STRUKTUR PELAT
1. Definisi
Pelat adalah elemen horizontal struktur yang mendukung beban mati maupun beban hidup dan menyalurkannya ke rangka vertikal dari sistem struktur
2. Tinjauan Umum Pelat
Pelat merupakan struktur bidang (permukaan) yang lurus, (datar atau melengkung) yang tebalnya jauh lebih kecil dibanding dengan dimensi yang lain.
Segi statika, kondisi tepi (boundary condition) pelat dibagi menjadi : Tumpuan bebas ( free )
Bertumpu sederhana ( simply supported ) Jepit
Pemakaian pelat : Struktur arsitektur Jembatan
Perkerasan jalan Struktur hidrolik dll
Berdasarkan aksi strukturalnya, pelat dibedakan menjadi empat (Szilard, 1974)
1. Pelat kaku : merupakan pelat tipis yang memilikki ketegaran lentur (flexural rigidity), dan memikul beban dengan aksi dua dimensi, terutama dengan momen dalam ( lentur dan puntir) dan gaya geser transversal, yang umumnya sama dengan balok
Pelat yang dimaksud dalam bidang teknik adalah pelat kaku, kecuali jika dinyatakan lain.
2. Membran : merupakan pelat tipis tanpa ketegaran lentur dan memikul beban lateral dengan gaya geser aksial dan gaya geser terpusat. Aksi pemikul beban ini dapat didekati dengan jaringan kabel yang tegang karena ketebalannya yang sangat tipis membuat daya tahan momennya dapat diabaikan.
3. Pelat flexibel : merupakan gabungan pelat kaku dan membran dan memikul beban luar dengan gabungan aksi momen dalam, gaya geser transversal dan gaya geser terpusat, serta gaya aksial
Struktur ini sering dipakai dalam industri ruang angkasa karena perbandingan berat dengan bebannya menguntungkan
4. Pelat tebal : merupakan pelat yang kondisi tegangan dalamnya menyerupai kondisi kontinu tiga dimensi
3. Sistem Pelat Satu Arah
Pada bangunan bangunan beton bertulang, suatu jenis lantai yang umum dan dasar adalah tipe konstruksi pelat balok-balok induk (gelagar).
Dimana permukaan pelat itu dibatasi oleh dua balok yang bersebelahan pada sisi dan dua gelagar pada kedua ujung. Pelat satu arah adalah pelat yang panjangnya dua kali atau lebih besar dari pada lebarnya, maka hampir semua beban lantai menuju ke balok-balok dan sebagian kecil saja yang akan menyakur secara langsung ke gelagar.
Kondisi pelat ini dapat direncanakan sebagai pelat satu arah dengan tulangan utama sejajar dengan gelagar atau sisi pendek dan tulangan susut atau suhu sejajar dengan balok-balok atau sisi panjangnya.
Permukaan yang melendut dari sistem pelat satu arah mempunyai kelengkungan tunggal.
Sistem pelat satu arah dapat terjadi pada pelat tunggal maupun menerus, asal perbandingan panjang bentang kedua sisi memenuhi.
4. Sistem Pelat Dua Arah
Sistem pelat dua arah dapat terjadi pada pelat tunggal maupun menerus, asal perbandingan panjang bentang kedua sisi memenuhi. Persyaratan jenis pelat lantai dua arah jika perbandingan dari bentang panjang terhadap bentang pendek kurang dari dua
Beban pelat lantai pada jenis ini disalurkan ke empat sisi pelat atau ke empat balok pendukung, akibatnya tulangan utama pelat diperlukan pada kedua arah sisi pelat. Permukaan lendutan pelat mempunyai kelengkungan ganda.
5. Metode Analisis Struktur Pelat
a. Metode klasik
Metode ini sebagian besar ditentukan pada teori elastis, di mana pemakaian analisis tingkat tinggi banyak dijumpai. Metode ini didasarkan pada fenomena fisis pelat, yaitu lenturan pelat. Lenturan dibuat model matematis dengan menggunakan penyederhanaan- penyederhanaan
b. Metode Pendekatan dan numerik, antara lain : 1. Metode garis luluh
Dalam metode ini kekuatan suatu pelat dimisalkan ditentukan oleh lentur saja. Pengaruh-pengaruh lain seperti lendutan dan geser harus ditinjau tersendiri.
2. Metode jaringan balok
Metode ini didasarkan pada metode kekakuan ( mengubah struktur kinematis tak tentu menjadi struktur kinematis tertentu). Analisis struktur pelat didekati dengan pendekatan jaringan balok silang, struktur pelat dianggap tersusun dari jalur-jalur balok tipis dalam masing-masng arah dengan tinggi balok sama dengan pelat.
3. Metode pendekatan PBI 71
Didasarkan pada pendekatan momen dengan menggunakan koefisien-koefisien yang disederhanakan. Momen-momen yang dihasilkan didapat dari rumus momen yang sudah ada. Besarnya momen ini dipengaruhi oleh besarnya beban terbagi rata per meter panjang, panjang bentang arah x dan arah y dari panel pelat. Dari hitungan momen didapatkan Mlx ( momen lapangan pada arah x), Mtx ( momen tumpuan/tepi pada arah x), Mly ( momen lapangan pada arah y), Mty ( momen tumpuan/tepi pada arah y).
Perhitungan momen-momen tersebut harus sesuai dengan perletakan masing-masing sisi struktur pelat yang direncanakan.
4. Metode pendekatan SNI-2847-2002
Metode perencanaan langsung ( Direct Design Method )
Pada metode ini yang didapatkan adalah pendekatan momen dengan menggunakan koefisien-koefisien yang disederhanakan.
Metode portal ekivalen ( Eqivalen Frame Method )
Metode ini digunakan untuk memperoleh variasi longitudinal dari momen dan geser, maka kekakuan relative dari kolom- kolom, berikut sistem lantai dimisalkan di dalam analisis pendahuluan dan kemudian diperiksa seperti halnya dengan perencanaan dari struktur statis tak tentu lainnya.
BEBAN PADA PELAT
Beban yang bekerja pada pelat antara lain : (Contoh perhitungan beban pelat)
1. Beban mati :
Berat sendiri pelat t = 12 cm : 0,12 * 2400 = 288 kg/m2 Berat pasir ( jenuh) t = 5 cm : 0,05 * 1800 = 90 kg/m2 Berat spesi/mortar(per cm) : = 21 kg/m2
Berat plafon : = 11 kg/m2
Penggantung : = 7 kg/m2
Lainnya ( ducting-listrik) : = 10 kg/m2 Total beban mati = 437 kg/m2
2. Beban hidup : (tergantung dari fungsi bangunan)
Misalkan banguan untuk ruang olah raga = 400 kg/m2
( untuk beban yang lain lihat tabel beban mati dan beban hidup dan lainnya di Buku Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung )
Ringkasan beban menurut Buku Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung
Tabel 2.1 Berat sendiri bahan bangunan dan komponen gedung BAHAN BANGUNAN
1 Baja 7850 kg/m3
2 Batu alam 2600 kg/m3
3 Batu belah, batu bulat, batu gunung (berat tumpuk 1500 kg/m3
4 Batu karang (berat tumpuk) 700 kg/m3
5 Batu pecah 1450 kg/m3
6 Besi tuang 7250 kg/m3
7 Beton (1) 2200 kg/m3
8 Beton bertulang (2) 2400 kg/m3
9 Kayu (kelas I)(3) 1000 kg/m3
10 Kerikil, koral(kering udara sampai lembab, tanpa diayak) 1650 kg/m3
11 Pasangan bata merah 1700 kg/m3
12 Pasangan batu belah, batu bulat, batu gunung 2200 kg/m3
13 Pasangan batu cetak 2200 kg/m3
14 Pasangan batu karang 1450 kg/m3
15 Pasir(kering udara ampai lembab) 1600 kg/m3
16 Pasir (jenuh air) 1800 kg/m3
17 Pasir kerikil, koral (kering udara sampai lembab) 1850 kg/m3 18 Tanah, lempung dan lanau (kering udara sampai lembab) 1700 kg/m3 19 Tanah, lempung dan lanau (basah) 2000 kg/m3
20 Timah hitam (timbel) 11400 kg/m3
KOMPONEN GEDUNG
1 Adukan, per cm tebal : Dari semen
Dari kapur, semen merah atau tras
21 kg/m2 17 kg/m2 2 Aspal, termasuk bahan-bahan mineral penambah, per cm
tebal
14 kg/m2 3 Dinding pasangan bata merah :
Satu batu Setengah batu
450 kg/m2 250 kg/m2 4 Dinding pasangan batako :
Berlubang
- Tebal dinding 20 cm (HB 20) - Tebal dinding 10 cm (HB 10) Tidak berlubang
- Tebal dinding 15 cm - Tebal dinding 10 cm
200 kg/m2 120 kg/m2 300 kg/m2 200 kg/m2 5 Langit langit dan dinding ( termasuk rusuk-rusuknya,
tanpa penggantung langit-langit atau pengaku), terdiri dari :
Semen asbes (eternity dan bahan lain sejenis), dengan tebal maksimum 4 mm
Kaca, dengan tebal 3 – 4 mm
11 kg/m2
10 kg/m2 Lantai kayu sederhana dengan balok kayu, tanpa langit-
langit dengan bentangg maksimum 5 m dan untuk beban hidup maksimum 200 kg/m2
40 kg/m2
Penggantung langit-langit (dari kayu), dengan bentang maksimum 5 m dan jarak s.k.s minimum 0,80 m
7 kg/m2 Penutup atap genteng dengan reng dan usuk/kaso per m2
bidang atap
50 kg/m2 Penutup atap sirap dengan reng dan usuk/kaso, per m2
bidang atap
40 kg/m2 Penutup atap seng gelombang (BWG 24) tanpa gording 10 kg/m2 Penutup lantai dari ubin semen Portland, teraso dan beton
tanpa adukan, per cm tebal
24 kg/m2 Semen asbes gelombang (tebal 5 mm) 11 kg/m2
Tabel 3.1. Beban hidup pada lantai gedung
a Lantai dan tangga rumah tinggal, kecuali disebut dalam b 200 kg/m2 b Lantai dan tangga rumah tinggal sederhana dan gudang-
gudang tidak penting yang bukan untuk toko, pabrik atau bengkel
125 kg/m2
c Lantai sekolah, ruang kuliah, kantor , toko, toserba, restoran, hotel asrama dan rumah sakit
250 kg/m2
d Lantai ruang olah raga 400 kg/m2
e Lantai ruang dansa 500 kg/m2
f Lantai dan balkon-dalam dari ruang-ruang untuk
pertemuan yang lain dari pada yang disebut dalam a s/d e, seperti masjid, gereja, ruang pergelaran, ruang rapat, bioskop dan panggung penonton dengan tempat duduk tetap.
400 kg/m2
g Panggung penonton dengan tempat duduk tidak tetap atau untuk penonton berdiri
500 kg/m2 h Tangga, bordes tangga dan gang dari yang disebut dalam c 300 kg/m2 i Tangga dan bordes tangga dan gang dari yang disebut
dalam d, e, f, g.
500 kg/m2 j Lantai ruang pelengkap dari yang disebut dalam c,d,e,f,g. 250 kg/m2 k Lantai untuk : pabrik, bengkel, gudang, perpustakaan,
ruang arsip, toko buku, toko besi, ruang alat-alat dan ruang mesin, harus direncanakan terhadap beban hidup yang ditentukan tersendiri dengan minimum.
400 kg/m2
l Lantai gedung parker bertingkat : Untuk lantai bawah
Untuk lantai tingkat lainnya
800 kg/m2 400 kg/m2 m Balkon-balkon yang menjorok bebas keluar harus
direncanakan terhadap beban hidup dari lantai ruang yang berbatasan dengan minimum
300 kg/m2
Tabel 3.3. Koefisien reduksi beban hidup
Koefisien reduksi beban hidup Penggunaan Gedung Untuk
perencanaan balok induk dan portal
Untuk peninjauan gempa
PERUMAHAN/PENGHUNIAN :
Rumah tinggal, asrama, hotel, rumah sakit. 0,75 0,30 PENDIDIKAN :
Sekolah, ruang kuliah 0,90 0,50
PERTEMUAN UMUM :
Masjid, gereja, bioskop, restoran, ruang dansa, ruang pergelaran
0,90 0,50
KANTOR :
Kantor, bank 0,60 0,30
PERDAGANGAN :
Toko, toserba, pasar 0,80 0,80
PENYIMPANAN :
Gudang, perpustakaan, ruang arsip 0,80 0,80 INDUSTRI :
Pabrik, bengkel 1,00 0,90
TEMPAT KENDARAAN :
Garasi, gedung parker 0,90 0,50
GANG DAN TANGGA : Perumahan/penghunian Pendidikan, kantor
Pertemuan umum, perdagangan penyimpanan, industri, tempat kendaraan
0,75 0,75 0,90
0,30 0,50 0,50
Table 3.4. Koefisien reduksi beban hidup kumulatif No Jumlah lantai yang
dipikul
Koefisien reduksi yang dikalikan kepada beban hidup kumulatif
1 1 1,00
2 2 1,00
3 3 0,90
4 4 0,80
5 5 0,70
6 6 0,60
7 7 0,50
8 8 dan lebih 0,40
BERBAGAI KONDISI TUMPUAN PELAT
PELAT PERSEGI PANJANG YANG DITUMPU SEDERHANA Sebagai contohnya adalah :
1. PELAT PERSEGI PANJANG YANG DITUMPU SECARA
SEDERHANA SERTA MENGALAMI BEBAN SINUSOIDAL
2. PELAT PERSEGI PANJANG YANG DITUMPU SECARA
SEDERHANA SERTA MENGALAMI BEBAN MERATA
3. PELAT PERSEGI PANJANG YANG DITUMPU SECARA
SEDERHANA SERTA MENGALAMI BEBAN / TEKANAN
HIDROSTATIK
4. PELAT PERSEGI PANJANG YANG DITUMPU SECARA
SEDERHANA SERTA MENGALAMI BEBAN BERBENTUK
PRISMA SEGITIGA
5. PELAT PERSEGI PANJANG YANG DITUMPU SECARA
SEDERHANA SERTA MENGALAMI BEBAN SEBAGIAN
6. PELAT PERSEGI PANJANG YANG DITUMPU SECARA
SEDERHANA SERTA MENGALAMI BEBAN TERPUSAT
PELAT PERSEGI PANJANG DENGAN BERBAGAI KONDISI TEPI 1. Lenturan pelat persegi panjang akibat momen yang terbagi sepanjang
tepi-tepinya.
2. Pelat-pelat persegi panjang dengan dua tepi yang berhadapan ditumpu secara sederhana dan dua sisi lainnya dijepit.
3. Pelat-pelat persegi panjang di mana ketiga tepinya ditumpu secara sederhana dan satu tepinya dijepit.
4. Pelat-pelat persegi panjang yang semua tepinya dijepit.
5. Pelat persegi panjang dengan sebuah tepi atau dua buah tepi yang berdekatan ditumpu secara sederhana dan tepi lainnya dijepit.
6. Pelat persegi panjang dengan dua tepi yang berhadapan ditumpu secara sederhana, tepi ketiga bebas, dan tepi keempat terjepit atau ditumpu secara sederhana
7. Pelat persegi panjang dengan tiga buah tepinya terjepit dan tepi keempat bebas.
Misalnya untuk tangki empat persegi panjang atau dinding penahan tanah.
8. Pelat persegi panjang dengan dua tepi yang berhadapan ditumpu secara sederhana, dan dua tepi lainya bebas atau ditumpu secara elastis.
