34.8250 177657,52 Kg ≤ 350712,45 Kg……………..(Ok)
6.3.2 Sambungan Kolom – Kolom Sambungan kolom - kolom direncanakan pada lantai 1. Gaya – gaya yang bekerja pada kolom lantai CIN.7 adalah sebagai berikut : Pu = 595950,6 Kg = 1,5.fy.Zx Mux = 1,5.2500.1997,6 = 7491000 Kgcm
Baut D 25.4
Baut D 25.4
Baut D 25.4
Gambar 6.8 sambungan kolom – kolom
130 ¾
Pembagian Beban Momen 1 .1.503 I badan Mubadan = Mu = 12 7491000 = 1562500Kgcm I profil 49940 Musayap = Mu – Mubadan = 7491000 – 1562500 = 5928500 Kgcm
¾ Pembagian Beban Aksial A 2.1.50 Pubadan = badan .Pu = 595950,6 = 260920 Kg Aprofil 228,4 Pusayap = Pu – Pubadan = 595950,6 – 260920 = 335026,52 Kg
¾ Kontrol Geser pada Sayap Kolom Dipakai tebal pelat penyambung 16 mm Kuat geser baut • Pada bidang geser tidak ada ulir (r1 = 0,5) • Mutu baja profil BJ 50 ( fu = 5000 Kg/cm2) • Baut tipe tumpu Øbaut D 25,4 mm, ( Ag = 5,07 cm2) Vdg = φf.r1.fub. 2Ab = 0,75.0,5.8250 Kg/cm2. 2.5,07 cm2 = 31989,37 Kg Kuat tumpu baut Vdt = φf.2,4.db.tp.fu (tebal plat dipakai tebal plat sayap Kolom tp = 16 mm) = 0,75.2,4.2,54.1,6.4100 = 29992,32 Kg
131 Gaya kopel pada sayap
Musayap
5928500 = 296425Kg d 20 Pu sayap Jumlah gaya total pada sayap = T + 4 335026,52 = 296425 + 4 Tu =
=
= 380181,63 Kg Vdg > Vdt (digunakan Vdg = 29992,32 Kg) Vu 380181,63 n= = = 11,67buah ≈ 12buah Vdg 29992,32 Dipasang 12 buah agar simetris
¾ Kontrol Geser pada Badan Kolom Kuat geser baut • Pada bidang geser tidak ada ulir (r1 = 0,5) • Mutu baja profil BJ 50 ( fu = 5000 Kg/cm2) • Baut tipe tumpu Øbaut 25,4 mm, ( Ag = 5,07 cm2) Vdg = φf.r1.fub.2Ab = 0,75.0,5.8250 Kg/cm2.2.5,07 cm2 = 31370,63 Kg Kuat tumpu baut Vdt = φf.2,4.db.tp.fu (tebal plat dipakai tebal plat badan Kolom tp = 10 mm) = 0,75.2,4.2,54.1,0. 5000 = 22860 Kg Dipakai, Vdt = 22860 Kg Momen yang bekerja pada titik berat sambungan badan Mutotal = Mubadan + Pu.e = 1562500+ 260920,1.9 = 2058248 Kgcm
132 Dicoba dengan baut sebanyak 12 buah Pubadan 260920 Akibat Pu → KuV1 = = = 20743.33Kg n 12 Akibat Vu → KuH1 =
Vu 16667,15 = = 555,6 Kg n 12
Σ(x2 + y2) = 12(4,5)2 + 4(4,52 + 13,52 + 22,52) = 3078 cm2
Mutotal .x 2058248 x 4,5 = = 3009.14 Σ( x 2 + y 2 ) 3078 Mutotal . y 2058248 x 22,5 KuH2 = = = 14246.28 Σ( x 2 + y 2 ) 3078 KuV2 =
Kutotal =
(ΣKuV ) 2 + (ΣKuH ) 2
= (21743.33 + 3009,14) 2 + (555.6 + 15246.28) 2 = 19030,426 Kg Kutotal < φVn 19030,426 Kg < 22860 Kg………OK
¾ Kontrol jarak baut : Jarak tepi minimum = 1,75 db = 1,75.2.54 = 4.445 cm Jarak tepi maksimum = 12.tp = 12.1 = 12 cm Jarak tepi maks = 20 cm Dipasang jarak tepi baut = 5,5 cm Jarak antar baut minimum = 3.db = 3.2.54 = 7.62 cm Jarak antar baut maksimum = 15.tp = 15.1 = 15 cm Jarak tepi maksimum = 20 cm Dipasang jarak antarbaut = 9 cm
133 6.3.3 Disain Base Plate Perencanaan base plate dibawah ini menggunakan fixed plate dari catalog PT Gunung Garuda untuk profil K500.200.10.16 dengan data – data sebagai berikut : • No.Part = BMK-13 • H = 70 cm • B = 70 cm • tp = 46 mm = 4,6 cm Dari output Etabs pada CIN 7 (comb 1,2D + 0,5L + E) lantai dasar adalah : Pu = 595950,6 Kg = 16667,15 Kg Vu
Pu 595950,6 = = 0,6 > 0,2 ϕPn kolom 983580,27 Untuk
Pu 8 ⎛ Mux Muy ⎞ Pu ⎟ ≤1 + ⎜⎜ + > 0,2 ⇒ ϕPn ϕPn 9 ⎝ ϕMnx ϕMny ⎟⎠
8⎛ Mux ⎞ 0,6 + ⎜ + 0 ⎟ = 1,0 9 ⎝ 0,85.12854730,77 ⎠ Mux = 4916934,52 Kgcm Sambungan Las pada End Plate Direncanakan las dengan te = 1,7 cm pada daerah yang diarsir pada profil K 500.200.10.16 sehingga didapat : Alas = {(2.45,8)+(2.46,8) + (4.20)} 1,7 cm =530,4 cm2
= 84732,504 cm4
134
⎡ ⎛1 1 1 ⎞⎤ ⎞⎤ ⎡ ⎛ 1 Iy = ⎢2.⎜ .2.45,83 + .20.23 + 2.20.22,92 ⎟⎥ + ⎢2.⎜ .46,8.23 + .2.203 + 2.20.102 ⎟⎥ 12 12 ⎠⎦ ⎠⎦ ⎣ ⎝12 ⎣ ⎝12 = 84732,504 cm4
Ix 84732,504 = = 3700,11cm3 22,9 y Iy 84732,504 Wy = = = 3621,05cm3 x 23,4
Wx =
fulas = φ.0,6.FE70xx = 0,75.0,6.70.70,3.1 = 2214,45 Kg/cm2
Pu Mx 595950 4916934,52 + = + A Wx 530,4 3700,11 = 2452,45 Kg/cm2
Akibat beban P, f P =
Vu
16667,15 4916934,52 + A 530,4 3621,05 2 = 1389,3 Kg/cm
Akibat beban Vu, f V =
f total =
2
f p + fV
+=
2
= 2452,45 2 + 1389,3 2 = 2818,63 Kg/cm2
te =
f total 2818,63 .1cm = 1,27cm = fu las 2214,45
a=
te 1,27 = = 1,8 cm(amin) 0,707 0,707
135 Syarat – syarat tebal kaki las Tebal minimum = tplat = 46 mm fu 4100 aeff max = 1,41. .tp = 1,41. .4,6 = 5,4cm f E 70 xx 70.70,3 Sehingga dipakai las dengan a = 18 mm
Perhitungan Base Plate
Mux 4916934,52 = = 18,25cm > 1 H = 11,7cm 6 Pu 595950,6 d = 9 mm
e=
Direncanakan diameter baut : 28,6 h’ ≥ we + c1 we = jarak baut ke tepi = 1,75.db = 1,75.1,125.2,86 = 6 cm c1 = jarak minimum untuk kunci = 27/16.db =4,8 cm = dipakai c1 = we = 5 cm h’ ≥ 6+ 5 = 10 cm, dipakai h’ = 12 cm h = H – 0,5h’ = 900 – 0,5.120 = 840 mm= 84 cm B =900 mm = 90 cm Dimensi beton : Panjang : 90 cm Lebar : 90 cm A2 90 x90 1,28 = = A1 70 x70
Fcu = 0,85. f ' c.
A2 = 0,85.300.1,28 = 290,7 A1
136
a =h= 84-
h2 −
Pu (2h − H ) + 2Mu 0,6. fcu.B
842 −
595950,6 (2.84 − 90) + 2.4916934,52 0,6.290,7.90
= 26,05 cm Tu = (0,6.f’cu.B.a) – Pu = (0,6.290,7.90.26,05) – 595950,6 = 52596,29 Kg t ≥ 2,108
Tu (h'− we) ;we ≈ 0,5.h = 0,5.84 = 42 mm =4,2 cm fy.B
52596,29(12 − 4,2) 2500.90 ≥ 2,85 cm ≥ 2,108
Maka base plate dengan ukuran 90 x 90 cm dengan tp = 3 cm dapat digunakan sebagai alas kolom K500.200.10.16
Perhitungan Baut Angkur Dipakai baut angkur Ø28,6 mm φRn = 0,75.fub.(0,5Ab) = 0,75. 7250.(0,5.1/4.π.2,862) = 14579 Kg φRn ≥
2Tu + Cv.Vu ; dimana Cv = 1,25 n
2.52596,29 + 1,25.16667,15 n n = 8,4 diambil jumlah baut = 12 buah baut angkur 28,6 mm 14579≥
137 Panjang Angkur
⎡ 2V + (4V 2 + 6d . f c ( M + V .5cm))1/ 2 ⎤ L≥ ⎢ ⎥ d. fc ⎣ ⎦ ⎡ 2.16667,15+ (4.16667,152+ 6.50.250(4916934,52+16667,15.5))1/ 2 ≥⎢ 50.250 ⎣ ≥ 73,6 cm → diambil L = 120 cm
138
”Halaman ini sengaja dikosongkan”
139
BAB VII PERENCANAAN PONDASI 7.1 Perencanaan Pondasi Kolom Pondasi pada umumnya berlaku sebagai komponen struktur pendukung bangunan yang terbawah dan berfungsi sebagai elemen terakhir yang meneruskan beban ke tanah.
Gambar 7.1 Denah Rencana Pondasi Pondasi pada gedung apartemen Albergo, Jakarta ini direncanakan memakai pondasi tiang pancang jenis pencil pile shoe produk dari PT. WIKA Beton. Spesifikasi tiang pancang yang akan digunakan adalah sebagai berikut: : 500 mm • Diameter • Tebal : 90 mm : A3 • Type
140 • • •
Allowable axial : 166,21 ton Bending Momen crack : 14 ton m Bending Momen ultimate : 21 ton m Dari hasil analisa struktur dengan menggunakan program bantu ETABS, diambil output reaksi perletakan yang terbesar, hasilnya adalah sebagai berikut : Pu : 587339 kg : 74927,94 kgm Mx My : 74054,92 kgm : 12667,15 kg Hx : 11154,31 kg Hy
7.1.1 Daya Dukung Tiang Pancang Tunggal Data yang diperoleh dan yang digunakan dalam merencanakan pondasi adalah data tanah berdasarkan hasil Standard Penetration Test (SPT). Daya dukung pada pondasi tiang pancang ditentukan oleh dua hal, yaitu daya dukung perlawanan tanah dari unsur dasar tiang pondasi (Qp) dan daya dukung tanah dari unsur lekatan lateral tanah (QS). Perhitungan daya dukung tanah memakai metode Luciano Decourt (1982) : QL = QP + QS Dimana : QL = daya dukung tanah maksimum pada pondasi QP = resistance ultimate di dasar tiang QS = resistance ultimate akibat lekatan lateral Qp = qp . Ap = (Np.K).Ap Qs = qs . As = (Ns/3 +1).As Dimana : Np = harga rata-rata SPT pada 4D pondasi di bawah dan di atasnya. K = koefisien karakteristik tanah Ap = luas penampang dasar tiang
141 Ns = rata-rata SPT sepanjang tiang tertanam, dengan batasan 3 ≤ N ≤ 50 As = luas selimut tiang
46 + 42 + 54 = 47,33 3 AP = 0,25 × π × D 2 = 0,25 × π × 0,52 = 0,196m 2
Np =
K = 40 t/m2 (untuk tanah dominan pasir)
QP = N p × K × Ap = 47,33 × 40 × 0,196 = 371,73m 2 22 + 44 + 38 + 48 + 42 = 38,8 5 2 AS = H × π × D = 10 × π × 0,5 2 = 7,854m 2
Ns =
⎞ ⎛N ⎛ 38,8 ⎞ + 1⎟ × 7,854 = 109,43ton QS = ⎜ S + 1⎟ × AS = ⎜ ⎝ 3 ⎠ ⎠ ⎝ 3 QL = QP + QS = 371,73 + 109,43= 481,16 ton QU =
QL 481,16 = = 160,39 ton SF 3
7.1.2 Daya Dukung Tiang Pancang Kelompok Pondasi tiang pancang direncanakan Ø50 cm. Jarak dari as ke as antar tiang pancang direncanakan seperti pada perhitungan di bawah ini : Untuk jarak antar tiang pancang : 2,5 D ≤ S ≤ 3 D dimana : S = jarak antar tiang pancang S1= jarak tiang pancang ke tepi 2,5 × 50 ≤ S ≤ 3 × 50 125 ≤ S ≤ 150 Untuk jarak tepi tiang pancang : 1,5 D ≤ S1 ≤ 2 D 1,5 × 50 ≤ S1 ≤ 2 × 50 75 ≤ S1 ≤ 100 Dipakai : jarak antar tiang pancang (S) = 130 cm jarak tepi tiang pancang (S1) = 80 cm
142
Gambar 7.2 Konfigurasi Rencana Tiang QL (group)
= QL (1 tiang) × n × η
η = 1 - arc tan( D / S ) × ⎛ 2 − 1 − 1 ⎞ …………Converse Labarre ⎜ ⎟ 90° m n⎠ ⎝ Dimana : D = diameter tiang pancang S = jarak antar tiang pancang m = jumlah tiang pancang dalam 1 baris = 3 n = jumlah baris tiang pancang = 3 Efisiensi : (ή) =1QL (group)
arctan(500 / 1000) ⎛ 1 1⎞ × 2 − − ⎟ = 0,606 ⎜ 90 0 3 3⎠ ⎝ = 160390 × 9 × 0,606 = 874767,1 kg
Perhitungan beban aksial maksimum pada pondasi kelompok a. Reaksi kolom = 587339 kg = 42336 kg + b. Berat Poer = 4,2 × 4,2 × 1 × 2400 Berat total = 629675 kg QL (group) = 874767,1 kg > P = 629675 kg........OK
143 7.1.3 Kontrol Beban Maksimum 1 Tiang (Pmax) Beban maksimum yang bekerja pada satu tiang dalam tiang kelompok dihitung berdasarkan gaya aksial dan momen yang bekerja pada tiang. Momen pada tiang dapat menyebabkan gaya tekan atau tarik pada tiang, namun yang diperhitungkan hanya gaya tekan karena gaya tarik dianggap lebih kecil dari beban gravitasi struktur, sehingga berlaku persamaan :
⎛V
Pmax = ⎜ ⎜
⎝n
+
My. X max
∑X
2
+
Mx.Ymax ⎞ ⎟⎟ ≤ Pijin 1 tiang 2 ∑Y ⎠
⎛ 643,579 74,05492 × 1,3 74,92794 × 1,3 ⎞ + + ⎟⎟ 2 2 9 × 6 1 , 3 6 1 , 3 × ⎝ ⎠
Pmax = ⎜⎜
= 86,2 ton ≤ Pijin 1 tiang = 160,390 x 0,606 = 86,2 ton ≤ = 97,19 ton.......OK
7.1.4 Kontrol Kekuatan Tiang Dari spesifikasi “Wika Pile Classification” direncanakan tiang pancang beton dengan : • Diameter : 500 mm • Tebal : 90 mm • Type : A3 : 166,21 ton • Allowable axial • Bending Momen crack : 14 ton m • Bending Momen ultimate : 21 ton m
¾ Kontrol terhadap Gaya Aksial Untuk Ø50 cm kelas A3 pada Wika Piles Classification, gaya aksial tidak diperkenankan melebihi 166,21 ton. Pmax = 86,2 ton < Pijin 97,19 ton …………………..OK
144
¾ Kontrol terhadap Gaya Momen Setelah tiang dipancang Perumusan yang dipakai diambil dari buku “Daya Dukung Pondasi Dalam” : Mmax = H (e + 1,5d + 0,5f) f
=
H 9.Cu .d
Dimana: H = Lateral Load e
= jarak antara lateral load (H) dengan muka tanah
d
= diameter pondasi
dari lampiran data tanah di ketahui qu = 0,85 kg/cm2 Cu =
1 2 qu = 0,425 kg/cm 2
= 4,25 t/m2 f
=
12,66715 = 0.627 m 9 × 4,25 × 0,5
M = Mmax = 16,66715. (0 + 1,5(0,5) + 0,5(0.627)) = 13,47 tm Untuk Ø50 cm kelas A3 pada Wika Piles Classification, momen tidak diperkenankan melebihi Mcrack = 14 tm. Cek kekuatan momen tiang : Mcrack = 14 tm > M = 13,47 tm ................. Ok
145 7.1.5 Perencanaan Poer Poer dirancang untuk meneruskan gaya dari struktur atas ke pondasi tiang pancang. Oleh karena itu poer harus memiliki kekuatan yang cukup terhadap geser pons dan lentur. Data perancangan poer : = 643,579 ton Pu = 86,2 ton P max (1 tiang) ∑ tiang pancang tiap group =9 Dimensi kolom = 700 × 700 mm2 Dimensi poer = 4,2 × 4,2 × 1 m3 Mutu beton (f’c) = 40 MPa Mutu baja (fy) = 410 MPa Diameter tulangan 25 mm Selimut beton = 50 mm Tinggi efektif (d) : dx = 1000 – 50 – ½ × 25 = 937,5 mm dy = 1000 – 50 – 25 – ½ × 25 = 912,5 mm •
Kontrol Geser Pons Pada Poer
Dalam merencanakan poer harus dipenuhi persyaratan kekuatan gaya geser nominal beton yang harus lebih besar dari geser pons yang terjadi. Hal ini sesuai yang disyaratkan pada SNI 03-2847-2002 pasal 13.12.2. Kuat geser yang disumbangkan beton dirumuskan :
2 ⎞ ⎛ fc ' ⎞ ⎛ φ .Vc = φ ⎜ 1 + ⎟ × bo × d ⎟⎜ ⎝ βc ⎠⎝ 6 ⎠ tetapi tidak boleh kurang dari : φ Vc = φ × ⅓ × f ' c × bo × d Dimana :
146 βc = rasio dari sisi panjang terhadap sisi pendek beton dari 700 daerah beban terpusat atau reaksi = =1 700 bo = keliling dari penampang kritis pada poer bo = 2 (bk + d) + 2(hk + d) dimana : bk = lebar penampang kolom hk = tinggi penampang kolom d = tebal efektif poer • Kontrol geser pons pada tiang pancang tengah (akibat Kolom) bo = 2 (700 + 937,5) + 2 (700 + 912,5) = 6500 mm Batas geser pons
⎛ 2 ⎞⎛ 40 ⎞⎟ φ Vc = 0,6 × ⎜1 + ⎟⎜ × 6500 × 937.5 ⎜ ⎟ 1 6 ⎠⎝ ⎝ ⎠ = 115620777,7 N = 1156,21 ton
φ Vc = 0,6 × ⅓. 40 × 6500 × 937,5 = 7708051,8 N = 770,805 ton
⎛ 587339 ⎞ P yang bekerja = 587,339- ⎜ ⎟ 9 ⎝ ⎠ = 552,08 ton P = 552,08 ton < φ Vc = 770,805 ton Jadi ketebalan dan ukuran poer memenuhi syarat terhadap geser ponds.
147 • Kontrol geser pons pada tiang pancang pojok
β c = rasio sisi terpanjang terhadap sisi terpendek (daerah beban terpusat) =
500 =1 500 bo = penampang kritis poer = 1 x πD + 800 + 800 4
= 2385,4 mm
Batas geser pons
2 ⎛ 40 ⎞ ⎟ × 2385,4 × 937,5 φ Vc = 0,6 × ⎛⎜1 + ⎞⎟⎜ ⎟ ⎜ 1 6 ⎝ ⎠⎝ ⎠ = 5743104,6 N = 574,310 ton
φ Vc = 0,6 × ⅓. 40 × 2385,4 × 937,5 = 2828736,4 N = 282,873 ton
⎛ 587339 ⎞ P yang bekerja = 587,339- ⎜ ⎟ 9 ⎝ ⎠ = 552,08 ton P = 552,08 ton < φ Vc = 574,310 ton Jadi ketebalan dan ukuran poer memenuhi syarat terhadap geser ponds.
148 •
Penulangan Poer
Untuk penulangan lentur, poer dianalisa sebagai kantilever dengan perletakan jepit pada kolom. Sedangkan yang bekerja adalah beban terpusat di tiang kolom menyebabkan reaksi pada tanah dan berat sendiri Perhitungan gaya dalam pada poer didapat dengan mekanika statis tertentu.
balok beban yang poer. teori
Gambar 7.3 Analisa Poer Sebagai Balok Kantilever a = jarak poer ke tepi kolom + selimut kolom + db sengkang + 1/2 db kolom = 80 + 5 + 1,2 + ½. 1,6 = 87 cm b = jarak tepi tiang pancang = 80 cm
Penulangan arah x Penulangan lentur : Pmax = 96231 kg q = 4,2 × 2,40 × 1 =10,08 ton/m Momen momen yang bekerja : M = ( 3 × 96231 × 0,87) – (1/2 × 10080 x 1,672) = 23711 kg m = 23,711 × 107 Nmm dx = 1000 – 50 – ½ × 25 = 937,5 mm dy = 1000 – 50 – 25 – ½ × 25 = 912,5 mm f ' c − 30 ⎞ β1 = 0,85- 8⎛⎜ ⎟ (SNI 03-2847-2002 ps 12.2.7.3) ⎝ 1000 ⎠
149 40 − 30 ⎞ = 0,85- 8⎛⎜ ⎟ = 0,77 1000 ⎝ ⎠ 0,85 × β 1 × f c ' ⎛⎜ 600 ⎞⎟ (SNI 03-2847-2002 ps 10.4.3) ρbalance = ⎜ ⎟ fy ⎝ 600 + f y ⎠ = 0,85 × 0,77 × 40 ⎛⎜ 600 ⎞⎟ 410 ⎝ 600 + 410 ⎠ = 0,039 (SNI 03-2847-2002 pasal 12.3.3) ρmax = 0,75 × ρb = 0,75 × 0,039 = 0,029 ρmin = 0,0018 m=
fy 0.85 × f ' c
(SNI 03-2847-2002 pasal 9.12.2.1) 400 = = 11,765 0.85 × 40
Mu 23,711 10 7 2 Rn = = = 0,0803 N/mm 2 2 φbd 0,8 × 4200 × 937,5
ρ perlu
2 m × Rn 1 ⎛⎜ = 1− 1− m ⎜⎝ fy
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
2 × 11,765 × 0,0803 ⎞ 1 ⎛ ⎜ ⎟ = 1− 1− ⎜ ⎟ 410 11,765 ⎝ ⎠ = 0,0002 < ρ min = 0,0018 Maka dipakai ρmin = 0,0018 Tulangan tarik yang dibutuhkan : Asperl u = ρ.b.d = 0,0018 × 4200 × 937,5 = 7087,5 mm2 Digunakan tulangan D25 – 125 (As pakai = 7363,1 mm2) Tulangan tekan yang dibutuhkan : As’= 0,5.As = 0,5. 7087,5 = 3543,75 mm2 Digunakan tulangan D25 – 250 (As pakai = 3927 mm2)
150 Penulangan arah y Pmax = 96231 kg q = 4,2 × 2,40 × 1 =10,08 ton/m Momen momen yang bekerja : M = ( 3 × 96231 × 0,87) – (1/2 × 10080 x 1,672) = 23711 kg m = 23,711 × 107 Nmm dx = 1000 – 50 – ½ × 25 = 937,5 mm dy = 1000 – 50 – 25 – ½ × 25 = 912,5 mm f ' c − 30 ⎞ β1 = 0,85- 8⎛⎜ ⎟ (SNI 03-2847-2002 ps 12.2.7.3) 1000 ⎠ ⎝ ⎛ 40 − 30 ⎞ = 0,77 = 0,85- 8⎜ ⎟ ⎝ 1000 ⎠ ρbalance =
0,85 × β1 × f c ' ⎛⎜ 600 ⎜ 600 + f fy y ⎝
⎞ ⎟ (SNI 03-2847-2002 ps 10.4.3) ⎟ ⎠
= 0,85 × 0,77 × 40 ⎛⎜ 600 ⎞⎟ 410 ⎝ 600 + 410 ⎠ = 0,039 ρmax = 0,75 × ρb = 0,75 × 0,039 = 0,029 ρmin = 0,0018 m=
(SNI 03-2847-2002 pasal 12.3.3)
(SNI 03-2847-2002 pasal 9.12.2.1)
fy 400 = = 11,765 0.85 × f ' c 0.85 × 40
23,711 10 7 Mu 2 N/mm Rn = = = 0 , 0875 φbd 2 0,8 × 4200 × 912,5 2
151
ρ perlu
2 m × Rn 1 ⎛⎜ = 1− 1− m ⎜⎝ fy
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
2 × 11,765 × 0,0875 ⎞ 1 ⎛ ⎜ ⎟ = 1− 1− ⎜ ⎟ 410 11,765 ⎝ ⎠ = 0,00021 < ρ min = 0,0018 Maka dipakai ρmin = 0,0018 Tulangan tarik yang dibutuhkan : Asperl u = ρ.b.d = 0,0018 × 4200 × 912,5 = 6898,5 mm2 Digunakan tulangan D25 – 125 (As pakai = 7363,1 mm2) Tulangan tekan yang dibutuhkan : As’= 0,5.As = 0,5. 6898,5 = 3449,25 mm2 Digunakan tulangan D25 – 250 (As pakai = 3927 mm2)
7.1.6 Perancangan Sloof Pondasi (Tie beam) Struktur sloof dalam hal ini digunakan dengan tujuan agar terjadi penurunan secara bersamaan pada pondasi atau dalam kata lain sloof mempunyai fungsi sebagai pengaku yang menghubungkan antar pondasi yang satu dengan yang lainnya. Adapun beban –beban yang ditimpakan ke sloof meliputi : berat sendiri sloof, berat dinding pada lantai paling bawah, beban aksial tekan atau tarik yang berasal dari 10% beban aksial kolom. Data – data perancangan : Dimensi sloof : b = 400 mm h = 600 mm Ag = 240000 mm2 Mutu bahan : fc’ = 30 MPa fy = 400 MPa Selimut Beton = 50 mm Tulangan utama D25
152 Tulangan sengkang = ∅12 Tinggi efektif (d) = 600 – (50 + 12 + ½ . 25) = 525,5 mm Beban-beban yang terjadi pada sloof : Berat sendiri sloof = 0,4 × 0,6 × 2400 Berat dinding = 10 m × 250
= 576 = 2500 qu = 3076
kg/m kg/m + kg/m
Panjang sloof = (panjang bentang – lebar poer)+daerah penjepitan = (10– 4,2) + 0,4 = 6,2 m Mutump = 1/12 x qu. L2 = 1/12 x 3076 x 6,22 = 9853,5 kgm Mulap = 1/8 x qu x L2 = 1/8 x 3076 x 6,22 = 14780,18 kgm D (Vu) = ½ x qu. L = ½ x 3076 x 6,2 = 9535,6 kg
Penulangan Lentur pada Sloof Pu = 10% Pukolom = 10 %.643579 = 64357,9kg Mutump = 9853,5 kgm = 98535000 Nmm Rasio tulangan pakai : P 64357,9.10 = = 2,68 ky = Ag 400 x600 Mu 98535000 = = 0,41 kx = Ag.h 400 x600 x1000 Dari diagram interaksi M-N F 400–30–0,8–2 , didapat ρ = 1 % Luas tulangan perlu : As = 0,01 x 400 x 600 = 2400 mm2 Dipasang Tulangan 6D25 ( As = 2945,2 mm2)
153 Penulangan Tarik pada Sloof qu = 3076 kg/m = 1/12 x qu. L2 Mutump = 1/12 x 3076 x 6,22 = 9853,5 kgm = 98535000 Nmm D (Vu)
= 10% Pukolom = 10 %.643579 = 64357,9kg = 643579 kg
Tulangan tarik yang dibutuhkan : Vu 643579 = 1608,95 mm2 = As = 400 fy Tulangan tekan yang dibutuhkan : As’ = 0,5 x As = 0,5 x 1608,95 = 804,475 mm2 Mu 98535000 Mn = = = 123168750 Nmm 0,8 ϕ 400 fy m = = = 15,68 0,85f' c 0,85 × 30 1,4 1,4 = = 0,0035 ρmin = fy 400
⎛ 600 ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ 600 + fy ⎝ ⎠ 0,85 × 30 × 0,85 ⎛ 600 ⎞ = 0,75 ⎟ ⎜ 400 ⎝ 600 + 400 ⎠ = 0,024 Mn 123168750 = = 1,12 = 2 2 400 × 525,5 bd
ρmax = 0,75 ρb = 0,75
Rn
ρperlu =
0,85.f' c.β. fy
1⎛ 2m.Rn ⎞ ⎟ ⎜1 − 1 − ⎜ m⎝ fy ⎟⎠
154
=
2 × 15,68 × 1,12 ⎞ 1 ⎛ ⎜1 − 1 − ⎟ = 0,00497 ⎟ 400 15,68 ⎜⎝ ⎠
ρmin > ρperlu Æ ρ = ρmin = 0,0035 Tulangan tarik yang dibutuhkan : As1 = ρ b d = 0,0035 x 400 x 525,5 = 735,7 mm2 Tulangan tekan yang dibutuhkan : As’1 = 0,5 x As1 = 0,5 x 735,7 = 367,85 mm2 Jumlah tulangan tarik : As + As1 = 1608,95 + 735,7 = 2344,65 mm2 Digunakan tulangan 5D25 (As = 2454,37 mm2) Jumlah tulangan tekan : As’ + As1’ = 804,475 + 367,85 = 1172,33 mm2 Digunakan tulangan 3D25 (As = 1472,6 mm2)
¾ Penulangan Geser Geser yang terjadi : Vu = 9535,6 kg = 95356 N
⎡ Nu ⎤ fc × bw × dx ⎢1 + ⎥ ⎣ 14. Ag ⎦ 95356 1 ⎡ ⎤ = 2 × × 35 × 400 × 539⎢1 + 6 ⎣ 14 × 400 × 600 ⎥⎦ 1 6
Vc = 2 × ×
= 437235,13 N ØVc = 0,75 × 437235,13 = 327926,35 N > Vu = 92956,5 N Karena Vu < ØVc, maka tidak perlu tulangan geser. Digunakan tulangan geser praktis Ø10 – 200.
155
BAB VIII PENUTUP 8.1 Kesimpulan Dari hasil perhitungan dan analisa yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan antara lain : 1. Dilakukan perhitungan struktur sekunder terlebih dahulu seperti perhitungan tangga, pelat lantai, dan balok anak terhadap beban-beban yang bekerja baik beban mati, beban hidup maupun beban terpusat. 2. Analisa balok dihitung terhadap kontrol lendutan, kontrol penampang (local buckling), kontrol lateral buckling dan kontrol geser. 3. Dilakukan kontrol terhadap balok utama dengan anggapan balok adalah balok baja dianggap sebagai struktur komposit dengan pelat pada saat komposit. Dimana balok menerima beban dari struktur sekunder yang harus dilakukan kontrol meliputi : kontrol lendutan, kontrol penampang (local buckling), kontrol lateral buckling dan kontrol geser. 4. Dilakukan kontrol kekuatan struktur kolom komposit yang meliputi kontrol luas minimum beton pada kolom komposit, perhitungan kuat tekan aksial kolom, perhitungan kuat lentur kolom, dan kontrol kombinasi aksial dan lentur. 5. Dari hasil pehitungan didapatkan data-data perencanaan sebagai berikut : Tebal Pelat Atap : 9 cm (atap) dan 10 cm (lantai) Tebal Pelat Lantai : 10 cm Dimensi Kolom : 70 x 70 cm Profil kolom : K 500.200.10.16 Profil Balok Induk 1 : WF 500.200.10.20 Profil Balok Induk 2 : WF 500.200.9.14 Profil Balok Anak : WF 400.200.8.13
156 Struktur bawah bangunan menggunakan tiang pancang pracetak dengan diameter 50 cm.
8.2 Saran Pelaksanaan struktur dengan sistem komposit baja – beton harus dilakukan dengan pengawasan yang ketat sebab pada bangunan baja, keakuratan pemasangan sangat penting, agar dapat diperoleh hasil sesuai dengan yang direncanakan.
157
DAFTAR PUSTAKA G. Salmon, Charles & E.Johnson, John.1991. Struktur Baja Desain Dan Perilaku Jilid 1 Edisi Kedua. Diterjemahkan oleh: Ir. Wira M.S.CE. Jakarta: Erlangga. Wahyudi, Herman. 1999. Daya Dukung Pondasi Dalam. Surabaya : ITS. Amon, Rene ; Knobloch, Bruce & Mazumder,Atanu. 1999. Perencanaan Konstruksi Baja Untuk Insinyur dan Arsitektur 2.Bandung : PT.Pradinya Paramita. Purwono, Rahmat. 2006. Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa. Rinaldy, Vebriano & Rustailang, Muhammad. 2005 Spiegel & Limbrunner. 1998 American Institute of Steel Construction – Load and Resistance Factor Design (AISC-LRFD). Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983. SNI 03-1726-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung. SNI 03-1729-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. SNI 03-2847-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung.
158
BIODATA PENULIS Penulis dilahirkan di Surabaya, 2 Nopember 1985, merupakan anak ketiga dari lima bersaudara. Penulis telah menempuh pendidikan formal, yaitu SDN Karang Pilang 446 Surabaya, SLTPN 16 Surabaya dan SMAN 15 Surabaya. Setelah lulus dari SMUN, pada tahun 2005 penulis diterima di S1 Teknik Sipil Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Penulis aktif sebagai Anggota sekaligus Fungsionaris Civil Engineering Computer Club (CECC) HMS-FTSP ITS. Penulis aktif mengikuti beberapa kegiatan seminar dan pelatihan yang diselenggarakan oleh Jurusan, Fakultas dan Institut, selain itu penulis pernah pernah mengikuti beberapa kompetisi dan perlombaan baik yang diselenggarakan oleh perguruan tinggi lain maupun perlombaan tingkat Nasional. Di jurusan Teknik Sipil ITS penulis mengambil bidang Struktur dan menyelesaikan studinya pada tahun 2009.
