Ir. Torang Sitorus, MT

(1)

PERBANDINGAN KEEKONOMISAN PEMAKAIAN KONSTRUKSI BETON BERTULANG DENGAN KONSTRUKSI BAJA PADA

BANGUNAN BERTINGKAT (Studi ANALISIS)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

Disusun Oleh : Eric Winson

11 0404 118

Dosen Pembimbing :

Ir. Torang Sitorus , MT

BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2015

(2)

2

ABSTRAK

Dengan kondisi Indonesia yang sekarang sudah semakin maju , maka terdapat semakin banyak pembangunan. Pada tugas akhir ini akan dibahas tentang keekonomisan antara bangunan struktur beton bertulang dengan bangunan struktur baja.

Tujuannya adalah menganalisa pembebanan yang terdapat dalam suatu gedung , kemudian direncanakan profil dari beton dan baja yang akan

digunakan sehingga dapat dihitung harganya dan didapatkan harga yang lebih ekonomis.

Di dalam tugas akhir ini , struktur bangunan yang dimodelkan adalah gedung perumahan 3 lantai yang di asumsikan terletak di kota Medan. Struktur bangunan tersebut dimodelkan dengan bantuan program SAP 2000.

Berdasarkan hasil analisi dapat disimpulkan bahwa bangunan struktur beton bertulang memiliki harga yang lebih ekonomis dibandingkan dengan bangunan struktur baja.

Kata kunci : bangunan beton bertulang , bangunan baja , dimensi , gempa

(3)

3

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, karunia, dan rahmat-Nya , sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan pada program studi Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Dalam penyusunan Tugas ini, penyusun sering menemukan beberapa kesulitan dan hambatan.

Oleh karena itu , penyusun mengucapkan banyak terima kasih kepada pihak – pihak yang telah banyak membantu dalam penyusunan laporan ini , antara lain :

1. Bapak Ir.Torang Sitorus , MT selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan pengajaran dan ilmu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini ;

2. Bapak Prof Dr.Ing Ir. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil USU ;

3. Bapak Ir. Sanci Barus, MT. selaku Koordinator Bidang Studi Struktur Departemen Teknik Sipil ;

4. Bapak Ir. Robert Panjaitan selaku Dosen Pembanding yang telah memberikan kritik dan saran untuk kesempurnaan Tugas Akhir ini ; 5. Ibu Rahmi Karolina ST.MT selaku Dosen Pembanding yang telah

memberikan kritik, saran untuk kesempurnaan Tugas Akhir ini ;

6. Kedua orang tua , abang Immanuel Panggabean ST, MT. dan teman- teman yang telah banyak membantu dalam penyelesain Tugas Akhir ini ;

7. Seluruh staf pegawai di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

(4)

4

8. Akhir kata, penyusun memohon maaf apabila ada kesalahan dalam penyusunan laporan ini , dan penyusun sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangunan dari pembaca untuk penyempurnaan Tugas Akhir ini.Terima Kasih kepada seluruh pihak yang terkait dalam pengerjaan Tugas Akhir ini dan semoga ini dapat bermanfaat.

Medan, Maret 2015 Penyusun,

Eric . Winson 11 0404 118

(5)

5

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

ABSTRAK ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... vii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Maksud dan Tujuan ... 3

1.3 Pembatasan Masalah ... 3

1.4 Metode Penelitian ... 7

1.5 Sistematika Pembahasan ... 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Beton Bertulang ... 9

2.2 Ketentuan Umum dalam Perencanaan Struktur Bangunan Gedung ... 10

2.2.1 Pembebanan ... 10

2.2.2 Modelisasi Analisa Struktur ... 11

2.3 Filosofi ... 12

2.4 Ketentuan Perencanaan Pembebanan ... 12

2.4.1 Pembebanan ... 13

2.4.2 Deskripsi Beban ... 13

2.4.2.1 Beban Mati ... 13

2.4.2.2 Beban Hidup ... 13

2.4.2.3 Beban Gempa ... 14

2.4.2.4 Kombinasi Pembebanan... 16

2.5 Kriteria Perencanaan Tahan Gempa untuk Struktur Bangunan Baja ... 17

(6)

6

2.6 Spesifikasi Bahan ... 19

BAB III PEMODELAN STRUKTUR 3.1 Deskripsi Model Struktur ... 20

3.2 Data Geometri Struktur ... 22

3.3 Preliminari Struktur ... 22

3.3.1 Material ... 22

3.3.2 Balok dan Kolom ... 23

3.4 Pembebanan Struktur ... 23

3.4.1 Beban Mati ... 23

3.4.2 Beban Hidup ... 23

3.4.3 Beban Gempa ... 24

BAB IV ANALISIS PERHITUNGAN 4.1 Analisa Profil Beton ... 109

4.2 Analisa Profil Baja ... 112

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 118

5.2 Saran ... 118

DAFTAR PUSTAKA ... 119

(7)

1

BAB I

PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Di Indonesia sudah mulai terdapat banyak bangunan bertingkat dengan struktur beton bertulang dan struktur konstruksi baja.

Beton bertulang merupakan bahan konstruksi yang penting dan banyak digunakan untuk struktur bangunan seperti jembatan, perkerasan jalan, bendungan, dinding penahan tanah, terowongan, drainase , tangki dan lainnya.

Kelebihan Beton bertulang antara lain:

1. Beton memiliki kuat tekan yang relatif lebih tinggi dibandingkan bahan lain.

2. Beton bertulang mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap api dan air, bahkan merupakan bahan struktur terbaik untuk bangunan yang cenderung terkena dengan air. Pada kebakaran dengan intensitas rata-rata, batang struktur dengan ketebalan penutup beton yang memadai sebagai pelindung tulangan , hanya mengalami kerusakan pada permukaannya saja tanpa mengalami keruntuhan.

3. Tahan terhadap karat, dan apabila digunakan pada tanah dasar yang kurang baik, dengan digunakan pondasi dari beton tidak akan mengalami kesukaran

4. Struktur beton bertulang sangat kokoh

5. Dibandingkan dengan bahan lain, beton memiliki usia yang sangat panjang. Dalam kondisi normal, struktur beton bertulang dapat digunakan sampai kapan pun kemampuannya untuk menahan

(8)

2

beban.

6. Kemampuan beton untuk dicetak bisa menjadi bentuk yang sangat beragam, mulai dari pelat, balok dan kolom yang sederhana .

Baja memiliki kekuatan tarik yang tinggi, jauh lebih tinggi dibanding beton.

Bila diberi gaya tarikan terus menerus hingga melewati batas elastisitasnya, baja akan mengalami regangan yang cukup besar sebelum benar-benar runtuh.

Artinya, gedung berstruktur baja, saat mengalami stress yang hebat -semisal gempa bumi- tidak akan langsung rubuh. Biasanya akan meregang dulu (miring), baru kemudian bila gaya sudah melebihi batas kritis, baru bangunan tersebut akan patah / runtuh. Sama halnya pada struktur jembatan. Hal ini memberi kesempatan bagi penghuni gedung untuk menyelamatkan diri.

Baja sering digunakan sebagai struktur utama bangunan karena memiliki beberapa keunggulan:

 Mempunyai kekuatan yang tinggi meski berukuran lebih ringkas daripada beton. Sehingga dapat mengurangi ukuran struktur, serta mengurangi beban sendiri struktur. Baja sangat cocok diterapkan pada struktur jembatan. Beton jauh lebih berat dibandingkan baja.

 Homogenitas tinggi. Baja bersifat homogen, sehingga kekuatannya merata. Beda dengan beton yang merupakan campuran dari beberapa material penyusun, tidak mudah mengatur agar kerikil dan pasir bisa merata ke semua bagian beton.

 Keawetan tinggi. Baja akan tahan lama bila perawatan yang dilakukan terhadapnya sangat baik. Misalnya, rutin mengecat permukaan baja agar terhindar dari korosi

 Bersifat elastis. Baja berperilaku elastis sampai tingkat tegangan yang cukup tinggi. Baja akan kembali ke bentuk semula asalkan gaya yang terjadi tidak melebihi batas elastisitas baja.

(9)

3

 Daktilitas baja cukup tinggi. Selain mampu menahan tegangan tarik yang cukup tinggi, baja juga akan mengalami regangan tarik yang cukup besar sebelum runtuh.

 Kemudahan pemasangan dan pengerjaan. Penampang baja bisa dibentuk sesuai yang dibutuhkan. Penyambungan antar elemen pada struktur baja juga mudah, hanya tinggal memasangkan baut atau bisa menggunakan las, sehingga akan mempercepat kegiatan proyek.

 Baja yang digunakan adalah produk baja dalam negeri

1.2 Maksud dan Tujuan

Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah :

a) Merencakan perbandingan mana yang lebih ekonomis untuk bangunan bertingkat antara konstruksi beton bertulang dengan konstruksi baja , dan pada tugas akhir ini , akan di hitung pada bangunan 3 tingkat.

b) Menghasilkan kesimpulan yang dapat membantu pengguna dalam mendesain suatu bangunan bertingkat agar lebih ekonomis .

1.3 Pembatasan Masalah

Ruang Lingkup pembahasan Tugas Akhir ini dibatasi pada :

 Analisa Model Struktur bangunan bertingkat dengan konstruksi beton bertulang dengan baja.

 Balok saja yang komposit

 Perencanaan Bangunan Bertingkat 3

 Sambungan Baja di asumsikan Rigid penuh

 Aspek – aspek yang ditinjau : o Dimensi Balok dan Kolom ; o Beban Gempa ;

o Upah Tenaga Kerja ,upah bahan dan pengerjaannya

(10)

4

Gambar 1. Sketsa Bangunan

Gambar 2. Potongan X-X

(11)

5

Gambar 3. Potongan Y – Y

Sketsa Konstruksi Beton

(12)

6

Sketsa Konstruksi Baja

(13)

7

1.4 Metode Penelitian

Penulisan tugas akhir ini mengacu pada metode studi analitis berdasarkan data-data dan literatur yang berhubungan dengan topik serta masukan-masukan dari dosen pembimbing. Untuk mempermudah proses perhitungan, SAP 2000 versi 14 dipilih dalam menganalisa struktur.

1.5 Sistematika Pembahasan

Sistematika pembahasan ini bertujuan untuk memberikan gambaran umum secara garis besar isi setiap bab yang dibahas pada Tugas Akhir ini. Sistematika pembahasan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB 1 . PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang permasalahan , maksud dan tujuan penulisan , ruang lingkup , sistemakatika pembahasan dari tugas akhir ini.

BAB 2 . TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi uraian tentang kriteria pembebanan gempa dan konsep perencanaan struktur bangunan dengan menggunakan model bangunan baja dengan model bangunan yang menggunakan konstruksi beton.

BAB 3. PEMODELAN STRUKTUR

Bab ini berisi pemodelan struktur bangunan dengan menggunakan bantuan Program SAP2000.

BAB 4. ANALISIS PERHITUNGAN

Bab ini berisi hasil – hasil perhitungan dalam perencanaan struktur bangunan bertingkat. Analisis yang dilakukan berdasarkan batasan – batasan yang sudah ditetapkan dalam ruang lingkup pembahasan.

(14)

8

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan yang dapat diambil dari seluruh kegiatan tugas akhir ini dengan menitikberatkan pada perbandingan keekonomisan antara konstruksi balok bertulang dengan konstruksi baja.

BAB II

(15)

9 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Beton Bertulang

Bahan konstruksi beton bertulang mempunyai sifat yang unik dibandingkan dengan Bahan lain seperti kayu, baja, aluminium atau plastik karena beton bertulang adalah material konstruksi yang menggunakan dua jenis bahan yang berbeda secara bersamaan. Beton bertulang adalah merupakan gabungan yang logis dari dua jenis bahan : beton polos, yang memiliki kekuatan tekan yang tinggi akan tetapi mempunyai kekuatan tarik yang rendah, dan batangan-batangan baja yang ditanamkan di dalam beton dapat memberikan kekuatan tarik yang diperlukan. Dengan demikian prinsip-prinsip yang mengatur perencanaan struktur dari beton bertulang dalam beberapa hal berbeda dengan prinsip-prinsip yang mengatur perencanaan struktur dari bahan yang terdiri dari satu macam saja.

Pada Gambar 2.1 memperlihatkan kekuatan balok yang secara nyata dapat ditingkatkan dengan menambahkan batangan-batangan baja di daerah tarik. Baja tulangan yang mampu menerima tekan dan tarik juga dimanfaatkan untuk menyediakan sebagian dari daya dukung kolom beton dan kadang-kadang di dalam daerah tekan balok.

Gambar 2.1 Kedudukan batang-batang tulangan dalam balok beton bertulang

Baja dan beton dapat bekerja sama atas beberapa alasan yaitu (1) lekatan (bond, atau interaksi antara batangan baja dengan beton keras disekelilingnya) yang mencegah slip relatif antara baja dan beton, (2) campuran beton yang memadai memberikan sifat anti resap yang cukup

(16)

10 dari beton untuk mencegah karat baja dan (3) angka kecepatan muai yang hampir serupa yaitu dari 0,0000055 sampaidengan 0,000075.

2.2 Ketentuan Umum dalam Perencanaan Struktur Bangunan Gedung 2.2.1 Pembebanan

Berdasarkan SKBI-1.3.53.1987, Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, pengertian berbagai jenis beban yang harus dipertimbangkan dalam perencanaan bangunan rumah dan gedung adalah sebagai berikut.

a. Beban Mati

Beban mati adalah berat dari semua bagian dari suatu gedung yang bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian-penyelesaian, mesin-mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari gedung itu.

b. Beban Hidup

Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung dak ke dalamnya termasuk beban-beban pada lantai berasal dari barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin serta peralatan yang tidak merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama masa hidup dari gedung itu, sehingga mengakibatkan perubahan dalam pembebanan lantai dan atap tersebut.

Menurut SNI 03-1726-2012, pengertian berbagai beban nominal adalah sebagai berikut

 Beban Mati Nominal

Beban mati nominal adalah beban yang berasal dari berat semua bagian dari geudng yang bersifat tetap, termasuk dinding dan sekat pemisah, kolom, balok, lantai, atap, penyelesaian, mesin, dan peralatan yang merupakan bagian tidak terpisahkan dari gedung, yang nilai seluruhnya adalah sedemikian rupa sehingga probabilitasnya untuk dilampauinya dalam kurun waktu tertentu terbatas pada suatu persentase tertentu. Pada umumnya beban probabilitas beban tersebut untuk dilampaui adalah dalam kurun waktu gedung 50 tahun dan ditetapkan 10%. Namun demikian, beban mati rencana yang biasa

(17)

11 ditetapkan dalam standar-standar pembebanan struktur gedung dapat dianggap sebagai beban mati nominal.

 Beban Hidup Nominal

Beban hidup nominal adalah beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan gedung tersebut, baik akibat beban yang berasal dari orang maupun dari barang yang dapat berpindah atau mesin dan peralatan serta komponen yang tidak merupakan bagian yang tetap dari gedung, yang nilai seluruhnya adalah sedemikian rupa sehingga probabilitas untuk dilampauinya dalam kurun waktu tertentu terbatas pada suatu persentase tertentu. Pada umumnya, probabilitas beban tersebut untuk kurun wakrtu umur gedung 50 tahun dan ditetapkan 10%. Namun demikian, beban hidup rencana yang biasa ditetapkan dalam standar-standar pembebanan struktur gedung, dapat dianggap sebagai beban hidup nominal.

 Beban Gempa Nominal

Beban gempa nominal adalah beban gempa yang nilainya ditentukan oleh 3 hal, yaitu oleh besarnta probabilitas beban itu dilampaui kurun waktu tertentum oleh tingkat daktilitas struktur yang mengalaminya dan oleh kekuatan lebih yang terkandung di dalam struktur tersebut. Menurut standar ini, peluang dilampauinya beban tersebut dalam kurun waktu umur gedung 50 tahun adalah 10% dan gempa yang menyebabkannya disebut gempa rencana (dengan periode ulang 500 tahun), tingkat daktilitas struktur gedung dapat ditetapkan sesuai dengan kebutuhan, sedangkan faktor kuat lebih f1 untuk struktur gedung secara umum nilainya adalah 1,6. Dengan demikian, beban gempa nominal adalah beban akibat pengaruh gempa rencana yan menyebabkan terjadinya pelelehan pertama di dalam struktur gedung, kemudian direduksi dengan faktor kuat lebih f1 . 2.2.2 Modelisasi Analisis Struktur

Dalam Melaksanakan perencanaan, perancangan, maupun pemeriksaan struktur perlu dilakukan analisis struktur untuk mengetahui respons struktur akibat pembebanan. Dalam

(18)

12 melakukan analisi struktur, struktur tersebut perlu dimodelkan dengan memberikan beberapa asumsi tertenru agar dapat ditemukan penyelesaian (respons struktur).Berikut adalah beberapa asumsi umum yang sering digunakan dalam modelisasi struktur sebelum analisis dilakukan.

a. Analisis dilakukan pada kondisi elastis (elastic analysis) dan perancangan dilakukan berdasarkan kondisi batas ultimate (keruntuhan) struktur dihitung berdasarkan kekakuan struktur sesaat sebelum terjadi keruntuhan.

b. Pemodelan analisis struktur 3 dimensi

c. Komponen non-struktural dianggap tidak mempengaruhi respons elastis struktur sehingga perlu dilakukan pemisahan elemen non-struktural dari elemen struktural dalam analisis

d. Kekakuan lantai sejajar bidangnya (inplane stiffness) umumnya dianggap sangat kaku (rigid diaphragm).

2.3 Filosofi

Filosofi dasar dari perencanaan bangunan tahan gempa adalah terdapatnya komponen struktur yang diperbolehkan mengalami kelelehan. Komponen struktur yang lelah tersebut merupakan komponen yang menyerap energi gempa selama bencana gempa terjadi. Agar memenuhi konsep perencanaan struktur bangunan tahan gempa tersebut, maka pada saat kelelehan yang terjadi hanya pada balok. Oleh karena itu, kolom dan sambungan harus dirancang sedemikian rupa agar kedua komponen struktur tersebut tidak mengalami kelelehan ketika gempa terjadi.

2.4 Ketentuan Perencanaan Pembebanan

Perencanaan pembebanan ini digunakan beberapa acuan standar sebagai berikut :

1. Tata cara perencanaan struktur baja untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002 Pasal 15.3.1. tentang Kombinasi Pembebanan)

2. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002 Pasal 6.1.3. tentang Beban Gempa yang bekerja pada struktur)

(19)

13 3. Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SKBI-1987 BAB II

tentang beban-beban yang bekerja) 2.4.1 Pembebanan

Berdasarkan peraturan diatas, struktur sebuah gedung harus direncanakan kekuatannya terhadap beban-beban berikut :

1. Beban mati (Dead Load) , dinyatakan dengan lambang DL ; 2. Beban Hidup (Live Load) , dinyatakan dengan lambang LL ; 3. Beban Gempa ( Earthquake Load) , dinyatakan dengan lambang E.

2.4.2 Deskripsi Beban

Beban- beban yang bekerja pada struktur bangunan ini adalah sebagai berikut : 2.4.2.1 Beban Mati (DL)

Beban mati yang diperhitungkan dalam struktur gedung bertingkat ini merupakan berat sendiri elemen struktur bangunan yang memiliki fungsi struktural menahan beban. Beban dari berat sendiri elemen-elemen tersebut diantaranya :

1. Baja = 7850 kg/m2 2. Beton = 2400 kg/m2

Beban tersebut harus disesuaikan dengan volume elemen struktur yang akan digunakan.

Karena analisis dilakukan dengan program SAP2000, maka berat sendiri akan dihitung secara langsung.

2.4.2.2 Beban Hidup (LL)

Beban hidup yang diperhitungkan adalah beban hidup selama masa layan. Beban hidup selama masa konstruksi tidak diperhitungkan karena diperkirakan beban hidup masa layan lebih besar daripada beban hidup pada masa konstruksi. Beban hidup yang direncanakan adalah sebagai berikut :

Beban hidup pada lantai gedung

(20)

14 Beban hidup yang digunakan mengacu pada standar pedoman pembebanan yang ada yaitu sebesar 250 kg/m2

2.4.2.3 Beban Gempa (E)

Beban gempa adalah beban yang timbul akibat percepatan getaran tanah pada saat gempa terjadi. Untuk merencakan struktur bangunan tahan gempa, perlu diketahui percepatan yang terjadi pada batuan dasar. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan , wilayah Indonesia dapat dibagi menajdi 6 wilayah zona gempa.

Struktur bangunan yang akan direncakan terletak di kota Medan. Berdasarkan SNI 03- 1726-2002 Tentang Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Rumah dan Gedung, daerah Medan terletak pada wilayah gempa Zona 3. Berikut adalah grafik dan tabel Respons Spektra pada wilayah gempa Zona 3 untuk kondisi tanah luunak, sedang , keras.

Gambar 2.2 Respons Spektrum Gempa Wilayah Gempa 3 Sumber : SNI 1726-2002

(21)

15 Analisis yang digunakan dalam perencanaan beban gempa ini adalah metode analisis Statik Ekivalen yang bekerja pada gedung yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa tersebut.

Berdasarkan SNI 03-1726-2002, beban geser dasar nominal statik ekivalen V yang terjadi ditingkat ddasar dapat dihitung berdasarkan persamaan :

..Pers(2.1) Keterangan :

V adalah gaya geser dasar rencana total (N)

C1 Nilai Faktor Respons Gempa yang didapat dari Spektrum Respons Gempa Rencana untuk waktu getar alami fundamental dari struktur gedung.

I Faktor Keutamaan gedung, faktor pengali dari pengaruh Gempa Rencana pada berbagai kategori gedung, untuk menyesuaikan perioda ulang gempa yang berkaitan dengan penyesuaian probabilitas dilampauinya pengaruh tersebut selama umur gedung itu dan penyesuaian umur gedung itu.

R Faktor reduksi gempa

Wt Berat total gedung, termasuk beban hidup

Tabel 2.1 Faktor Keutamaan Gedung Sumber : SNI 03-1729-2002

(22)

16 Berat total struktur Wt ditetapkan sebagai jumlah dari beban –beban berikut ini :

 Beban mati total dari struktur bangunan ;

 Bila digunakan dinding partisi pada perencanaan lantai maka harus diperhitungkan tambahan beban sebesar 0,5 kPa;

 Pada Gudang – gudang dan tempat penyimpanan barang maka sekurang – kurangnya 25% dari beban hidup rencana harus diperhitungkan ;

Gaya geser nominal V harus dibagikan sepanjang tinggi struktur gedung menjadi gaya – gaya gempa statik ekivalen Fi yang menangkap pada pusat massa lantai tingkat ke i menurut persamaan :

....(Pers. 2.2)

Keterangan :

Wi = berat lantai tingkat ke i

Zi = ketinggian lantai tingkat ke – i diukur dari taraf penjepitan lateral N = nomor lantai tingkat paling atas

Apabila rasio antara tinggi struktur gedung dan ukuran denahnya dalam arah pembebanan gempa sama dengan atau melebihi 3 , maka 0,1 V harus dianggap sebagai beban horizontal terpusat yang menangkap pada pusat massa lantai tingkat paling atas , sedangkan 0,9 V sisanya harus dibagian sepanjang tinggi struktur gedung menjadi beban-beban gempa nominal statik ekivalen.

2.4.2.4 Kombinasi pembebanan

Dengan mengacu pada kombinasi pembebanan SNI-03-1729-2002, Terdapat 6 standar kombinasi sebagai berikut :

(23)

17 Kombinasi Pembebanan :

 1,4D ;

 1,2D + 1,6 L + 0,5 (La atau H)

 1,2D + 1,6 (La atau H) + (γ L L atau 0,8W)

 1,2D + 1,3 W + γ L L + 0,5 (La atau H)

 1,2D ± 1,0E + γ L L

 0,9D ± (1,3W atau 1,0E) Keterangan:

D adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk ,

lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap

L adalah beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain-lain

La adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selamaperawatan oleh pekerja,

peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak H adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air

W adalah beban angin

E adalah beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03–1726–2002.

Dengan ,

γL = 0,5 bila L< 5 kPa, dan γ L = 1 bila L ≥ 5 kPa.

2.5 Kriteria Perencanaan Tahan Gempa untuk Struktur Bangunan Baja

Ketentuan ini dimaksudkan untuk perencanaan dan pelaksanaan komponen struktur bangunan baja termasuk sambungan dalam struktur dengan gaya yang bekerja dihasilkan dari beban gempa yang telah ditentukan dengan memperhatikan disipasi energi di dalam daerah respon non linier struktur bangunan tersebut..

(24)

18 Komponen struktur untuk bangunan baja tahan gempa harus memenuhi :

....(Pers 2.3) Keterangan :

 adalah faktor Tahanan sesuai tabel 2.2 ;

Rn adalah tahanan nominal komponen struktur ;

Ru adalah pengaruh aksi terfaktor , yaitu momen atau gaya yang diakibatkan oleh suatu kombinasi pembebanan atau pengaruh aksi perlu, yaitu momen atau gaya yang disyaratkan untuk struktur tahan gempa

Tabel 2.2 Faktor Reduksi () untuk Keadaan Kekuatan Batas

(25)

19 2.6 Spesifikasi Bahan

Spesifikasi bahan baja yang digunakan untuk bangunan yang melebihi satu tingkat harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :

o Perbandingan tekanan leleh terrhadap tegangan putus tariknya ada kurang dari 0,85;

o Hubungan Tegangan – Regangan harus memperlihatkan daerah datar yang cukup panjang ;

o Pengujian uniaksial tarik pada spesimen baja memperlihatkan perpanjangan maksimum tidak kurang daripada 20% untuk daerah pengukuran sepanjang 50 mm;

o Mempunyai sifat relatif mudah di las.

Persyaratan kuat leleh minimum dari baja untuk komponen struktur dengan perilaku inelastis yang diharapkan akan terjadi berkenaan dengan kombinasi pembebanan di atas tidak boleh melebihi 350 Mpa, kecuali bila dapat ditunjukkan secara eksperimental atau secara rasional bahwa bahan baja yang digunakan sesuai untuk tujuan tersebut.Persyaratan ini tidak berlaku bagi kolom yang diharapkan perilaku inelastisnya hanya akan terjadi pada dasar kolom yang mengalami leleh pada tingkat paling bawah.

(26)

20

Bab III

PEMODELAN STRUKTUR 3.1 Deskripsi Model Struktur

Dalam Tugas Akhir ini , akan dilakukan analisis perbandingan harga untuk 2 bangunan yaitu Bangunan struktur Beton Bertulang dengan Bangunan Struktur Baja.

Struktur dimodelkan tiga dimensi dengan perhitungan yang menggunakan SAP 2000.

Dimensi dari struktur bangunan yang akan direncanakan adalah 25 m X 15m , dengan arah sumbu X memiliki 5 segmen dengan bentang masing – masing 5 meter sedangkan tinggi lantai 4 meter , sedangkan arah sumbu Y memiliki 2 segmen dengan bentang masing – masing 5 meter dan tinggi 4 meter. Model yang direncanakan adalah struktur bangunan bertingkat dengan 3 lantai.

Berikut adalah denah yang akan direncanakan :

Gambar 3.1. Denah Struktur Bangunan yang akan direncanakan

(27)

21

Gambar 3.2. Potongan Melintang dari Bangunan yang direncanakan

Gambar 3.3. Potongan Memanjang dari Bangunan yang direncanakan

(28)

22

Perencanaan dilakukan sesuai dengan ketentuan – ketentuan sebagai berikut : 1. Tata Cara Perhitungan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-

2003)

2. Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SKBI -1987) 3. Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk struktur bangunan Gedung (

SNI-03-1726-2002)

Pengerjaan dimulai dengan menggambar pemodelan struktur bangunan pada program SAP 2000.

3.2. Data Geometri Struktur

Pada Tugas Akhir ini akan dimodelkan suatu struktur bangunan rumah tingkat 3 lantai dengan lokasi yang berada di Medan. Data karakteristik geometri bangunan adalah sebagai berikut :

1. Bangunan rumah tingkat 3 lantai ; 2. Tinggi tiap lantai adalah 4 meter ;

3. Kota Medan terletak pada wilayah gempa Zona 3 dan memiliki kondisi tanah keras ;

3.3. Preliminari Struktur

Komponen struktur yang terdapat pada bangunan ini meliputi balok , kolom , pelat lantai akan direncanakan terlebih dahulu dimensi awal dari komponen struktur

bangunan.

3.3.1. Material

Material yang digunakan dalam merencanakan dan membangun struktur bangunan ini adalah material baja dan beton.

Material baja yang akan digunakan pada bangunan ini adalah material baja dengan mutu BJ37 dengan fy = 240 Mpa dan fu = 370 Mpa. Material beton yang digunakan adalah beton dengan mutu K-250

(29)

23

3.3.2. Balok dan Kolom

Balok dan kolom yang digunakan adalah yang berdasarkan hasil perhitungan SAP 2000 yang dapat menahan beban yang diberikan pada bangunan ini . Dimensi yang digunakan adalah dimensi yang diproduksi dan banyak terdapat di Indonesia.

3.4. Pembebanan Struktur

Perencanaan pembebanan adalah pendefinisian beban-beban yang bekerja pada struktur sesuai dengan Pedoman Perencanaan untuk Rumah dan Gedung (SKBI- 1.3.53.1987). Seluruh beban yang telah didefinisikan akan bekerja pada model struktur bangunan ini. Beban-beban yang bekerja pada struktur bangunan ini antara lain :

3.4.1. Beban Mati

Beban mati adalah seluruh bagian dari komponen struktur bangunan yang bersifat tetap dan tidak terpisahkan dari bangunan tersebut selama masa layannya.

Beban mati yang diperhitungkan untuk struktur bangunan ini antara lain :

 Beban sendiri beton bertulang 2400 kg/

 Beban sendiri profil baja 7850 kg/

 Beban Dinding Bata sebesar 250 kg/

 Berat sendiri Lantai sebesar 2400 kg/

3.4.2. Beban hidup

Beban hidup yang direncakan dan diperhitungkan adalah sebesar 250 kg/ untuk beban pelat lantai. Beban ini disesuaikan dengan kegunaannya sebagai gedung perumahan.

(30)

24

3.4.3. Beban Gempa

Beban gempa adalah semua beban statik ekivalen yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa itu dan menggunakan tabel Respons Spektra untuk wilayah Medan dan yang diambil adalah tanak keras 2002 ( ---)

Gambar 3.4. Tabel Respons Spektrum untuk wilayah Medan

(31)

25

Gambar 3.5 Tampak 3 Dimensi Bangunan yang akan direncanakan

Kombinasi Pembebanan yang digunakan untuk Analisa Struktur dengan SAP 2000 :

 1.4 DL ;

 1.2 DL + 1.6 LL ;

 1 DL + 1 LL + Rsp

o Rsp = 1 untuk arah sumbu x o Rsp = 0.3 untuk arah sumbu y

(32)

26

BAB IV

ANALISIS PERHITUNGAN

Struktur bangunan yang telah dimodelkan terlebih dahulu, dianalisis dengan menggunakan bantuan program SAP 2000 untuk mendapatkan gaya- gaya dalam dan beserta profil yang akan digunakan.

Hasil perhitungan yang didapatkan akan ditampilkan sebagai berikut :

Gambar 4.1. Gaya Normal Beban mati (DL) pada Beton

(33)

27

Gambar 4.2. Gaya Normal Beban mati (DL) pada Baja

Gambar 4.3. Gaya Normal Beban Hidup (LL) pada Beton

(34)

28

Gambar 4.4. Gaya Normal Beban Hidup (LL) pada Baja

Gambar 4.5. Gaya Normal Gempa (Rsp) pada Beton

(35)

29

Gambar 4.6. Gaya Normal Gempa (Rsp) pada Baja

Gambar 4.7. Gaya Normal Beban Kombinasi 1 pada Beton

(36)

30

Gambar 4.8. Gaya Normal Beban Kombinasi 1 pada Baja

(37)

31

(38)

32

Gambar 4.13. Gaya Lintang Beban Mati (DL) pada beton

(39)

33

Gambar 4.14. Gaya Lintang Beban Mati (DL) pada baja

Gambar 4.15. Gaya Lintang Beban Mati (DL) pada baja

(40)

34

Gambar 4.16. Gaya Lintang Beban Hidup (LL) pada beton

Gambar 4.17. Gaya Lintang Beban Hidup (LL) pada baja

(41)

35

Gambar 4.18. Gaya Lintang Gempa (Rsp) pada Beton

Gambar 4.18. Gaya Lintang Gempa (Rsp) pada Baja

(42)

36

Gambar 4.19. Gaya Lintang Kombinasi 1pada Beton

Gambar 4.20. Gaya Lintang Kombinasi 1 pada Baja

(43)

37

Gambar 4.21. Gaya Lintang Kombinasi 2 pada Beton

(44)

38

Gambar 4.23. Gaya Lintang Kombinasi 3 pada Beton

(45)

39

Gambar 4.25 Gaya Momen Beban Mati (DL) pada beton

Gambar 4.26. Gaya Momen Beban Hidup (DL) pada baja

(46)

40

Gambar 4.27. Gaya Momen Beban Hidup (LL) pada beton

Gambar 4.28. Gaya Momen Beban Hidup (LL) pada baja

(47)

41

Gambar 4.29. Gaya Momen Gempa (Rsp) pada Beton

Gambar 4.30. Gaya Momen Gempa (Rsp) pada Baja

(48)

42

Gambar 4.31. Gaya Momen Kombinasi 1 pada Beton

Gambar 4.32. Gaya Momen Kombinasi 1 pada Baja

(49)

43

(50)

44

(51)

45

Gambar 4.37. Desain Beton Tampak Depan

Gambar 4.38. Desain Beton Tampak Samping

(52)

46

Gambar 4.39. Desain Beton Tampak Atas

Gambar 4.40. Desain Baja Tampak Depan

(53)

47

Gambar 4.41. Desain Baja Tampak Samping

Gambar 4.42. Desain Baja Tampak Atas

(54)

48

Gambar 4.43. Menyatakan Beton memenuhi syarat dan bisa menahan beban

Gambar 4.44. Menyatakan Baja memenuhi syarat dan bisa menahan beban

(55)

49

4.1 Analisa Profil Beton

A. Kolom 40 x 40 , Jumlah = 8 kolom

Volume beton K-250 = 0.4 x 0.4 x 12 m x 8 = 15.36 Begisting = 1.6 m x 12 m x 8 = 153.6 Pembesian

 16  13mm @12m x 8 kolom

= 128 btng

 10mm 1.44 m x 92 bh x 8 kolom = 1059.84 m / 12 = 89 btng

 Total = (128 x 0.995 + 89 x 0.62 ) x 12m = 2190.48 kg B. Kolom 50 x 50 , Jumlah = 16 Kolom

Volume beton K-250 = 0.5 x 0.5 x 12 m x 16 = 48 Begisting = 2 m x 12 m x 16 = 384 Pembesian

 16  16mm @12m x 16 kolom

= 256 btng

(56)

50

 10mm 1.84 m x 80 bh x 16 kolom = 2355.2 m / 12= 197 btng

 Total = (256 x 1.56 + 197 x 0.62 ) x 12m = 6258 kg C. Balok Induk 30 x 60

Volume beton K-250 = 0.3 x 0.6 x 4.5m x 114 balok = 92.34 Begisting = 1.5 m x 4.5 m x 114 balok = 769.5 Pembesian

 16mm @12m

= 210 btng

 16mm @4.6m = 15x 6 btng x 4.6m /12m = 35 btng

 16mm @3.6m = 15 x 4 btng x 3.6m /12m = 18 btng

 16mm @3.8m = (48x4+24x6)btng x 3.8m /12m = 107 btng

 16mm @1.9m = (24x4+24x6)btng x 1.9m /12m = 38 btng +

= 408 btng

 10mm @25m = 1.56m x 147 bh x 12 balok = 2751.84/12 =

230 btng

 10mm @15m = 1.56m x 89 bh x 18 balok = 2499.12/12 =

209btng

Total = (408 x 1.56 + 439 x 0.62) x 12m = 10903.92 kg

(57)

51

D. Balok anak 25 x 45

Volume beton K-250 = 0.25 x 0.45 x 4.7m x 45 balok = 23.805 Begisting = 1.15 m x 4.7 m x 45 balok = 243.45 Pembesian

 6  10 mm @5.5m = 33m x 0.616 kg/m x45 balok = 914.76kg

 25  8 mm @1.2m =30m x 0.393 kg/m x45 balok = 530.55kg+

= 1445.31kg

(58)

52

4.2 Analisa Profil Baja

A. Kolom Dasar WF 400 x 200 x 8 x 13 Jlh = 24 Kolom

1. WF 400 x 200 x 11 x 16 mm x 4m = 24 batang 2. Tapak Pondasi bawah 500 x 250 , t = 15 mm = 24 keping 3. Tapak atas 400 x 200 , t = 15 mm = 24 keping 4. Stiffener 400 x 100 , t = 10mm = 48 keping

(59)

53

B. Kolom Lantai 1 WF 350 x 175 x 7 x 11 Jlh = 24 Kolom

1. WF 350 x 175 x 7 x 11 mm x 4m = 24 batang 2. Tapak bawah 350 x 175 , t = 12 mm = 24 keping 3. Tapak atas 350 x 175 , t = 12 mm = 24 keping 4. Stiffener 350 x 80 , t = 10mm = 48 keping

(60)

54

C. Kolom Lantai 2 WF 300 x 150 x 6.5 x 9 Jlh = 24 Kolom

1. WF 300 x 150 x 6.5 x 9 mm x 4m = 24 batang 2. Tapak bawah 300 x 150 , t = 12 mm = 24 keping 3. Tapak atas 300 x 150 , t = 12 mm = 24 keping 4. Stiffener 300 x 75 , t = 10mm = 48 keping

(61)

55

D. Balok Induk Lantai 1 WF 300 x 150 x 6.5 x 9 mm L =4,6m Jlh = 20 batang

1. WF 300 x 150 x 6.5 x 9 mm x 4,6m = 20 batang 2. Sokongan WF 300 x 150 x 6.5 x 9 mm x 1m = 20 batang 3. Plat 150 x 600 , t = 12 mm = 40 keping 4. Stiffener Plat 300 x 75 , t = 10 mm = 80 keping

E. Balok Induk Lantai 2 WF 300 x 150 x 6.5 x 9 mm L =4,65m Jlh = 20 batang

(62)

56

F. Balok Induk Lantai 3 WF 300 x 150 x 6.5 x 9 mm L =4,7m Jlh = 20 batang

G. Balok Induk Lantai 1,2,3 WF 300 x 150 x 6.5 x 9 mm L =4,99m Jlh = 54 batang

(63)

57

H. Balok Anak Lantai 1,2,3 WF 200 x 100 x 7 x 11 mm L =4,99m Jlh = 45 batang

1. WF 200 x 100 x 7 x 11 mm x 4,99m = 45 batang 2. Plat 100 x 200 , t = 10 mm = 90 keping 3. Stiffener Plat 200 x 50 , t = 10 mm = 180 keping

(64)

58

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil perencanaan bangunan dengan struktur beton bertulang dengan struktur baja, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

 Harga Total Bangunan Struktur Beton bertulang = Rp. 374.205.342,72,-

 Harga Total Bangunan Struktur Baja = Rp. 695.416.929,57,-

 Jadi Bangunan Struktur Beton Bertulang lebih hemat 46,19% dari bangunan Struktur Baja

 Bangunan dengan struktur baja lebih mahal dibandingkan dengan bangunan struktur beton pada bangunan , sehingga struktur beton merupakan struktur yang paling ekonomis.

 Akan tetapi , pengerjaan Beton memakan waktu lebih lama daripada pengerjaan Baja

5.2. Saran

Berdasarkan analisis yang telah dilakukan dan kesimpulan yang didapat , dapat disarankan beberapa hal sebagai berikut :

 Jika ingin mendapatkan bangunan yang lebih aman , cepat dan tahan gempa , maka gunakanlah bangunan struktur baja.

 Jika membutuhkan bangunan yang kuat ,tetapi dengan harga yang ekonomis , maka gunakanlah Struktur beton bertulang ,tetapi akan membutuhkan jangka waktu yang lebih lama.

(65)

59

DAFTAR PUSTAKA

Brokenbrough, Roger.Structural . 1999. Steel Designer’s Handbook. Mc Graw Hill.

Chia Ming Uang. Ductile Design of Steel Structures. Mc Graw Hill.

Englekirk, Robert. 1994. Steel structures. John Wiley & sons, Inc.

SKBI 1.2.53.1987,1987, Perencanaan Pembebanan Berdasarkan Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung , Jakarta

SNI 03-1726-2002, 2002 , Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung , Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah.

SNI 03 -1729 – 2002, 2002, Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung

, Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah.

Tamboli, Akbar 1999. Structural Steel Connection Design and Detail.Mc Graw Hill

(66)

60 Badan Standarisasi Nasional , 2002, Tata Cara Perhitungan struktur Beton untuk bangunan

Gedung , SNI-2487-2002, Jakarta.