PERENCANAAN TEKNIS GEDUNG KANTOR PELAYANAN KEKAYAAN NEGARA DAN LELANG (KPKNL) METRO DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM SAP 2000

(1)

ABSTRAK

PERENCANAAN TEKNIS

GEDUNG KANTOR PELAYANAN KEKAYAAN NEGARA DAN LELANG (KPKNL) METRO DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM SAP 2000

Oleh

FRANS KUSUMA WIJAYA

Tujuan dari perencanaan Gedung Kantor Pelayanan Kekayaan Negara dan Lelang (KPKNL) Metro adalah menghasilkan perencanaan struktur gedung beton bertulang yang rasional dengan memenuhi persyaratan keamanan struktur berdasarkan PBI 1971, SK SNI 03-2847-2002, SK SNI 03-1726-2002, dan PPIUG 1983.

Gedung KPKNL Metro merupakan gedung yang terdiri dari 5 lantai dengan menggunakan struktur beton bertulang yang direncanakan menggunakan kuat ultimit. Struktur ini direncanakan tahan gempa sesuai dengan zone wilayah di daerah Kotamadya Metro. Spesifikasi material menggunakan mutu beton f’c 22,5 MPa, mutu baja fy 240 MPa untuk tulangan≤ P12 dan 400 MPa untuk tulangan≥ D13.

Analisis struktur menggunakan program SAP 2000 versi 14, mengambil bagian 1 portal dari analisis SAP2000 untuk hasil bidang momen (M), normal (N), gaya geser (D) dan aksial terhadap berat sendiri,beban hidup dan gempa., kemudian dilakukan perhitungan pada struktur pelat, balok, kolom, dan pondasi dengan analisis manual.

(2)

ABSTRACT

TECHNICAL PLANNING OF METRO

OFFICE SERVICES OF STATE PROPERTY AND AUCTION USING SAP 2000 PROGRAM

by

The purpose of technical planning of Metro Office Services of the State Property and Auction (KPKNL) is to produce the structural design of reinforced concrete building with a rational structure meets the security requirements referred to PBI 1971, SK SNI 03-2847-2002, SK SNI 03-1726-2002, and PPIUG 1983.

The building of Metro Office Services and the State Property Auction consists of 5 floors with the use of reinforced concrete structures using powerful ultimate planned. This structure is planned in accordance with earthquake resistant zone in the region of the Metro City. Material specifications using quality concrete f'c of 22.5 MPa, quality steel reinforcement fy≤ 240 MPa for P12, and Reinforcement≥

400 MPa for D13.

Analysis of the structure using SAP 2000 version 14, take part 1 of the portal to the results of field analysis SAP2000 moment (M), normal (N), shear force (D) and axial to the self-weight, live load and earthquake. Then performed calculations on the structure of the plates, beams, columns, and foundations with manual analysis.

(3)

PERENCANAAN TEKNIS GEDUNG KANTOR

PELAYANAN KEKAYAAN NEGARA DAN LELANG

(KPKNL) METRO DENGAN MENGGUNAKAN

PROGRAM SAP 2000

(SKRIPSI)

Oleh

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

(4)

(5)

(6)

(7)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Kotabumi pada tanggal 05 April 1988, anak Pertama dari

empat bersaudara dari pasangan Bapak Musa, S.Pd. dan Ibu Marlina, B.sc.

Penulis menempuh pendidikan di TK Dharma wanita Kec. Bahuga diselesaikan

pada tahun 1994, pendidikan di Sekolah Dasar (SD) Negeri 1 Bumi harjo

diselesaikan pada tahun 2000, pendidikan di Sekolah Menengah Pertama (SMP)

Negeri 1 Bahuga diselesaikan pada tahun 2003, pendidikan di Sekolah Menengah

Atas (SMA) Negeri 9 Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 2006.

Pada tahun 2006, penulis terdaftar sebagai mahasiswa di Fakultas Teknik Jurusan

Teknik Sipil Universitas Lampung. Pada tahun 2010 penulis pernah melaksanakan

Kerja Praktik (KP) pada proyek Pembangkit Listrik Tenaga Uap (2 x 100 MW) di

dusun Sibalang, desa Tarahan Lampung Selatan yang dilaksanakan oleh PT.

(8)

Persembahan

Ku persembahkan setiap tarikan lelah yang telah mengkristal dalam

karya ini, untuk

Kedua orang tuaku, papa& mama tercinta

Adik - adik ku, Andika, Sherly, Wawan,

Dan Ridho.

Adinda, Renita Trinuriza.

(9)

SANWACANA

Assallamualaikum Wr Wb.

Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT Sang Penguasa Alam

Semesta, karena atas izin dan karunia-Nya Penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Perencanaan Teknis Gedung Kantor Pelayanan Kekayaan Negara

dan Lelang (KPKNL) Metro Dengan Menggunakan Program SAP 2000”. Skripsi

ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh untuk menyelesaikan

pendidikan pada jurusan Teknik Sipil di Universitas Lampung.

Skripsi ini tidak akan terwujud dan berjalan dengan lancar tanpa adanya dukungan

dari pihak-pihak yang telah membantu. Oleh karena itu, pada kesempatan ini

dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Suharno, Msc selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Lampung.

2. Bapak Ir. Idharmahadi Adha, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil

Universitas Lampung.

3. Bapak Bayzoni, S.T., M.T., selaku pembimbing Utama atas wawasan

(10)

4. Ibu Hasti Riakara. H, S.T., M.T., selaku pembimbing kedua atas segala

bimbingan, saran dan perhatian yang luar biasa selama proses penyusunan

skripsi ini.

5. Bapak Ir. Eddy Purwanto, M.T., selaku penguji utama atas kesediaannya

meluangkan waktu untuk hadir diruang sidang, menguji dan memberikan

masukan serta saran dan kritiknya selama proses penyelesaian skripsi ini.

6. Kedua orang tuaku yang paling kucintai, untuk segala do’a, nasehat, dukungan

dan semangat yang diberikan.

7. Adik - adiku, yang telah banyak memberikan bantuan kepada penulis baik

bantuan moril maupun materil, nasehat, serta wawasan pengetahuan dan

bimbingan dalam penyelesaian skripsi ini.

8. Renita trinuriza atas segala dukungan serta semangat yang telah luar biasa

diberikan.

9. Seluruh rekan seperjuangan Teknik Sipil angkatan 2006 Non Reguler :

Chandra, Citra, Fadly, Ferry, Iren, , Irul, Mirza, Qodry, Rino, Hadi, Bosong,

Kadek, Laory, Andri, Andre atas segala dukungan, bantuan, dan

kebersamaannya.

10.Teman-teman seperjuangan Teknik Sipil 2004, 2005, 2007 dan 2008 yang

namanya tidak bisa penulis sebutkan satu per satu. Terima kasih atas

kebersamaannya selama ini, semoga hubungan pertemanan ini tetap terjaga.

11.Teman-teman SMALAN, Oka, Febri, Elki, Arif, niko, Kopbam, Nova, Elya,

Lay, untuk segala dukungan serta do’a yang telah diberikan.

(11)

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan dan jauh dari

kesempurnaan, untuk itu penulis masih mengharapkan masukan berupa kritik dan

saran yang membangun dari para pembaca. Akhir kata semoga skripsi ini dapat

memberikan sumbangan yang berarti untuk kemajuan ilmu pengetahuan

khususnya di bidang Teknik Sipil.

Wassalamualaikum Wr.Wb.

Bandar Lampung, 11 Agustus

2014

Penulis,

(12)

i

DAFTAR ISI

halaman

DAFTAR TABEL ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR NOTASI ... ix

I. PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang ... 2

B. Lokasi Proyek ... 2

C. Maksud dan Tujuan ... 2

D. Batasan Masalah ... 2

E. Manfaat ... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 4

A. Deskripsi Umum ... 4

1. Struktur Atas ... 5

a. Atap ... 5

b. Pelat ... 5

c. Kolom ... 8

(13)

ii

2. Struktur Bawah ...

12

B. Pembebanan ... 14

C. Faktor Reduksi Kekuatan ... 15

III. LANDASAN TEORI ... 17

A. Perencanaan Pelat ... 17

B. Perencanaan Balok ... 21

C. Perencanaan Kolom ... 27

D. Perencanaan Pondasi ... 36

E. Perencanaan Beban Gempa ... 41

IV. METODOLOGI PERHITUNGAN ... 47

A. Data Umum Struktur ... 48

B. Data Material ... 49

C. Klasifikasi Pembebanan Rencana ... 50

D. Metode Perhitungan ... 51

V. ANALISIS PERENCANAAN ... 54

A. Perencanaan pelat Lantai 1 - 4 ... 54

B. Perencanaan Pembebanan Portal... 75

C. Perhitungan berat struktur ... 79

D. Perencanaan gaya gempa ... 87

E. Perencanaan Balok ... 90

1. Analisis Perencanaan Balok ... 90

(14)

iii

F. Perencanaan Kolom ... 104

1. Analisis Perencanaan Kolom ... 104

2. Perencanaan Tulangan Geser Kolom ... 120

G. Perencanaan Pondasi ... 122

VI. KESIMPULAN DAN SARAN 133 A. Kesimpulan ... 133

B. Saran ... 134

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN I : PERENCANAAN BALOK LIFT DAN STRUKTUR

(15)

vii

DAFTAR TABEL

halaman Tabel 3.1 Tinggi (h) Balok ... 17

Tabel 3.2 Koefisien ζ yang membatasi T1 ... 43

Tabel 3.3 Faktor keutamaan (I) untuk berbagai kategori gedung dan bangunan

45

Tabel 3.4 Parameter daktilitas struktur gedung ... 46

Tabel 3.5 Faktor daktilitas maksimum, faktor reduksi gempa

maksimum, faktor tahanan lebih total beberapa jenis

sistem dan subsistem struktur gedung

46

Tabel 4.1 Perencanaan type dan dimensi balok

48

Tabel 4.2 Perencanaan type dan dimensi kolom

(16)

viii

Tabel 4.3 Type dan diameter tulangan

49

Tabel 5.1 Jenis pelat ... 57

Tabel 5.2 Balok tepi pada setiap pelat ... 58

Tabel 5.3 Perhitungan anggapan awal tebal pelat ... 58

Tabel 5.4 Perhitungan momen pelat ... 63

Tabel 5.5 Perhitungan penulangan pelat dua arah ... 67

Tabel 5.6 Perhitungan penulangan pelat satu arah ... 73

Tabel 5.7 Pembebanan pelat lantai terhadap portal ... 76

Tabel 5.8 Pembebanan atap terhadap portal ... 78

Tabel 5.9 Berat pelat lantai 1 ... 79

Tabel 5.10 Berat balok lantai 1 ... 80

Tabel 5.11 Berat kolom Lantai 1 ... 80

Tabel 5.14 Berat kolom lantai 2 ... 82

(17)

ix

Tabel 5.17 Berat kolom lantai 3 ...83

Tabel 5.18 Berat pelat lantai 4 ...84

Tabel 5.19 Berat balok lantai 4 ...85

Tabel 5.21 Berat pelat atap ...86

Tabel 5.22 Berat balok atap ...86

Tabel 5.23 Berat kolom atap ...86

Tabel 5.24 perhitungan beban gempa nominal tiap lantai (Fi) ...90

Tabel 5.25 Momen kombinasi SAP 2000 ...95

Tabel 5.26 Perhitungan tulangan balok ...98

Tabel 5.27 Gaya aksial kolom dan momen kolom arah x ...104

Tabel 5.28 Gaya aksial kolom dan momen kolom arah y ...109

(18)

vii

DAFTAR TABEL

halaman

Tabel 3.1 Tinggi (h) Balok ... 17

Tabel 3.2 Koefisien ζ yang membatasi T1 ... 43

Tabel 3.3 Faktor keutamaan (I) untuk berbagai kategori gedung dan bangunan 45 Tabel 3.4 Parameter daktilitas struktur gedung ... 46

Tabel 3.5 Faktor daktilitas maksimum, faktor reduksi gempa maksimum, faktor tahanan lebih total beberapa jenis sistem dan subsistem struktur gedung ... 46

Tabel 4.1 Perencanaan type dan dimensi balok ... 48

Tabel 4.2 Perencanaan type dan dimensi kolom ... 48

Tabel 4.3 Type dan diameter tulangan ... 49

Tabel 5.1 Jenis pelat ... 57

Tabel 5.2 Balok tepi pada setiap pelat ... 58

Tabel 5.3 Perhitungan anggapan awal tebal pelat ... 58

(19)

viii

Tabel 5.5 Perhitungan penulangan pelat dua arah ... 67

Tabel 5.6 Perhitungan penulangan pelat satu arah ... 73

Tabel 5.7 Pembebanan pelat lantai terhadap portal ... 76

Tabel 5.8 Pembebanan atap terhadap portal ... 78

Tabel 5.11 Berat kolom Lantai 1 ... 80

Tabel 5.14 Berat kolom lantai 2 ... 82

Tabel 5.18 Berat pelat lantai 4 ...84

Tabel 5.19 Berat balok lantai 4 ...85

Tabel 5.21 Berat pelat atap ...86

(20)

ix

Tabel 5.23 Berat kolom atap ...86

Tabel 5.24 perhitungan beban gempa nominal tiap lantai (Fi) ...90

Tabel 5.25 Momen kombinasi SAP 2000 ...95

Tabel 5.26 Perhitungan tulangan balok ...98

Tabel 5.27 Gaya aksial kolom dan momen kolom arah x ...104

Tabel 5.28 Gaya aksial kolom dan momen kolom arah y ...109

(21)

vii

DAFTAR GAMBAR

halaman

Gambar 2.1 Pelat satu arah ... 7

Gambar 2.2 Pelat dua arah ... 8

Gambar 2.3 Kolom beton bertulang ... 9

Gambar 2.4 Balok beton bertulang... 11

Gambar 2.5 Pondasi foot plate ... 13

Gambar 3.1 Tegangan dan gaya dalam kolom ... 28

Gambar 3.2 Grafik-grafik untuk panjang efektif pada kolom-kolom di dalam ………portal menerus dimana unsur-unsur di kekang pada kedua ujung 36 Gambar 3.3 Potongan pondasi... 36

Gambar 3.4 Gaya geser satu arah foot plate ... 38

Gambar 3.5 Gaya geser dua arah foot plate ... 39

Gambar 3.6 Wilayah gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar ……….dengan priode ulang 500 tahun ... 41

(22)

viii

Gambar 4.1 flow chart perhitungan gedung KPKNL Metro ... 53

Gambar 5.1 Denah pelat lantai 1 - 4 ... 56

Gambar 5.2 Denah Penulangan pelat dua arah ... 68

Gambar 5.3 Denah penulangan pelat satu arah ... 74

Gambar 5.4 Transfer beban pelat lantai ke portal ... 76

Gambar 5.5 Pembagian beban atap ke portal ... 77

Gambar 5.6 Elemen struktur yang masuk kedalam perhitungan berat lantai ... 79

Gambar 5.7 Distribusi pengaruh pembebanan gempa... 89

Gambar 5.8 Dimensi kolom dan balok portal bidang XZ ... 91

Gambar 5.9 Momen kombinasi akibat beban mati (qD), beban hidup(qL), dan ………beban gempa (qE-_{)... 92}

Gambar 5.10 Momen kombinasi akibat beban mati (qD), beban hidup(qL), dan ………beban gempa (qE+_{) ... 93}

Gambar 5.11 Momen kombinasi akibat beban mati(qD) dan beban hidup(qL) 94

Gambar 5.12 Jumlah tulangan balok 20/40 yang di pasang ... 99

Gambar 5.13 Gaya geser hasil dari SAP2000 ... 99

Gambar 5.14 Kondisi untuk menentukan jumlah dan jarak sengkang ... 103

Gambar 5.15 Penulangan kolom (50/60) ... 121

(23)

DAFTAR NOTASI

1. Perencanaan Pelat (Lantai)

As : Luas tulangan

a : Tinggi blok tegangan persegi ekuivalen

b : Panjang memanjang pelat

clx : Koefisien momen lapangan arah x

cty : Koefisien momen tumpuan arah y

d : Tinggi efektif pelat

fc’ : Kuat desak beton

fy : Kuat tarik baja

h : Tinggi pelat

ly : Panjang pelat arah panjang

lx : Panjang pelat arah pendek

Mlx : Momen rencana arah lapangan x

Mtx : Momen rencana arah tumpuan x

Mly : Momen rencana arah lapangan y

Mty : Momen rencana arah tumpuan y

Mu : Momen rencana

(24)

x

qD : Beban mati merata

qL : Beban hidup merata

qU : Beban merata rencana

Rn : Koefisien tahanan untuk perencanaan kuat

ρ : Rasio tulangan

ρb : Rasio tulangan pada keadaan seimbang

ρmax : Rasio tulangan maksimal

ρmin : Rasio tulangan minimum

ϕ : Koefisien reduksi kekuatan

2. Perencanaan Gempa

V : Beban (gaya) geser dasar nominal statik equivalen akibat pengaruh

gempa rencana yang bekerja di tingkat dasar struktur gedung

beraturan, kN.

C1 : Nilai faktor respons gempa yang diperoleh dari spektrum respons

gempa rencana untuk waktu getar alami fundamental dari struktur

gedung.

I : Faktor keutamaan gedung.

R : Faktor reduksi gempa.

Wt : berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai, kN.

Fi : Beban gempa nominal statik equivalen yang menangkap pada pusat

massa pada taraf lantai ke-i struktur atas gedung.

Wi : Berat lantai tingkat ke-i struktur atas suatu gedung, termasuk beban

(25)

xi

zi : ketinggian lantai tingkat ke-i gedung terhadap taraf penjepitan

lateral, m.

n : Nomer lantai tingkat paling atas.

T1 : waktu getar alami fundamental struktur gedung, detik.

δ (zeta): koefisien pengali dari jumlah tingkat struktur gedung yang

membatasi T1, bergantung pada wilayah gempa

n : jumlah tingkat struktur gedung.

TR : Waktu getar alami fundamental gedung beraturan gedung beraturan

berdasarkan rumus Rayleight, detik.

G : Percepatan gravitasi yang ditetapkan sebesar 9810 mm/det2

d : Simpangan horizontal tingkat ke-i, mm.

R : Faktor reduksi gempa yang bergantung pada faktor daktilitas struktur

tersebut.

μ : faktor daktilitas strukutr gedung.

fi : faktor kuat lebih beban dan bahan yang terkandung di dalam struktur

gedung,dan nilainya ditetapkan sebesar 1,6.

3. Perencanaan Balok

As : Luas tulangan tarik

As’ : Luas tulangan desak

b : Lebar balok

d : Tinggi efektif tulangan tarik

ds : Tinggi efektif tulangan desak

(26)

xii

f’c : Kuat tekan beton

fy : Kuat tarik baja

h : Tinggi balok

I : Momen inersia balok

L : Panjang penampang

Mn : Momen nominal balok

Mu : Momen rencana balok

PD : Beban mati terpusat

PL : Beban hidup terpusat

Pu : Beban ultimit terpusat

Rn : Koefisien tahanan untuk tahanan perencanaan kuat

Vu : Gaya geser rencana

Vc : Kuat geser beton

Vs : Tegangan geser nominal yang disebabkan oleh tulangan β1 : Konstanta yang berdasarkan mutu beton

ρ : Rasio tulangan tarik

ρ’ : Rasio tulangan desak

ϕ : Faktor reduksi kekuatan

4. Perencanaan Kolom

As : Luas tulangan tarik

As’ : Luas tulangan desak

Ast : Luas tulangan total

(27)

xiii

ab : Nilai a untuk penampang struktur pada kondisi regangan seimbang

(balance), mm.

Ab1 : Nilai a minimal untuk penampang kolom pada kondisi beton tekan

menentukan agar semua tulangan tekan sudah leleh, atau batas

minimal nilai a pada penampang kolom agar diperhitungkan

menahan beban sentris, mm.

Ab2 : Nilapi a untuk penampang kolom pada kondisi beton tekan

menentukan, mm.

ac : Nilai a untuk penampang kolom yang digunakan sebagai kontrol

awal untuk berbagai kondisi regangan, mm.

at1 : Nilai a minimal untuk penampang kolom pada kondisi tulangan tarik

menentukan agar tulangan tekan sudah leleh, mm.

at2 : Nilai a untuk penampang kolom pada kondisi tulangan tarik

menentukan pada saat c = ds’, mm.

b : Lebar penampang kolom

Cc : Gaya tekan pada beton

Cs : Gaya pada tulangan tekan

Cm : Faktor untuk pembesaran momen

d : Jarak dari sisi tekan terluar ke pusat tulangan tarik d’ : Jarak dari sisi tekan terluar ke pusat tulangan tekan

e : Eksentrisitas aktual

eb : Eksentrisitas pada keadaan seimbang

Ec : Modulus elastisitas beton

(28)

xiv

Es : Modulus elastisitas baja tulangan f’c : Kuat desak beton

fy : Tegangan leleh baja yang disyaratkan

h : Tinggi penampang kolom

hn : Panjang bersih kolom

Ic : Momen inersia kolom

Icr : Momen inersia balok

Ig : Momen inersia dari penampang bruto balok

k : Paktor panjang efektif

Lu : Panjang kolom

ln : Panjang bersih balok

Mb : Momen akibat beban tetap

M1b : Momen faktor terbesar pada ujung komponen akibat beban tetap

M2b : Momen faktor terbesar pada ujung komponen akibat beban

sementara

MD : Momen akibat beban mati

ML : Momen akibat beban hidup

Mn : Momen nominal

Mnx : Momen nominal yang bekerja pada sumbu x

Mny : Momen nominal yang bekerja pada sumbu y

Ms : Momen akibat beban sementara

Mu : Momen ultimit kolom

Mu,kx : Momen ultimit kolom arah x

(29)

xv

Pc : Beban tekuk euler

PD : Gaya tekan akibat beban mati

PD : Gaya tekan akibat beban hidup

PE : Gaya tekan akibat beban gempa

Pn : Gaya tekan nominal

Pu,k : Gaya tekan ultimit kolom

r : Jari-jari girasi penampang

Ts : Gaya pada tulangan tarik

δb : Faktor pembesaran momen untuk rangka yang ditahan terhadap

goyangan ke samping

δs : Faktor pembesaran momen untuk rangka yang tidak ditahan terhadap

goyangan ke samping

ρ : Rasio tulangan kolom

β1 : Faktor tinggi blok tekanan ekuivalen

βd : Nilai perbandingan momen beban mati rencana terhadap momen

total rencana yang besarnya kurang atau sama dengan satu ΨA : Faktor kekangan ujung

ΨB : Derajat hambatan pada ujung bawah kolom

MC : Momen terfaktor hasil pembesaran

M1b : Momen ujung terkecil pada kolom akibat beban yang tidak

menimbulkan goyangan ke samping.

M2b : Momen ujung terbesar pada kolom akibat beban yang tidak

(30)

xvi

M2s : Momen ujung terbesar pada kolom akibat beban yang menimbulkan

goyangan ke samping

δb : Faktor pembesaran momen untuk rangka yang ditahan terhadap

goyangan ke samping

δs : Faktor pembesaran momen untuk rangka yang tidak ditahan terhadap

goyangan ke samping

ϕ : Faktor reduksi kekuatan

Σ Pc : Penjumlahan beban tekuk euler pada kolom satu tingkat/lantai

Σ Pu : Penjumlahan beban tekuk ultimit pada kolom/tingkat

5. Perencanaan Pondasi Telapak

As, tepi : Luas tulangan yang diperlukan pada daerah pusat (daerah bujur ……… sangkar yang dibatasi oleh sisi pendek) pondasi persegi panjang.

As,u : Luas tulangan tarik yang diperlukan

B : Ukuran lebar pondasi

bk : Ukuran lebar kolom

hk : Ukuran panjang kolom

bo : Keliling dari penampang kritis pada pondasi

d : Tinggi efektif penampang pondasi

ds : Jarak antara tepi serat beton

hf : Tebal pondasi

ht : Tebal tanah diatas pondasi

K : Faktor momen pikul

(31)

xvii

Mu,k : Momen terfaktor kolom

Kmaks : Faktor momen pikul maksimal

L : Ukuran panjang pondasi

Pu,k : Beban aksial terfaktor pada kolom

q : Beban terbagi rata akibat berat sendiri pondasi ditambah berat tanah ………..diatas pondasi

Vc : Gaya geser yang dapat ditahan oleh beton

Vu : Gaya geser akibat tekanan tanah atau gaya geser pons terfaktor σ : Tegangan yang terjadi pada dasar tanah fondasi

α maks : Tegangan tanah maksimal

α min : Tegangan tanah minimal

αs : Suatu konstanta yang digunakan untuk menghitung Vc, yang nilai ny

………..bergantung pada letak pondasi.

α x : Tegangan tanah pada jarak x

c : Rasio dari sisi panjang terhadap sisi pendek pada kolom, daerah

………...beban terpusat, atau daerah reaksi

σt : Daya dukung tanah

c : Berat per volume beton t : Berat per volume tanah

(32)

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Proyek Pembangunan Gedung Kantor Pelayanan Kekayaan Negara dan

Lelang (KPKNL) Metro dilatarbelakangi banyaknya kekurangan sarana dan

prasarana gedung dengan kapasitas yang memadai, dan pembangunan gedung

ini nantinya akan digunakan untuk Ruang kerja karyawan dan untuk

meningkatkan pelayanan terhadapPublic.

Dalam perencanaan suatu bangunan, merancang struktur (design of structure)

merupakan bagian awal yang penting yang sangat menentukan kekuatan atau

daya layan (serviceability) dari suatu bangunan. Dengan adanya perencanaan

struktur bangunan ini diharapkan bangunan yang dihasilkan nanti dapat

memikul beban atau gaya-gaya yang bekerja selama masa penggunaan

bangunan tersebut sehingga dalam perancangannya struktur atas maupun

struktur bawah suatu bangunan harus memenuhi kriteria kekuatan (strength),

kenyamanan (serviceability), keselamatan (safety), keekonomisan serta umur

rencana bangunan (durability). Untuk itu perencanaan atau perancangan yang

akurat sebelum pembangunan mutlak diperlukan. Dalam mewujudkan semua

itu maka perencanaan struktur gedung KPKNL lima lantai ini untuk analisis

strukturnya digunakan bantuan software SAP 2000 yang tidak lain bertujuan

(33)

2

manusia (human error) dan mempersingkat waktu perencanaan. Adapun

output yang dihasilkan oleh software SAP 2000 ini adalah berupa gaya-gaya dalam yang bekerja pada struktur (gaya aksial, geser dan momen) yang

kemudian akan di dapatkan nilai tulangan (As) yang dibutuhkan. Untuk

analisis penampang komponen struktur betonnya (balok, kolom dan pelat)

digunakan metode kekuatan (ultimit).

B. Lokasi Proyek

Lokasi Proyek Pembangunan Jl.. Imam Bonjol No. 26 Kota Metro –

Lampung.

C. Maksud dan Tujuan

Tujuan dari penyusunan skripsi ini adalah untuk menerapkan materi

perkuliahan yang telah diperoleh ke dalam bentuk penerapan secara utuh.

Penerapan materi perkuliahan yang telah diperoleh diaplikasikan dengan

merencanakan suatu bangunan gedung bertingkat banyak, minimal tiga lantai.

Dengan merencanakan suatu bangunan bertingkat ini diharapkan mahasiswa

dapat memperoleh ilmu pengetahuan yang diaplikasikan dan mampu

merencanakan suatu struktur yang cukup kompleks.

D. Batasan Masalah

Dalam Penyusunan skripsi ini, permasalahan dibatasi dari sudut pandang ilmu

(34)

3

1. Perencanaan dan perhitungan bangunan atas meliputi :

a. Struktur utama : Menggunakan struktur beton bertulang pada

balok dan kolom.

b. Struktur Sekunder : Menggunakan struktur beton bertulang pada

tangga dan pelat.

2. Perencanaan dan perhitungan bangunan bawah meliputi :

a. Pondasi : Menggunakan PondasiFoot Plate.

3. Analisis Struktur

a. Perhitungan beban gempa menggunakan metode Statis Ekuivalen

b. Perhitungan gaya dalam (N, D, dan M) menggunakan program

SAP 2000.

E. Manfaat

Manfaat yang bisa didapatkan dari perencanaan ini adalah :

1. Dapat merencanakan bangunan yang memenuhi persyaratan

keamanan struktur.

2. Dari perencanaan ini bisa diketahui hal-hal yang harus diperhatikan

pada saat perencanaan sehingga kegagalan struktur bisa

(35)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Deskripsi umum

Desain struktur merupakan salah satu bagian dari keseluruhan proses

perencanaan bangunan. Proses desain merupakan gabungan antara unsur seni

dan sains yang membutuhkan keahlian dalam mengolahnya. Proses ini

dibedakan menjadi dua bagian (Zuhriyadi, 2008):

 Tahap pertama

Desain umum yang merupakan peninjauan umum dari garis besar

keputusan-keputusan desain. Tipe struktur dipilih dari berbagai

alternatif yang memungkinkan. Tata letak struktur, geometri atau

bentuk bangunan, jarak antar kolom, tinggi lantai dan material

bangunan telah ditetapkan dengan pasti pada tahap ini.

 Tahap kedua

Desain terperinci yang antara lain meninjau tentang penentuan besar

penampang lintang balok, kolom, tebal pelat dan elemen struktur

lainnya. Kedua proses ini saling mengait.

Secara garis besar, struktur bangunan dibagi menjadi 2 bagian sama, yaitu

(36)

5

sedangkan struktur bangunan yang ada di dalam tanah, sering disebut struktur

bawah (sub structure).

1. Struktur Atas

Struktur atas atau upper structureadalah elemen bangunan yang berada di

atas permukaan tanah. Dalam proses perencanaan Gedung KPKNL Metro

ini meliputi : atap, pelat, kolom, balok, balok anak, dan tangga.

a. Atap

Atap adalah struktur yang berfungsi melindungi bangunan

beserta apa yang ada di dalamnya dari pengaruh panas dan hujan.

Bentuk atap tergantung dari beberapa faktor, misalnya : iklim,

arsitektur, modelitas bangunan, dan menyerasikannya dengan

rangka bangunan atau bentuk daerah agar dapat menambah

keindahan dari bangunan tersebut.

b. Pelat

Pelat merupakan panel-panel beton bertulang yang mungkin

tulangannya dua arah atau satu arah saja, tergantung pada sistem

strukturnya. Kontinuitas penulangan pelat diteruskan ke dalam

balok-balok dan diteruskan ke dalam kolom. Dengan demikian

sistem pelat secara keseluruhan menjadi satu-kesatuan bentuk

rangka struktur bangunan kaku statis tak tentu yang sangat

kompleks. Perilaku masing-masing komponen struktur

dipengaruhi oleh hubungan kaku dengan komponen lainnya.

(37)

6

dan lendutan langsung pada komponen struktur yang

menahannya, tetapi komponen-komponen struktur lain yang juga

berhubungan juga ikut berinteraksi karena hubungan kaku antar

komponen. (Dipohusodo, 1994)

Berdasarkan perbandingan antara bentang panjang dan bentang

pendek pelat dibedakan menjadi dua, yaitu pelat satu arah (one

way slab) dan pelat dua arah (two way slab).

1. Pelat Satu Arah

Pelat satu arah (one way slab) adalah pelat yang didukung

pada dua tepi yang berhadapan saja sehingga lendutan yang

timbul hanya satu arah saja, yaitu pada arah yang tegak lurus

terhadap arah dukungan tepi. Dengan kata lain pelat satu arah

adalah pelat yang mempunyai perbandingan antara sisi

panjang dan sisi pendek yang saling tegak lurus lebih besar

dari dua dengan lendutan utama pada sisi yang lebih pendek.

(38)

7

Gambar. 2.1 Pelat satu arah

SNI beton 2002 memberikan tinggi penampang (h) minimal

pada balok maupun pelat seperti tercantum pada Tabel 3.1 hal.

17, apabila pemeriksaan terhadap lendutan tidak dihitung.

2. Pelat Dua Arah

Pelat dua arah (two way slab) adalah pelat yang didukung

sepanjang keempat sisinya dengan lendutan yang akan timbul

pada dua arah yang saling tegak lurus kurang dari dua,seperti

terlihat pada Gambar 2.2. Contoh pelat dua arah adalah pelat

yang ditumpu oleh 4 (empat) sisi yang saling sejajar. Karena

momen lentur bekerja pada dua arah, yaitu searah dengan

bentang lxdan bentang ly, maka tulangan pokok juga dipasang

pada arah yang saling tegak lurus (bersilangan), sehingga tidak

perlu tulangan bagi. Tetapi pada pelat daerah tumpuan hanya

(39)

8

tumpuan ini tetap dipasang tulangan pokok dan tulangan bagi.

Bentang ly selalu dipilih _{≥ l}x, tetapi momennya Mly selalu _≤

Mlx, sehingga tulangan arah lx (momen yang besar) dipasang

di dekat tepi luar (urutan ke-1). (Ali Asroni, 2010)

Gambar 2.2 Pelat dua arah

c. Kolom

Kolom (Gambar 2.3) adalah komponen struktur bangunan yang

tugas utamanya menyangga beban aksial desak vertikal dengan

bagian tinggi yang tidak ditopang paling tidak tiga dimensi lateral

terkecil.

Kolom berfungsi sebagai pendukung beban-beban dari balok dan

pelat, untuk diteruskan ke tanah dasar melalui fondasi. Beban dari

(40)

9

(akibat kontinuitas konstruksi). Oleh karena itu dapat

didefinisikan, kolom ialah suatu struktur yang mendukung beban

aksial dengan atau tanpa momen lentur. (Ali Asroni, 2010)

Kolom adalah struktur yang mendukung beban dari atap, balok,

dan berat sendiri yang diteruskan ke pondasi. Secara struktur

kolom menerima beban vertikal yang besar, selain itu harus

mampu menahan beban-beban horizontal bahkan momen atau

puntir/torsi akibat pengaruh terjadinya eksentrisitas pembebanan.

Untuk menentukan dimensi penampang yang diperlukan, hal yang

perlu diperhatikan adalah tinggi kolom perencanaan, mutu beton

dan baja yang digunakan dan eksentrisitas pembebanan yang

terjadi.

(41)

10

d. Balok

Balok adalah bagian struktur yang berfungsi sebagai pendukung

beban vertikal dan horizontal. Beban vertikal berupa beban mati

dan beban hidup yang diterima pelat lantai, berat sendiri balok

dan berat dinding penyekat yang diatasnya. Sedangkan beban

horizontal berupa beban angin dan gempa.

Pada balok yang melengkung ke bawah akibat beban luar, pada

dasarnya ditahan oleh kopel gaya-gaya dalam yang berupa

tegangan tekan dan tarik. Jadi pada serat-serat balok bagian

tepi-atas akan menahan tegangan tekan, dan semakin ke bawah

tegangan tekan tersebut akan semakin kecil. Sebaliknya, pada

serat-serat balok bagian tepi-bawah akan menahan tegangan tarik,

dan semakin ke atas tegangan tariknya akan semakin kecil pula.

Pada bagian tengah, yaitu pada batas antara tegangan tekan dan

tarik, serat-serat balok tidak mengalami tegangan sama sekali

(tegangan tekan maupun tariknya bernilai nol). Serat-serat yang

tidak mengalami tegangan tersebut membentuk suatu garis yang

(42)

11

(a) Elemen balok beton bertulang (b) Diagram tegangan dan regangan

(c). balok melengkung

Gambar 2.4. Balok beton bertulang.

Keterangan notasi yang ada pada Gambar 2.4 (b) adalah :

As = luas tulangan tarik, mm2 As’ = luas tulangan tekan,mm2 b = lebar penampang balok, mm

c = jarak antara garis netral dan tepi serat beton tekan, mm d = tinggi efektif penampang balok, mm

ds = jarak antara titik berat tulangan tarik dan tepi serat beton ...tarik, mm

h = tinggi penampang balok, mm.

Beban yang bekerja pada balok biasanya berupa beban lentur,

beban geser maupun torsi (momen puntir), sehingga perlu baja

tulangan untuk menahan beban-beban tersebut. Tulangan ini

berupa tulangan memanjang atau tulangan longitudinal (yang

menahan beben lentur) serta tulangan geser/begel (yang menahan

(43)

12

2. Struktur Bawah

Yang dimaksud dengan struktur bawah (sub structure) adalah bagian

bangunan yang berada di bawah permukaan. Dalam proses perencanaan

gedung KPKNL Metro ini hanya meliputi pondasi.

Pondasi

Pondasi umumnya berlaku sebagai komponen struktur pendukung

bangunan yang terbawah, yang bertugas untuk memikul bangunan

di atasnya. Seluruh beban dari bangunan, termasuk beban-beban

yang bekerja pada bangunan dan berat pondasi itu sendiri, harus

dipindahkan atau diteruskan oleh pondasi ke tanah dasar dengan

sebaik-baiknya.

Di dalam perencanaan pondasi, harus dihitung dua macam beban,

yaitu beban gravitasi dan beban lateral. Beban gravitasi merupakan

beban vertikal dengan arah dari atas ke bawah, dan berasal dari

dalam struktur bangunan, baik berupa beban mati (berat sendiri

bangunan) maupun beban hidup (orang dan peralatan di dalam

bangunan). Sedangkan beban lateral merupakan beban horizontal

dengan arah dari kiri ke kanan atau dari kanan ke kiri dan berasal

dari luar struktur bangunan, baik berupa beban yang diakibatkan

oleh angin maupun beban yang diakibatkan oleh gempa.

Struktur pondasi seperti terlihat pada (Gambar 2.6) harus

direncanakan sedemikian rupa sehingga proses pemindahan beban

(44)

13

Untuk keperluan tersebut, pada perencanaan pondasi harus

mempertimbangkan beberapa persyaratan berikut :

1) Pondasi harus cukup kuat untuk mencegah penurunan

(settlement) dan perputaran (rotasi) yang berlebihan

2) Tidak terjadi penurunan setempat yang terlalu besar bila

dibandingkan dengan penurunan pondasi di sekatnya

3) Cukup aman terhadap bahaya longsor

4) Cukup aman terhadap bahaya guling.

(Ali Asroni, 2010).

a. Tampak potongan samping b.Tampak atas

(45)

14

B. Pembebanan

Beban-beban yang bekerja pada struktur, pada umumnya dapat digolongkan

menjadi 5 (lima) macam :

1. Beban Mati

Beban mati adalah berat dari semua bagian dari suatu gedung yang

bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan, mesin-mesin serta

peralatan tetap yang merupakan bagian yang terpisahkan dari gedung itu.

2. Beban Hidup

Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau

penggunaan suatu gedung dan kedalamnya termasuk beban-beban pada

lantai yang berasal dari barang yang dapat berpindah, mesin-mesin serta

peralatan yang merupakan bagian dari gedung yang tidak terpisahkan dari

gedung dan dapat diganti selama masa layan dari gedung tersebut,

sehingga mengakibatkan perubahan dalam pembebanan lantai dan atap

tersebut. Tidak termasuk beban angin, beban gempa, dan beban khusus.

3. Beban Angin

Beban angin adalah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian

gedung yang disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara.

4. Beban Gempa

Beban gempa adalah semua beban statik ekuivalen yang bekerja pada

gedung atau bagian gedung yang meneruskan pengaruh dari gerakan

tanah akibat gempa itu. Dalam hal pengaruh gempa pada struktur gedung

(46)

15

dengan beban gempa di sini adalah gaya-gaya di dalam struktur tersebut

yang terjadi oleh gerakan tanah akibat gempa itu.

5. Beban Khusus

Beban khusus adalah beban yang bekerja pada gedung atau bagian

gedung yang terjadi akibat selisih suhu, pengangkatan dan pemasangan,

penurunan pondasi, susut, gaya-gaya tambahan yang berasal dari beban

hidup seperti gaya rem yang berasal daricrane, gaya sentripetal dan gaya

dinamis yang berasal dari mesin-mesin serta pengaruh-pengaruh khusus

lainnya.

C. Faktor Reduksi Kekuatan

Ketidakpastian kekuatan bahan terhadap pembebanan pada komponen

struktur dianggap sebagai faktor reduksi kekuatanϕ, yang nilainya ditentukan

menurut Pasal 11.3 SNI 03-2847-2002 sebagai berikut :

1) Struktur lentur pada beban aksial (misalnya : balok),

ϕ= 0,80... (2.1)

2) Beban aksial dan beban aksial dengan lentur

a) Aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur,

(47)

16

b) Aksial tekan dan aksial tekan dengan lentur.

(1) Komponen struktur dengan tulangan spiral atau sengkang ikat,

ϕ = 0,70... (2.3)

(2) Komponen struktur dengan tulangan sengkang biasa,

ϕ = 0,65... (2.4)

3) Geser dan torsi,

ϕ = 0,75 ... (2.5)

4) Tumpuan pada beton,

(48)

BAB III LANDASAN TEORI

A. Perencanaan Pelat

1. Menentukan Tebal Minimum Pelat (h)

Tebal minimal pelat (h) (Pasal 11.5.SNI 03-2847-2002) :

1) Untuk pelat satu arah (Pasal 11.5.2.3 SNI 03-2847-2002), tebal

minimal pelat dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 3.1. Tinggi (h) balok non pratekan atau pelat satu arah bila lendutan tidak dihitung

Komponen yang tidak menahan atau tidak

disatukan dengan partisi atau konstruksi lain yang akan rusak karena lendutan yang besar

Pelat solid satu

arah L/20 L/24 L/28 L/10

Balok atau pelat jalur satu arah

L/16 L/18,5 L/21 L/8

CATATAN :

Panjang bentang dalam mm.

Nilai yang diberikan harus digunakan langsung untuk komponen struktur dengan beton normal (Wc= 2400 kg/m3) dan tulangan BJTD 40. Untuk kondisi lain, nilai diatas harus dimodifikasi sebagai berikut :

(a) Untuk struktur beton ringan dengan berat jenis di antara 1500 kg/m3_sampai 2.000kg/m3_{, nilai tadi harus dikalikan dengan (1,65-(0.0003)w}

c)tetapi tidak kurang dari 1,09, dimana wcadalah berat jenis dalam kg/m3.

(49)

18

2) Untuk pelat dua arah (h) dengan rumus berikut :

h = ( , )

[ m _, ₍ _)]

... (3.1)

Tetapi tidak boleh kurang dari :

h = .( , ) ... (3.2)

h = .( , ) ... (3.3)

Dan dalam segala hal tebal minimum pelat tidak boleh kurang dari

harga sebagai berikut :

Untuk αm< 2,0 digunakan nilai h minimal 120 mm (Pelat dua arah) Untuk αm≥ 2,0 digunakan nilai h minimal 90 mm(Pelat satu arah)

Dengan :

ln = Panjang bentang bersih dalam arah momen yang ditinjau,

diukur dari muka ke muka tumpuan (mm)

αm = Rasio kekuatan balok terhadap pelat

β = Rasio panjang terhadap lebar pelat

2. Menentukan momen–momen yang menentukan.

Berdasarkan tabel pelat dari PBI-1971, momen lentur dibedakan menurut 3

jenis tumpuan, yaitu : terletak bebas, menerus atau terjepit elastis, dan

(50)

19

M = 0,001 . qu . lx2. x ... (3.4)

Dengan :

M = momen (tumpuan atau lapangan), kNm

qu = beban terbagi rata yang berkerja pada pelat, kN/m2

lx = bentang arah x (bentang sisi pelat yang pendek), m

x = koefisien momen yang tercantum pada table PBI-1971.

3. Menghitumgρb,ρmax,ρmindan Menghitungβ1

ρb= , .

. 1 . ... (3.5)

ρmax= 0,75 .ρb ... (3.6)

ρmin= ,

... (3.7)

Faktor pendukung tegangan beton tekan persegi ekivalen, yang bergantung

pada mutu beton (fc’) sebagai berikut (Pasal 12.2.7.3 SNI 03-2847-2002) :

Untukfc’ ≤ 30 MPA, maka β1= 0,85 ... (3.8)

Untuk fc’ > 30 MPA, maka β1= 0,85–0,008 (fc’-30) ... (3.9)

Tetapi β1≥ 0,65

4. Menentukan Tinggi Manfaat (d)

pada pelat dua arah, momen lentur bekerja pada 2 arah, yaitu searah dengan

bentang lx dan ly, maka tulangan pokok dipasang pada 2 arah yang saling

(51)

20

pelat di daerah tumpuan hanya bekerja momen lentur satu arah saja,

sehingga untuk daerah tumpuan tetap dipasang tulangan pokok dan tulangan

bagi karena Mlx selalu ≥ Mly maka tulangan bentang pendek diletakkan

pada lapis bawah agar memberikan d (tinggi manfaat) yang lebih besar.

dx = h - selimut-1 ₂.Dtulx ... (3.10)

dy = h - selimut-Dtulx - 1 ₂ . Dtuly ... (3.11)

5. Menentukan Luas Tulangan (As) arah x dan y

Mn =

, ... (3.12)

Rn =

. ² ... (3.13)

m =

, . ... (3.14)

ρada = . 1 1 . .

... (3.15)

• Jikaρada>ρmaks maka tebal minimum h harus diperbesar

• Jikaρmin<ρada<ρmaksdipakai nilai :ρpakai= ρada

• Jikaρada<ρmaks<ρmin dipakaiρmin Setelah didapatkan nilai

ρ

perlu, maka :

(52)

21

Tulangan bagi / tulangan susut (pasal 9.12.2.1 SNI 03-2847-2002)

Untuk fy≤ 300 MPa, maka Asst≥ 0,0020.b.h ... (3.17)

Untuk fy= 400 MPa, maka Asst≥ 0,0018.b.h ... (3.18)

Untuk fy≥ 400 MPa, maka Asst≥ 0,0018.b.h . (400/fy)... (3.19)

Nilai berat pelat (b) diambil tiap meter (1000 mm).

- Jarak maksimal tulangan (as ke as)

Σ tulangan =

. .

... (3.20)

Syarat :

Jarak Tulangan pokok :

Pelat 1 arah : s≤ 3.h dan s ≤ 450 mm (Pasal 12.5.4) ... (3.21)

Pelat 2 arah : s≤ 2.h dan s ≤ 450 mm (Pasal 15.3.2) ... (3.22)

Jarak Tulangan bagi (Pasal 9.12.2.2) :

s≤ 5.h dan s ≤ 450 mm ... (3.23)

B. Perencanaan Balok

- Diberikan data : b, d, d',Mu,φ, f_c',fy

- Menghitung momen nominal :

Mn=

φ

Mu

(53)

22

- Untuk menjamin pola keruntuhan yang daktail, tulangan tarik dibatasi

sehingga tidak boleh lebih besar dari 0,75 kali tulangan pada keadaan

berimbang (pers. 3.29), sehingga :

maks

ρ ≤0,75ρb ... (3.29)

Catatan :

untuk komponen balok yang menahan beban gempa, jumlah tulangan ρ

yang disyaratkan tidak boleh melebihi 0,5 ρ_b, sehingga dapat dijamin

daktilitas yang lebih tinggi.

(54)

23

ρ

=

. 1

1

. . ... (3.33)

Syarat :

Jika ρ < ρmax ; maka dipakai tulangan tunggal

Jika ρ > ρmax ; dipakai tulangan rangkap

(55)

24

2. Perencanaan Balok Tulangan Rangkap

Balok lentur tulangan rangkap direncanakan jika :

ρ > ρ_max

Tentukan agar tulangan tekan leleh :



ρ ; tulangan tekan leleh... (3.40)

Hitung :

3. Hitung Tulangan Geser Balok

a. Data : dimensi balok (b, h, d, ds, ds’), mutu bahan (fc’, fy), geser (Vu, Vn)

b. Menurut Pasal 13.1.1 SNI 03.2847.2002, gaya geser rencana, gaya geser

(56)

25

Vr= φ.Vndan φ.Vn≥ Vu... (3.48)

Vn= Vc+ Vs... (3.49)

dengan :

Vr= gaya geser rencana, kN

Vn= kuat geser nominal, kN

Vc= gaya geser yang ditahan oleh beton, kN

Vs= gaya geser yang ditahan oleh begel, kN

φ = faktor reduksi geser = 0,75

c. Pasal 13.3.1 SNI 03.2847.2002, gaya geser yang ditahan oleh beton (Vc)

dihitung dengan rumus :

φVc= .1/6. .b.d ... (3.50)

dengan φ = 0,75

d. Tentukan daerah penulangan :

- untuk daerah penulangan :

Vu< φ.Vc/2 ... (3.51)

maka tidak perlu begel, atau dipakai begel dengan diameter kecil (Ø6)

spasi s≤ d/2 dan s ≤ 600mm.

- untuk daerah penulangan :

φ.Vc/2 < Vu< φ.Vc ... (3.52)

dipakai luas begel perlu minimal per meter panjang balok (Av,u) yang

(57)

26

Av,u= . . .

. ... (3.53)

atau

Av,u= .

. (S=1000mm) ... (3.54) - untuk daerah penulangan :

Vu> φ.Vc... (3.55)

Gaya geser yang ditahan begel :

Vs= (Vu– Vc)/φ ... (3.56)

dipakai luas begel perlu minimal per meter panjang balok (Av,u) yang

besar :

Av,u= .

. ... (3.57)

Av,u= . . .

. ... (3.58)

atau

Av,u= .

. (S=1000mm) ... (3.59)

e. Pasal 13.5.6.1 SNI 03-2847-2002, gaya geser yang ditahan oleh begel

(Vs) dihitung dengan persamaan :

Vs= (Vu–φ.Vc)/φ ... (3.60)

f. Pasal 13.5.6.6 SNI 03-2847-2002 :

Vsharus≤ 2/3. .b.d ... (3.61)

Jika,

(58)

27

g. hitung spasi begel :

- untuk Vs< 1/3. .b.d,

maka,

s = . . . ².

, ... (3.63)

dikontrol spasi begel (s) :

s≤ d/2 dan s ≤ 600 mm.

- untuk Vs> 1/3. .b.d,

dikontrol spasi begel :

s≤ d/4 dan s≤ 300 mm ... (3.64)

Dengan :

S = 1000 mm

n = jumlah kaki begel

dp = diameter begel

C. Perencanaan Kolom

1. Perencanaan Kolom Pendek

a. Kekuatan kolom pendek dengan beban sentries

Kapasitas beban sentris maksimum P dapat dinyatakan sebagai :

Po = 0,85fc (Ag–Ast) + Ast. fy ...(3.65)

Kuat tekan nominal dari struktur tekan tidak boleh diambil lebih besar

dari ketentuan berikut :

(59)

28

Untuk kolom berspiral dan untuk kolom bersengkang

Pn (maks) = 0,80 [ 0,85fc (Ag–Ast) + fy.Ast ] ... (3.67)

Beban nominal masih harus direduksi dengan mengunakan faktor

reduksi kekuatan φ. Biasanya untuk desain besarnya (Ag-Ast) dapat

diangap sama dengan Ag (luas beton yang ditempati tulangan

diabaikan).

b. Kekuatan kolom pendek akibat beban uniaksial.

Gaya nominal memanjang Pn berkerja pada keadaan runtuh dan

mempunyai eksentrisitas e dari sumbu lentur kolom.

Gambar 3.1. Tegangan dan gaya-gaya dalam kolom.

Persamaan keseimbangan gaya dan momen pada kolom pendek dapat

dinyatakan sebagai :

Pn = Cc + Cs + Ts ...(3.68)

Momen tahanan nominal Mn yaitu sebesar Pn.e dapat dihitung dengan

(60)

29

Mn = Pn . e

= Cc (y - ) + Cs (y– d’) + T (d –y) ...(3.69)

Karena : Cc =0,85f’c ba, Cs = As’ fs dan Ts –Asfs

Maka persamaan 3.69 dapat ditulis sebagai :

Pn =0,85 f’c ba + As’fs –Asfs...(3.70)

Mn = Pn e = 0,85f’c ba (y–a/2) + As.fs(d–y)...(3.71)

Dari persamaan diatas tinggi sumbu netral dianggap kurang dari tinggi

efektif d penampang dan juga baja pada sisi yang tertarik memang

mengalami tarik. Pn tidak boleh melebihi kuat tekan aksial maksimum

Pn (maks) yang dihitung pada Persamaan 3.67.

Apabila keruntuhan berupa lelehnya tulangan baja maka, besaran fs

disubstitusikan dengan fy. Apabila f’s atau fs lebih kecil daripada fy,

maka yang disubsitusikan adalah tegangan aktualnya, berdasarkan

gambar 3.1.maka diperoleh persamaan :

f’s = Es Ɛ s’ = Es , ( ) ...(3.72)

fs = EsƐ s = Es , ( ) ...(3.73)

Apabila Pn adalah beban aksial dan Pnb adalah beban aksial pada

kondisibalancedmaka :

Pn < Pnb ; terjadi keruntuhan tarik

Pn = Pnb ; terjadi keruntuhanbalanced

(61)

30

I. Kondisi keruntuhanbalanced

Kondisi keruntuhan balanced tercapai apabila tulangan tarik

mengalami regangan leleh dan saat itu beton mengalami regangan

batasnya. Dari Gambar 3.1 dengan mengunakan Es = 2.105 Mpa

dapat diperoleh persamaan tinggi sumbu netral pada kondisi

balanced(cb) yaitu :

cb= ...(3.74)

ab=β1. cb= β1 . ...(3.75)

Pnb = 0.85fc bab+ As’ fs’ –As.fy ...(3.76)

Mnb = Pnb . eb

Mnb = 0.85fc bab( - ) + A’s f’s ( -d’) + Asfy (d – ) ....(3.77)

II. Kondisi Tarik menentukan

Peralihan dari keruntuhan tekan ke keruntuhan tarik terjadi pada

eksentrisitas sama dengan cb. jikae lebih besar dari cb atau Pn < Pnb

maka yang terjadi adalah keruntuhan tarik yang diawali dengan

lelehnya tulangan tarik. Apabila tulangan tekan diasumsikan telah

leleh dan A’s = As maka Persamaan 3.70 dan 3.71 dapat ditulis

sebagai :

Pn = Cc = 0,85.fc .b.a

Mn = Cc (h/2–a/2) + As.fy(d-d’) ...(3.78)

(62)

31

a =

, . . diperoleh : ²

, . . . ( ) = 0...(3.80)

III. Kondisi Tekan menentukan

Dengan mengambil momen dari gaya-gaya dalam Gambar 3.1

terhadap tulangan tarik diperoleh :

Pn (e + ) = Cc (d-a/2) + Cs (d-d’)...(3.81)

Whitney menggunakan harga rata–rata yang berdasarkan keadaan

regangan berimbang a = 0,54 d, sehingga

Cc = 0,85 f’c ba = 0,85f’ b(0,54d) = 0,459 bdf’c

Cc (d - ) = 0,459bdf’c (d – , )= 1/3 f’c bd2 _...(3.82)

Dengan mengabaikan beton yang dipindahkan maka :

Cs = A’sfy...(3.83)

Untuk gaya beton 0,85 f’c maka kondisi dibawah ini :

²

² = , = 1,18

Sehingga Persamaan 3.87 menjadi :

Pn =

, +

² ,

(63)

32

2. Perencanaan Kolom Panjang

Keruntuhan kolom dapat disebabkan oleh kelangsingan, keruntuhan ini

disebabkan akibat kehilangan stabilitas lateral akibat tekuk. Kolom

bertambah panjang maka kemungkinan kolom mengalami keruntuhan

stabilitas akibat tekuk semakin besar. Adapun tahap – tahap perencanaan

kolom panjang (kolom langsing) adalah sebagai berikut :

I. Menetukan kelangsingan kolom

SNI 2002 mensyaratkan pengaruh kelangsingan dapat diabaikan

…...apabila :

1. Komponen struktur tekan yang ditahan terhadap goyangan ke

samping. .

< 34 ...(3.86)

2. Kompenen struktur tekan yang tidak ditahan terhadap goyangan

ke samping.

. . < 22 ...(3.87)

M1b dan M2badalah momen pada ujung –ujung yang berlawanan

pada kolom dengan M2badalah momen yang lebih besar dan M1b

adalah momen yang paling kecil, Sedangkan lu merupakan

panjang tak tertumpu kolom. k adalah faktor panjang efektif yang

ditentukan oleh berbagai kondisi pengekang ujung terhadap rotasi

dan translasi, sedangkan r adalah jari – jari girasi penampang

(64)

33

(single curvature), dan negatif untuk kelengkungan ganda (double

curvature). Menurut Wang (1986), prosedur yang paling umum untuk mendapatkan faktor panjang efektif adalah dengan

menggunakan grafik alinemen yang terlihat pada gambar 3.2.

Gambar 3.2. Grafik – grafik untuk panjang efektif pada kolom – kolom di dalam portal menerus dimana unsur – unsur di kekang pada kedua ujung.

Faktor panjang efektif merupakan fungsi dari faktor kekangan

ujung ψA dan ψB untuk masing – masing titik ujung atas dan

bawah yang didefinisikan sebagai :

Ψ =

...(3.88)

Ln = panjang bentang bersih balok

Kondisi ujung jepit → ψ = 0

(65)

34

II. Analisis Kekuatan Kolom Panjang

Apabila kelangsingan . melebihi persyaratan yang ditentukan,

maka kolom dikatagorikan sebagai kolom panjang,dapat dapat

mengunakan 2 metode analisis stabilitas, yaitu :

1. Metode Pembesaran Momen (Momen Magnification Method)

• Portal dengan Pengaku (Braced Frame)

Mc =δbM2b ... (3.89)

Mc = momen terfaktor hasil pembesaran.

δb = faktor pembesaran momen untuk rangka yang …

… ..ditahan terhadap goyangan ke samping.

M2b = momen ujung terbesar pada kolom akibat beban

…… …yang menimbulkan goyangan ke samping.

Dengan :

δb=

ø.

... (3.90)

Cm = 0,6 + 0,4 ... (3.91)

dan

Pc = ²

(66)

35

• Portal tanpa pengaku (Un-Braced Frame)

Mc = δbM2b+ δsM2s ... (3.93)

δs = ø

... (3.94)

∑ Pu dan ∑ Pc adalah penjumlahan gaya tekan dari semua

kolom dalam satu tingkat.

Untuk kasus lainya dipakai :

Cm = 1,0 ... (3.95)

Pada portal tak-bergoyang, jika kedua ujung kolom tidak

terdapat momen atau eksentrisitas ujung yang diperoleh

dari perhit. kurang dari (15 + 0,03.h) mm, M2b harus

didasarkan pada eksentrisitas minimum (15 + 0,03.h) mm.

Rasio M1b/M2bditentukan sebagai berikut :

- Jika e < (15 + 0,03.h) mm, momen ujung

digunakan utk menghitung M1b/M2b,

- Jika kedua ujung kolom tidak terdapat momen,

maka M1b/M2b= 1

Pada portal bergoyang, kedua ujung kolom tidak terdapat

momen atau eksentrisitas ujung yang diperoleh dari

perhit. kurang dari (15 + 0,03.h) mm M2b dalam Pers.3.93

harus didasarkan pada eksentrisitas minimum (15 +

(67)

36

Untuk menentukan nilai EI digunakan hitungan yang lebih

konservatif :

EI = . / , ... (3.96)

dengan :

Ec = 4700. ... (3.97)

Es = 2.105_{MPa ... (3.98)}

Ig = b.h3_{... (3.99)}

βd = = ,

, , ... (3.100)

D. PONDASI

Pada perencanaan struktur ini direncanakan menggunakan struktur pondasi

foot plate,terlihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.3 Potongan pondasi

Langkah-langkah perencanaan pondasi adalah sebagai berikut :

1. Menentukan data mutu beton, baja tulangan, ukuran kolom dan data

tanah.

2. Menentukan dimensi luas telapak pondasi (B, L) dengan persamaan

(68)

37

σ = tegangan yang terjadi pada dasar pondasi, kPa atau kN/m2_.

= daya dukung tanah, kPa atau kN/m2_.

Pu,k = beban aksial terfaktor pada kolom, kN.

B dan L = ukuran lebar dan panjang fondasi, m.

Mu,xdan Mu,y = momen terfaktor kolom searah sumbu X dan sumbu Y, kNm.

q = beban terbagi rata akibat berat sendiri pondasi ditambah

berat tanah di atas pondasi, kN/m2_.

hf = tebal pondasi≥ 150 mm (pasal 17.7 SNI 03-2847-2002).

ht = tebal tanah di atas pondasi, m.

γc = berat per volume beton, kN/m3

γt = berat per volume tanah, kN/m3.

- Setelah B dan L ditetapkan, kemudian dihitung nilai tegangan

maksimal dan minimal yang terjadi pada tanah dasar :

(69)

38

a. Kontrol kuat geser 1 arah

Kuat geser 1 arah dikontrol dengan cara sebagai berikut (Gambar 3.3):

1. Dihitung gaya geser (Vu) akibat tekanan tanah ke atas.

Vu= a.B. ...(3.105)

σa= σmin+

( ).( )

... (3.106)

Gambar 3.4. Gaya geser satu arah

2. Dihitung gaya geser yang dapat ditahan oleh beton (Vc) ( Pasal

13.3.1.1 SNI 03-2847-2002).

Vc= . B.d ... (3.107)

Dan harus≤ 25/3 MPa (pasal 13-1-2)

3. Kontrol :

Vuharus≤ φ .Vcdengan φ = 0,75 ... (3.108)

b. Kontrol kuat geser 2 arah

Kuat geser 2 arah dikontrol dengan cara sebagai berikut (Gambar 3.5) :

1. Dihitung gaya geser pons terfaktor (Vu)

(70)

39

Gambar 3.5. Gaya geser dua arah

2. Dihitung gaya geser yang ditahan oleh beton (Vc) dengan memilih

yang terkecil dari nilai Vcberikut (Pasal 13.12.2.1) :

Vc= 1 + . . . ... (3.110)

Vc= 1 + . . . . ... (3.111)

Vc= 1/3. .bo.d ... (3.112)

dengan :

βc = rasio dari sisi panjang terhadap sisi pendek kolom, daerah

beban terpusat, atau daerah reaksi.

bo = keliling dari penampang kritis pada pondasi.

= 2.{( + ) + ( + )}, dalam mm.

αs = suatu konstanta yang digunakan untuk menghitung Vc, yang

nilainya bergantung pada letak pondasi.

3. Kontrol :

(71)

40

c. Menghitung tulangan pondasi

1. Hitung tulangan sejajar sisi panjang telapak pondasi :

- Dihitung σx= σmin+ . (σmaks-σmin) ... (3.114)

- Dihitung momen yang terjadi pada pondasi (Mu)

Mu= 1/2.σx.x2+1/3.(σmaks-σx).x2... (3.115)

- Hitung faktor momen pikul K dan Kmaks

K = Mu/ (φ .b.d2_{) dengan,}

b = 1000 mm, φ =0,8 ... (3.116)

Kmaks= , . . . .

² ... (3.117)

Syarat : K harus≤ Kmaks

- Dihitung tinggi balok tegangan beton tekan persegi ekuivalen (a).

a = 1 1 _, ._. . ... (3.118)

- Dihitung As,u= , . . . dengan b = 1000 mm ... (3.119)

Jika fc’ ≤ 31,36 Mpa maka As,u≥ 1,4.b.d/fy

(pasal 12.5.1) ... (3.120)

Jika fc’ > 31,36 Mpa maka As,u≥ . . /(4. )

(pasal 12.5.1) ... (3.121)

- Dihitung jarak tulangan (s)

s = (1/4.π.D2.S)/As.udengan S = 1000 mm ... (3.122)

pasal 12.5.4 :s≤ 2.h dan s ≤ 450 mm ... (3.123)

(72)

41

d. Kontrol kuat dukung pondasi

Pu,k≤ ... (3.125)

=Ø.0,85.fc’.A1 dengan φ = 0,7 ... (3.126)

E. PERENCANAAN BEBAN GEMPA

Gambar 3.6. Wilayah gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar dengan periode ulang 500 tahun.

1. Perencanaan Struktur Portal dengan Daktilitas Penuh

Untuk menentukan gaya gempa pada tiap tingkat, perencanaan ini

menggunakan Metode Statik Ekuivalen. Menurut Standar Perencanaan

Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung SNI-1726-2002

(SPKGUSBG) gaya geser dasar nimonal statik ekuivalen (V) pasal 6.1.2

(73)

42

V = . . Wt ...(3.127)

Dengan :

V = beban (gaya) geser dasar nominal statik ekuivalen akibat

pengaruh gempa rencana yang bekerja di tingkat dasar

struktur gedung beraturan, kN.

C1 = nilai faktor respons gempa yang diperoleh dari spektrum

respons gempa rencana untuk waktu getar alami fundamental

dari struktur gedung.

I = faktor keutamaan gedung

R = faktor reduksi gempa

Wt = berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai, kN.

a. Beban gempa nominal statik ekuivalen (Fi)

Ditentukan berdasarkan ketentuan pasal 6.1.3 SNI-1726-2002, yaitu:

Fi = .

( . ). V ... (3.128)

Dengan :

Fi = beban gempa nominal statik ekuivalen yang menangkap pada

pusat massa pada taraf lantai tingkat ke-i struktur atas gedung,

kN.

Wi = berat lantai tingkat ke-i struktur atas suatu gedung, termasuk

beban hidup yang sesuai, kN.

Zi = ketinggian lantai tingkat ke-i gedung terhadap taraf penjepitan

lateral, m.

(74)

43

b. Waktu getar alami fundamental (T1)

menurut pasal 2.5.4 Pedoman Ketahanan Gempa untuk Rumah dan

Gedung (PPKGURG-1987), dihitung dengan rumus :

T1 = 0,0085.H3/4(untuk portal baja) ... (3.129)

T1 = 0,06.H3/4_{(untuk portal beton) ... (3.130)}

dengan :

H = tinggi gedung, m

Untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel,

nilai waktu getar alami fundamental T1 dari struktur gedung harus

dibatasi dengan rumus berikut (pasal 5.6 SNI-1726-2002)

T1<ζ.n... (3.131)

dengan,

T1 = waktu getar alami fundamental struktur gedung, detik.

ζ (zeta) = koefisien pengali dari jumlah tingkat struktur gedung

yang membatasi T1, bergantung pada wilayah gempa.

Tabel 3.2.Koefisien ζ yang membatasi T1

Wilayah Gempa

ζ

1 0,2

2 0,19

3 0,18

4 0,17

5 0,16

(75)

44

c. Kontrol waktu getar alami gedung beraturan

waktu getar alami fundamental struktur gedung beraturan dikontrol

dengan rumus Rayleigh sebagai berikut : (Pasal 6.2.1

SNI-1726-2002)

TR= 6,3. ( . )

. ( . ) ... (3.132)

dengan :

TR = waktu getar alami fundamental gedung beraturan

berdasarkan rumus Rayleigh, detik.

g = percepatan gravitasu yang ditetapkan sebesar 9,810 m/det2.

d = simpangan horizontal lantai tingkat ke-1, mm.

- Menurut pasal 6.2.2 SNI-1726-2002, nilai waktu getar alami

fundamental T1 tidak boleh menyimpang lebih besar dari 20% dari

nilai TR.

d. Koefisien Gempa Dasar

Dalam perencanaan gedung ini, bangunan berada di wilayah gempa

empat (4) daerah Metro terlihat pada Gambar 3.5, dengan tanah

(76)

45 e. Spektrum respon gempa

Nilai faktor respon gempa (C1) dapat ditentukan dari grafik respon

gempa

Gambar 3.7 Respons Spektrum Gempa Rencana Wilayah Gempa 4.

f. Faktor keutamaan gedung ( I )

Faktor-faktor keutamaan ( I ) ditetapkan menurut Tabel 3.3.

Tabel 3.3 Faktor keutamaan (I) untuk berbagai kategori gedung dan bangunan (SNI-1726-2002)

Kategori Gedung Faktor Keutamaan

I1 I2 I3

Gedung umum seperti untuk penghunian,

perniagaan dan perkantoran. 1,0 1,0 1,0

Monumen dan bangunan monumental 1,0 1,6 1,6

Gedung penting pascagempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas rasio dan televisi.

1,4 1,0 1,4

Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti

gas, produk minyak bumi, asam, bahan beracun. 1,6 1,0 1,6

Cerobong, tangki di atas menara 1,5 1,0 1,6

g. Faktor reduksi gempa ( R )

Pasal 4.3.3 SNI-1726-2002 ,menetapkan faktor reduksi gempa (R)

(77)

46

R =

μ

. f1... (3.133)

dengan :

R = faktor reduksi gempa.

μ

= faktor daktilitas struktur gedung.

f1 = faktor kuat lebih beban dan bahan yang terkandung di dalam struktur gedung, dan nilainya ditetapkan sebesar 1,6.

Tabel 3.4 Parameter daktilitas struktur gedung (SNI-1726-2002)

Taraf Kinerja Struktur Gedung

μ

R

Elastik Penuh 1,0 1,6

Daktail Parsial

Daktail Penuh 5,3 8,5

Tabel 3.5. Faktor daktilitas maksimum, faktor reduksi gempa maksimum, faktortahanan lebih struktur dan faktor tahanan lebih total beberapa jenis sistem dan subsistem struktur gedung (Tabel 3 SNI SNI-1726-2002)

Sistem dan subsitem struktur

gedung Uraian sistem pemikul beban gempa µm Rm f

3. Sistem rangka pemikul momen (sistem struktur yang pada dasarnya memikul rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur)

1. Rangka pemikul momen khusus (SRPMK)

a. Baja 5,2 8,5 2,8

b. Beton bertulang 5,2 8,5 2,8

2. Rangka pemikul momen menengah beton (SRPMM)

3,3 5,5 2,8

3. Rangka pemikul momen biasa (SRPMB)

a. Baja 2,7 4,5 2,8

b. Beton bertulang 2,1 3,5 2,8

4. Rangka batang baja pemikul momen khusus (SRBPMK)

(78)

BAB IV

METODOLOGI PERHITUNGAN