TUGAS AKHIR
PERENCANAAN GEDUNG BETON BERTULANG DENGAN
MENGGUNAKAN BALOK-BALOK KANTILEVER
(STUDI KASUS GEDUNG BERBENTUK OVAL)
Diajukan sebagai syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknik Strata 1 (S1)
Disusun oleh :
NAMA
: GABRIELLA MARIA MAGDALENA S.
NIM
: 41107010007
UNIVERSITAS MERCU BUANA
FAKULTAS TEKNIK SIPIL dan PERENCANAAN
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
LEMBAR PENGESAHAN SIDANG SARJANA
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS MERCU BUANA
Q
Tugas akhir ini untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi persyaratan dalam memeperoleh
gelar Sarjana Teknik, jenjang pendidikan Strata 1 (S-1), Program studi Teknik Sipil, Fakultas
Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Mercu Buana, Jakarta.
Judul Tugas Akhir
: Perencanaan Struktur Beton Bertulang Dengan Menggunakan
Balok-Balok Kantilever (Studi Kasus : Gedung Berbentuk Oval)
Disusun oleh :
Nama
:
Gabriella Maria Magdalena S.
NIM
:
41107010007
Jurusan/Program Studi
:
Teknik Sipil
Telah diperiksa dan disetujui untuk diajukan sidang sarjana :
Jakarta, 5 Agustus 2011
Mengetahui,
Mengetahui,
Pembimbing Tugas Akhir
Ketua Program Studi Teknik Sipil
Semester : Genap
Tahun Akademik : 2010/2011
Tugas akhir ini untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi persyaratan dalam memeperoleh
gelar Sarjana Teknik, jenjang pendidikan Strata 1 (S-1), Program studi Teknik Sipil, Fakultas
Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Mercu Buana, Jakarta.
Judul Tugas Akhir : Perencanaan Struktur Beton Bertulang Dengan Menggunakan
Balok-Balok Kantilever (Studi Kasus : Gedung Berbentuk Oval)
Disusun oleh :
Nama
:
Gabriella Maria Magdalena S.
NIM
:
41107010007
Jurusan/Program Studi
:
Teknik Sipil
Telah diajukan dan dinyatakan LULUS pada sidang sarjana pada tanggal 5 Agustus 2011
Pembimbing
Ir. Zainal Abidin Shahab, MT
Jakarta, 5 Agustus 2011
Mengetahui,
Mengetahui,
Ketua Penguji
Ketua Program Studi Teknik Sipil
Ir. Edifrizal Darma, MT
Ir. Sylvia Indriany, MT
LEMBAR PENGESAHAN SIDANG SARJANA
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS MERCU BUANA
LEMBAR PERNYATAAN
SIDANG SARJANA PRODI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS MERCU BUANA
Q
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama
:
Gabriella Maria Magdalena S.
Nomor Induk Mahasiswa
:
41107010007
Program Studi
:
Teknik Sipil
Fakultas
:
Teknik Sipil dan Perencanaan
Menyatakan bahwa Tugas Akhir ini merupakan kerja asli, bukan jiplakan (duplikat) dari karya
orang lain. Apabila ternyata pernyataan saya ini tidak benar maka saya bersedia menerima sanksi
berupa pembatalan gelar kesarjanaan saya.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya untuk dapat dipertanggung jawabkan
sepenuhnya.
Jakarta, 5 Agustus 2011
Yang memberikan pernyataan
ABSTRAK
Judul: Perencanaan Gedung Beton Bertulang Dengan Menggunakan Balok-Balok Kantilever
(Studi Kasus: Gedung Berbentuk Oval), Nama: Gabriella Maria Magdalena S. NIM:
41107010007, Dosen Pembimbing: Ir. Zainal Abidin Shahab, MT. Tahun : 2011.
Kemajuan teknologi dibidang ilmu struktur dan kostruksi yang membuat berbagai bentuk desain
bangunan semakin beragam. Beragamnya desain yang ada juga membuat semakin membuat
perhitungan dari desain tersebut semakin rumit. Dengan latar belakang itulah, perencanaan ini
mempunyai maksud untuk mengetahui berbagai permasalahan dari segi kekuatan, kekakuan, dan
stabilitas dari desain yang semakin maju saat ini.
Dalam metode perencanaan ini pertama-tama yang harus dilakukan adalah pengumpulan data
tentang desain-desain yang akan di buat. Seperti misalnya kuat tekan beton berapa yang akan
digunakan, kuat tarik berapa yang akan dipakai, desain akan dibangun diatas wilayah gempa
berapa. Setelah keseluruhan data yang akan dipakai itu lengkap, mulai membuat desain gambar
yang akan kita rencanakan. Desain gambar berupa denah tiap lantai beserta dengan
ukuran-ukurannya, letak-letak kolom yang akan didesain, potongan-potongan struktur gedung yang akan
didesain. Setelah semuanya lengkap, baru dapat mulai menghitung. Perhitungan awal dimulai
dari prarencana, yang berisi perhitungan untuk menentukan dimensi-dimensi yang akan
digunakan dalam desain.
Hasil dari perencanaan ini berupa dimensi-dimensi yang akan digunakan dalam desain. Seperti
dimensi yang digunakan pada balok berdasarkan dari pembebanan-pembenanya didapat ukuran
balok umum 350/700 mm, sedangkan untuk ukuran balok-balok kantilevernya adalah 450/800.
Balok kantilever memiliki dimensi yang lebih besar dari balok umum dikarenakan karena pada
balok kantilever memiliki deformasi akibat beban yang besar, maka dari itu perlu perhatian yang
lebih. Dimensi kolom yang digunakan juga beragam, dibagi menurut lantai dan letak kolom iu
sendiri. Seperti pada kolom pinggir ukuran kolom pinggir lantai 1-3 adalah 750/750, lantai 4-7
adalah 600/600, dan lantai 8-10 adalah450/450. Sedangkan pada kolom yang mengalami
perkakuan dibagi menjadi 2 bagian menurut lantai. Lantai 1-5 menggunakan dimensi 900/900,
dan kolom lantai 6-10 menggunakan dimensi 700/700. Pada perhitungan penulangan digunakan
dua metode, manual dan hasil output dari ETABS, output dari ETABS sebagai koreksi dari hasil
perhitungan manual. Desain penulangan diambil berdasarkan momen-momen paling ekstrim
yang terjadi pada struktur. Sedangkan pada penulangan bagian kantilever digunakan dengan
metode prategang, hal ini dikarenakan bentang balok kantilever yang sangat besar, dan agar
menjadi lebih efisien dan aman.
Kata kunci : Kantilever, Oval, Prategang
Tiada ada kata yang dapat saya ucapkan selain puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa
atas rahmat, karunia, dan ijin-Nyalah proses penyusunan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan
dengan baik dan lancar. Tugas Akhir ini dibuat dalam rangka melengkapi salah satu syarat guna
mencapai jenjang strata 1 (S1) Sarjana Teknik Sipil Universitas Mercu Buana.
Pada kesempatan ini, saya mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu
proses penyusunan Tugas Akhir ini baik dari segi moril maupun segi materil dari secara
langsung maupun tidak secara langsung.
Terima kasih saya yang sebesar-besarnya kepada :
1. Seorang wanita yang telah Tuhan berikan kepada saya untuk mendidik, membesarkan,
dan menyayangi saya dengan setulus hati sampai saya berusia 20 tahun. Terima kasih ibu
buat semuanya, buat dukungan, semangat, dan doa yang selalu menyertai saya selama ini
sampai saat kau pergi. “Terima kasih” adalah kata yang belum sempat saya ucapkan
kepadamu. Miss u in every second i have mom, everything i do just to make you proud of
me...
2. Ayah saya yang selalu mendukung setiap langkah dan keputusan yang saya ambil. Yang
selalu menjadi inspirasi saya dan semangat saya ketika saya sedang merasa tidak mampu.
Satu-satunya laki-laki yang tidak pernah meninggalkan saya dalam keadaan sedih
ataupun senang. Lav u so much dad...
3. Bapak Ir. Zainal Abidin Shahab, MT. Selaku dosen pembimbing dalam Tugas Akhir ini.
Yang dengan sabar membimbing saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Terima
kasih bapak buat ilmunya.
4. Ibu Dr. Ir. Resmi Bestari Muin, MT. Selaku dosen pembimbing saya dalam Tugas Akhir
ini, Terima kasih ibu, untuk kesabaran dan pengertiannya dalam mengajarkan dan
membimbing saya selama ini.
5. Ibu Ir. Sylvia Indriani, MT. Selaku Kepala Program Studi Teknik Sipil yang selalu
membimbing saya dengan sabar.
6.
Bapak Ir. Zaenal Arifin, MT. Selaku dosen pembimbing akademik saya, selama saya
menuntut ilmu di Teknik Sipil Mercu Buana ini. Terima Kasih Pak Jefri.
7. Bapak dan Ibu dosen Teknik Sipil Mercu Buana yang telah dengan sabar dan tulus
membekali saya dengan ilmu-ilmu yang akan menjadi modal utama saya untuk
dikemudian hari nanti. Terima kasih bapak. Terima kasih ibu.
8. Pak Kadi, selaku tata usaha Teknik Sipil yang selalu dengan sabar dan perhatian
memberikan berbagai informasi-informasi penting tentang informasi perkuliahan dan
masalah administrasi saya. Maaf ya pak selama ini saya selalu menyusahkan bapak,
terima kasih.
9. Pak Harri, selaku kepala tata usaha Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan yang selalu
ramah dan ceria kepada saya yang dapat merubah suasana hati saya terutama saat suasana
hati saya sedang tidak baik. Terima Kasih juga karena sudah mau memfoto-foto saya
dalam setiap acara-acara yang berlangsung.
10.
Saudara sepupu-sepupu saya yang selalu memberikan saya motivasi, dorongan, doa, dan
yang tidak pernah henti-hentinya kepada saya dalam menyusun Tugas Akhir ini. Lav u
sist...
11. Kak Ika Rahmawati, Sipil 2005, yang selalu dengan sabar menjawab segala
pertanyaan-pertanyaan urgent saya, walau sudah malam sekalipun. Terima kasih kakak, maaf sudah
banyak merepotkan kakak.
12. Kak Suteni, Sipil 2004, yang dengan sabar dan setia menjawab segala masalah-masalah
dalam tugas akhir ini dengan setia. Terima kasih ya kak teni buat semua refrensi-refrensi
yang kakak berikan untuk saya.
13.
Seluruh sahabat-sahabat sipil 2007. Mas Yanto “K-Link” terima kasih yang
sebesar-besarnya buat semuanya. Buat perhatiannya, buat pengertiannya, buat semangatnya, buat
motivasinya yang selalu anda beri kepada saya. Ayo link.... September pasti bisa!!!!. To
all My beloved WTS 2007. Tante Pie, Bounce, Ais, thanks for all ya, Terima kasih buat
dukungannya selama ini dan buat keyakinan yang sudah kalian beri buat saya. Terima
kasih untuk semangat yang selalu kalian tularkan untuk saya ketika saya merasa tidak
mampu. Terima kasih karena telah selalu bersabar dan perhatian menghadapai teman
seperti saya, sedih banget kita tidak bisa menyusun Tugas Akhir bersama-sama. Tayo
“Risti” Irawan. *sigh. Sahabat senasib dan seperjuangan saya. Terima kasih buat
kekonyolan, keceriaan, keautisan, dan kegoblokan yang sudah anda beri untuk saya. 4
hari anda berturut-turut bermalam dirumah saya sudah dapat membuktikan kalau
sebenarnya anda itu “berbeda”. Hahahaha... Hendra “Birong beiber” May Rahman.
Terima kasih untuk canda tawa yang anda berikan kepada saya. Anda adalah satu-satunya
sahabat yang dapat membuat saya tertawa sendiri dengan hanya melihat atau
mendengarkan anda berbicara. “Ayooo ndraaa.... mainkan tanahmu!!!!”. Chandra
“uncle” Kurniawan. Terima Kasih untuk semangat dan nasihat hidup sehat yang selalu
om kasih untuk saya. “Ayoo... om, kapan mulai T.A nya??” Bang Dafi, yang selalu
menjadi inspirasi saya dalam melakukan usaha, makasih bang buat segala keceriaan yang
sudah anda berikan kepada saya. My beloved son Taqbir Ronie, Makasih ya nak buat
semuanya yang udah kamu beri untuk saya. “ayooo donk.... mana semangaaadnya
nak???”. Saeful “Aa Ipunk” Bokhari tersayank, yang selalu memberi saya pencerahan
dalam setiap perkataanmu aa *lebay. Hehehe... Lav u so much aa. My teddy
“Mengkel”, terima kasih buat semuanya ya kel, buat keceriaan yang selalu dirimu
ciptakan ditengah-tengah kita semua. “Ayo kuliah lagi, jangan keenakan cari duit
muluuuu”. Ari “Blay” Yulianto, makasih buat semuanya yaaa, buat segala kegokilan
yang sudah kita lewatin bersama. Septian “KoDog” Kisprabowo. Terima kasih untuk
semuanya ya dog, buat segala nasehat, kegokilan, dan cerita-cerita yang bisa menjadi
inspirasi untuk saya. Rusman “Ucok” Lubis. Makasih ya ucok buat cerita-cerita
inspiratif tentang kehidupan yang telah dirimu ceritakan kepada saya, anda membuka
mata saya tentang rahasia “warteg” yang sebenarnya. Hehehe.... Untuk Rezza Jatnika,
sahabat kami tercinta, semangat ya T.Anya. Thanks for all everybody...I’m nothing
without you guys, Thanks for our friendship. Lav u all...
14.
Terima kasih untuk semua sahabat-sahabat terbaik saya. Anak XII-IPA tahun ajaran
2006/2007 SMA. KARTIKA X-1 Bintaro, especially my lovely bear “Fariza ‘mimi’
Rahmi Rusdi” yang walau sekarang kita sudah terpisah dengan ruang dan waktu masih
bisa dapat saling menyemangati satu sama lain sampai saat ini. Proud of you guys, keep
it!!!!!
15. Terima kasih untuk sahabat-sahabat masa kecil saya sejak saya duduk dibangku SD,
Debby Cyntia. Terima kasih beb untuk persahabatan kita selama 16 tahun, untuk
pengertiannya dan kesabarannya selama ini, dan untuk dukungan yang selalu kamu
berikan kepada saya. Lav u so much...
16. Semua abang-abang dan kakak-kakak sipil 2003, 2004, 2005, 2006, yang selalu perhatian
dan baik kepada saya. Saya sudah menganggap kalian seperti abang saya sendiri. Terima
kasih buat semuanya yaaaa bang, kak!!!
17.
WTS PSK 2008,,, terima kasih ya buat dukungannya selama ini. Buat my hunny Wita,
my lovely Yaya, kokoh Ronny, Iwan, Choyeeeeh, Staciaaaa, Amed, Dodoy, Agoes, Riza,
Yarnas, Ipenk, Adit,,, semangaaad ya KP nya!!! Saya hanya dapat membantu doa untuk
kalian. Buat yang lainnya “Ayooooooooooo... who’s next??”
18. Adik-adik sipil 2009 dan 2010, terima kasih ya buat semuanya.... Semangat ya,
perjalanan kalian masih panjang!!!! Lav u all...
19. The Last but not Least, babeh ipin (betul betul betul... hehehe) makasih ya beh buat
semangat dan dukungannya yang buat aku bisa tetep survive di sipil sampai saat ini.
Mang Aseeep, makasih iaaah buat somay yang palingg enaaak yang selalu menemani
saya selama 4 tahun ini, MU makasih buat gado-gadonya, mang Eben “pesen teh
manisnya 2, ga pake gelas” hehehe...
20. Dan semua pihak yang tidak dapat saya ucapkan satu persatu, yang telah membantu
dalam memberikan motivasi, dorongan, semangat, inspirasi yang dapat menjadi bekal
untuk saya dikemudian hari.
Semoga Tuhan melimpahkan segala rezeki dan karunia kepada mereka semua. Banyak hal yang
telah saya lakukan untuk menjadikan Tugas Akhir ini menjadi sempurna, namun ibarat kata “No
Body’s perfect” , mungkin jika nantinya akan ditemukan banyak kekurangan disana-sini. Karena
itu segala saran dan kritik akan sangat berarti guna memperbaiki dimasa yang akan datang.
Akhir kata, Penyusunan Tugas ini masih jauh dari kata sempurna. Walaupun demikian, semoga
laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat dan menjadi inspirasi bagi kita semua. Amin.
Jakarta, Agustus 2011
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN LEMBAR PERNYATAAN ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISIDAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Tujuan ... I-2 1.3 Ruang Lingkup Pembahasan dan Batasan Masalah... I-2 1.4 Metodelogi Perencanaan ... I-3 1.5 Sistematika Penulisan ... I-4
BAB II TINJAUAN UMUM PROYEK
2.1 Umum ... II-1 2.2 Pelat ... II-10 2.3 Balok ... II-13 2.3.1 Lokasi Tulangan... II-13
2.3.2 Tinggi Balok... II-15
2.3.3 Selimut Beton dan Jarak Tulangan... II-16
2.4 Kolom ... II-18 2.5 Kelengkungan Pada Struktur... II-22 2.6 Baja Tulangan... II-23 2.7 Dasar-dasar Perencanaan Gedung Bertingkat Banyak... II-23
2.7.1 Perbedaan Antara Beban Statik dan
2.8 Faktor Beban Ultimit... II-27 2.9 Analisis Struktur... II-28
BAB III METODELOGI PERENCANAAN
3.1 Langkah Kerja ... III-1 3.2 Metode Analisis ... III-2 3.2.1 Pengumpulan Data ………... III-2
3.2.2 Desain Gambar... III-2
3.2.3 Desain Pendahuluan ……….... III-2
3.2.4 Menghitung Beban... III-3
3.2.5 Desain Tulangan Lentur dan Geser... III-3
3.2.6 Gambar Tulangan... III-10
BAB IV ANALISA STRUKTUR
4.1 Data-data Struktur... IV-1
4.2 Perencanaan Awal... IV-2
4.2.1 Prarencana Pelat... IV-2
4.2.2 Prerencana Balok... IV-8
4.2.3 Prarencana Kolom... IV-23
4.3 Analisis Struktur... IV-45
4.3.1 Data Beban Untuk Input Etabs... IV-46
4.3.3 Perhitungan Gaya Geser Akibat Gempa... IV-49
4.3.4 Permodelan Pembebanan Struktur... IV-55
BAB V PENULANGAN ELEMEN VERTIKAL DAN HORIZONTAL.
5.1 Desain Penulangan Elemen Struktur... V-1
5.1.1 Penulangan Pelat... V-1
5.1.2 Penulangan Balok... V-13
5.1.3 Penulangan Kolom... V-21
5.1.4 Diagram Interaksi... V-26
5.15 Perhitungan Penulangan Balok Kantilever
dengan beton prategang... V-27
BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan... VI-1
6.2 Saran ... VI-3
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Strong column weak beam
II-6
Gambar 2.2
Peta wilayah gempa Indonesia
II-7
Gambar 2.3
Respons Spektrum Gempa Rencana (SNI 03-1726-2002)
II-11
Gambar 2.4
Balok diatas dua tumpuan
II-14
Gambar 2.5
Balok Kantilever
II-15
Gambar 2.6
Balok Menerus
II-15
Gambar 2.7
Selimut Beton
II-17
Gambar 2.9
Diagram interaksi untuk tekan dengan lentur Pn dan Mn II-21Gambar 3.1
Bagan Alir Perencanaan
III-1
Gambar 3.2
Hubungan Tegangan dan Regangan Pada Beton III-3Gambar 4.1
Denah Lantai
IV-2
Gambar 4.2
Dimensi Satu Pelat
IV-2
Gambar 4.3
Diagram Letak α
IV-3
Gambar 4.4
Bentang Balok Pada As. E
IV-8
Gambar 4.5
Penyebaran Pembebanan Pada As. E
IV-10
Gambar 4.6
Penyebaran Beban Pada As. E
IV-11
Gambar 4.7
Bentang Balok Pada As. C
IV-14
Gambar 4.8
Penyebaran Pembebanan Pada As. C
IV-16
Gambar 4.9
Penyebaran Beban Pada As. C
IV-16
Gambar 4.10 Bentang Balok Pada As. B
IV-19
Gambar 4.11 Penyebaran Pembebanan Pada As. B
IV-20
Gambar 4.12 Penyebaran Beban Pada As. B
IV-21
Gambar 4.13 Denah Lantai dan As
IV-45
Gambar 4.14 Denah Gedung Dengan Beban Tiap Lantai
IV-45
Gambar 4.16 Permodelan Beban Gempa Arah X
IV-56
Gambar 4.17 Model Struktur 3D
IV-57
Gambar 4.18 Denah Letak Kolom Yang Diperbesar
IV-58
Gambar 4.19 Denah Lantai 9 Letak Balok Yang Diperbesar
IV-58
Gambar 4.20 Denah Lantai
IV-59
Gambar 4.21 Pembebanan Beban Mati As. B
IV-60
Gambar 4.22 Pembebanan Beban Mati As. C
IV-60
Gambar 4.23 Pembebanan Beban Mati As. D
IV-61
Gambar 4.24 Pembebanan Beban Mati As. E
IV-61
Gambar 4.25 Pembebanan Beban Mati As. F
IV-62
Gambar 4.26 Pembebanan Beban Mati As. G
IV-62
Gambar 4.27 Pembebanan Beban Mati As. H
IV-63
Gambar 4.28 Deformasi Akibat Beban Mati Pada As. C
IV-64
Gambar 4.29 Gaya Normal Untuk Beban Mati
IV-64
Gambar 4.30 Gaya Geser Untuk Beban Mati
IV-65
Gambar 4.31 Gaya Momen Untuk Beban Mati
IV-66
Gambar 4.32 Pembebanan Beban Hidup As. B
IV-67
Gambar 4.35 Pembebanan Beban Hidup As. D
IV-68
Gambar 4.36 Pembebanan Beban Hidup As. E
IV-69
Gambar 4.37 Pembebanan Beban Hidup As. F
IV-69
Gambar 4.38 Pembebanan Beban Hidup As. G
IV-70
Gambar 4.39 Pembebanan Beban Hidup As. H
IV-70
Gambar 4.40 Deformasi Akibat Beban Hidup
IV-71
Gambar 4.41 Gaya Normal Akibat Beban Hidup
IV-72
Gambar 4.42 Gaya Geser Akibat Beban Hidup
IV-73
Gambar 4.43 Gaya Momen Akibat Beban Hidup
IV-74
Gambar 4.44 Pola Pembebanan Untuk Gempa Statik Arah X
IV-75
Gambar 4.45 Deformasi Untuk Gempa Statik EY As. C
IV-76
Gambar 4.46 Gaya Normal Akibat Beban Gempa Y As. C
IV-77
Gambar 4.47 Gaya Momen Akibat Beban Gempa Y As. C
IV-78
Gambar 4.48 Gaya Geser Akibat Beban Gempa Y As. C
IV-79
Gambar 4.49 Deformasi Untuk Gempa Statik EX As. C
IV-80
Gambar 4.50 Deformasi Untuk Gempa Statik EX As. C
IV-81
Gambar 4.51 Gaya Normal Akibat Beban Gempa X As. C
IV-81
Gambar 4.53 Gaya Momen Akibat Beban Gempa X As. C
IV-84
Gambar 4.54 Deformasi Akibat Combo 6 As. C
IV-85
Gambar 4.55 Gaya Normal Akibat Combo 6 As. C
IV-86
Gambar 4.56 Gaya Geser Akibat Combo 6 As. C
IV-87
DAFTAR TABEL
2.1 Faktor Keutamaan I untuk berbagai kategori gedung dan bangunan ...
II - 8
2.2 Parameter Daktilitas Struktur Gedung ...
II - 9
2.3. Jenis – jenis tanah ...
II - 10
2.4.Tabel Tebal Selimut Beton ...
II - 18
2.5. Perbedaan Over Reinforced dan Under Reinforced ...
II - 23
4.1. Tabel besar pembebanan balok As E ...
IV - 12
4.2. Tabel besar pembebanan balok As C ...
IV - 17
4.3. Tabel besar pembebanan balok As B ...
IV - 22
4.4. Tabel dimensi ukuran kolom ...
IV - 34
4.5. Tabel beban statis ...
IV - 37
4.6. Tabel Beban gempa Horizontal ...
IV - 39
4.7. Tabel Rasio Balok Kolom ...
IV - 41
4.8. Tabel Luas Lantai ...
IV - 50
4.9. Tabel Beton Ultimated ...
IV - 52
4.10. Tabel Distribusi beban gempa horizontal gempa statis arah XY ...
IV - 54
4.11. Tabel deformasi akibat beban mati ...
IV - 64
4.12. Tabel gaya Normal akibat beban mati ...
IV - 65
4.13. Tabel gaya geser (D) akibat beban mati ...
IV - 65
4.14. Momen Akibat beban mati ...
IV - 66
4.15. Deformasi akibat beban hidup ...
IV - 71
4.16. Gaya normal akibat beban hidup ...
4.17. Gaya geser akibat beban hidup ...
IV - 72
IV - 73
4.18. Gaya momen akibat beban hidup ...
IV - 74
4.19. Deformasi akibat beban gempa Y ...
IV -76
4.20. Gaya normal akibat beban gempa EY pada As c ...
IV - 77
4.21. Gaya geser akibat beban gempa EY pada As c ...
IV - 78
4.22. Gaya momen akibat beban gempa EY pada As c ...
IV - 78
4.23. Deformasi akibat gempa X ...
IV - 80
4.24. Gaya normal akibat beban gempa EX pada As c ...
IV - 81
4.25. Gaya geser akibat gempa X pada As c ...
IV - 82
4.26. Deformasi combo 6 pada As c ...
IV -84
4.27. Gaya Normal akibat combo 6 pada As c ...
IV - 85
4.28. Gaya geser akibat combo 6 pada As 6 ...
IV - 86
4.29. Gaya momen akibat pada As c ...
IV - 87
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Dengan kemajuan ilmu dalam bidang konstruksi, bentuk dan desain bangunan semakin
bervariasi dan beragam. Sebagai teknik sipil, hal tersebut merupakan sebuah tantangan baru
untuk mewujudkannya. Hal ini membuat perencana harus mencari solusi dalam menterjemahkan
gambar arsitek ke gambar struktural sehingga dapat menjadi sebuah proyek konstruksi.
Dalam tugas akhir ini penulis akan mencoba merancang dan mendesain bangunan dengan
bentuk oval berdiri. Bentuk oval sendiri dipilih karena dari bentuk struktural bangunan bentuk
oval adalah bentuk yang unik. Dengan menggunakan sistem perkakuan pembesaran kolom dan
balok-balok oversteek diharapkan dapat memikul gaya-gaya yang bekerja. Pada desain bangunan
ini, selain menggunakan pembesaran kolom sebagai sistem perkakuannya juga menggunakan
kolom-kolom yang berada disekitarnya untuk membantu menahan beban-beban vertikal dari
balok. Yang kemudian menyalurkannya ke tanah melalui pondasi. Kegunaan lain dari
kolom-kolom tersebut juga untuk memperpendek bentang dari balok kantilever yang digunakan sebagai
bagian dari struktural bangunan. Penggunaan balok-balok kantilever tersebut digunakan sebagai
pembentuk dari desain bangunan tersebut. Kantilever pada desain bangunan ini adalah sebagai
pengikat bagian luar dari bangunan. Hal ini memerlukan suatu desain yang lebih intensif
mengingat selama ini kantilever hanya digunakan sebagai teras, balkon atau bagian tambahan
pada bangunan. Dalam tugas akhir ini penulis mencoba mendesain bangunan berbentuk oval
yang mempunyai keunikan tersendiri dengan menggunakan banyak balok oversteek dengan
menggunakan sistem perkakuan perbesaran kolom.
1.2
Tujuan
Tujuan penulisan Tugas Akhir ini meliputi :
1.
Merancang bangunan gedung beton bertulang berlantai banyak dengan menggunakan
banyak
balok ovesteek untuk tampilan fasade (finishing luar) pada bangunan
berbentuk oval.
2.
Menganalisa perkakuan dengan mengunakan sistem perbesaran kolom pada bangunan
berbentuk oval.
3.
Memeriksa kekuatan dan kekakuan dari bangunan yang menggunakan struktur
kantilever.
1.3
Ruang Lingkup Pembahasan dan Batasan Masalah
Ruang lingkup dari kajian ini adalah :
1.
Model struktur yang direncanakan adalah struktur dengann tapak simetris, lingkaran
dengan model oval sesuai dengan gambar rencana.
2.
Bagian bangunan yang dirancang hanya pada struktur bagian atas (upper structure)
3.
Perencanaan gempa dengan menggunakan Peraturan Perencanaan Ketahanan
Gempa
Untuk Rumah dan Gedung SNI 03-1726-2002 dan refrensi yang disyaratkan.
4.
Analisis struktur beton bertulang menggunakan Tata Cara Perhitungan Struktur Beton
Untuk Bangunan Gedung SNI 03-2847-2002 dan refrensi yang disyaratkan.
5.
Analisis struktur dengan menggunakan software ETABS v.9.0
6.
Bangunan dengan sistem struktur rangka beton bertulang dengan menggunakan sistem
perkakuan perbesaran kolom.
7.
Perencanaan meliputi perhitungan kolom, balok, pelat.
8.
Gambar struktur meliputi kolom, balok, dan pelat di beberapa lantai.
8.
Lokasi bangunan di wilayah gempa 5.
1.4
Metodologi Perencanaan
Metodologi perencanaan yang digunakan adalah sebagai berikut :
1.
Tinjauan pustaka dengan mempelajari literatu-literatur dari beberapa refrensi yang
berkaitan dengan analisis yang dilakukan, yaitu berupa teori dan rumus-rumus yang ada.
2.
Perhitungan desain kolom, balok, pelat, yang sesuai dengan perencanaan.
3.
Dilakukan diskusi dan asistensi dengan dosen pembimbing dan dosen-dosen lain yang
terlibat dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
1.5
Sistematika Penulisan
Laporan Tugas Akhir ini terdiri atas enam bab dengan Bab I Pendahuluan yang berisi latar belakang, ruang lingkup, metodologi, dan sistematika penulisan. Bab II Tinjauan pustaka yang merupakan dasar teori sebagai rujukan dari perencanaan ini. Bab III Membahas diagram alir metodologi analisis dan desain. Bab IV Analisis struktur. Bab V Penulangan elemen vertikal dan horizontal dalam struktur. Bab VI Kesimpulan dan Saran.
BAB II
2.1 Umum
Dalam mendesain suatu struktur sebelumnya harus ditetapkan komponen-komponen yang akan digunakan sebagai ukuran maupun yang dapat menentukan apakah gedung tersebut sesuai atau layak dengan ketentuan-ketentuan yang berlaku. Dalam perencanaan yang akan dibahas pada Tugas Akhir ini adalah perencanaan dengan menggunakan struktur beton bertulang. Beton bertulang adalah bahan bangunan yang digunakan seluruh dunia. Beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah tulangan tidak kurang dari nilai minimum yang disyaratkan dengan atau tanpa prategang dan direncanakan berdasarkan asumsi bahwa kedua material bekerja bersama-sama dalam menahan gaya yang bekerja. Alasan digunakan beton bertulang sebagai bahan baku utama dalam perencanaan struktur adalah karena lebih efisien (murah), mudah dibentuk, mempunyai ketahanan terhadap api yang tinggi, mempunyai kekakuan yang tinggi, mudah dalam perawatannya dan relatif murah, dan material dalam pembuatannnya mudah didapatkan. Namun, ada kekurangan dari material beton itu sendiri dibandingkan dengan material bangunan lainnya, antara lain mempunyai daya kekuatan tarik yang rendah, membutuhkan bekisting dan penumpu sementara selama proses konstruksi, rasio kekuatan terhadap berat yang rendah dan stabilitas volumenya relatif rendah. Hal-hal yang harus diperhatikan dalam pencanaan desain suatu struktur diantaranya :
1. Kemampuan layan
Dalam perencanaan, struktur yang di desain tersebut harus dapat menahan beban tanpa kelebihan tegangan pada material dan mempunyai deformasi yang masih dalam batas-batas yang diijinkan. Pemilihan ukuran dan elemen yang dipilih merupakan penentu utama dalam menahan kemampuan layan tersebut.
Prinsip utama perencanaan desain struktur dalam bidang konstruksi adalah bagaimana mendesain bangunan yang kuat dan aman namun dengan biaya yang relatif ekonomis.
3. Konstruksi
Tinjauan konstruksi sering dipengaruhi pilihan struktural dimana penggunaan elemen-elemen struktural akan efisien apabila material yang digunakan mudah didapat dan dibuat.
Desain struktural harus mencakup :
a. Keamanan
Struktur yang didesain harus aman dan kuat. Pada Struktur akan mencakup beban-beban yang bekerja padanya desain. Yaitu beban-beban mati (berat sendiri), beban-beban hidup (manusia, angin, dll) dan beban gempa.
b. Kekakuan
Dalam perencanaan suatu gedung perlu diperhitungkan kekakuannya agar didapat struktur yang kaku dan dapat memperkuat struktur saat terjadi gempa. Kekakuan merupakan syarat mutlak yang harus sangat dipikirkan oleh perencana dalam merencanakan suatu bangunan struktur. Karena suatu struktur tidak akan dapat diterima jika bangunan tersebut tidak kaku walaupun sangat kuat.
Beberapa jenis perkakuan dari suatu gedung adalah :
1. Dinding pendukung sejajar (parallel bearing wall)
Perkakukan ini terdiri dari unsur-unsur bidang vertikal yang dipratekan oleh bera sendiri, sehingga menyerap gaya aksi lateral secara efisien. Dinding sejajar ini terutama digunakan untuk bangunan apartemen yang tidak memerlukan ruang bebas yang luas dan sistem mekanisnya tidak memerlukan struktur inti.
2. Inti dan dinding pendukung kulit luar (core and facade bearing wall)
Unsur bidang vertikal membentuk dinding luar yang mengelilingi sebuah struktur inti, hal ini memungkinkan ruang interior yang terbuka, yang bergantung pada kemampuan bentangan dari struktur lantai. Intinya adalah membuat sistem transportasi mekanis vertikal serta menambah kekakuan bangunan.
3. Pelat rata (flat slab)
Sistem bidang horizontal terdiri dari pelat lantai dengan tebal yang rata dan ditumpu pada kolom.
4. Rangka kaku (rigid frame)
Sambungan kaku yang digunakan antara susunan unsur linear atau membentuk bidang vertikal dan horizontal. Pengaturan bidang vertikal terdiri dari balok dan kolom, pada grid horizontal terdiri dari balok dan gelagar. Dengan keterpaduan dari semuanya menjadi penentu pertimbangan rancangan.
5. Rangka kaku dan inti (rigid frame and corewall)
Rangka kaku bereaksi terhadap bidang lateral, terutama melalui lentur balok dan kolom. Perilaku demikian berakibat ayunan lateral yang besar pada bangunan dengan ketinggian tertentu. Akan tetapi, apabila dilengkapi struktur inti, ketahanan lateral bangunan akan sangat meningkat karena interaksi inti dan rangka mengalami fungsi untuk menambah kekakuan dan menyerap bidang geser pada bangunan tersebut. Sistem ini memuat sistem mekanis dan transportasi vertikal. Pada kondisi struktur dengan lantai banyak, efektifitas struktur inti
(corewall) hanya dapat terjadi 80% hingga 90% dari jumlah lantai yang ada, sehingga pada lantai atas atau 20% dari lantai keseluruhan akan tidak berfungsi secara nilai kekakuan terhadap struktur bangunan, bahkan ada kemungkinan akan menambah bidang geser pada lantai tersebut.
c. Stabilitas
Faktor stabilitas harus diperhatikan dalam mendesain struktur. Stabilitras diperlukan untuk dapat menghitung momen-momen yang bekerja pada struktur. Stabilitas juga harus diperhatikan agar mencegah bangunan mengalami guling. Momen-momen yang bekerja pada struktur adalah momen geser dan momen uplift.
4. Beban-Beban Pada Struktur
Dalam perencanaan desain struktur, perlu memperkirakan secara mendalam mengenai beban-beban yang bekerja pada struktur serta besarnya beban-beban yang bekerja pada struktur tersebut. Perencanaan bangunan konstruksi pada umumnya berdasarkan pada keadaan batas atau ultimit.
1. Beban Mati
Beban mati merupakan berat struktur gedung itu sendiri, yang memiliki besar yang kostan dan terdapat pada satu posisi tertentu. Berat sendiri struktur bangunan beton bertulang adalah pelat, balok, kolom, dinding, tangga, langit-langit, dan saliran air. Semua metode untuk menghitung beban mati adalah untuk menghitung elemen didasarkan atas peninjauan berat suatu material yang terlibat berdasarkan volume elemen tersebut. Struktur luar dari desain menggunakan elemen kaca sebagai pembentuk dari struktur bangunan. Pembebanan elemen kaca harus diperhatikan, mengingat desain berbentuk oval yang mempunyai perhitungan lebih detail akibat kelengkungan dari struktur.
2. Beban Hidup
Beban hidup adalah beban yang letaknya dapat berubah atau berpindah, beban tersebut dapat ada ataupun tidak ada. Beban hidup pada perencana struktur adalah beban orang, barang-barang,
beban angin, ataupun mesin-mesin yang sedang bekerja pada struktur. Walaupun beban hidup ini dapat ada atau tidak, beban hidup harus tetap menjadi perhatian dala perancanaan karena beban tersebut bekerja perlahan- lahan dalam struktur.
3. Beban Gempa
Gempa merupakan fenomena alam yang tidak dapat dihindari. Didunia ini banyak daerah yang menjadi daerah langganan gempa. Indonesia merupakan salah satunya. Oleh karena itu daerah yang merupakan daerah rawan gempa perlu memperhitungkan beban gempa dalam desain semua jenis struktur. Menurut SNI-03-1726-2002 sub bab 4.1.1, peraturan ini menentukan pengaruh gempa rencana yang harus ditinjau dalam perencanaan struktur gedung. Gempa rencana merupakan beban gempa yang ditetapkan mempunyai periode ulang 500 tahun, agar probabilitas terjadinya terbatas pada 10% selama umur gedung 50 tahun.
Untuk struktur beton bertulang yang berada di wilayah rawan gempa harus didesain khusus sebagai struktur strong column weak beam (gambar 2.1). Yang bertujuan agar kolom yang didesain harus lebih kuat dari balok, agar jika saat terjadi gempa yang cukup kuat, walaupun balok mengalami kerusakan yang cukup parah, kolom masih tetap berdiri dan mampu menahan beban-beban yang bekerja.
Menurut peraturan SNI-03-1726-2002 sub bab 4.7.1 Indonesia ditetapkan terbagi dalam 6 wilayah gempa, dimana wilayah gempa 1 adalah wilayah dengan rasio kegempaannya paling rendah, dan wilayah gempa 6 dengan rasio kegempaannya paling tinggi.
Gambar 2.2 Peta wilayah gempa Indonesia
Menurut peraturan SNI-03-1726-2002 untuk menentukan beban gempa diperlukan data-data antara lain :
1. Faktor keutamaan (I)
I = I1 • I2
dimana :
I = faktor keutamaan
I1 = faktor keutamaan untuk menyesuaikan periode ulang gempa
berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa
selama umur gedung.
I1 = faktor keutamaan untuk menyelesaikan periode ulang gempa
Adapun faktor-faktor keutamaan I1, I2, I sebagai berikut :
Kategori Gedung
Faktor Keutamaan I1 I2 I
Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan, dan perkantoran 1.0 1.0 1.0
Momen dan bangunan monumental 1.0 1.6 1.6
Gendung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih,
pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas
radio 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 diatas menara 1.5 1.0 1.5
Tabel 2.1 Faktor keutamaan I untuk berbagai kategori gedung dan bangunan
2. Faktor reduksi gempa (R)
1,6 ≤ R = μ • f1 ≤ Rm
dimana :
R = faktor reduksi gempa
μ = faktor daktilitas untuk struktur gedung
f1 = faktor kuat lebih beban beton dan bahan 1,6
Nilai R dan µ ditetapkan berdasarkan tabel :
Taraf Kinerja Struktur
Gedung µ R Elastik Penuh 1.0 1.6 Daktail Parsial 1.5 2.4 2.0 3.2 2.5 4.0 3.0 4.8 3.5 5.6 4.0 6.4 4.5 7.2 5.0 8.0 Daktail Penuh 5.3 8.5
Tabel 2.2 Parameter Daktilitas Struktur Gedung
3. Faktor respon gempa (C1)
Nilai repon gempa didapat dari spektrum respon gempa rencana untuk waktu getar alami fundamental (T) dari struktur gedung. Nilai tersebut bergantung pada :
1. Waktu getar alami struktur (T), dinyatakan dalam detik
T = 0,06 H3/4
dimana :
2. Nilai respons gempa juga tergantung dari jenis tanah. Berdasarkan SNI-03-1726-2002, jenis tanah dibagi menjadi tiga bagian yaitu tanah keras, sedang dan lunak.
Tabel 2.3 Jenis-jenis tanah
Berdasarkan SNI 03-1726-2002 nilai respons gempa bergantung pada waktu getar alami struktur dan kurvanya ditampilkan dalam spektrum respons gempa.
Gambar 2.3 Respons Spektrum Gempa Rencana (SNI 03-1726-2002)
2.2 Pelat
Pelat merupakan suatu bagian struktur yang kaku secara khas terbuat dari material monolit yang tingginya lebih kecil dibandingkan dengan dimensi-dimensi lainnya.
Pelat dapat dianalisis sebagai grid-grid menerus. Pelat adalah elemen struktur beton bertulang yang secara langsung menahan beban-beban vertikal. Jika kita meninjau pelat dan memperhatikan bagaimana berbagai jenis pelat memberikan momen dan gaya geser internal yang mengimbangi momen
dan geser eksternal kita dapat mendapatkan lebih banyak manfaat dari pelat tersebut. Beban umum yang bekerja pada pelat mempunyai sifat banyak arah dan tersebar. Pelat dapat ditumpu diseluruh tepinya, atau hanya pada titik-titik tertentu atau campuran antara tumpuan menerus dan titik. Pelat sebagai penahan beban lateral, juga dapat menjadi bagian dari pengaku lateral struktur. Gaya dalam yang dominan dalam pelat adalah momen lentur, sehingga perancangan tulangannya relatif sederhana. Dalam perencanaan, pelat dapat dipermodelkan searah maupun dua arah
Syarat-syarat untuk menentukan tebal minimum pelat (SK SNI T-15-1991-03) :
Rumus 1
Rumus 2
Rumus 3
dimana :
Ln : panjang bentang bersih pelat setelah dikurangi tebal balok (cm)
fy : tegangan leleh baja untuk pelat
h : tebal pelat
αm : koefisien jepit pelat
n : jumlah tepi pelat
(
36 9β
)
1500 8 , 0 + + ≥ fy Ln h 36 1500 8 , 0 + ≤ fy Ln h + − + + ≥ β α β 0,12 1 1 5 36 1500 8 , 0 m fy Ln hβ : Ln memanjang (cm)
Ln melintang (cm)
Pada SK SNI T – 15 – 1991 – 03 pasal 3.6.6 mengijinkan untuk menentukan distribusi gaya dengan menggunakan koefisiensi momen yang dapat dilakukan dengan mudah. Untuk menentukan momen lentur maksimumnya dapat mempergunakan tabel 14 SK SNI T – 15 – 1991 – 03. Setelah menentukan syarat-syarat batas, bentang dan tabel pelat kemudian beban-beban dapat dihitung. Untuk pelat sederhana berlaku rumus :
Wu = 1,2 Wd + 1,6 Wl
Menurut SK SNI T – 15 – 1991 – 03 tebel 3.2.5 (b), batas lendutan maksimum adalah
bentang. Lendutan yang terjadi akibat beban merata (Timoshenko dkk, 1998) adalah :
dimana :
= lendutan yang terjadi
α = koefisien lendutan
Wu = beton ultimate (kg/cm2)
μ = nilai poison rasio
D = momen akibat lentur untuk pelat (kg.cm)
480
D
b
Wu
⋅
4⋅
=
α
δ
(
2)
31
12
−
µ
⋅
=
Ec
H
D
δ
Ec = modulus elastisitas beton
h = tebal pelat
b = lebar pelat
2.3 Balok
Balok adalah bagian dari struktur bangunan yang berfungsi untuk menopang lantai diatasnya. Balok dikenal sebagai elemen lentur yaitu elemen struktur yang dominan memikul gaya dalam berupa momen lentur dan juga geser. Balok dapat terdiri dari balok anak (joint) dan balok induk (beam). Perencanaan balok beton bertulang bertujuan untuk menghitung tulangan dan membuat detail-detail konstruksi untuk menahan momen-momen lentur ultimit, gaya-gaya lintang, dan momen-momen puntir lengan cukup kuat. Kekuatan suatu balok lebih banyak dipengaruhi oleh tinggi daripada lebarnya. Lebarnya dapat sepertiga sampai setengah dari tinggi ruangan.
Ada bebrapa hal yang perlu diperhatikan dan perlu menjadi pertimbangan dalam mendesain balok beton bertulang, yaitu :
1. Lokasi tulangan
2. Tinggi minimum balok
3. Selimut beton (concrete cover) dan jarak tulangan
2.3.1 Lokasi Tulangan
Tulangan dipasang dibagian struktur yang membutuhkan, yaitu pada lokasi dimana beton tidak sanggup melakukan perlawanan akibat beban, yakni di daerah tarik (karena beton lemah dalam menerima tarik). Sehingga dapat dilihat pada gambar serat yang tertarik.
Gambar 2.4 Balok diatas dua tumpuan
sedangkan pada balok kantilever dibutuhkan tulangan pada bagian atas, karena serat yang tertarik adalah pada bagian atas.
Gambar 2.5 Balok Kantilever
Untuk balok menerus diatas beberapa tumpuan, maka di daerah lapangan dibutuhkan tulangan dibagian bawah, sedangkan di daerah tumpuan dibutuhkan tulangan utama dibagian atas balok.
Gambar 2.6 Balok menerus
2.3.2 Tinggi Balok
Untuk menentukan ukuran penampang menurut SNI Beton pada pasal 9.5 terdapat tabel tinggi minimum (Hmin) balok terhadap panjang bentang :
1. untuk balok sederhana (satu tumpuan)
2. untuk balok menerus bentang ujung
3. untuk balok menerus bentang tengah
4. untuk balok kantilever
L
16
1
L
5
.
18
1
L
21
1
L
8
1
Namun, sacara umum dimensi balok diperkirakan dengan :
H = sampai dengan dengan L = bentang pelat terpanjang.
Jika Hmin telah diketahui, dapat diperkirakan tinggi balok yang akan didesain.
B = sampai dengan dengan H = tinggi balok
2.3.3 Selimut Beton dan Jarak Tulangan
Selimut beton adalah bagian terkecil yang melindungi tulangan. Fungsi dari selimut beton itu sendiri untuk memberikan daya lekat tulangan ke beton, melindungi tulangan dari korosi, serta melindungi tulangan dari panas tinggi jika terjadi kebakaran (panas tinggi dapat menyebabkan menurun/hilangnya kekuatan baja tulangan secara tiba-tiba)
Gambar 2.7 Selimut Beton
L
12
1
L
10
1
H
3
2
H
2
1
Tebal minimum selimut beton adalah 40 mm ( SNI Beton pasal 9.7)
Sedangkan jarak antar tulangan adalah ≤ 25 mm atau ≥ db dan ≥25 mm
Gambar 2.8 Jarak Antar Tulangan
Dalam SNI 03-2847-2002 disebutkan bahwa tebal selimut beton minimum yang harus disediakan untuk tulangan harus memenuhi ketentuan sebagai berikut :
Tabel 2.4 Tebal selimut beton
Untuk memeriksa kekakuan balok terhadap lendutan, lendutan maksimum yang terjadi pada tengah bentang bila balok dianggap sendi dan rol pada ujung-ujungnya (Timoshenko dkk, 1998) adalah :
dimana :
L = panjang bentang balok
E = modulus elastisitas balok
I = momen inersia balok
EI
L
Wu
⋅
⋅
⋅
=
384
5
4δ
Tebal selimutNo. Kondisi Beton minimum
(mm)
1 Beton dicor langsung diatas tanah dan selalu berhubungan langsung dengan tanah 75
2 Beton yang berhubungan dengan tanah atau berhubungan dengan cuaca
> Batang D-19 hingga D-56……….. 50
> Batang D-16 jaringan kawat polos P16 atau kawat ulir D-16 dan yang lebih
kecil………...………... 40
3 Beton yang tidak berhubungan langsung dengan cuaca ateu beton tidak lansung berhubungan dengan tanah :
> Pelat,dinding, pelat berusuk :
Batang D-44 dan D-56……….. 40
Batang D-36 dan yang lebih kecil………..……….. 20
> Balok, kolom :
Tulang utama, pengikat, sengkang, lilitan spiral……… 40
> Komponen struktur cangkang, pelat lipat :
Batang D-19 dan yang lebih besar……….. 20
Dalam merencanakan penulangan balok harus dapat memenuhi persyaratan dibawah ini :
1. > 0.3
2. bmin > 25 cm
3. ρmin ≤ ρ ≤ ρmaks
Menentukan tulangan tekan
< 1
Koefisien balok dengan pelat, αm merupakan nilai rata-rata α untuk semua balok. Untuk mencari lebar
efektif balok dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
2.4 Kolom
Kolom merupakan batang tekan vertikal dari suatu rangka struktur yang memikul beban dari balok. Kolom merupakan suatu elemen struktur tekan yang sangat memegang peranan penting dalam suatu struktur. Keruntuhan kolom merupakan lokasi kritis yang dapat menyebabkan runtuhnya lantai yang bersangkutan dan juga dapat terjadi keruntuhan total dalam seluruh struktur. Menurut SNI 03-1726-2002 pada pasal 10.8 mengatakan bahwa kolom harus direncanakan untuk memikul beban aksial terfaktor yang
H
B
δ
=
'
As
As
2 1 12 2 1 L L bw beff = + +hf
hf
bw
b
eff=
+
8
+
8
8
L
b
eff=
bekerja pada semua lantai atau atap dan momen maksimum yang berasal dari beban terfaktor pada satu bentang terdekat dari lantai atau atap yang ditinjau. Kombinasi pembebanan yang menghasilkan rasio maksimum dari momen terhadap beban aksial juga harus diperhitungkan.
Syarat-syarat dalam mendesain kolom antara lain :
1. Kolom harus direncanakan untuk memikul beban aksial terfaktor yang bekerja pada semua lantai atau atap dan momen maksimum yang berasal dari beban terfaktor pada satu bentang terdekat dari lantai atau atap yang ditinjau. Kombinasi pembebanan yang mengahasilkan rasio maksimum dari momen terhadap beban aksial juga harus diperhitungkan.
2. Pada konstruksi rangka atau struktur menerus, pengaruh dari adanya beban yang tak seimbang pada lantai atau atap terhadap kolom luar ataupun dalam harus diperhitungkan.
Demikian pula pengaruh dari beban eksentrisitas karena sebab lainnyajuga harus diperhitungkan.
3. Dalam menghitung momen akibat bebabn gravitasi yang bekerja pada kolom, ujung-ujung terjauh kolom dapat dianggap terjepit, selama ujung-ujung tersebut menyatu (monolit) dengan komponen struktur lainnya.
4. Momen-momen yang bekerja pada setiap level lantai atau atap harus didistribusikan pada kolom diatas atau dibawah lantai tersebut berdasarkan kekakuan relatif kolom dengan juga memperhatikan kondisi kekangan pada ujung kolom.
Fungsi kolom adalah sebagai penerus beban seluruh bangunan ke pondasi. Kolom berfungsi sangat penting, agar bangunan tidak runtuh. Beban bangunan dimulai dari atap dan akan diteruskan ke kolom. Keruntuhan kolom merupakan hal yang perlu dihindari dalam perncanaan struktur bangunan. Perencanaan kolom harus memperhatikan keadaan batas tegangan (kekuatan) dan kekakuan untuk menghindari deformasi berlebihan dan tekuk. Daktail tulangan yang benar dan penutup beton yang cukup adalah hal yang penting. Perbandingan dari kolom tidak boleh dari 0,4
Syarat untuk menetukan dimensi kolom (Kusuma dan Andriono, 1996) yaitu :
h
b
dimana :
Nu = Wu = beban ultimate yang dipikul kolom (kg)
Agross = luas kolom yang dibutuhkan (cm2)
Fc’ = mutu beton (Mpa)
Untuk batang-batang eksentrisitas yang sangat besar atau yang sangat kecil, pedoman mengatur ketentuan-ketentuan keamanan tambahan, yang akan dikemukakan dibawah ini.
Gambar 2.9 Diagram interaksi untuk tekan dengan lentur Pn dan Mn
'
2
,
0
fc
A
N
gross u≤
'
2
,
0
fc
N
A
u gross≥
Compression failure = keruntuhan tekan
Tension failure = keruntuhan tarik
Balanced failure = keruntuhan seimbang
2.5 Kelengkungan Pada Struktur
Pada desain struktur berbentuk oval ini, kelengkungan pada struktur luar (fasade) perlu diperhatikan. Hal ini dikarenakan finishing bentuk luar dari bangunan menggunakan material dari kaca yang rentan terhadap pemuaian. Kelengkungan pada fasade struktur juga mempunyai rentan yang tinggi akibat getaran yang dapat menyebabkan elemen pecah atau patah.
Kelengkungan bentuk luar (fasade) merupakan diambil dari busur lingkaran dengan jari-jari setengah dari diameter gedung yaitu sepanjang 22m, dan dengan titik pusat lingkaran berada pada lantai 5 struktur gedung. Dengan panjang oversteek pada tiap-tiap lantai mengikuti pendekatan .
2.6 Baja Tulangan
Beton yang digunakan sebagai bahan utama dalam struktur sangat kuat menahan tekan, namun tidak kuat dalam menahan tarik. Maka dari itu beton menggunakan tulangan baja dalam mengatasi masalah itu. Baja yang terdapat pada beton berfungsi untuk memikul tegangan tarik pada struktur. Agar penggunaan tulangan dapat berjalan dengan efektif, harus diusahakan agar tulangan dan beton dapat mengalami deformasi bersama-sama, yang bertujuan untuk agar ikat-ikatan yang cukup kuat diantara kedua material tersebut untuk memastikan tidak terjadinya gerakan relatif (slip) dari tulangan dengan beton yang terdapat disekelilingnya. Menurut peraturan SNI 03-2847-2002 pada pasal 5.5 mengatakan baja tulangan yang digunakan harus tulangan ulir, kecuali baja polos diperkenankan untuk tulangan spiral atau tendon.
Dalam perencanaan, sering digunakan tulangan yang bersifat balance reinforced atau tulangan yang berimbang, artinya tulangan leleh pada saat bersamaan dengan hancurnya beton. Perbedaan Over
Reinforced dan Under Reinforced adalah :
Tabel 2.5 Perbedaan Over reonforced dan Under reinforced
Dari dua kondisi tersebut, dalam perancangan beton bertulang tidak disarankan dalam kondisi over reinforced, perancangan didesain harus dalam kondisi keruntuhan under reinforced.
Banyaknya tulangan ditunjukan oleh luas penampang tulangan (As)
dimana :
ρ = angka tulangan (tanpa dimensi)
As = luas tulangan
ρb = angka tulangan dalam keadaan seimbang (balance)
ρ > ρb= over reinforced
d
b
As
×
=
ρ
Over Reinforced Under Reinforced
Tulangan banyak Tulangan sedikit
Momen nominal (Mn) besar Momen nominal (Mn) kecil Garis netral besar Garis netral kecil
Tulangan belum leleh saat beton hancur Tulangan sudah hancur saat beton hancur
Keruntuhan tekan Keruntuhan tarik
Keruntuhan bersifat tiba-tiba
Keruntuhan bersifat perlahan (didahului retak-retak)
ρ > ρb= under reinforced
dalam perancangan : ρ < 0,75 ρb
Kapasitas momen akan meningkat dengan semakin banyaknya tulangan, tetapi tulangan yang semakin banyak juga akan menyebabkan penampang semakin besar yang akan menyebabkan over
reinforced. Dalam perancangan, penampang dengan kapasitas besar akan tetapi tetap mengalami under reinforced. Cara terbaik untuk mengatasinya dengan menggunakan tulangan rangkap, tulangan atas
(tekan) dan tulangan bawah (tarik).
2.7 Dasar-dasar Perencanaan Gedung Bertingkat Banyak
Metode yang digunakan dalam menganalisa perencanaan bangunan pada Tugas Akhir ini yaitu, Analisis beban statik ekuivalen dan Analisis dinamis. Umumnya untuk bangunan sederhana, simetris dan beraturan, metode statik ekuivalen cukup efektif digunakan.
2.7.1 Perbedaan Antara Beban Statik dan Beban Dinamik
1. Analisis Beban Statik Ekuivalen
Analisis beban statik ekuivalen adalah suatu cara analisa statik struktur, dimana
pengaruh gempa pada struktur dianggap sebagai beban-beban statik horizontal untuk menirukan pengaruh gempa yang sesungguhnya akibat pergerakan tanah. Analisis beban gempa statik ekuivalen
(
6000
)
1
'
85
,
0
+
⋅
⋅
⋅
=
fy
fc
bβ
ρ
pada struktur gedung beraturan yaitu suatu cara analisis statik 3 dimensi linier dengan meninjau beban-beban gempa statik ekuivalen, sehubungan dengan sifat struktur gedung beraturan yang praktis berperilaku sebagai struktur 2 dimensi, sehingga respon dinamiknya praktis hanya
ditentukan oleh respon ragamnya yang pertama dan dapat ditampilkan sebagai akibat dari beban gempa statik ekuivalen.
Setiap struktur gedung harus direncanakan dan dilaksanakan untuk menahan suatu beban geser dasar akibat gempa dalam arah-arah yang ditentukan.
Gaya lateral direncanakan dan dilaksanakan dan dilaksanakan untuk menahan suatu beban geser dasar akibat gempa (V) dalam arah-arah yang ditentukan. Besarnya beban lateral menurut peraturan SNI-03-1726-2002 dapat dinyatakan sebagai berikut :
dimana :
V = Gaya geser horizontal total akibat gempa
R = Faktor reduksi gempa
C1 = Faktor respon gempa
1 = Faktor keutamaan
Wt = Berat total bangunan termasuk beban hidup yang sesuai
Beban geser dasar nominal V harus dibagikan sepanjang tinggi struktur gedung menjadi beban-beban gempa nominal statik ekuivalen Fi yang menangkap pada pusat massa lantai-1 menurut persamaan : t
W
R
C
V
=
1⋅
1
V Z W Z W F n l i i i i i i ⋅ ⋅ ⋅ =∑
=dimana :
Wi = Berat lantai tingkat-1
Zi = Ketinggian lantai
2. Analisis Beban Gempa Dinamik
Analisa dinamik adalah untuk menetukan pembagian gaya geser tingkat akibat gerakan tanah oleh gempa dan dapat dilakukan dengan cara analisa ragam spectrum respon atau dengan cara analisa respon riwayat waktu.
Salah satu aspek penting dalam analisa dinamik adalah periode dan pola getar alami, yang menghasilkan frekuensi dan periode.
Analisa dinamik harus dilakukan untuk struktur gedung-gedung berikut :
1. Gedung-gedung yang tingginya lebih dari 40 m
2. Gedung-gedung yang memiliki lebih dari 10 lantai
3. Gedung-gedung yang strukturnya tidak beraturan
4. Gedung-gedung yang bentuk, ukuran, dan peraturannya tidak umum
Analisa dinamik yang ditentukan didasarkan atas prilaku struktur yang bersifat elastik penuh dengan meninjau gerakan gempa dalam satu arah. Salah satu aspek penting dalam analisa dinamik adalah periode dan pola getar alami. Dalam hal ini dapat dilakukan analisis modal untuk mode getaran dengan menggunakan eigenvector. Struktur dengan jumlah bentang dan kolom tersebar dapat diidealisasikan hubungan massa dan periode, sehingga dapat dianggap:
1. Massa terpusat pada bidang lantai
2. Balok pada lantai, kaku tak hingga dibandingkan kolom
3. Deformasi struktur tak dipengaruhi gaya aksial yang terjadi pada struktur
2.8 Faktor Beban Ultimit
Ketentuan desain gempa SNI 2847 memakai dasar desain kekuatan terbatas dan bukan desain tingkat layan (elastis)
Menurut SNI beton 2002 pasal 11.2 secara umum ada 6 macam kombinasi beban yang harus dipertimbangkan, 1. 1.4 D 2. 1.2 D + 1.6 L 3. 1.2 D + 1.0 L ± 1.0 (Ex ± 0.3 Ey) 4. 1.2 D + 1.0 L ± 1.0 (0.3 Ex ± Ey) 5. 0.9 D ± 1.0 (Ex ± 0.3 Ey) 6. 0.9 D ± 1.0 (0.3 Ex ± Ey)
Beban gempa nominal E adalah kombinasi beban pada SNI 2847 ini, memakai beban terfaktor = 1,0 karena E adalah beban Ultimate.
2.9 Analisis Struktur
Struktur dengan menggunakan beton bertulang berlantai banyak merupakan kombinasi dari balok, kolom, pelat dan dinding yang dihubungkan satu sama lain untuk membentuk suatu kerangka monolitis. Setiap bagian harus mampu menahan gaya yang bekerja padanya.
Analisis dimulai dengan menghitung seluruh beban yang dipikul oleh konstruksi, termasuk berat sendiri konstruksi. Selanjutnya parameter-parameter penampang seperti luas dan momen inersia dihitung. Gaya-gaya dapat dihitung dengan berbagai metode analisin struktur statis tak tentu, baik secara manual maupun software komputer. Pada Tugas Akhir ini digunakan program komputer ETABS.
Beban yang terima struktur direncanakan sebagai pembebanan vertikal gravitasi dan pembebanan leteral gempa. Pembebanan vertikal gravitasi terdiri atas beban mati dan beban hidup.
BAB III
METODELOGI PERENCANAAN
3.1 Langkah Kerja
Dalam melakukan perencanaan struktur dengan menggunakan balok-balok kantilever dibuat langkah kerja dalam bentuk flow chart atau bagan alur seperti dibawah ini :
MULAI PENGUMPULAN DATA DESAIN GAMBAR PERENCANAAN AWAL : • Pelat • Balok • Kolom SELESAI
DESAIN TULANGAN LENTUR & GESER :
• Pelat
• Balok
• Kolom
PERIKSA TULANGAN Tulangan perlu < Tulangan terpasang
GAMBAR TULANGAN :
• Pelat
• Balok
• Kolom PERHITUNGAN BEBAN MANUAL :
• Beban Mati
• Beban Hidup
• Beban Gempa
ANALISA STRUKTUR DENGAN ETABS :
• Beban Mati
• Beban Hidup
• Beban Gempa Tidak
Tidak
Gambar 3.1 Bagan Alur Perencanaan
3.2 Metodologi Analisis 3.2.1 Pengumpulan Data
Pengumpulan data dimaksudkan untuk mendapatkan data-data yang akan diolah dalam perhitungan, data-data tersebut akan menjadi acuan dalam melakukan perencanaan struktur. Data-data yang dibutuhkan seperti kegunaan dari bangunan itu sendiri, lokasi struktur, jumlah lantai, tinggi lantai, tingkat daktalitas struktur, kuat tekan beton yang digunakan, tinggi leleh baja tulangan yang digunakan, modulus elastisitas, dan gambar struktur dari desain.
3.2.2 Desain Gambar
Desain gambar bertujuan untuk mengetahui model dari desain struktur yang akan direncanakan. Dalam tugas akhir ini penulis merencanakan denah gambar dengan permodelan gedung berbentuk oval (tube).
Pemilihan bentuk tersebut dikarenakan karena penulis ingin mengamati perilaku dari stabilitas struktur terhadap gempa. Karena desain bentuk struktur yang mengecil dibagian bawah dan atas serta melebar dibagian tengahnya.
3.2.3 Desain Pendahuluan (Preeliminary Design)
Perhitungan prarencana bertujuan untuk menghitung dimensi rencana seperti pelat, balok, dan kolom agar memperoleh suatu nilai yang optimal.
3.2.4 Menghitung Beban
Dalam perhitungan beban, digunakan dua metode. Metode manual dan metode dengan menggunakan software ETABS. Penggunaan dua metode ini dimaksudkan agar mendapatkan perhitungan beban yang lebih akurat dan teliti dalam perencanaan. Metode manual menggunakan cara konvensional dengan menerapkan rumus-rumus yang ada. Sedangkan metode dengan menggunakan software menggunakan permodelan struktur ETABS yang dihitung secara otomatis menurut beban-beban yang kita masukan.
1. Desain Balok Terhadap Lentur
Jika balok dibebani secara bertahap mulai dari beban yang ringan sampai qu sebagai beban batas, penampang balok mengalami keadaan lentur. Proses peningkatan beban berakibat terjadinya korosi tegangan dan regangan yang berbeda pada tahapan pembebanan.
Gambar 3.2 Hubungan Tegangan dan Regangan Pada Beton
Desain tulangan lentur ini bertujuan untuk mengetahui jumlah dan besar tulangan yang optimal dalam menahan gaya lentur. Sifat tulangan terlebih dahulu mencapai titik leleh sebelum kehancuran beton inilah yang dikehendaki dalam desain dan disebut perencanaan tulangan lemah penampang. Sebaliknya perencanaan tulang kuat didefinisikan bila terlebih dahulu beton mencapai tegangan batas sebelum terjadinya kelelehan baja tulangan. Desain dengan tulangan yang kuat sedapat mungkin dihindari dalam perencanaan, karena akan terjadi keruntuhan secara mendadak yang sifatnya destruktif dan berakibat fatal bagi pengguna.
Jenis-jenis keruntuhan lentur
Dengan data-data penampang yang didapat, mutu beton, dan tulangan yang digunakan, terdapat 3 kemungkinan keruntuhan yang akan terjadi
Pada keruntuhan ini tulangan mencapai tegangan lelehnya terlebih dahulu, setelah itu beton baru mencapai regangan batasnya, kemudian struktur runtuh.
2. Keruntuhan tekan (over reinforced)
Keruntuhan tekan diakibatkan karena penggunaan tulangan yang terlalu banyak, sehingga beton akan hancur terlebih dahulu. Keruntuhan ini harus dihindari dalam perencanaan karena keruntuhan ini bersifat tiba-tiba.
3. Keruntuhan seimbang (ballance)
Pada keruntuhan ini, tulangan baja dan beton secara bersama-sama mencapai regangan batasnya. Jenis keruntuhan ini juga harus dihindari dalam perencanaan karena bersifat tiba-tiba.
2. Desain Balok Terhadap Geser dan Torsi
Kekuatan tarik beton jauh lebih kecil dibandingkan dengan kekuatan tekannya, maka dari itu desain terhadap geser merupakan hal yang sangat penting dalam struktur beton. Perilaku balok pada keadaan runtuh karena geser sangat berbeda dengan keruntuhan lentur. Balok yang terkena keruntuhan geser akan langsung runtuh tanpa adanya peringatan terlebih dahulu, selain itu retak diagonalnya lebih besar dibandingkan dengan retak lenturnya. Oleh sebab itu desain balok tehadap gaya geser harus diperhitungkan secara teliti. Gaya geser dirancang berdasarkan momen ekstrim dan gaya lintang pada balok yang mengalami pembebanan yang paling ekstrim.
Balok selain menerima gaya geser juga menerima beban torsi yang didalam sistem struktur dapat digolongkan atas dua tipe yaitu torsi statis tertentu dan torsi statis tak tentu. Statis tertentu jika jumlah dari torsi yang harus dipikul bisa memenuhi persyaratan statika dan bebas dari kekakuan unsur. Sedangkan torsi tak tentu terjadi dalam keadaan dimana tidak akan ada torsi kalau ketidaktentuan statika dihilangkan.
Perencanaan Balok Terhadap Geser
Perencanaan penampang akibat geser harus didasarkan pada :
Vu ≤ Ø V n
Dimana Vu adalah gaya geser terfaktor pada penampang yang ditinjau dan Vn adalah kuat geser
Vn = Vc + Vs
Vc = kuat geser nominal yang disumbangkan beton
Vs = kuat geser nominal yang disumbangkan oleh tulangan geser
Hal yang harus dipenuhi dalam menetukan kuat geser :
1. Untuk kuat geser Vn harus memperhitungkan pengaruh setiap bukaan pada komponen
struktur.
2. Untuk kuat geser Vu dimana berlaku pengaruh regangan aksial tarik yang disebabkan oleh
rangkak dan susut pada komponen struktur yang terkekang, maka harus diperhitungkan pengaruh tarik tersebut pada pengurangan kuat geser.
Perencanaan Balok Terhadap Torsi
Kuat momen torsi dalam merencanakan penampang terhadap torsi harus didasarkan kepada :
Tu ≤ Ø Tn
Dimana Tu merupakan torsi terfaktor pada penampang yang ditinjau, sedangkan Tn adalah kuat momen torsi nominal yang harus dihitung dengan :
Tn = Tc + Ts
Ts = kuat momen torsi nominal yang disumbangkan oleh beton.
1. Tulangan dipasang simetris pada dua sisi penampang kolom. 2. Tulangan dipasang sama rata pada sisi-sisi penampang kolom.
1. Desain Kolom Terhadap Aksial dan Lentur
Perencanaan suatu kolom terutama didasarkan pada kekuatan dan kekakuan penampang lintangnya terhadap beban aksial dan momen lentur. Kolom tersebut harus memiliki kekakuan yang sedemikian rupa, sehingga kekuatan dalam kombinasi beban aksial dan lentur ini harus memenuhi persamaan keserasian tegangan dan regangan. Serta berdasarkan beban kombinasi yang paling ekstrim yang terjadi pada kolom.
Pada situasi pembebanan lentur dengan gaya aksial harus terjadi kesetimbangan ∑H = 0, sehingga didapat persamaan : Ø P = Ø (Cc + Cs – Ts) Ø = koefisien reduksi (fc’ ≤ 30 Mpa Ø = 0,85) (30 Mpa ≤ fc’ ≤ 58 Mpa Ø = 0.85 – 0.05/7 (fc’ – 30) (fc’ ≥ 58 Mpa Ø = 0,65) Ø P = Ø (0.81 fc’ · a · b + As’ · Es · ε’s – fy · As)
Sesuai dengan syarat kesetimbangan momen ∑M=0, maka didapat persamaan :
Ø M = Ø (Cc + Cs – Ts)
Ø M = Ø {Cc(0.5 – 0.5a) + Cs(0.5h – d’) – Ts (0.5h – ds)}
