PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG PADA WILAYAH GEMPA TINGGI MENGGUNAKAN SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN KHUSUS (SRPMK) DITINJAU DENGAN ANALISA PENGARUH BEBAN GEMPA STATIK EKUIVALEN DAN BEBAN GEMPA DINAMIK Nama:
: Arfian Triastanto
NRP
: 3103 100 103
Dosen Dosen Pembi Pembimbi mbing ng : Ir.Im Ir.Iman an Wimbad Wimbadi, i, MS Ir. Tavio, MS, Ph.D Jurusan
: Teknik Sipil FTSP-ITS
ABSTRAK
Diharapkan Diharapkan dengan dengan menggunaka menggunakan n metode metode Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) ini dapat diaplikasikan dan bermanfaat bagi masyarakat khusus khususnya nya pada pada daerah daerah rawan rawan gempa gempa tinggi tinggi dan sebag sebagai ai cara cara sosial sosialisa isasi si kepada kepada masyar masyaraka akatt luas luas mengingat mengingat peraturan – peraturan peraturan yang digunakan digunakan adalah peraturan baru.
Dalam perancangan struktur pada rumah – rumah rumah atau atau gedung gedung – gedung gedung,, pengar pengaruh uh gempa gempa meru merupa paka kan n sala salah h satu satu hal hal yang yang pent pentin ing g untu untuk k dianal dianalisa isa,, teruta terutama ma bangun bangunan an – bangun bangunan an yang yang berada dalam wilayah yang sering dilanda gempa besa besar. r. Meng Mengin inga gatt bahw bahwa a wila wilaya yah h kepu kepula laua uan n Indon Indonesi esia a terlet terletak ak pada pada pertem pertemuan uan tiga tiga lempen lempeng g tektonik tektonik utama dunia, dunia, yaitu : Lempeng Lempeng Australia, Australia, Lempe Lempeng ng Eurasi Eurasia a dan Lempen Lempeng g Filipin Filipina, a, maka maka sebagian wilayah Indonesia termasuk dalam Wilayah Gemp Gempa a Ting Tinggi gi (zon (zonee 5 dan dan 6). 6). Oleh Oleh kare karena na itu, itu, diperlukan diperlukan suatu perancanga perancangan n yang baik terhadap bahaya gempa agar tidak terjadi tingkat kecelakaan dan kerugian yang besar. Dalam tugas akhir ini akan direncanakan struk struktur tur gedung gedung beton beton bertul bertulang ang menggu menggunak nakan an Sistem Sistem Rangka Rangka Pemikul Pemikul Momen Momen Khusus Khusus (SRPMK) (SRPMK) sesuai sesuai dengan dengan SNI 03-2847-2002 03-2847-2002 dan SNI 03-172603-17262002. Struktur ini akan direncanakan 10 lantai dan terlet terletak ak di wilaya wilayah h gempa gempa kuat kuat (zone (zone 6) dimana dimana ditinj ditinjau au dengan dengan menggu menggunak nakan an analis analisa a pengar pengaruh uh beban statik ekuivalen dan beban dinamik. Sistem Sistem Rangka Rangka Pemik Pemikul ul Momen Momen Khusus Khusus (SRPMK) adalah sistem struktur yang pada dasarnya memilik mem ilikii rangka rangka ruang ruang pemiku pemikull momen momen teruta terutama ma melalui mekanisme lentur. Dengan adanya sistem ini dihar diharap apka kan n suat suatu u bang bangun unan an dapa dapatt berp berper eril ilak aku u daktai daktaill yang yang nantin nantinya ya akan akan mem memenc encark arkan an energi energi gempa serta membatasi beban gempa yang masuk ke dalam struktur. Dalam Tugas Akhir ini akan digunakan 2 cara pendekatan pendekatan dalam menganalisa menganalisa pembebana pembebanan n gempa gempa terhad terhadap ap strukt struktur ur gedung gedung,, yaitu yaitu analis analisa a pengaruh beban gempa statik ekuivalen dan beban dina dinami mik. k. Hal ini ini meng mengin inga gatt bahw bahwa a deng dengan an ketinggian gedung 10 lantai dan ± 40 meter sehingga gedung tidak memenuhi salah satu syarat konfigurasi bangunan beraturan sesuai dengan ketentuan pada SNI 03-1726-2002. sehingga, untuk melihat perilaku struktur tersebut perlu dilakukan analisa pengaruh beban beban gempa gempa statik statik ekuiv ekuivale alen n dan beban beban gempa gempa dinamik.
Kata kunci :Beton, SRPMK, Beban Gempa Gempa Statik Statik ekuivalen, Beban Gempa Dinamik.
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang
Dalam perancangan struktur pada rumah – rumah atau gedung – gedung, pengaruh gempa merupakan salah satu hal yang penting dianalisa, teruta terutama ma bangun bangunan an – bangun bangunan an yang yang berada berada dalam wilayah yang sering dilanda gempa besar. Suatu struktur yang didirikan pada daerah rawan gemp gempaa haru haruss mamp mampuu mena menaha hann gemp gempaa besa besar r tanpa runtuh, walaupun boleh terjadi kerusakan struktur (Kurdian, 2004). Sedangkan komponen – komponennya harus mempunyai kemampuan daktilitas, agar tidak gagal oleh beban gempa rencana yang lebih besar dari beban nominalnya (Rachmat P, 2005). Meng Mengin inga gatt bahw bahwaa wilay wilayah ah kepu kepula laua uann Indonesia terletak pada pertemuan tiga lempeng tekto ektonnik uta utama dun dunia, ia, yai yaitu : Lemp Lempen engg Aust Austral ralia, ia, Lemp Lempen engg Eura Eurasi sia, a, dan dan Lemp Lempen engg Filipina (Qashas, 2001), maka sebagian wilayah Indo Indone nesi siaa term termas asuk uk dala dalam m Wila Wilaya yahh Gemp Gempaa Tinggi Tinggi (zone 5,6). Sehubungan Sehubungan dengan sudah dikelu dik eluark arkann annya ya peratu peraturan ran terbar terbaruu mengen mengenai ai perancangan bangunan tahan gempa yaitu: ‘SNI 03-2847-2002’ dan ‘SNI 03-1726-2002’ maka diperlukan adanya pendalaman dan
1
penyosialisasian peraturan – peraturan tersebut kepada masyarakat luas khususnya pada daerah rawan gempa tinggi. Dalam Tugas Akhir ini akan digunakan metode metode Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dengan 10 lantai ± 40 meter dengan analisa pengaruh beban gempa statik ekuivalen, namun mengingat struktur gedung dengan ketinggian ini sudah tidak memenuhi salah satu syarat konfigurasi bangunan beraturan sesuai dengan ketentuan pada SNI 03-17262002. Sehingga perlu dilakukan pula analisa pengaruh beban gempa dinamik. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) adalah sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Sedangkan beban lateral dipikul oleh rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur. Dengan adanya sistem ini diharapkan suatu bangunan dapat berperilaku daktail yang nantinya akan memncarkan energi gempa serta membatasi beban gempa yang masuk ke dalam struktur (SNI 03-1726-2002). Analisa struktur pada Tugas Akhir ini akan dilakukan dengan 2 analisa pembebanan gempa yaitu pembebanan gempa statik ekuivalen dan gempa dinamik dengan Analisa Respon Spektrum. Dari 2 analisa tersebut akan dihasilkan gaya – gaya dalam yang berbeda, yang nantinya didapatkan Momen Gabungan (Momen Envelope) yang terbesar dan digunakan sebagai disain dan detailing struktur. Dan juga studi ini untuk mengawali studi selanjutnya untuk gedung dengan denah dan tingkat bangunan yang lain.
7. Bagaimana mengaplikasikan perhitungan Tugas Akhir ini ke dalam bentuk gambar? 1.3
Maksud dan Tujuan
1. Merencanakan elemen kolom dan balok induk. 2. Menerapkan pembebanan terhadap struktur. 3. Merencanakan struktur sekunder, yaitu : plat, tangga, balok anak dan lift. 4. Merencanakan komponen – komponen struktur utama (balok induk dan kolom) 5. Merencanakan struktur Hubungan Balok Kolom. 6. Merencanakan pondasi yang aman dan efisien. 7. Mengaplikasikan perhitungan Tugas Akhir ini ke dalam bentuk gambar. 1.4
Batasan Masalah
1.
Gedung yang akan direncanakan adalah gedung dengan 10 lantai ± 40 meter dengan metode Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK). 2. Analisa pembebanan gempa dinamik dibatasi untuk analisis ragam respons sperktrum. 3. Perancangan hanya ditinjau dari segi teknis saja tanpa menunjau segi arsitektural dan segi ekonomis gedung. 4. Asumsi gaya lateral yang bekerja dominan adalah Gaya Gempa. BAB II TINJAUAN PUSTAKA
1.2 Perumusan masalah
1. Bagaimana merencanakan preliminary design untuk kolom dan balok induk? 2. Bagaimana menghitung pembebanan yaitu beban hidup, beban mati dan beban gempa? 3. Bagaimana merencanakan struktur sekunder, yaitu : plat, tangga, balok anak dan lift. 4. Bagaimana merencanakan komponen – komponen struktur utama (balok induk dan kolom) yang menerima kombinasi lentur dan beban aksial? 5. Bagaimana merencanakan struktur Hubungan Balok Kolom? 6. Bagaimana merencanakan pondasi yang aman dan efisien?
2.1 Umum
Dalam perancangan struktur pada rumah – rumah atau gedung – gedung, pengaruh gempa merupakan salah satu hal yang penting dianalisa, terutama bangunan – bangunan yang berada dalam wilayah yang sering dilanda gempa besar Perencanaan dari suatu struktur gedung pada daerah gempa haruslah menjamin struktur bangunan tersebut agar tidak rusak atau runtuh oleh gempa kecil atau sedang, tetapi oleh gempa yang kuat struktur utama boleh rusak tetapi tidak sampai terjadi suatu keruntuhan gedung. Hal ini dapat dicapai jika struktur gedung tersebut mampu melakukan perubahan secara daktail, dengan cara memencarkan energi gempa serta membatasi gaya yang bekerja padanya. Untuk
2
daerah wilayah gempa tinggi, berdasarkan SNI 03-2847-2002 Dilengkapi Penjelasan, perencanaan pembangunan gedung bertingkat untuk daerah dengan resiko gempa tinggi menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK). Sistem rangka pemikul momen adalah sistem rangka ruang dalam dimana komponen– komponen struktur dan join–joinnya menahan gaya–gaya dalam yang bekerja melalui aksi lentur, geser dan aksial, dimana perhitungan struktur dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus dirancang dengan menggunakan konsep Strong Column Weak Beam yang merancang kolom sedemikian rupa agar bangunan dapat berespon terhadap beban gempa dengan mengembangkan mekanisme sendi plastis pada balok–baloknya dan dasar kolom. 2.2
gempa struktur ini harus dianalisa dengan menggunakan pembebanan gempa dinamik. Dalam pengerjaan Tugas Akhir ini digunakan Analisa Respons Spektrum. Pada Tugas Akhir ini, gedung akan dilakukan 2 analisa beban gempa. Yaitu analisa beban gempa static ekuivalen dan dinamik. Hal ini dilakukan untuk melihat perilaku gaya – gaya yang terjadi pada struktur gedung. Dan nantinya dilakukan dengan program bantu SAP 2000. 2.4
Metode SRPM Pemikul Momen)
(Sistem
Rangka
Adalah suatu metode perhitungan struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur. Dalam tugas akhir ini digunakan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) untuk wilayah gempa tinggi (5 dan 6)
Peraturan Yang Digunakan
Di dalam mengerjakan Tugas Akhir ini akan menggunakan peraturan – peraturan yang berlaku yaitu : o Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung Dilengkapi Penjelasan, Standar Nasional Indonesia 2002. o Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, Standar Nasional Indonesia 2002. o Tata Cara Perhitungan Pembebanan untuk Bangunan Rumah dan Gedung, Standar Nasional Indonesia. o Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa, Rahmat Purwono, 2005.
Prosedur dan ketentuan umum perancangan mengacu pada SNI 03 – 1726 – 2002, SNI 03 – 2847 – 2002, dan RSNI 03 – 1727 – 2002 dengan memperhitungkan beberapa ketentuan umum antara lain : 2.5.1 Gempa Rencana dan Kategori Gedung 2.5.2 Daktilitas Struktur Bangunan dan Pembebanan Nominal 2.5.3 Faktor daktilitas gedung 2.5.4 Daktilitas 2.5.5 Perancangan Kapasitas 2.5.6 Jenis Tanah dan Perambatan Gelombang Gempa 2.5.7 Karakteristik Resiko Gempa Wilayah
2.3
2.6
2.5
Permodelan Struktur
Struktur gedung dibedakan menjadi 2 macam, yaitu : Struktur Gedung Beraturan, 1. harus memenuhi ketentuan struktur SNI 03 – 1726 – 2002 Pasal 4.2.1. pengaruh gempa rencana struktur gedung ini dapat ditinjau sebagai pengaruh beban static ekuivalen. Sehingga dapat menggunakan analisa static ekuivalen. Struktur Gedung Tidak 2. Beraturan, adalah struktur gedung yang tidak memenuhi syarat konfigurasi struktur gedung beraturan (SNI 03 – 1726 – 2002 Pasal 4.2.1). Pengaruh
2.6.1
Prosedur Perancangan
Pembebanan dan Pembebanan Struktur Pembebanan.
Kombinasi
Beban Gempa Statik Mencakup semua beban statik ekuivalen yang bekerja pada gedung yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa. (SNI 03 – 1726 – 2002) • Beban Gempa Dinamik Dalam Tugas Akhir ini gedung akan diberi beban dinamik dengan analisa Respon Spektrum sesuai dengan SNI 03 – 1726 – 2002. •
2.6.2
3
Kombinasi pembebanan
Sesuai dengan SNI 03 - 2847 – 2002 Pasal 11.2, meliputi • U = 1,4D • U = 1,2D + 1,6L • U = 1,2D + 1,0L ± 1E • U = 0,9D ± 1E 2.7
Disamping kinerja batas layan juga disyaratkan bahwa gedung memenuhi persyaratan batas ultimit dimana ditentukan oleh simpangan antar tingkat maksimum struktur gedung akibat pengaruh gempa rencana dalam kondisi struktur gedung di ambang keruntuhan, yaitu untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur gedung yang dapat menimbulkan korban jiwa manusia dan mencegah benturan berbahaya antar gedung atau antar bagian struktur gedung yang dipisah dengan sela pemisah (sela dilatasi) sesuai dengan SNI 03 – 1726 – 2002 Pasal 8.2.1. untuk struktur gedung beraturan ( ξ = 0,7R) sedangkan untuk gedung tidak beraturan ( ξ = 0,7R/faktor skala). Dalam segala hal simpangan antar tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung menurut pasal tersebut adalah tidak boleh melebihi 0,02 x tinggi tingkat gedung.
Analisa Gempa
Di dalam pengerjaan Tugas Akhir ini, akan digunakan 2 analisa Beban Gempa yaitu, 2.7.1
Analisa Beban Ekuivalen
Gempa
Statis
adalah suatu cara analisa 3 dimensi linier dengan meninjau beban – beban gempa static ekuivalen, sehubungan dengan sifat struktur gedung beraturan yang praktis berperilaku sebagai 2 dimensi, sehingga respon dinamiknya hanya ditentukan oleh respon ragam yang pertama dan dapat ditampilkan sebagai akibat dari beban static ekuivalen (SNI 03 – 1726 – 2002) 2.7.2
Analisa Beban Gempa Dinamik
dalam hal pengerjaan Tugas Akhir ini menggunakan Analisa Gempa Ragam Respon Spektrum adalah analisa untuk menentukan respon dinamik struktur gedung 3 dimensi yang berprilaku elastic penuh terhadap pengaruh suatu gempa melalui suatu metode analisa yang dikenal dengan analisa Ragam Spektrum, dimana respon dinamik maksimum masing – masing ragamnya yang didapat melalui spectrum respons gempa rencana (SNI 03 – 1726 – 2002) Dalam SNI 03 – 1726 – 2002 menentukan pengaruh gempa rencana yang harus ditinjau dalam perancangan struktur gedung serta berbagai bagian dari peralatannya secara umum. Gempa rencana ditetapkan mempunyai periode ulang 500 tahun. Namun probabilitas terjadinya terbatas 10 % delama umur gedung yaitu 50 tahun. Gedung disyaratkan pula adanya perbatasan simpangan yang terjadi yang dikenal sebagai kinerja batas layan struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat akibat pengaruh gempa rencana, dimana untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan keretakan beton yang berlebihan, disamping untuk mencegah kerusakan non struktur dan ketidaknyamanan penghuni. Simpangan antar tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh melampaui 0,03/R x tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm bergantung nilainya yang lebih kecil (SNI 03 – 1726 – 2002)
BAB III METODOLOGI
Metodologi yang saya gunakan dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah,
3.1 Pengumpulan data dan pencarian data – data yang diperlukan untuk perencanaan.
a.
4
Gambar Arsitektur
b. Data – data tambahan seperti Data Tanah, Brosur Lift, dll.
A =
3.2 Studi Kepustakaan
: :
b.
(2847) Pasal 11.5.3.2 Untuk 0,2 < α m < 2
ketebalan minimum plat harus memenuhi .
h1 =
=
1 16
f y
1500
>
120
36 + 5β [α m − 0.2]
mm c. Untuk α m ≥ 2 ketebalan minimum plat harus memenuhi
Ln × 0.8 − h2
=
fy 1500
> 90 mm
36 − 9β
= Panjang bentang bersih = Lebar bentang bersih = Tegangan Leleh Baja = Rasio bentang bersih dalam arah memanjang terhadap arah memendek dari pelat 2 arah α m = Nilai rata-rata α untuk semua balok pada tepi – tepi suatu panel Harga α m didapat dari Ln S n f y
Perencanaan Balok Induk Menurut SNI 03 – 2847 – 2002 Tabel 8, bahwa balok pada 2 tumpuan sederhana memiliki tebal minimum (bila lendutan tidak dihitung) : hmin
L n × 0.8 +
3.4 Preliminary Design
1.
Luas kolom berat total bangunan Mutu beton 3. Perancangan
ketebalan Plat Menggunakan SNI 03 – 2847 – 2002 Pasal 11.5.3.3, dimana : a. Untuk α m ≤ 0,2 menggunakan
a. Tipe bangunan Perkantoran b. Letak bangunan Jauh dari pantai : Zone 6 (Gempa Tinggi) d. Tingkat daktilitas daktilitas penuh e. Mutu beton ( f c’ ) 40 MPa baja ( f y) f. Mutu 400 MPa
:
: : :
A W total f c’
3.3 Persyaratan Tata Letak, diasumsikan :
: c. Zone gempa
φ × f c '
dimana,
a. Desain Beton Bertulang, Wang CK dan Charles GS, 1990. b. Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa, Prof. Ir. Rachmat P, MSc. c. Edward. G. Nawy d. SNI 03 – 2847 – 2002 e. SNI 03 – 1726 – 2002 f. RSNI 03 – 1727 – 2002 :
W total
L
α =
a. Untuk struktur ringan dengan berat
jenis 1.500 kg/m3 – 2.000 kg/m 3, nilai di atas harus dikalikan dengan (1,65-(0,0003)wc) tetapi tidak kurang dari 1,09. b. Untuk f y selain 400 MPa, nilainya harus dikalikan dengan (0,4 + f y / 700) dimana, L : Panjang balok wc : berat jenis beton f y : Mutu baja 2. Perancangan dimensi Kolom Adapun rumus yang digunakan untuk merencanakan dimensi kolom :
β =
E balok I balok
E balok
E plat I plat
= E pelat
Ln S n
4. Perancangan dimensi Balok Anak Untuk dimensi balok anak, menggunakan rumus yang berlaku pada perancangan balok induk atau diambil dari 2/3 dari dimensi balok induk. 3.5 Pembebanan Pembebanan
dan
Kombinasi
Berdasarkan RSNI 03 – 1727 – 2002 dan SNI 03 – 1726 – 2002 1. Beban Mati Berdasarkan Tabel P3 hal 116, dimana mencakup semua beban yang
5
• • •
disebabkan oleh beban sendiri dan bagian lain yang terpisahkan dari gedung. 2. Beban Hidup Berdasarkan Tabel P4-1 hal 126, dimana mencakup semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan gedung 3. Beban Gempa a. Beban Gempa Statik Gedung diasumsikan sebagai tipe struktur dengan sistem rangka. Waktu getarnya ( T y) T y = C t . H 3/4 Koefisien Gempa Dasar (C ) SNI 03 – 1726 – 2002 Gaya geser Horisontal Akibat Gempa V
C I
.
=
R
•
baik pembebanan dengan pendekatan analisa statik ekuivalen dan dinamik harus dianggap 100% dan bekerja bersama – sama dengan arah tegak lurusnya dengan efektifitas sebesar 30%. 4. Kombinasi pembebanan sesuai dengan SNI 03 2847 – 2002 Pasal 11.2, meliputi : a. U = 1,4D b. U = 1,2D + 1,6L c. U = 1,2D + 1,0L ± 1E d. U = 0,9D ± 1E 5. Analisa struktur dengan program bantu SAP 2000. Untuk mendapatkan output gaya – gaya dalam pada struktur gedung yang nantinya digunakan untuk menentukan Momen Gabungan (Momen Envelope) untuk perencanaan struktur.
W t
Distribusi Gaya Geser Horizontal Total akibat Gempa sepanjang Tinggi Gedung
F i =
W i Z i n
∑ W i Z i
3.6 Perancangan Struktur Sekunder
Direncanakan terpisah dari struktur utama karena struktur sekunder hanya meneruskan beban yang ada pada struktur utama. 1. Perancangan tulangan Plat Tulangan direncanakan setelah memperhitungkan beban yang akan diterima struktur. Dalam perhitungan tulangan digunakan, Untuk penulangan pelat langkahlangkah adalah sebagai berikut : Diberikan data data d , a. f’ c, f y. Menetapkan batas b. harga-harga perbandingan tulangan yang dipilih yaitu
V x
i =1
dengan: = Beban gempa nominal static ekuivalen yang menangkap pada pusat masa pada taraf lantai tingkat ke-i struktur atas gedung. W i = Berat lantai tingkat ke-i, termasuk beban hidup yang sesuai. Z i = Ketinggian lantai tingkat ke-i, diukur dari taraf penjepitan lateral. N = Nomor lantai tingkat paling atas Kemudian dengan menginput gaya – gaya F i di tiap lantai pada pusat massa masing – masing lantai dengan menggunakan program bantu SAP 2000. b. Beban Gempa Dinamik Dengan menginputkan grafik respon spektrum gempa sesuai dengan SNI 03 – 1726 – 2002 pada Gambar 2 hal 21 dari 85 pada program bantu SAP 2000 untuk memperoleh respon spektrum gempa rencana. Untuk base shearnya perlu dikontrol dimana harus lebih besar sama dengan 0,8 base shear respon ragam pertamanya. Partisipasi massa harus lebih besar sama dengan 90%. Dan juga F i
ρ balance
c.
, ρ min , ρ maks
Menghitung A s sesuai ρ yang dipakai dan memilih tulangan serta jarak tulangan. 2. Perancangan tulangan tangga Pada perancangan tangga pada struktur menggunakan cor setempat dengan perletakan Sendi-Rol agar struktur tangga tidak mempengaruhi struktur utama terhadap beban gempa. Pada perencanaan struktur tangga ini lebar injakan dan lebar injakan harus memenuhi persyaratan. Syarat perancangan tangga :
6
2.t + i = 64 – 67 t = tinggi injakan i = lebar injakan 3. Perancangan tulangan balok anak Dengan program bantu SAP 2000 kemudian didapatkan gaya – gaya dalam dari balok anak yang kemudian digunakan untuk menghitung tulangannya. 4. Perancangan Lift
5. sloof 3.9 Gambar Struktur
Penggambaran rencana dan detailnya dilakukan dengan program bantu Autocad 2006. BAB IV DESAIN STRUKTUR 4.1
4.2 4.2.1
Preliminary Design Data Perancangan
Bahan yang dipakai untuk struktur gedung ini adalah beton bertulang dengan datadata sebagai berikut : Type bangunan : Perkantoran (10lantai ) Letak bangunan : jauh dari pantai Zone gempa : zone 6 Lebar bangunan : 35 m Panjang bangunan : 35 m Mutu beton ( f c’) : 40 MPa Mutu baja ( f y) : 400 MPa Dalam perancangan gedung ini digunakan peraturan SNI 03-1726-2002 dan untuk selanjutnya penyebutan satu pasal dari SNI 03-1726-2002 disingkat dengan (1726) kemudian Pasal yang ditinjau. Berlaku pula untuk SNI 03-2847-2002 yaitu (2847) dan juga untuk RSNI 03-1727-1989 yaitu (1727) kemudian diikuti dengan penyebutan pasal yang ditinjau.
3.7 Perhitungan Struktur Utama
Setelah didapatkan gaya – gaya dalam dengan menggunakan program bantu SAP 2000, kemudian dilakukan penulangan terhadap gaya – gaya maksimum yang bekerja (Momen Envelope) 1. Penulangan Balok Induk Dihitung sesuai dengan syarat pada SNI 03 – 2847 -2002 dimana untuk pendetailan struktur utama untuk SRPMK digunakan Pasal 23.3 s/d 23.9 2. Penulangan Kolom Dihitung sesuai dengan syarat pada SNI 03 – 2847 -2002 dimana untuk pendetailan struktur utama untuk SRPMK digunakan Pasal 23.3 s/d 23.9 3. Penulangan Hubungan Balok Kolom Dihitung sesuai dengan syarat pada SNI 03 – 2847 -2002 dimana untuk pendetailan struktur utama untuk SRPMK digunakan Pasal 23.3 s/d 23.9 3.8 Perancangan Pondasi
data tanah
Umum
Struktur gedung terbagi menjadi dua yaitu struktur utama (dibahas pada bab berikutnya) dan struktur sekunder. Struktur utama berperan penting dalam menahan beban – beban yang terjadi pada struktur. Pada bab ini akan dilakukan preliminary design sebagai design awal dari struktur gedung.
Dengan data – data lift yaitu brosur dari perusahaan yang memproduksinya, didapatkan dimensi lift yang sesuai dengan denah perancangan lift, kemudian dilakukan perhitungan tulangan balok penumpu dan balok pemisah sangkar lift tersebut.
1.
Perencanaan
Pengumpulan
2. Perhitungan daya dukung tanah 3. Kontrol kekuatan tiang pondasi 4. Perencanaan poer
7
perhitungan Gaya Geser dan Gaya Gempa Statik yang terjadi pada bangunan, lalu dilakukan pendistribusian Gaya Gempa Statik pada tiap lantai yang nantinya diletakkan pada pusat massa dari bangunan ini. Langkah selanjutnya adalah menghitung Gaya Gempa Dinamik akibat Respon Spektrum. Untuk langkah terakhir akan dilakukan kontrol terhadap simpangan – simpangan yang terjadi pada tiap lantainya untuk Gaya Gempa Statik dan Dinamik.
4.3.1
Menghitung Berat Bangunan Total (W t) Beban pada Lantai Atap Berdasarkan (1727) tabel P3-1 hal 116 Berdasarkan (1727) tabel P4.1 hal 126
Berat Tingkat atap : W atap = 1,2 DL + 1,6 LL = 1,2 (1.808.896) + 1,6 (98.000) = 2.327.476 kg Moment Inersia Massa lantai atap 2
=
2
M ⋅ (b + d ) 12
=
2.327.476
= 475.193.017 kgm
4
× (35 2 + 35 2 ) 12
Beban pada Lantai 1 s/d 9 Berdasarkan (1727) tabel P3-1 hal 116 Berdasarkan (1727) tabel P4.1 hal 126
Berat tiap Lantai (1 s/d 9) : Wtiap lantai (1s/d 9) = 1,2 DL + 1,6 LL = 1,2 (1.850.546) +1,6(235.200)
Gambar 1.1 Denah dan Elevasi Gedung SRPMK
4.2.2
Item Pembebanan
= 2.596.976 kg Moment Inersia Massa lantai 1 s/d 9
Bangunan gedung diperhitungkan untuk memikul beban-beban sebagai berikut : 1. Beban Gravitasi a. Beban Mati
2
=
(1727) tabel P3-1 hal 116
4.2.3
4.2.4
× (35 2 + 35 2 )
= 530.215.933 kgm 4 Jadi Berat Total Bangunan ( W t) adalah W 1s/d 9 +W atap = (9 × 2.596.976) kg + 2.327.476 kg = 25.700.260 kg 4.3.2
Mencari Gaya Geser Total akibat Gaya Gempa Waktu Getar Bangunan (T ) T x = 0.0731 . (40) 3/4 = 1.163 detik Kontrol Pembatasan T menurut (1726) Pasal 5.6
Perancangan Dimensi Pelat
Tebal plat atap = 12 cm Tebal plat lantai = 12 cm 4.3
=
12
(1727) tabel P4.1 hal 126 Perancangan Dimensi Balok Induk dan Balok Anak Balok induk dimensi 40/60 cm Balok anak dimensi 30/40 cm2 Perancangan Dimensi Kolom
dimensi kolom digunakan 80/80 cm 2 4.2.5
12
2.596.976
b. Beban Hidup
2
M ⋅ (b + d )
Analisa Pembebanan
Untuk Wilayah Gempa 6 ξ = 0,15 T = ξ . n = 0,15 × 10 = 1,5 detik > T empiris = 1.163 detik ...(OK) ( Struktur Bangunan tidak terlalu fleksibel )
Dalam perhitungan Pembebanan ini akan dilakukan perhitungan untuk mencari Berat Bangunan Gedung pada tiap lantai dan pada lantai atap sehingga nantinya didapat Berat Bangunan Gedung Total. Kemudian dilakukan
Koefisien Gempa Dasar (C )
U
B
T
8 S
C diperoleh dari (1726) Gambar 2 Respon spectrum gempa rencana. Untuk T x = T y = 1.163
Setelah dilakukan perhitungan terhadap Gaya Gempa seperti yang telah ditabelkan pada Tabel 3.1 kemudian langkah selanjutnya adalah menginputkan gaya – gaya tersebut ke dalam titik pusat massa bangunan namun dicari terlebih dahulu pusat rotasi dan pusat massanya.
detik, zone 6 dan jenis tanah keras, diperoleh C = 0,36
Faktor Keutamaan ( I ) dan Faktor Reduksi ( R) Dari (1726) tabel 1, I = 1,0 dan R = 8,5 Gaya Geser Horizontal Total Akibat Gempa C . I V = W t V x = V y R V =
0,36
×1
8,5
25.700.260
=1.088
.482
⋅
kg
=
4.3.3 Pusat Rotasi dan Pusat Massa 4.3.3.1 Pusat Rotasi
Pusat Rotasi lantai 1
•
=
x
=
33 .075
=
18 ,90
1.750cm
y
= 33 .075 18 ,90
=
1.750cm • Pusat Rotasi lantai 2 s/d lantai 8 x
=
33 .075
=
18 ,90
1.750cm
y
= 33 .075 18 ,90
=
1.750cm
4.3.3.2 Pusat Massa
Pusat Massa lantai 1 s/d 10 2,14 ×10 10 = 1750 cm X = 1,23 ×10 7
y
= 2,14 ×10
10 7
= 1750 cm
1,23 ×10 4.3.3.3 Menentukan Eksentrisitas Rencana Bangunan
Lantai 1 s/d 10 Arah X ed = (1,5 x 0) + (0.05 x 3.500) = 175 cm Arah Y ed = (1,5 x 0) + (0.05 x 3.500) = 175 cm
Gambar 1.2 Denah Pembalokan Tabel 1.1 Distribusi Gaya Geser Dasar Horisontal Total Akibat Gempa ke Sepanjang Tinggi Gedung Arah X dan Y utk tiap Portal tingkat
Zi
Wi
Wi.Zi
(m )
(ton)
(ton meter)
10
40
2.327,50
93.099,01
9
36
2.597,00
93.491,11
8
32
2.597,00
83.103,21
7
28
2.597,00
72.715,31
6
24
2.597,00
62.327,40
5 4 3 2 1 TOTAL
20 16 12 8 4
2.597,00 2.597,00 2.597,00 2.597,00 2.597,00 25.700,30
51.939,50 41.551,60 31.163,70 20.775,80 10.387,90 560.554,54
Fi x,y (ton)
180,7 8 181,5 4 161,3 7 141,2 0 121,0 3 100,8 6 80,68 60,51 40,34 20,17
30%F i (ton)
4.3.3.4 Lantai Tingkat sebagai diafragma Menurut (1726) Pasal 5.3.1: bahwa lantai
V x,y
tingkat, atap beton dan sistem lantai dengan ikatan suatu struktur gedung dapat dianggap sangat kaku dan dapat dianggap bekerja sebagai diafragma terhadap beban gempa horisontal.
(ton)
54,23
180,78
54,46
362,32
48,41
523,69
42,36
664,89
36,31
785,91
30,26 24,21 18,15 12,10 6,05
886,77 967,45 1.027,97 1.068,31 1.088,48
4.3.4 Analisa Terhadap T Rayleigh Perhitungan T Rayleigh Gempa Statik X Barat Timur Besarnya T x = T y yang dihitung
sebelumnya memakai cara – cara empiris harus dibandingkan dengan T Rayleigh , dengan rumus : n
∑W i × d i T 1 = 6,3
i =1 n
g ∑ F i × d i i =1
Besarnya T yang dihitung sebelumnya, sesuai (1726) Pasal 6.2.2 dimana nilai T tidak boleh menyimpang lebih dari 20% hasil T Rayleigh , …(OK) dilakukan analisa terhadap nilai T.
9
Menurut (1726) Pasal 8.1.2, untuk memenuhi syarat kinerja batas layan, jika drift ∆ s antar tingkat tidak boleh lebih besar dari
4.3.5
Pembebanan Gempa Dinamik Respons Spektrum 4.3.5.1 Respons Spektrum Rencana
0,03
•
Dalam Tugas Akhir ini digunakan Respon Spektrum gempa Rencana Wilayah Gempa 6 pada Tanah keras.
R
Tabel 1.3 Analisa
(WILAYAH GEMPA 6 - TANAH KERAS) 1.0
lantai
hx
0.8
ke-
(m)
0.6
6.000
8.000
30.76
1.05
14.12
OK
36
29.71
1.72
14.12
OK
8
32
27.99
2.40
14.12
OK
7
28
25.59
3.01
14.12
OK
6
24
22.58
3.55
14.12
OK
5
20
19.03
3.96
14.12
OK
4
16
15.07
4.28
14.12
OK
3
12
10.79
4.41
14.12
OK
2
8
6.38
4.09
14.12
OK
1
4
2.29
2.29
14.12
OK
10.000
T (Periode) - (detik)
menyatakan bahwa dalam arah pembebanan utama sebesar 100 % harus dianggap terjadi bersamaan dengan pengaruh pembebanan gempa dalam arah tegak lurus tadi sebesar efektivitas 30 %. Maka untuk : • Respons Spektrum X : 100 % efektivitas untuk arah X (U-S) dan 30 % efektivitas arah Y (B-T). • Respons Spektrum Y : 100 % efektivitas untuk arah Y (B-T) dan 30 % efektivitas arah X (U-S). Menurut (1726) Pasal 5.8.1
Tabel 1.4 Analisa s akibat Gempa Dinamik-X / GRSp -X Arah Utara - Selatan lantai ke-
4.3.5.4 Nilai Akhir Respons Spektrum Menurut (1726) Pasal 7.1.3 bahwa
nilai akhir respons spektrum tidak boleh diambil kurang dari 80 % nilai respon ragam pertama atau V dinamis ≥ 0.8 Vstatis. Maka dari Base Reactions, hasil analisa struktur menggunakan program SAP 2000 didapat :
Arah
U-S (kN)
5.818,30
5.818,30 -6.893,19 -2.067,93
14.755,98 -2.067,93 -6.893,19
s (mm)
drift s antar tingkat
syarat drift s
ket
10
40
52.56
1.77
14.12
OK
9
36
50.79
2.82
14.12
OK
8
32
47.97
3.88
14.12
OK
7
28
44.09
4.86
14.12
OK
6
24
39.23
5.76
14.12
OK
5
20
33.47
6.54
14.12
OK
4
16
26.93
7.25
14.12
OK
3
12
19.68
7.79
14.12
OK
2
8
11.89
7.55
14.12
OK
1
4
4.34
4.34
14.12
OK
Kinerja Batas Ultimate ( m) untuk Gempa Statik X dan Y ∆ m dihitung sesuai (1726) Pasal 8.2 yaitu 0.7 × R ∆ m = faktorSkal a .∆ s (1726) Pasal 8.2.1 Selanjutnya
membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur yang akan membawa korban jiwa manusia dengan membatasi nilai drift ∆ m antar tingkat tidak boleh melampaui 0.02 x tinggi tingkat yang bersangkutan.
B-T (kN)
14.755,99
hx (m)
4.3.6.2 Menghitung
Tabel 1.2 nilai V yang Dihasilkan Akibat Gempa Statik dan Gempa Dinamik
Respons Spektrum X Respons Spektrum Y Statik X Statik Y
(mm)
ket
9
0.0 4.000
drift s syarat drift antar tingkat s (mm)
s
40
0.2
2.000
s akibat Gempa Statik X Arah Utara - Selatan
10
C 0.4
0.000
0,03 ×4,000 =14 ,12 mm 8,5 (...menentukan)
30 mm
•
RESPONS SPEKTRUM GEMPA RENCANA
×hi =
Tabel 1.5 Analisa
4.3.6
Kinerja Batas Layan ( s) dan Batas Ultimate ( m) 4.3.6.1 Menghitung Kinerja Batas Layan ( s) untuk Gempa Statik X dan Y
10
akibat Gempa Statik X Arah Utara - Selatan m
lantai ke-
hx (m)
drift s antar drift m antar syarat drift tingkat (mm) tingkat (mm) m (mm)
sekunder ini dirancang untuk hanya menahan beban lentur saja, namun struktur sekunder ini nantinya akan memberikan beban terhadap struktur utama. Pada Tugas Akhir ini akan dilakukan perhitungan untuk struktur sekunder yaitu : 1. Pelat. 2. Tangga. 3. Balok Anak. 4. Balok Sangkar Lift.
ket
10
40
1.05
6.25
80.00
OK
9
36
1.72
10.23
80.00
OK
8
32
2.40
14.28
80.00
OK
7
28
3.01
17.91
80.00
OK
6
24
3.55
21.12
80.00
OK
5
20
3.96
23.56
80.00
OK
4
16
4.28
25.47
80.00
OK
3
12
4.41
26.24
80.00
OK
2
8
4.09
24.34
80.00
OK
1
4
2.29
13.63
80.00
OK
Pada Tabel 1.5 dapat disimpulkan bahwa Kinerja Batas Ultimite (∆ m) yang terjadi pada bangunan ini masih di bawah batas – batas yang disyaratkan. Perlu diketahui bahwa UBC 1997 tidak mengadakan pembatasan ini, tapi mensyaratkan dilakukan perhitungan efek P- ∆ (untuk zone 3 dan 4 yang setara WG 5 dan 6) bila drift antar tingkat melebihi 0.02 hi / R. Namun setelah diadakan perhitungan pada tabel di atas ternyata semua drift ∆ s antar tingkat < 0.02 h i / R = 0.02 x 4000 / 8.5 = 9.41 mm, jadi tidak perlu perhitungan efek P-∆ .
5.2
Perancangan Plat
5.2. 1
Data Perancangan
Untuk perancangan plat dipakai data sebagai berikut : Mutu baja : f y = 400 MPa Mutu Beton : f c’ = 40 Mpa Kemudian sebagai contoh diambil cara perhitungan Plat Atap tipe A arah Barat - Timur Penulangan Plat Atap A Arah Barat - Timur Lokasi at Atap 250 x 250
p enulangan
Jalur K olom
Jalur T engah
Tum. Luar Tump . DalamLap angan Tum. LuarT um p. Dala Lapangan
Nmm) 2
/mm ) y/(0.85f' c) 2
(mm ) 2
g dipakai(mm ) 2
erlu (mm)
9 86 70 0
1 40 61 20 0
11 45 00 00
1 68 00
2 39 00 0
0.23
2.43
1.98
0.003
0.04
0.03
11.76
11.76
11.76
11.76
11.76
11.76
0 .0 00 6
0 .0 06 3
0 .0 05 1
0 .0 00 0
0 .00 01
0 .0 001
0 .0 01 8
0 .0 06 3
0 .0 05 1
0 .0 01 8
0 .00 18
0 .0 018
119
ngan yang dipakai D 8- 30 0 2
akai (mm)
1 67 .4 7
1 94 60 0
417
337
119
119
119
D 8- 10 0
D 8- 12 5
D 8 -3 00
D 8-3 00
D 8-3 00
5 02 .4 0
4 01.9 2
1 67 .4 7
1 67.4 7
1 67 .47
Penulangan Plat Atap A Arah Utara - Selatan
BAB V PERANCANGAN STRUKTUR SEKUNDER 5.1 Umum
Struktur sekunder merupakan bagian dari struktur bangunan namun terlepas dari struktur utama pada bangunan. Struktur
11
Lokasi Pelat Atap 250 x 250
penulangan
Jalur Kolom T u m . L u ar T u m p . D a la m L ap a n ga n
M u (Nmm) 2
R n (N/mm ) m = f y /(0.85f'c) 2
ρ perlu (mm ) 2
ρ yang dipakai(mm ) 2
A s perlu (mm ) Tulangan yang d ipakai 2
As pakai (mm)
5.4 Perancangan Balok Anak
Jalur T engah T u m . L u ar T u m p . D a la m L ap a n ga n
986700
14061200
11450000
16800
239000
0.23
2.43
1.98
0.00
0.04
Menghitung Tulangan Tumpuan
194600 0.03
11.76
11.76
11.76
11.76
11.76
11.76
0.0006
0.0063
0.0051
0.0000
0.0001
0.0001
0.0018
0.0063
0.0051
0.0018
0.0018
0.0018
119
417
337
119
119
119
D8-300
D 8-100
D 8-125
D8-300
D8-300
D 8-300
167.47
502.40
401.92
167.47
167.47
167.47
Mu Tumpuan Mn
Data perhitungan perancangan tangga : Panjang anak Tangga = 375 cm Tinggi Lantai ke Bordes = 200 cm Tinggi Injakan = 12.5 cm Lebar Injakan = 20 cm Tebal Plat dasar Tangga = 15 cm Tebal Plat Bordes = 20 cm Jumlah Injakan ( n) = 200 × ( 1 ) = 16 anak tangga 12.5 Jumlah tanjakan = 16 – 1 = 15 buah Panjang Plat Tangga = 20 × 15 = 300 cm Kemiringan Tangga = arc Tan α = 200 α = 33,7° 300
Tumpuan
φ
= 57.368.000 / 0,8 =
Pasang 2Ǿ 10-150 (daerah tumpuan) Pasang 2Ǿ 10-150 (daerah lapangan) 5.5 Perancangan Lift Data Perancangan
Pada perancangan lift ini meliputi balok – balok yang berkaitan dengan ruang mesin lift, yaitu terdiri dari balok pemisah sangkar dan balok penumpu depan. Untuk lift pada bangunan ini menggunakan lift penumpang yang diproduksi oleh Young Jin dengan data – data sebagai berikut : : Passenger Tipe Lift : Young Jin Merk : 15 orang ( 1.000 kg ) Kapasitas : 45 m/menit Kecepatan Lebar pintu ( opening width ) : 900 mm Dimensi sangkar ( car size ) - Outside : 1.660 × 1.655 mm 2 - Inside : 1.600 × 1.500 mm 2 Dimensi ruang luncur ( Hoistway ) - Duplex : 4.200 × 2.150 mm 2 Dimensi ruang mesin ( Duplex ) 4.400 × 3.850 mm 2 Beban reaksi ruang mesin R1 = 5.450 kg R2 = 4.300 kg
= 0,0019 × 1.000 × 296 = 5,62 cm 2 = 562 mm2 Jadi dipakai tulangan D8 – 75 As pakai = 628 mm 2 Penulangan Geser Pelat Tangga
Komponen Struktur dibebani beban geser dan lentur : 3.595,77 kg = 35.957,7 N V u : 2.398,75 kg = 23.987,5 N N u Pakai sengkang φ 6 – 125 mm Penulangan Susut Pelat Tangga ρmin = 0,0018 A s perlu = ρmin × b × d x
= 0,0018 × 1.000 × 296 = 532,8 mm 2 Jadi dipakai tulangan D8 – 75 As pakai = 669,87 mm2
Penulangan Lentur Pelat Bordes A s perlu = ρ perlu × b × d x
Penulangan Balok Pemisah Sangkar (50/70) Penulangan Daerah Lapangan A sperlu = ρmin.b.d x
2
= 0,0039 × 500 × 637 = 1.242,15 mm 2 Tulangan pasang 4 D22 ( A s = 1.519,76 mm 2) = 0,5 × A s A s’ = 0,5 × 1.519,76 = 759,88 mm 2
Penulangan Geser Pelat Bordes
Mu
Menghitung Tulangan Lapangan Balok Anak Pakai tulangan : 3 D 16 ⇒ As = 602,88 mm2 A s’ = ½ A s = ½ (402,48) = 201,24 mm 2 Pakai tulangan : 3 D 16 ⇒ As’ = 602,88 mm2 Perhitungan Tulangan Geser Balok Anak
Penulangan Lentur Pelat Tangga A s perlu = ρ perlu × b × d x
= 0,0063 × 1000 × 156 = 989 mm Jadi dipakai tulangan D8 – 50 A s pakai = 1.004,8 mm2
=
71.710.000 Nmm Dipakai : d tulangan = 16 mm d sengkang = 8 mm Selimut beton = 40 mm d x = 400 – 40 – 8 – ½.16 = 344 mm Pakai tulangan : 3 D 16 ⇒ As = 602,88 mm2 A s’ = ½ A s = ½ (536,64) = 268,32 mm 2 Pakai tulangan : 3 D 16 ⇒ As’ = 602,88 mm2
5.3 Perancangan Struktur Tangga 5.3.1 Data Perancangan
perlu
= 57.368.000 kNm
Pakai sengkang φ 6 – 75 mm
12
Tulangan pasang 2 D22 ( A s’ = 759,88 mm2)
f y = 400 MPa d tul = 22 mm d sengkang = 12 mm d’ = 40+12 + ½.22 = 63mm d x= h-d’ =600–63 =537mm
Penulangan Geser Balok Pemisah Sangkar Lift 50/70
Tumpuan : pasang Ø12 – 300 mm Lapangan : Pasang Ø12 – 300 mm BAB VI PERANCANGAN STRUKTUR PRIMER 6.1
Umum
Struktur primer memegang peranan penting dalam kekuatan suatu gedung. Untuk perancangan struktur primer pada Tugas Akhir ini ini menggunakan analisa Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK), yaitu sistem rangka ruang dimana komponen – komponen struktur dan join – joinnya menahan gaya – gaya yang bekerja melalui aksi lentur, geser dan aksial. Dan pendetailannya memenuhi ketentuan – ketentuan pada (2847) Pasal 23.2 s/d 23.5. Struktur primer yang direncanakan yaitu, 1. Balok Induk 2. Kolom 3. Hubungan Balok Kolom
Rencana Penulangan Balok Induk Baris A(1-2), A(2-3), B(1-2) dan B(2-3) Lantai 2, 5 dan 10
6.2.3
Menghitung Tulangan Tumpuan Kiri Balok Induk Eksterior A (1-2) lantai 2 Pada saat terjadi Gempa Timur (dari Kanan)
Saat terjadi Gempa Timur (kanan) pada tumpuan kiri balok induk akan mengalami keadaan tarik pada tulangan sisi atas dan mengalami keadaan tekan pada tulangan sisi bawah.
Gambar Momen Envelope Hasil Analisa SAP2000
6.2 Perancangan Balok Induk Eksterior A(12) Lantai 2 = 400 mm b h = 600 mm f c’= 40 MPa
Digunakan ρ tulangan tarik rangkap = a% ρ pakai Luas tulangan tarik = A s1= A s – A s’ = ρ × bw × d x
13
= 2.577,60 mm2 Dimisalkan tulangan tekan leleh A s1 × f y d − M n1 = A s1 × f y 2 × 0.85 × f 'c ×bw
Cek Momen Nominal tulangan terpasang dalam menahan gempa timur :
Luas tulangan tarik = 9 D 22 (As = 3.419,46 mm 2) Luas tulangan tekan = 8 D 22 (A s’ = 3.039,52 mm2)
= 514.585.999 Nmm M n2 =M n – M n1 = 76.724.001 Nmm Kontrol apakah tulangan tekan sudah leleh : ρ - ρ ’ ≥
0,85 × f ' c ×β 1
f y
× d '
× d x
×
6.2.4
Mulapangan Mn perlu
600
− f y
600
0,0120 < 0,0233 (tulangan tekan belum leleh) Mencari nilai f s’ f s’ = 600 1 −
0.85
f ' c ×β 1
×
×
d '
( ρ − ρ ') × f y ×d x = 211,09 MPa < 400 MPa
Didapatkan a1 = 1.069,66 mm a2 = 4,34 mm < t = 120 mm ( penampang balok persegi) Rn = 0,52 N/mm2
f y
Mencari nilai A s M n2 = A s’ × f s’ × ( d x − d ') 76.724.001 Nmm = A s’ × 211,09 × ( 537 − 63 ) A s’
=
211 ,09 × ( 537
− 63 )
= 47.812.000 Nmm = Mu Perlu / Ø = 47.812.000 / 0,8 = 59.765.000 Nmm
Kontrol balok T M n = C (d -1/2a)
<
76.724.001
Menghitung Tulangan Lapangan Balok Induk Eksterior A (1-2) lantai 2
m=
f y 0,85 × fc '
ρ perlu
= 766,81
=
1
m
=
400 0,85 × 40
1− 1−
=11,765
2 ×m × Rn
fy
= 0,0013 < ρmin (= 0,0039)
Maka, untuk perencanaan tulangan dipakai ρmin A s = ρ perlu × b × d x = 0,0039 × 400 × 537= 837,72 mm 2 Pakai tulangan : 3 D 22 ⇒ A s = 1.139,82 mm2 Untuk nilai A s’ perlu diambil = ½ A s= ½ × 1.139,82 mm 2 = 569,91 mm2 Pakai tulangan : 3 D 22 ⇒ A s’ = 1.139,82 mm2
mm2 Jadi A s = A s1 + A s’ = 2.577,60 mm 2+ 766,81 mm2 = 3.344,41 mm 2 Pemilihan tulangan : Sisi tarik pakai tulangan 9D22 ( A s = 3.419,46mm2 > 3.344,41mm 2) Sisi tekan pakai tulangan 3D22 ( A s’= 1.139,82mm 2 > 766,81 mm 2) Dengan cara yang sama beban gempa dilakukan dari arah barat sehingga, Pemilihan t ulangan : Pada sisi tekan (atas) pakai tulangan 3D22 ( A s’ = 1.139,82 mm 2 > 591,97 mm2) Pada sisi tarik (bawah) pakai tulangan 8D22 ( A s = 3.039,52 mm2 > 2.954,77 mm2)
Penulangan Balok Induk Eksterior A(1-2) Lantai2 Lokasi
Mu (kNm)
Tumpuan Barat
-473.05 419.20 47.81 -450.26 412.24
Lapangan Tumpuan Timur
Rekapitulasi tulangan lentur pada tumpuan Barat
6.2.5 Kontrol (2847)
Akibat gempa Timur
Tulangan Atas : 9D22 (As = 3.419,46 mm 2) Tulangan Bawah : 3D22 (As’ = 1.139,82 mm2)
Tul rangkap terpasang terpasang As (mm²)
= 9D22 A s1’ = 8D22 3 D 22 A s1 = 9D22 A s1’ = 8D22 A s1
3419.46 3039.52 1139.82 3419.46 3039.52
penulangan
balok
Mu analisa tul rangkap (kNm)
523.27 463.72 189.75 523.27 463.72
sesuai
Kontrol
Kekuatan lentur positif dimuka kolom ≥ 0,5 kuat momen negatif di muka kolom Sesuai (2847) Pasal 23.3.2.2 ...(OK) Kontrol tulangan minimal sesuai (2847) Pasal 23.3.2.1 :
Akibat gempa Barat
Tulangan Atas : 3D22 (As’ = 1.139,82 mm 2) Tulangan Bawah : 8D22 (As = 3.039,52 mm 2) Jadi tulangan yang dipakai adalah yang terbesar dari kedua arah pembebanan gempa, yaitu : • Luas tulangan atas = 9 D 22 (As = 3.419,46 mm 2) • Luas tulangan bawah = 8 D 22 (As = 3.039,52 mm 2)
...(OK)
14
Kontrol
rasio tulangan ( ρ ) tidak boleh melebihi 0.025 sesuai (2847) Pasal 23.3.2.1... (OK)
Kontrol ρ
akibat tulangan rangkap ...(OK) Sesuai (2847) Pasal 23.3.2.2 : di tiap potongan sepanjang balok tidak boleh ada kuat momen positif maupun negatif yang kurang dari ¼ kuat momen max = ¼ × 523,27 = 131 kNm. Dari hasil perhitungan didapat tiap bagian balok terpasang tulangan dengan M u > 131 kNm. ...(OK) Sesuai (2847) Pasal 23.5.2.1
Tiap potongan baik di sisi bawah maupun atas harus ada 2 batang tulangan. Ini dipenuhi oleh tulangan terpasang melebihi 2 batang
6.3
...(OK)
Pada bab ini akan dilakukan perancangan penulangan memanjang dan geser pada Kolom Tepi untuk Lantai 2, kemudian dengan cara yang sama dilakukan penabelan untuk Kolom Ujung dan Tengah Lantai 2 dan Kolom Tepi, Ujung dan Tengah pada Lantai 5 dan 10. Dimensi kolom diasumsikan sama untuk Lantai 1 s/d 10 yaitu 800mm × 800mm.
Sesuai (2847) Pasal 23.5.1.4
: bila tulangan longitudinal menembus HBK, harus d x = 521,33mm >20 d b =20(22) =440mm. ...(OK)
6.2.9
Penulangan Geser Balok Eksterior A (1-2) Lt.2
Induk
Perhitungan M pr Tulangan Tumpuan Balok Eksterior (Ujung) A (1-2) Lt.2 Luas a Mpr Mpr Nam a (mm²) (mm) (kNm) (kNm)
A s1 A s1' A s2 A s2'
3.419,4 6 3.039,5 2 3.419,4 6 3.039,5 2
70,93 M pr 1 69,09 M pr 2 72,28 M pr 3 67,42 M pr 4
817.603.44 7 724.569.78 5 817.675.95 6 724.273.55 9
Perancangan Kolom
817,60 724,57 817,60 724,57
Sesuai dengan (2847) Pasal 23.3(4) (Kedua momen ujung harus diperhitungkan untuk kedua arah, yaitu searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam). Pemasangan sengkang di dalam sendi plastis Berdasarkan (2847) Pasal 23.3.4.2 yang
berbunyi tulangan transversal untuk memikul geser dengan menganggap V c = 0, bila a. Gaya Geser akibat gempa saja > 0.5 × total Gaya Geser ...(OK) ... b. Gaya aksial tekan < A g × f c’ / 20
Rencana Penulangan Kolom Baris A Lt 2, 5,10
Data Perancangan f c’ = 40 Mpa f y = 400 Mpa
(OK)
pakai sengkang 2
Diameter tulang memanjang = 25 mm Diameter tulang sengkang = 14 mm Penampang kolom = 800 × 800 mm 2
12 -75 Pemasangan sengkang di luar sendi Plastis (Lapangan) pakai sengkang 2 12 – 200
15
1.235
Diagram Interaksi Kuat Rencana Kolom Tengah dengan f s = 1,25 f y dan =1
Diagram Interaksi Kuat Rencana Kolom Tengah antara Lantai 1 dan 2
Persyaratan “Strong Column Weak Beams” Kuat lentur kolom sesuai (2847) Pasal 23.4.2.2
6.4
Perancangan Hubungan Balok Kolom (HBK) Data Perancangan f c' = 40 Mpa f y = 400 Mpa
harus memenuhi : ∑M e ≥ 6 ∑M g
(“Strong Column Weak Beam”) ∑M g =
5
(672 ,24 × kNm + 579 ,33 × kNm )
Dimensi Balok Induk =400mm × 600mm Dimensi Kolom = 800mm × 800mm
0,8
=1.564,46 KNm Persyaratan “Strong Column Weak Beam” :
Disain Hubungan Balok Kolom (HBK) Tepi A2 Lantai 2
6 ∑M e ≥ ∑M g 5 6
∑ M e = 3.776 ,92 × kNm ≥ ∑ M g =1.877 ,3 5
3.776,92 kNm ≥ 1.877,36 kNm .. (OK)
Memenuhi Persyaratan “Strong Column Weak Beams” Penulangan Geser Kolom
Pengekangan kolom di daerah sendi plastis Panjang o ≥ h = 800 mm ≥ 1/6 n = 1/6 (4000 – 600) = 566,67 mm ≥ 500 mm daerah sendi plastis ( o) sepanjang 800 mm Digunakan sengkang 4 16 – 100 mm ( Av = 803,84 mm2) Pengekangan kolom di luar daerah sendi plastis sengkang di luar sendi plastis 4 16 – 150 ( Av=769,3mm2)
Untuk perhitungan Hubungan Balok Kolom (HBK) Tepi A2 Lantai 2 ini digunakan Momen M pr3 dan M pr4 pada balok sisi kiri HBK yaitu Balok Eksterior A (1-2) Lantai 2 dimana perhitungannya dapat dilihat pada BAB VII Perancangan Balok Induk Tabel 6.4 Perhitungan M pr Tulangan Tumpuan pada Balok Eksterior A (1-2) Lt.2 hal 131. M pr3 = 817,60 kNm M pr4 = 724,57 kNm Sedangkan untuk balok sisi kanan HBK digunakan Momen M pr1 dan M pr2 pada Balok Interior A (2-3) Lantai 2 dimana perhitungannya dapat dilihat pada Lampiran Tabel Perhitungan M pr Tulangan Tumpuan pada Balok Interior A (2-3) Lt.2. M pr1 = 731,56 kNm M pr2 = 731,56 kNm M u yang dihasilkan Akibat Pengaruh Gempa Kanan M u =
M pr 3
+ M pr 2 2
=
817 ,60
+ 731 ,56 2
=774,58 kNm Analisa Geser dari HBK Tepi A2 Lantai 2
1.220
16
V h
=
M u
• Tebal : 10 cm • Kelas : C • f c’ : 600 kg/cm2 • Allowable axial : 229,50 ton • Bending moment crack : 29,00 t-m • Bending moment ultimate: 58,00 t-m
=
h 455,64 kN 2 n
T 1 = A s2 × 1.25 f y =1.519,76 kN T 2 = A s3 × 1.25 f y = 1.709,73 kN V x-x = T 1 + T 2 - V h
= 2.773,85 kN Berdasarkan (2847) Pasal 23.5.3.1 untuk balok – kolom yang terjepit pada ketiga sisinya menggunakan rumus : φ Vc
0,75
=
A j
=1, 25 ×
1,25
×
800
×
Kombinasi IV (D + L + GRsp x) : P max = 123,69 ton (menentukan)
f c '
×
800
×
×
40
= 3.794,73 kN > V x-x = 2.773,85 kN …(OK)
= 66,66 ton Dari perhitungan di atas dapat diambil kesimpulan bahwa yang menentukan adalah kombinasi IV dengan P max = 123,69 ton maka untuk 1 tiang pancang berlaku beban P max = 123,69 ton. P min
daya Dukung Pondasi Bor : Qad =
BAB VII PERANCANGAN PONDASI
QL SF
=
414,19 3
=
138,06
t/m2
(kedalaman 8m) Q L = P ijin ×η = 138,06 × 1 = 138,06 ton Jadi Q L = 138,06 ton > P max = 123,69 ton ..(OK)
Analisa Beban pada Pondasi
Hy y My
0 .90 P1
P2
Mx
0 .8 0 P3
1 .50x
Hx
0.8 0 P4 0 .90
0 .9 0
1 .5 0
0 .9 0
Perletakan Tiang Pancang pada Poer
Perencanaan Poer
Data-data perencanaan : Dimensi poer (BxL)=3.300 x 3.300 mm 2 Tebal poer ( t ) = 1000 mm 25 mm Diameter tulangan utama = = 100 mm Tebal selimut beton
Dari
Spesifikasi Wika Pile Classification (“Daya Dukung Pondasi Dalam” oleh Dr. Ir. Herman Wahjudi) direncanakan tiang pancang beton dengan : • Diameter: 60 cm
Kontrol Geser Pons Poer (2847) Pasal 13.12.2.1a (2847) Pasal 13.12.2.1b (2847) Pasal 13.12.2.1c
17
φ .V c
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.
> V u = P > P = 350.664 > P = 350.664
0,75 × 18.829,16 kN kg 1.371.687 kg kg Karena φ V c > V u maka hanya digunakan rasio tulangan minimum = 0,0018 (2847) Pasal 9.12.2.1 maka Luas tulangan terpasang, A s
= ρ min ×b × d x
A s
= 0,0018 ×1.000 × 887 ,5 = 1.597,5
mm2
Data perancangan
Dipasang Tulangan D25-250 mm ( A s = 1.635,42 mm2)
Pada perancangan sloof ini, penulis mengambil ukuran sloof berdasarkan sloof yang berhubungan dengan kolom yang mempunyai gaya aksial terbesar yaitu P u = 350,66 ton. = 400 mm Dimensi sloof b h = 600 mm A g = 240.000 mm 2 Mutu bahan : f c’ = 40 MPa f y = 400 MPa Selimut Beton = 40 mm Tulangan utama = 22 mm Tulangan sengkang = ∅12 mm Tinggi efektif (d ) = 600 – (40 + 12 + ½ . 19) = 538,5 mm P u kolom = 350,66 ton ( P hasil Kombinasi IV Tabel 10.2) = 10% P u kolom = 10% × 350.660 kg P u = 35.066 kg = 350.660 N
Penulangan Poer
Dengan menganggap jepit pada muka kolom, kemudian dilakukan perhitungan Berat poer (qu) = 1 × 3,3 ×2.400 = 7.920kg/m’ = 7,29ton/m’
= P t 2 = P 1 + P 3 = P 2 + P 4 = 2 × P v = 2 ×138 ,06 = 276,12 ton
P t 1
P k = 350,66 ton ( P hasil Kombinasi IV )
Pakai tulangan D25 – 125 Untuk arah y dengan cara yang sama dengan perhitungan penulangan arah x, didapatkan Pakai tulangan D25 – 125
Diagram Interaksi Sloof
Dari diagram interaksi dengan bantuan PCACOL didapat ρ = 1,183 % Dipasang Tulangan 10 D 19 ( As = 2840 mm 2)
Pembebanan Poer (arah x)
BAB VIII
Perencanaan Sloof
18
B. Struktur bawah direncanakan dengan tiang pancang dengan diameter 60 cm, dan Sloof dengan dimensi 40 ×60 cm.
PENUTUP 8.1
Kesimpulan
Berdasarkan keseluruhan hasil analisa yang telah dilakukan dalam penyusunan Tugas Akhir ini dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1.Dengan berdasarkan Gaya – gaya dalam yang terjadi setelah dilakukan analisa struktur dengan bantuan program SAP 2000 maka dapat disimpulkan bahwa struktur gedung ini dominan terhadap gaya – gaya gempa yang dihasilkan oleh beban dinamik. 2.Di dalam suatu perencanaaan perlu berpedoman pada peraturan yang ada sesuai dengan tempat berlakunya peraturan tersebut. Dalam hal ini peraturan yang digunakan adalah SNI 03 – 2847 – 2002 mengenai peraturan umum pada perencanaan struktur dan SNI 03 – 1726 – 2002 mengenai tata cara ketahanan gempa untuk bangunan gedung. Kedua peraturan tersebut merupakan peraturan baru di Indonesia. 3.Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus dirancang dengan menggunakan konsep Strong Column Weak Beam yang merancang kolom sedemikian rupa agar bangunan dapat berespon terhadap beban gempa dengan mengembangkan mekanisme sendi plastis pada balok–baloknya dan dasar kolom. 4.Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan struktur gedung dengan sistem SRPMK adalah : Detailing pada balok, kolom dan Hubungan balok – kolom. 5.Dari hasil analisa struktur dan perhitungan penulangan elemen struktur didapatkan data – data perencanaan sebagai berikut : A. Struktur atas dengan menggunakan beton bertulang dengan dimensi sebagai berikut: • Mutu Beton : 40 MPa : 400 Mpa • Mutu Baja • Tebal Pelat Atap • Tebal Pelat Lantai • Jumlah Lantai • Ketinggian Tiap Lantai • Tinggi Gedung + Atap • Dimensi Kolom • Dimensi Balok Induk • Dimensi Balok Anak • Wilayah Gempa
8.2
Saran
Perlu dilakukan studi lebih lanjut dan mendalam untuk mendapatkan hasil perbandingan yang lebih baik dengan mempertimbangkan aspek teknis, nilai ekonomis dan estetika, sehingga hasil dari perbandingan yang telah dilakukan akan menjadi semakin lengkap. Tanpa mengurangi aspek teknis (kekuatan), nilai ekonomis dapat ditekan dengan memperhatikan perbandingan prosentase antara luas penampang beton dengan luas penampang tulangan terpasang ( ρ maks > ρ > ρ min). Apabila syarat prosentase belum dipenuhi maka perlu adanya perbaikan pada saat preliminary design . Untuk pelat atap dan lantai dapat dilakukan pengurangan tebal pelat dengan tanpa mengurangi aspek kekuatan, karena dengan didukung oleh adanya balok anak hal ini dapat mengurangi ketebalan pelat atap dan lantai.
: 12 cm : 12 cm : 10 Lantai : 4 meter : 40 meter : 80 × 80 cm 2 : 40 × 60 cm 2 : 30 × 40 cm2 : Zona 6
19
