LAPORAN PERHITUNGAN STRUKTUR
UNIVERSITAS TERBUKA PROYEK GEDUNG KANTOR UPBJJ JELETUNG - JAMBI
2014 28
LAPORAN PERHITUNGAN STRUKTUR UNIVERSITAS TERBUKA PROYEK GEDUNG UPBJJ JELETUNG - JAMBI
1.
Umum Proyek pembangunan Gedung Kantor UPBJJ Universitas Terbuka Jambi adalah suatu proyek pembangunan gedung bertingkat 2 lantai + 1 basement yang berlokasi di Jeletung Kota Jambi. Pada laporan ini disajikan perhitungan struktur atas dan perhitungan struktur bawah yang melandasi dokumen perencanaan yang diajukan.
2.
Deskripsi Bangunan dan Sistem Struktur Gedung merupakan bangunan bertingkat 2 lantai + 1 basement dan sistem struktur adalah sistem beton bertulang dengan Struktur Rangka Penahan Momen Menengah (SRPMM) beton.
3.
Metodologi Perencanaan Menggunakan metode Elemen Hingga dengan pemodelan struktur rangka / portal 3 dimensi serta elemen membran untuk pelat lantai. Analisa gempa menggunakan analisa gempa statik. Analisa menggunakan paket program ETABS.
29
Model
Denah Basement Elevasi -2.70 m
Denah Basement Elevasi -1.70 m
30
Denah lt.1 elevasi +1.80 m
Denah lt.2 elevasi +5.90 m
31
Denah Atap elevasi +9.80 m
Pemodelan Struktur 3 Dimensi
32
4.
Peraturan yang Digunakan Peraturan yang digunakan dalam proses perencanaan ini adalah : 1. PUBI-1982, Peraturan Umum Bahan Bangunan di Indonesia 2. PBIUG-1983, Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 3. SNI 03-1727-1989, Tata Cara Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung atau penggantinya 4. SNI 03-1726-2002, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan dan Gedung 5. SNI 03-2847-2002, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan danGedung 6. SNI 03-1729-2002, Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung.
5. Spesifikasi Pembeban A. Beban Layan Yang Bekerja 1. Beton
= 24
2. Beban dinding ½ bata
= 2.5 kN/m2
3. Beban atap metal roof
= 0.1 kN/m2
4. Beban dinding bata ringan
= 1.2 kN/m2
5. Beban hidup lantai parkir
= 4.0
6. Beban hidup lantai
= 2.5 kN/m2
7. Beban Super Dead Load (SDL)
= 1.44 kN/m2
-
Screed 3cm =3x21 kg/m2
= 63 kg/m2
-
Mekanika dan Elektrikal
= 10 kg/m2
-
Penutup Lantai Ubin
= 24 kg/m2
-
Penggantung langit-langit
= 15 kg/m2 Total
8. Beban hidup atap
= 144 kg/m2
kN/m3
kN/ m2
1.44 kN/m2
= 1.0 kN/m2
33
9. Beban Sendiri Berat sendiri komponen struktur (DL) sudah dihitung secara otomatis oleh ETABS berdasarkan input data dimensi dan karakteristik material yang direncanakan. B. Parameter Untuk Design Gempa i. Lokasi dan Wilayah Gempa Lokasi struktur berdasarkan SNI 03-1726-2002 berada di wilayah gempa 3, kondisi tanah sedang dengan koefisien gempa C sebagai berikut :
Tabel. Koefisien Gempa Dasar Waktu Getar Alami Koefisien T (detik) Gempa Dasar 0
0.23
0.2
0.55
0.6
0.55
> 0.6
0.33/T
ii. Kategori Gedung Gedung difungsikan sebagai gedung umum untuk penghunian. Maka : Faktor keutamaan struktur (I)
= 1.0 (Tabel 1. Pasal 4.1.2 SNI 03-1726-2002)
iii. Daktilitas Struktur (R) Untuk
gedug
dengan
tipe
ganda
(sistem
dinding
geser
yang
dikombinasikan dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah) nilai faktor modifikasi respon struktur beton dan baja adalah R = 5.5 (Tabel 3. Pasal 4.3.6 SNI 03-1726-2002) iv. Damping ratio (D)
= 0.05
v. Kombinasi ragam dihitung dengan metode CQC (Complete Quadratic Combination) SNI 03-1726-2002 pasal 7.2.2
34
vi. Tinjauan arah gempa = 0° dan 90° (bolak balik)
6. Spesifikasi Bahan dan Penampang A. SPESIFIKASI MATERIAL DAN DATA STRUKTUR BETON Spesifikasi Material Untuk Struktur Beton Bertulang Mutu Beton
:
Pelat
: K-300 (Fc’ = 25 Mpa)
Balok
: K-300 (Fc’ = 25 Mpa)
Tie Beam
: K-300 (Fc’ = 25 Mpa)
Kolom
: K-300 (Fc’ = 25 Mpa)
Keterangan
= (1 Mpa = 10 kg/cm2)
K300 Specified Conc. Comp Strenght, f’c
= 0.83 x = 0.83 x 300 = 249 kg/cm2 = 25 Mpa
Modulus of elasticity (SNI 03-2847-2002 pasal 10.5) K300
= 4700 √
= 4700 √
Mpa
x 10
= 2.35 x 105 x 10.000 = 2.35 x 109 Kg/m2 ᵧ beton
: 2400 kg/m³
Mutu Baja Tulangan : Fy : 2400
⁄
(240Mpa), untuk Ø < 10mm (BJTP 24)
Fy : 4000
⁄
(400Mpa), untuk Ø ≥ 10mm (BJTP 40)
Phi (Tension Controlled)
= SNI 03-2874-02 pasal 11.3 = 0.8
35
B. SPESIFIKASI MATERIAL DAN DATA STRUKTUR BAJA Spesifikasi Material Untuk Struktur Baja Mutu Baja
: BJ 37
-
Tegangan leleh (fy)
= 240 MPa = 2.4 x 107 kg/m2
-
Tegangan putus (fu)
= 370 Mpa = 3.7 x 107 kg/m2
-
Peregangan minimum = 20% (SNI 03-1729-2002 pasal 5.3.5)
-
Modulus Elastisitas (E)
= 200 GPa = 2 x 105 Mpa = 2x1010 kg/m2
-
Nisbah poisson (μ)
= 0.3
-
Modulus geser (G)
= 80.000 MPa
-
Koefisien pemuaian (α) = 12x10-6/°C (SNI 03-1729-2002 pasal 5.1.3)
Penampang Pada perencanaan struktur pelat lantai sebagai pelat dua arah dan bentuk penampang balok yang digunakan adalah balok kotak.
36
Penampang Retak Dalam memperhitungkan peretakan elemen-elemen struktur dalam kondisi batas,
maka
dalam modelisasi
dan
analisa
struktur
momen
inersia
penampang diambil sebagai inertia penampang retak sebagaimana ditentukan dalam SNI-03-2847-2002 pada pasal 12.11 ayat 1
7. Analisis Struktur 7.1 Metode Analisis (ref: SNI-03-2847-2002 pasal 10.3) Analisis komponen struktur harus mengikuti ketentuan berikut : semua komponen struktur rangka atau struktur menerus direncanakan terhadap pengaruh maksimum dari beban faktor yang dihitung sesuai dengan metode elastik, atau mengikuti peraturan khusus.
7.2 Model Struktur Model analisis struktur dapat dilihat pada Lampiran dimana analisis dilakukan dalam skala tiga dimensi. Kerangka struktur terdiri dari kolom, balok dan pelat Input program dapat dilihat pada Lampiran.
37
7.3 Perhitungan Massa (ref: SKBI-1.3.53.1987 Tabel 4 Koefisien Reduksi Beban Hidup) Meliputi perhitungan massa segmen dan massa lantai beserta pusat massa.
7.4 Perhitungan Pusat Massa, Pusat Rotasi dan Eksentrisitas Pusat Massa terhadap Pusat Rotasi Lantai Tingkat (ref : SNI 03-1726-2002 pasal 5.4.1., 5.4.2, 5.4.3) Pusat massa lantai tingkat suatu struktur gedung adalah titik tangkap resultante beban mati, berikut beban hidup yang sesuai, yang bekerja pada lantai tingkat itu. Pada perecanaan struktur gedung, pusat massa adalah titik tangkap beban gaya gempa dinamik. Sedangkan pusat rotasi lantai tingkat suatu struktur adalah suatu titik pada lantai tingkat itu yang bila suatu beban horisontal bekarja padanya, lantai tingkat tersebut tidak berotasi, tetapi hannya bertranslasi, sedangkan lantai-lantai tingkat lainnya yang
tidak
mengalami
beban
horizontal
semuanya
berotasi
dan
bertranslasi. Program ETABS sudah dapat menghitung secara otomatis letak pusat massa dan pusat rotasi tiap lantai tingkat. Namun dalam perencanaan struktur terhadap pengaruh gempa rencana harus ditinjau adanya eksentrisitas rencana ed antara pusat massa dan pusat rotasi lantai tingkat. Karena program ETABS belum dapat menghitung eksentrisitas rencana ed, maka perhitungannya harus dilakukan secara manual : Eksentrisitas teoritis (e)= jarak antara pusat massa dengan pusat rotasi. Eksentrisitas rencana (ed) diambil dari nilai terbesar antara : Untuk 0 < e < 0.3b : Ed = 1.5e + 0.05 b
atau ed = e-0.05 b
Untuk e>0.3 b Ed = 1.33 e + 0.1 b
atau ed = 1.17 e – 0.1 b
Dimana b = lebar bangunan Eksentrisitas tambahan (e+) = ed – e, diberikan dengan menggeser pusat massa menjauhi posisi pusat rotasi, akaibat pengaruh momen torsi tingkat. Perhitungan (e+) dilakukan untuk setiap arah gempa rencana.
38
Faktor Reduksi Kekuatan Faktor reduksi kekuatan (ø) yang digunakan pada perencanaan gedung ini adalah 1. Lentur tanpa beban aksial
0.80
2. Aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur
0,80
3. Komponen struktur dengan tulangan spiral
0,70
4. Komponen struktur lainnya
0,65
5. Geser dan torsi
0,75
Analisis mekanika teknik untuk menentukan gaya dalam dilakukan dengan kombinasi beban sebagai berikut. a. Tinjauan Garavitasi 1. q = 1.4DL + 1.4SDL 2. q = 1.2DL + 1.2DL + 1.6LL b. Tinjauan Dinamis - Untuk struktur Atas 1. q = 1.2DL + 1.2SDL + 1 LLr ± 1 E 2. q = 0.9DL +0.9SDL ± 1 E - Untuk struktur bawah 1. q = 1.2DL + 1.2SDL + 1 LLr ± 1 E + 1 Fbx + 0.3Fby 2. q = 1.2DL + 1.2SDL + 1 LLr ± 1 E + 0.3 Fbx + Fby 3. q = 0.9DL + 0.9SDL + 1 LLr ± 1 E + 1 Fbx + 0.3 Fby 4. q = 0.9DL + 0.9SDL + 1 LLr ± 1 E + 0.3 Fbx + 1 Fby
8.
Hasil-hasil Perencanaan 8.1
Perencanaan Pelat Dalam
merencanakan
pelat
beton
bertulang,
yang
perlu
dipertimbangkan bukan hannya pembebanan tetapi tebal pelat dan syarat-syarat tumpuan pada tepi.
8.2
Perencanaan Kolom Perencanaan penulangan kolom dilakukan dengan program ETABS yang menggunakan referensi peraturan standar ACI , kemudian faktor reduksi kekuatan pada ETABS disesuaikan agar sesuai dengan SNI-032847-2002. Prinsip penulangan kolom yang digunakan berupa desain kapasitas (Capacity Design) dengan system penulangan biaxial bending. (Lampiran)
39
8.3
Perencanaan Balok Dalam analisa perencanaan kekakuan balok dibuat sebagai balok kotak.
Program ETABS
akan menghitung dan memberikan luas
tulangan yang diperlukan balok akibat momen lentur dan gaya geser beserta jenis kombinasi beban yang menyebabkan keadaan ekstrim. (Lampiran).
8.4
Kinerja Struktur Gedung (ref : SNI 03-1726-2002 pasal 8.1., 8.1.2, 8.2.1) Kinerja struktur gedung didesain untuk memenuhi persyaratan kinerja batas layan dan batas ultimit.
Kondisi Batas Layan Kinerja batas layan struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat akibat pengaruh gempa rencana, dimana dihitung dari simpangan struktur gedung tersebut akibat pengaruh Gempa Nominal yang telah dibagi faktor skala. Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas layan struktur gedung, perbandingan antara simpangan antar tingkat dan tinggi tingkat yang bersangkutan tidak boleh melebihi (0.03/R x tinggi tingkat yang bersangkutan) dan simpangan antar tingkat tidak boleh melebihi 3.0 cm.
Kondisi Batas Ultimit Kinerja batas untimit struktur gedung ditentukan oleh simpangan dan simpangan antar tingkat maksimum struktur gedung akibat pengaruh Gempa
Rencana
dalam
kondisi
struktur
gedung
diambang
keruntuhan, dimana tidak boleh melampaui 0.02 kali tinggi tingkat yang bersangkutan. Pengecekan terhadap kinerja batas layan dan kinerja kondisi batas ultimit dapat dilihat pada lampiran.
40
9. Penutup Demikian laporan ini disajikan agar dapat digunakan dengan semestinya oleh pihak-pihak terkait dalam mendukung pembangunan proyek ini.
41
LAMPIRAN I
PEMODELAN STRUKTUR
42
Denah Kolom Balok Basement Elevasi -2.70 m
Denah Kolom Balok Basement Elevasi -1.70 m
43
Denah Kolom Balok Lt.1 Elevasi +1.80 m
Denah Kolom Balok Lt.2 Elevasi +5.90 m 44
Denah Kolom Balok Lt.2 Elevasi +9.80 m
Potongan-3
45
Potongan-5
Potongan-E 46
View 3D
47
LAMPIRAN II
PEMBEBANAN PEMBEBANAN 2. Beban Mati (DL) Lantai tipikal a. Pelat tebal 120 mm= 0.12 m x 24 kN/m3
= 2,88 kN/m2
3. SDL Lantai tipikal -
Tile (t = 1 cm)
: 24 kg/m2
: 0.24 kN/m2
-
Mortar (t = 4 cm)
: 84 kg/m2
: 0.84 kN/m2
-
Ceiling, (Asbes Cement + hanger)
: 20 kg/m2
: 0.20 kN/m2
-
Mekanikal & Elektrikal
: 7 kg/m2
: 0.7 kN/m2
: 135 kg/m2
: 1.35 kN/2
Total 4. Beban Hidup (LL) a. Lantai kantor b. Lantai dak
= 2,5 kN/m2 = 1,0 kN/m2
5. Beban dinding/partisi a. Dinding ringan b. Dinding bata
= 1.20 kN/m2 = 2,50 kN/m2
6. Beban sendiri balok dan kolom Program ETABS dapat langsung menghitung berat sendiri balok dan kolom serta mengalikannya dengan factor beban berdasarkan input data dimensi dan karakteristik material 7. Beban Dinamis/ Beban Gempa -
Wilayah Gempa Analisa Koefisien Gempa Dasar ©
: Wilayah 3 (Jambi) – Tanah Sedang : Respons spectrum : C= 0.23 untuk T= 0 detik C= 0.55 untuk T= 0,2 - 1.0 detik (ref : SNI 03-1726-2002 Gambar 2 Respons Spektrum Gempa Rencana)
48
94
o
96
o
98
o
100
o
102
o
104
o
106
o
108
o
110
o
112
o
114
o
116
o
118
o
120
o
122
o
124
o
126
o
128
o
130
o
132
o
134
o
136
o
138
o
140
o
10 o
8
10 o
0
o
80
200
400
8
o
Kilometer
6o
6o Banda Aceh 1
2
3
4
5
6
4o
5
4
3
2
1
4o
Medan
2
o
2o Manado Ternate
Pekanbaru
0
1
o Samarinda 1 Padang 5
6
2o
4
3
4
Palu
2
3
4
Biak Palangkaraya
Jayapura
6 Banjarmasin
Palembang
4
2o
5
2 1
5
Bengkulu
o
o
3
Manokwari Sorong
Jambi
5
0
2
Kendari
Ambon
4
4 1
Tual
2
2
Jakarta Bandung Semarang Garut Sukabumi Tasikmalaya Solo Jogjakarta
8o
o
3
Makasar
Bandarlampung
6o
6o
1
Surabaya 3 Blitar Malang Banyuwangi
Cilacap
Denpasar
Mataram
8o
4 Merauke 5 6
10
o
12
o
5
Kupang
10
o
12
o
14
o
4
Wilayah
1
: 0,03 g
Wilayah Wilayah
2
: 0,10 g : 0,15 g
Wilayah
3 4
Wilayah
5
: 0,25 g
Wilayah
6
3 2
14
1
: 0,20 g
o
: 0,30 g
16 o
16 o 94
o
96
o
98
o
100
o
102
o
104
o
106
o
108
o
110
o
112
o
114
o
116
o
118
o
120
o
122
o
124
o
126
o
128
o
130
o
132
o
134
o
136
o
138
o
140
o
Gambar 2.1. Wilayah Gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar dengan perioda ulang 500 tahun
-
Faktor Keutamaan Struktur (I)
: 1 (Gedung umum untuk hunian, perniagaan, kantor) (ref : SNI 03-1726-2002 Tabel 1 Faktor Keutamaan untuk berbagai kategori gedung dan bangunan)
Tabel 1 Faktor Keutamaan I untuk berbagai kategori gedung dan bangunan Faktor Keutamaan Kategori gedung Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan dan perkantoran Monumen dan bangunan monumental
I1
I2
I3
1,0
1,0
1,0
1,0
1,6
1,6
1,4
1,0
1,4
1,6
1,0
1,6
1,5
1,0
1,5
Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio dan televise Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas, produk minyak bumi, asam, bahan beracun Cerobong, tangki diatas menara Catatan : Untuk semua struktur bangunan gedung yang ijin penggunaannya diterbitkan sebelum berlakunya standar ini maka Faktor Keutamaan, I, dapat dikalikan 80% -
Faktor reduksi gempa (R) Damping ratio (D) Kombinasi ragam Tinjauan arah gempa
: 5.5 : 0.05 : CQC (Complete Quadratic Combination) : 00 dan 900
49
8. Kombinasi Pembebanan (ref : RSNI 2002 pasal 11.2) Pada program ETABS v.9.60 dilakukan kombinasi pembebanan untuk gaya-gaya dalam sebagai berikut : c. Tinjauan Garavitasi 1. q = 1.4DL + 1.4SDL 2. q = 1.2DL + 1.2DL + 1.6LL d. Tinjauan Dinamis - Untuk struktur Atas 3. q = 1.2DL + 1.2SDL + 1 LLr ± 1 E 4. q = 0.9DL +0.9SDL ± 1 E - Untuk struktur bawah 5. q = 1.2DL + 1.2SDL + 1 LLr ± 1 E + 1 Fbx + 0.3Fby 6. q = 1.2DL + 1.2SDL + 1 LLr ± 1 E + 0.3 Fbx + Fby 7. q = 0.9DL + 0.9SDL + 1 LLr ± 1 E + 1 Fbx + 0.3 Fby 8. q = 0.9DL + 0.9SDL + 1 LLr ± 1 E + 0.3 Fbx + 1 Fby
Dimana :
DL SDL LL LLr E Fbx Fby
= Beban mati = Beban mati tambahan = Beban hidup = Beban hidup (yang direduksi menjadi 0.5 LL untuk semua beban hidup yang kurang dari 500 kg/m2 = Beban gempa arah α dan 30% arah (α+90) atau sebaliknya, diambil hasil kombinasi beban terbesar = Beban gempa horizontal nominal statik ekivalen akibat gaya inersia sendiri arah X = Beban gempa horizontal nominal statik ekivalen akibat gaya inersia sendiri arah Y
50
Beban Hidup (LL) Lt. Dasar
Lt. 1(LL)
51
Ket : satuan dalam Kgf - m
Lt. Atap (LL)
Beban Super Dead Load(SDL) Lt. Dasar
52
Ket : satuan dalam Kgf - m
Lt. 1 (SDL)
Lt. 2 (SDL)
53
Ket : satuan dalam Kgf – m
Lt. Atap (SDL)
Beban Dinding
54
Ket : satuan dalam Kgf – m
55
LAMPIRAN III
PERHITUNGAN MASSA, PUSAT MASSA, PUSAT ROTASI, DAN EKSENTRISITAS TAMBAHAN
56
PERHITUNGAN MASSA, PUSAT MASSA, PUSAT ROTASI, DAN EKSENTRISITAS TAMBAHAN Perhitungan massa meliputi massa : - Pelat lantai + 0.3 live load (ref : SKBI – 1.3.53.1987 tabel 4 koefisien reduksi beban hidup) - Kolom - Balok
57
Pusat massa lantai adalah titik tangkap resultantate beban mati, beban hidup yang bekerja pada lantai tersebut, serta titik tangkap beban gempa dinamik (ref : SNI 03-1726-2006 pasal 5.4.1). Pusat rotasi lantai adalah suatu titik pada lantai tersebut yang bila suatu beban horizontal bekerja padanya, lantai tersebut tidak berotasi, tapi hanya bertranslasi, sedangkan lantai-lantai yang tidak mengalami beban horizontal semuanya berotasi dan bertranslasi (ref : SNI 03-1726-2006 pasal 5.4.2). Program ETABS dapat menghitung secara otomatis besarnya massa, letak pusat massa, dan letak pusat rotasi tiap lantai. Tetapi, program ini tidak mampu menghitung secara otomatis besarnya eksentrisitas rencana. Oleh sebab itu perlu dilakukan perhitungan manual untuk mendapatkan nilai eksentrisitas rencana. Eksentrisitas rencana pusat massa lantai terhadap pusat rotasi lantai pada peninjauan
beban
dimaksudkan
untuk
mengantisipasi
membesarnya
pengaruh momen torsi horizontal lantai dengan tidak berimpitnya pusat massa lantai dan pusat rotasi. Apabila ukuran horizontal terbesar denah struktur gedung pada lantai tingkat itu, diukur tegak lurus pada arah pembebanan gempa, dinyatakan dengan b, maka eksentrisitas rencana (ed) harus ditentukan sebagai berikut (ref : SNI 03-1726-2006 pasal 5.4.3) :
Untuk 0 < e < 0.3 b ed = 1.5 e + 0.05 b atau ed = e-0.05 b Dan
dipilih
diantaranya
keduanya
yang
pengaruhnya
paling
menentukan untuk unsur atau subsistem struktur gedung yang ditinjau.
Untuk e < 0.3
ed = 1.33 e + 0.1 b atau ed = 1.17 e – 0.1 b
Dan dipilih diantara keduanya yang pengaruhnya paling menentukan untuk unsur atau subsistem struktur gedung yang ditinjau. Eksentrisitas tambahan (e+) = ed – e, diberikan dengan menggeser pusat massa menjauhi posisi pusat kekakuan, akibat pengaruh momen torsi tingkat. Perhitungan (e+) dilakukan untuk setiap arah gempa rencana. Besarnya massa, letak pusat massa, pusat kekakuan, dan besarnya eksentrisitas tambahan untuk masing-masing lantai dapat dilihat pada halaman berikut :
58
MASSA, PUSAT MASSA, PUSAT ROTASI PERHITUNGAN EKSENTRISITAS
Dimana : Mass X dan Mass Y adalah massa gedung arah X dan Y perlantai; XCM dan YCM adalah koordinat titik massa gedung arah X dan Y per lantai; CumMass X dan CumMass Y adalah kumulatif massa gedung arah X dan Y per lantai; XCCM dan YCCM adalah koordinat pusat kekakuan gedung per lantai.
59
LAMPIRAN IV
ANALISIS GAYA GESER STATIK
60
61
29
30
LAMPIRAN V
PERHITUNGAN PERENCANAAN STRUKTUR ATAS
31
LAMPIRAN V-1
PERHITUNGAN PERENCANAAN STRUKTUR KOLOM
32
PERENCANAAN STRUKTUR KOLOM Perencanaan penulangan kolom dilakukan dengan program ETABS v 9.6. yang menggunakan referensi peraturan standar UBC 97, kemudian faktor reduksi kekuatan pada ETABS v 9.6 disesuaikan agar sesuai dengan SNI-03-2847-2002. Prinsip penulangan kolom yang digunakan berupa desain kapasitas (Capacity Design) dengan system penulangan biaxial bending. Prosedur perencanaan : 1. Buat diagram interaksi gaya aksial dan momen biaksial untuk setiap tipe penampang . Rasio tulangan yang diijinkan terhadap penampang kolom ialah 1% - 6% 2. Periksa kapasitas kolom untuk gaya aksial dan momen biaksial terfaktor untuk setiap kombinasi pembebanan. 3. Perencanaan penulangan geser kolom
-
Pmax = 0.80 Po untuk kolom persegi Pmax = 0.85 Po untuk kolom bulat Po = Φmin [0.85 x fc’ x (Ag – Ast) + fy x Ast] Φmin = 0.70 untuk sengkang persegi Φmin = 0.75 untuk sengkang spiral
33
2. Periksa Kapasitas Kolom a. Tentukan Pu, Mux, dan Muy b. Tentukan faktor perbesaran momen kolom - sx dan sy = 1.0 jika P-Delta analisis disertakan -
b =
Dimana : Po =
K = 1.00
EI =
atau EI =
Βd = beban mati aksial terfaktor maks/beban total aksial terfaktor maks Cm = 0.6 + 0.4
≥ 0.4
M1 dan M2 adalah momen ujung kolom (M2 > M1) Nilai M1/M2 positif jika arah M1 dan M2 berlawanan, dan negatif bila M1 dan M2 searah. c. Periksa kapasitas kolom Periksa gaya dan momen terhadap diagram interaksi kolom : P = Pu Mx = δbx . Muxb + δsx . Muxs My = δby . Muyb + δsx . Muys Dimana : Pu = gaya aksial terfaktor Muxb & Muyb = momen terfaktor arah mayor dan minor akibat pembebanan gravitasi Muxs & Muys = momen terfaktor arah mayor dan minor akibat Gaya lateral δbx, δby, δsx, δsx = faktor perbesaran momen d. Gambar koordinat P, Mx, My pada kurva diagram interaksi Jika titik tersebut terletak di dalam diagram, maka kapasitas kolom mencukupi Jika titik tersebut terletak diluar diagram, maka kolom mengalami tegangan lebih, kapasitas kurang 3. Penulangan Geser Kolom Penulangan geser kolom direncanakan untuk setiap kondisii pembebanan dalam arah mayor dan minor kolom, dengan prosedur :
34
a. Tentukan gaya aksial (Pu) dan gaya geser (Vu) dari kolom. Vu = Vp + Vd+1 Dengan Vp = gaya geser akibat momen kapasitas pada kedua ujung balok Dengan Vd+1 = gaya geser pada balok akibat beban gravitasi Nilai Vp diambil yang maksimum antara Vp1 dan Vp2 Vp1 =
Vp2 =
MI-,MI+ = Momen kapasitas balok kolom negatif dan positif pada ujung i + Mj ,Mj = Momen kapasitas balok kolom negatif dan positif pada ujung j b. Tentukan gaya geser yang dipikul beton (Vc) Jika kolom dibebani gaya aksial tekan : Vc = 2.0
Jika kolom dibebani gaya aksial tarik : Untuk desain rangka pemikul momen khusus, Vc = 0 jika memenuhi kedua syarat ini : Pu (tekan) < fc’. Ag/20 Gaya geser akibat beban gempa (VE ≥ 0.5 Vu)
c. Hitung luas tulangan geser perlu (Av) Untuk kolom persegi Av =
Untuk kolom bulat Av =
Bila syarat tidak terpenuhi, maka penampang harus diperbesar.
35
Cek Kapasitas Kolom
36
LAMPIRAN V-2
DESAIN TULANGAN KOLOM (OUTPUT ETABS) TERLAMPIR
37
LAMPIRAN V-3
PERHITUNGAN PERENCANAAN STRUKTUR BALOK
38
PERENCANAAN BALOK Perencanaan balok portal memperhitungkan kuat lentur dan geser. Data :
Mutu beton K - 300
fc’ = 25 MPa
Mutu baja BJTD-40 fy = 400 MPa Tebal selimut beton minimum = 2.5 cm = 25 mm Program ETABS akan menghitung dan memberikan luas tulangan yang diperlukan balok akibat momen lentur dan gaya geser beserta jenis kombinasi beban yang menyebabkan keadaan ekstrim. Pengguna program ETABS dapat mengetahui banyaknya tulangan yang dibutuhkan di lokasi-lokasi tertentu dalam suatu balok, dengan menentukan banyaknya lokasi minimal dalam suatu balok sebelum desain dilakukan. Dalam hal ini masing-masing balok dibagi menjadi minimal 3 lokasi peninjauan, yaitu ujung i, ½ bentang, dan ujung j. Semua balok hanya didesain pada arah momen lentur mayornya, demikian pula untuk gaya gesernya. A. Penulangan Lentur Langkah perencanaan : 1. Menentukan momen terfaktor maksimum 2. Menentukan luas tulangan yang diperlukan Balok yang direncanakan diasumsikan memiliki penampang persegi. Cara perhitungan penulangan lentur balok adalah sebagai berikut :
Menentukan β1 β1 = 0.85 – 0.05 ((fc’- 4000)/1000) ; 0.65 ≤ β1 ≤ 0.85
Menentukan faktor Cb Cb =
=
Menentukan tinggi daerah tekan beton = d– max
= 0.75 β1cb
Bila
≤
max,
maka luas tulangan tarik As =
Bila
≤
max,
maka dibutuhkan tulangan tekan dengan perhitungan sebagai berikut
: C = 0.85 c’b
max
39
Muc = C Mus = Mu – Muc’ s’ = 0.003Es As’ = Sedangkan, tulangan tarik As = As1 + As2, dimana : As’ =
As2 =
B. Penulangan Geser Langkah perencanaan : 1. Menentukan Vu yaitu gaya geser terfaktor 2. Menentukan Vc yaitu gaya geser yang dapat ditahan oleh beton 3. Menentukan tulangan geser pada kondisi seimbang
Cara perhitungan penulangan geser balok adalah sebagai berikut :
Menentukan Vu Vu = Vp + V d+1 Dengan : Vp = gaya geser akibat momen kapasitas pada kedua ujung balok V d+1 = gaya geser pada balok akibat beban gravitasi
Nilai Vp diambil yang maksimum antara Vp1 dan Vp2 Vp1 =
Vp2 =
Dimana : MI- = Momen kapasitas balok ujung I tulangan atas dalam keadaan tarik MJ+ = Momen kapasitas balok ujung J tulangan bawah dalam keadaan tarik MI+ = Momen kapasitas balok ujung I tulangan bawah dalam keadaan tarik MJ- = Momen kapasitas balok ujung J tulangan atas dalam keadaan tarik
Menentukan Vc Vc = 2 Untuk desain struktur rangka pemikul momen khusus Vc = 0 bila memenuhi 2 syarat ini : 1. Gaya aksial tekan terfaktor (termasuk akibat beban gempa) kurang dari fc’ Ag/20 2. Gaya geser akibat beban gempa lebih dari atau sama dengan setengah dari gaya geser total yang terjadi di sepanjang bentang balok
40
Menentukan luas tulangan geser Av Av = Dengan syarat (Vu/Ø – Vc) ≤ 8 Dan nilai faktor reduksi kekuatan diambil = 0.6
C. Penulangan Torsi Langkah perencanaan : 1. Menentukan besarnya momen terfaktor 2. Menentukan besarnya luas tulangan sengkang untuk torsi 3. Menentukan besarnya luas tulangan longitudinal torsi
Cara perhitungan penulangan torsi balok adalah sebagai berikut :
Menentukan terlebih dahulu apakah efek torsi diabaikan atau perlu dihitung
Bila Tu <
, maka efek torsi diabaikan
Bila Tu <
, maka dibutuhkan tulangan torsi
Menentukan Acp, Pcp, Aoh, dan Ao Dt = diameter tulangan sengkang untuk torsi S = selimut beton Acp = luas yang dibatasi oleh keliling luar penampang beton = b.h Pcp = Keliling luar penampang beton = 2.(b+h) Aoh = luas daerah yang dibatasi oleh garis pusat tulangan sengkang torsi terluar = (b-2s-dt) . (h-2s-dt) Ph = keliling dari garis pusat tulangan sengkang torsi terluar = 2.((b-2s-dt) . (h-2s-dt))
Ao
= luas bruto yang dibatasi oleh lintasan aliran geser = 0.85 Aoh
Memeriksa apakah dimensi penampang solid sudah cukup besar Syarat :
≤ Ø
Bila syarat tidak terpenuhi, maka penampang harus diperbesar
Menghitung luas tulangan sengkang untuk torsi Tn = Tu/0.75
Dengan : yv = tegangan leleh tulangan sengkang torsi
41
Ø = 450 (untuk komponen struktur non prategang) Selanjutnya, nilai At/S dikalikan dua dan ditambah dengan nilai Av/S untuk mendapatkan besar tulangan sengkang yang dibutuhkan setiap panjang tertentu.
Menghitung luas tulangan longitudinal torsi
dimana :
≥
Al / sisi =
42
LAMPIRAN V-4
DESAIN TULANGAN BALOK (OUTPUT ETABS) TERLAMPIR
43
LAMPIRAN V-5
PERHITUNGAN PERENCANAAN STRUKTUR PELAT DAN TANGGA PERENCANAAN PELAT Dalam merencanakan pelat beton bertulang, yang perlu dipertimbangkan bukan hanya pembebanan, tetapi juga tebal pelat dan syarat-syarat tumpuan pada tepi. Langkah-langkah dalam merencanakan tebal pelat adalah sebagai berikut (ref : SKSNI T-15-1991-03) 1. menentukan tulangan bersih pelat dalam arah x dan y
keterangan : Iy = bentang pelat yang terpanjang diukur antara as balok (mm) Ix = bentang pelat yang terpendek diukur antara as balok (mm) Iyn = bentang bersih pelat yang terpanjang (mm) = Iy - ½b3 -½b4 Ixn = bentang bersih pelat yang terpanjang (mm) = Ix - ½b1 -½b2 2. menentukan nilai = Iyn / Ixn 3. menaksir tebal pelat (h awal) dan menentukan Ix dan Iy Ix pelat = (1/12). Ix h3 (mm4) Iy pelat = (1/12). Iy h3 (mm4) 4. menentukan nilai Ix balok 1, Ix balok 2, nilai Iy balok 3, Iy balok 4 Ix B1 = (1/12). b1. h13 Ix B2 = (1/12). b2. h23 Iy B2 = (1/12). b3. h33 Iy B2 = (1/12). b4. h43
44
5. menentukan nilai 1 = Ix B1/ Ix pelat 2 = Ix B2/ Ix pelat 3 = Ix B3/ Ix pelat 4 = Ix B4/ Ix pelat m = (i)/ n = (1 + 2 + 3 + 4) / n 6. menentukan tebal pelat yang dibutuhkan h (mm) h= dengan fy= mutu tulangan pelat (MPa) 7. menentukan tebal pelat minimum (hmin) dan tebal pelat maksimum (hmaks) hmin =
hmaks = Contoh perhitungan tebal pelat untuk beberapa jenis pelat dapat dilihat pada halaman berikutnya. Selain tebal pelat, jenis perletakan juga merupakan faktor penting dalam perencanaan pelat dapat berotasi bebas pada tumpuan, maka pelat itu dikatakan ‘ditumpu bebas’ (misal : pelat yang ditumpu pada tembok bata). Bila tumpuan mencegah pelat berotasi dan relative sangat kaku terhadap momen puntir, maka pelat itu ‘terjepit penuh’ (monolit dengan balok). Bila balok tepi tidak cukup kuat untuk mencegah rotasi sama sekali, maka pelat ‘terjepit sebagian’. Selain mencegah atau memungkinkan terjadinya rotasi, tumpuan mungkin dapat atau tidak mengijinkan lendutan. Bila tidak mungkin terjadi lendutan pada tumpuan, yaitu tumpuan merupakan sebuah dinding atau balok yang kaku, dikatakan bahwa pelat ‘tertumpu kaku’. Bila tumpuan dapat melendut, pelat itu ‘tertumpu elastis’. Dalam beberapa hal, sebuah pelat mungkin tidak mempunyai tumpuan garis yang menerus, seperti halnya dinding atau balok, tetapi ditumpu hanya beberapa tempat, misalnya suatu deretan kolom sepanjang tepinya. Dalam hal ini tumpuan disebut tumpuan titik. Selanjutnya, pelat direncanakan berdasarkan table-tabel berikut ini, yang menyatakan pelat persegi dan jenis tumpuannya, beserta momen-momen yang menentukan pada jalur tepi dan jalur tengah dalam arah x dan arah y yang diberi beban terbagi rata dengan kondisi :
45
tumpuan bebas (sederhana) tumpuan terjepit penuh tidak tertumpu (ujung bebas/tergantung)
CEK TULANGAN BALOK
46
47
48
LAMPIRAN VIII PERHITUNGAN PONDASI
49
DAYA DUKUNG PONDASI
Gambar Denah Titik Pondasi 50
LAMPIRAN OUTPUT KOLOM
51
AS 1
AS 2 52
AS 3
53
AS 4
AS 5
54
LAMPIRAN OUTPUT BALOK
55
LT. BASEMENT
56
LT.1
LT. 2 57
LT. ATAP
58
