Studi pemilihan struktur komposit dan struktur beton Bertulang ditinjau dari biaya pada bangunan hot air furnace Chapter III V

(1)

BAB III

METODOLOGI PERHITUNGAN STRUKTUR

3.1. Pendahuluan

Dalam bab ini akan dibahas mengenai preliminary design, pembebanan pada struktur serta analisa struktur dengan menggunakan program SAP2000 v.14.0. Disamping itu juga akan dibahas mengenai metodologi perhitungan serta langkah-langkah pengerjaan tugas akhir ini. Sebagai langkah awal akan ditampilkan denah bangunan, data-data struktur dan peraturan-peraturan yang digunakan dalam mendesain.

Proses rekayasa struktur dengan SAP2000, meliputi : 1. Memodelkan geometri struktur

2. Pemilihan material

3. Mendefinisikan/pemilihan penampang elemen struktur 4. Pembebanan

5. Analisis struktur (perhitungan oleh program SAP2000)

6. Design penampang (memastikan bahwa penampang yang dipilih memenuhi persyaratan).

3.1.1. Pemodelan Geometri

(2)

bangunan yang akan direncanakan dapat dilihat pada sketsa denah bangunan dibawah ini:

Gambar 3.1 Denah Bangunan

1. Object

Object digunakan untuk merepresentasikan geometri struktur yang dimodelkan. Object terdiri dari :

 Point objects : selalu terdapat pada sudut atau ujung dari tipe object yang

lain dan untuk merepresentasikan tumpuan.

 Line objects : untuk merepresentasikan balok, kolom, rangka, dll.  Area objects: untuk mereprentasikan dinding, lantai, dll.

(3)

2. Sistem Koordinat

Sistem koordinat digunakan untuk menempatkan geometri model dan menentukan arah pembebanan, perpindahan, gaya-gaya internal dan tegangan yang terjadi.

a. Sistem Koordinat Global

Sistem koordinat global merupakan koordinat dalam tiga dimensi, mengikuti aturan tangan kanan (right handed), dan merupakan koordinat Cartesian (segi empat). Tiga sumbu dengan notasi X, Y, dan Z ialah sumbu yang saling tegak lurus sesuai dengan aturan tangan kanan. Letak dan orientasi sumbu global tersebut dapat berubah-ubah, asalkan sesuai dengan aturan tangan kanan. Lokasi sistem koordinat global dapat ditentukan menggunakan variabel x, y dan z. Vektor dalam system koordinat global dapat ditentukan dengan memberikan lokasi dua titik ,sepasang sudut, atau dengan memberikan arah koordinat. Arah koordinat ditunjukkan dengan nilai X±, Y± dan Z±. SAP2000 selalu mengasumsikan sumbu Z arahnya vertikal, dengan Z+ arah ke atas. Sistem koordinat lokal untuk joint, elemen, dan gaya percepatan tanah ditentukan berdasarkan arah ke atas tersebut. Beban berat sendiri arahnya selalu ke bawah, pada arah Z-. Bidang X-Y merupakan bidang horizontal, dengan sumbu X+ merupakan sumbu utama. Sudut pada bidang horizontal diukur dari sumbu positif X, dengan sudut positif ialah berlawanan arah dengan arah putaran jarum jam (Th .J.M Sahureka). Kaidah tangan kanan adalah:

(4)

Arah yang ditunjukkan ketiga jari kanan tersebut menunjukkan arah positif. Translasi dan gaya akan bernilai positif jika selaras dengan sistem sumbu koordinat arah positif.

Untuk rotasi dan momen, juga ditentukan dengan aturan tangan kanan (lihat gambar), dimana arah ibu jari menunjukkan arah positif dari sumbu putar sedangkan arah yang ditunjukkan keempat jari yang lain menunjukkan arah posistif dari rotasi dan momen.

b. Sistem Koordinat Lokal

(5)

3. Degrees Of Freedom (DOF)

Lendutan dari model struktur dipengaruhi oleh displacement dari joint, dimana joint mempunyai 6 komponen displacement yang disebut sebagai degrees of freedom (derajat kebebasan), yang terdiri dari :

 Translasi pada 3 sumbu lokal, dinyatakan dengan U1, U2, dan U3

 Rotasi pada 3 sumbu lokal, dinyatakan dengan R1, R2, dan R3

Jika sistem koordinat lokal pada joint paralel dengan sistem global, maka degrees of freedom dapat dinyatakan dengan UX, UY, UZ, RX, RY dan RZ.

Gambar 3.2 Koordinat lokal dengan system global

(sumber: Wiryanto Dewobroto. Komputer Rekayasa Struktur dengan SAP2000)

Joint yang diberi restraint disebut juga tumpuan. Penempatan restraint pada joint menentukan stabilitas struktur. Jika struktur tidak stabil, maka tidak dapat dianalisa. Berikut ini akan ditampilkan tabel yang menunjukkan data struktur secara keseluruhan:

Joint R1

R3

R2

U1 U2

(6)

Hinge

Struktur 2 Dimensi, X- Z Plane X Z

Ket erangan :

DOF

Joint Perletakan Sem ua perletakan U3, R1, R2

1 U2

2 U1, U2, R3 3 U1, U2

Gambar 3.3 Degrees of Freedom pada kondisi perletakan yang berbeda-beda (sumber: Wiryanto Dewobroto. Komputer Rekayasa Struktur dengan

(7)

Secara umum degrees of fredom (dof) pada frame element adalah sebagai berikut :

Gambar 3.4 Degrees of Freedom pada element frame

4. Frame Element

Frame element digunakan untuk memodelkan balok, kolom dan rangka

pada struktur 3D. Frame element dimodelkan sebagai garis lurus yang menghubungkan dua titik. Setiap elemen mempunyai sistem sumbu lokal tersendiri (lokal 1-2-3) yang digunakan untuk mendefinisikan section properties dan beban, serta digunakan untuk menginterpretasikan output hasil analisis.

Sumbu lokal 1 selalu terletak pada sumbu longitudinal elemen dengan arah positif dari joint i ke joint j (yang ditetapkan pada saat membuat geometri struktur), sedangkan dua sumbu lain saling tegak lurus yang orientasi arahnya dapat ditetapkan sesuai kebutuhan.

Orientasi default sumbu lokal 2 & 3 oleh SAP2000, sebagai berikut:

 Bidang 1-2 terletak vertikal, sejajar dengan sumbu Z.

 Sumbu lokal 2 mengarah keatas (+Z), kecuali elemen vertical (kolom)

(8)

 Sumbu lokal 3 terletak pada bidang horisontal.

Gambar 3.5 Orientasi sumbu local 2 dan 3

Untuk mengubah orientasi sumbu lokal 2 & 3 dilakukan dengan memutar sudut koordinat elemen. Untuk menetapkan arah putaran positif, pakai kaidah tangan kanan lihat gambar di bawah :

Gambar 3.6 Merubah orientasi sumbu lokal 2 dan 3

(9)

5. P-Delta Analysis

Konsep dasar dari efek P-Delta, dijelaskan menurut contoh gambar berikut ini :

Balok cantilever menerima gaya aksial P dan gaya transversal F, kondisi ini mengakibatkan momen pada tumpuan sebesar M1 = F x L. Gaya F mengakibatkan balok berdeformasi sebesar D. Keseimbangan yang baru terjadi dengan besarnya momen pada tumpuan adalah M2 = F x L ± P x D (plus +, jika Load P with P-Delta

P

FL

Moment for Compressive Load P with P-Delta

P

Deform ed Configurat ion



F

P

(10)

SAP2000 mempunyai opsi untuk memperhitungkan efek P-Delta, dengan asumsi dan keterbatasan sebagai berikut:

 Efek P-Delta hanya dianalisa pada elemen frame saja,

 Yang diperhitungkan hanya pengaruh tegangan yang besar dari gaya aksial

pada bending transversal dan deformasi geser,

 Semua lendutan, regangan dan rotasi diasumsikan kecil, lendutan

transversal pada elemen frame diasumsikan berbentuk kubik untuk bending dan linear untuk geser pada daerah rigid zone offset,

 Gaya P-Delta aksial diasumsikan konstan sepanjang elemen.

Dalam kasus ini, P-Delta tidak diaktifkan karena model struktur diasumsikan linear.

3.1.2. Material Property Data a. Material beton

 Berat isi beton = 24 kN/m3

 Mutu beton (f’c) = 20 MPa

 Angka poison = 0,3

 Modulus elastisitas beton pada suhu 3000C (Ec) = 65% x 34000 MPa = 22100

(11)

Gambar 3.7 Modulus of elasticity of concrete at high temperatures (sumber: ACI 216R-89)

b. Material baja

 Berat baja = 78,5 kN/m3

 Baja tulangan BJTD 40 (fy) = 400 MPa

 Baja profil A36 (fy) = 240 MPa

 Angka poison = 0,3

 Modulus elastisitas baja pada suhu 3000 (Es)

Dalam keadaan normal (suhu ruang), tegangan leleh yang digunakan: fy = 240 MPa dan modulus elastisitas Es = 2,1x105 MPa. Berikut pengaruh temperatur terhadap tegangan leleh dan modulus elastisitas.

65

(12)

Gambar 3.8 Variasi sifat mekanis baja terhadap temperatur (sumber: SNI 03-1729-2002)

Rasio modulus elastisitas untuk temperatur tertentu berdasarkan SNI 03-1729-2002 sebagai berikut:

Jadi, modulus elastisitas baja yang dipakai adalah:

= . ( ) = 2,1 10 . 0,885 = 1,859 10

(13)

Jadi, tegangan leleh yang dipakai adalah:

Baja profil : = . ( ) = 240 0,877 = 210,48

Baja tulangan : = . ( ) = 400 0,877 = 350,73

3.1.3. Section Designer

Input parameter dimensi balok dan kolom, maka program secara otomatis menghitung semua properti section, menghasilkan diagram interaksi bending-momen, geser dan aksial.

Dalam finite element modeling pada SAP2000 untuk struktur beton bertulang dan baja, semua model disimulasi elastis linear. Pemodelan pada elemen balok sama halnya dengan system rangka yaitu memakai elemen 1D. Semua sambungan pada elemen balok dan kolom diasumsikan sebagai sambungan kaku dan kolom langsung terhubung pada pondasi yang diasumsikan perletakan jepit. Semua elemen balok hanya dirancang terhadap momen lentur dan geser pada sumbu mayor saja, sedangkan dalam arah minor balok dianggap menyatu dengan lantai sehingga tidak dihitung. Dalam mendesain tulangan lentur sumbu mayor, tahapan yang dilakukan adalah mencari momen terfaktor maksimum (untuk kombinasi beban lebih dari satu) dan menghitung kebutuhan tulangan lenturnya.

(14)

Gambar 3.9 Finite Element Modeling

3.1.4. Pembebanan

Perencanaan Pembebanan pada struktur ini berdasarkan Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung (PPIUG 1983) dan SNI 03-1726-2002. Pembebanan tersebut adalah :

1. Beban Mati (PPIUG 1983 Bab 1 pasal 1.1)

Beban mati ialah 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 tak terpisahkan dari gedung itu. 2. Beban Hidup (PPIUG 1983 Bab 1 pasal 1.2)

(15)

3. Beban Gempa

Beban gempa untuk wilayah Kalimantan dapat diabaikan namun didaerah tersebut sering terjadi angin dengan kecepatan yang tinggi. Akan tetapi bangunan yang didesain memiliki tinggi bangunan yang dapat dikategorikan rendah, maka pengaruh angin diabaikan.

3.1.5. Kombinasi Pembebanan

Beban yang bekerja terdiri dari beban hidup, beban mati dan beban tambahan. Beban dikoordinasikan terhadap sumbu global dan arah gravity. Beban mati dihitung oleh program sedangkan untuk beban hidup sebesar 250 kg/m2 dan beban tambahan di input manual. Kombinasi pembebanan ada 3 yaitu :

- Comb1 : 1.4 DL

- Comb 2 : 1.2 DL + 1.6 LL - Comb 3 : DL + LL + Suhu

3.1.6. Desain Struktur Beton Bertulang dan Komposit

Desain untuk beton bertulang mengacu pada peraturan ACI 318-99 dan untuk baja mengacu pada peraturan AISC-LRFD 93. Torsi pada kasus ini tidak diperhitungan karena tidak ada beban lateral yang terjadi.

3.1.7. Interactive Database Editing

(16)

3.2. Building Code

Dalam merencanaan sebuah bangunan setidaknya kita harus memiliki acuan yang jelas, sehingga nantinya tidak ditemukan kesalahan-kesalahan dalam perencanaan. Oleh karena itu, penulis menggunakan beberapa building code atau peraturan-peraturan yang digunakan dalam perencanaan ini, diantaranya :

1. Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983.

2. Tata Cara Perhitungan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung, SNI 03-1729-2002. 3. Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, SNI

03-2847-2002.

4. Guide for Determining the Fire Endurance of Concrete Elements, ACI 216R-89.

3.3. Prosedur Perencanaan

Sebagai garis besar prosedur perencanaan dalam mendesain adalah sebagai berikut : 1. Preliminary design untuk balok dan kolom.

2. Menghitung beban-beban gravitasi.

3. Membuat pemodelan dengan memasukkan beban-beban yang bekerja ke dalam program SAP2000 v.14.

4. Pemeriksaan awal kapasitas kekuatan struktur terhadap beban yang terjadi dengan bantuan fasilitas ”Check of Structure” pada SAP2000 v.14.

5. Apabila pemeriksaan menunjukkan nilai interaksi kira-kira 75% dari nilai interaksi maksimum, maka dimensi sudah cukup optimal dan dapat digunakan. Bila ”Check of Structure” menunjukkan interaksi yang kurang optimal, dilakukan perencanaan

ulang dimensi balok dan kolom.

(17)

Bagan 3.1 Diagram alir analisis struktur menggunakan SAP2000

3.4. Tahapan Penyusunan Rencana Anggaran Biaya

Anggaran biaya harus disusun dengan teliti, rinci dan selengkap-lengkapnya. Tahap-tahap yang harus dilakukan untuk menyusun anggaran biaya adalah sebagai berikut :

1. Mengumpulkan data yang diperlukan untuk menghitung anggaran biaya yaitu gambar bestek, harga serta kemampuan pasar untuk menyediakan bahan/material konstruksi secara kontinu.

Mulai

Pembuatan Model Struktur

Pendefinisian : Properti materials, dimensi penampang,

jenis pembebanan dan kombinasi pembebanan

Perubahan: Material property atau

dimensi penampang

Penampilan : gaya-gaya dalam (BMD, SFD, dan NFD)

Analisis

Perencanaan dan cek kekuatan struktur

(18)

2. Mengumpulkan data tentang upah pekerja yang berlaku di daerah lokasi proyek dan/atau upah pada umumnya jika pekerja didatangkan dari luar daerah lokasi proyek.

3. Melakukan perhitungan analisa bahan dan upah dengan menggunakan analisa SNI. 4. Menghitung volume pekerjaan berdasarkan gambar bestek.

5. Melakukan perhitungan harga satuan pekerjaan dengan memanfaatkan hasil analisa satuan pekerjaan dan daftar kuantitas pekerjaan.

6. Membuat rekapitulasi biaya.

Tahapan-tahapan tersebut dapat dirangkum dalam suatu skema seperti yang terlihat pada bagan di bawah ini :

Bagan 3.2 Skema Perhitungan Rencana Anggaran Biaya (Sumber : Manajemen Proyek Konstruksi, Wulfram I. Ervianto,

(19)

BAB IV

PERHITUNGAN STRUKTUR

4.1. Perencanaan Struktur Beton Bertulang

Perhitungan dilakukan berdasarkan peraturan SNI 03-2847-2002. Untuk beban mati dan beban hidup, data-data diambil dari Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983.

4.1.1. Perencanaan Dimensi Balok (Preliminary Design)

Berdasarkan tebal minimum balok non-prategang atau pelat satu arah bila lendutan tidak dihitung dalam SNI 03-2847-2002.

Tebal balok (dimana l diambil dari bentang yang terbesar yaitu 4 m) :

h≥ L

16=

4000

16 = 250mm

diambil tebal balok = 300 mm Lebar balok :

= 2

3h = 2

3 x300 = 200mm

Jadi dimensi balok yang direncanakan adalah: Balok anak = 200 x 300 mm Balok induk = 400 x 500 mm

4.1.2. Perencanaan Tebal Pelat

(20)

h =

3800( 0,8 + ₁₅₀₀400)

36 + 5.1,65 = 91,6

Maka diambil tebal pelat 150 mm.

4.1.3. Perencanaan Dimensi Kolom

Untuk perencanaan dimensi kolom dihitung berdasarkan tinggi bangunan per lantai atau tinggi yang tertinggi yaitu 4 m. Untuk menentukan dimensi kolom digunakan rumus :

c≥ h

12 ≥

h 10

Dimana :

h = Tinggi bangunan /tinggi kolom perlantai yang tertinggi c = Dimensi kolom

c≥4000

12 = 333,33 ; ≥

4000

10 = 400mm

Dengan demikian dimensi kolom yang dipergunakan adalah K1 = 500 x 500 mm

K2 = 500 x 800 mm

Jadi, data-data dimensi struktur yang direncanakan adalah sebagai berikut: Balok (B1) = 400 x 500 mm

(21)

4.1.4. Perhitungan Pembebanan Data Perencanaan :

 Mutu beton (f’c) = 20 Mpa

 Mutu baja (fy) = 400 Mpa

 Berat isi beton = 24 kN/m3

 Modulus elastisitas beton pada suhu 3000C (Ec) = 65% x 34000 MPa = 22100 MPa

Gambar 4.1 Modulus of elasticity of concrete at high temperatures (ACI 216R-89)

Variasi tegangan leleh baja dan modulus elastisitas baja terhadap temperature

(22)

Gambar 4.2 Variasi sifat mekanis baja terhadap temperatur (SNI 03-1729-2002)

Rasio modulus elastisitas untuk temperatur tertentu berdasarkan SNI 03-1729-2002 sebagai berikut :

( )

Jadi, modulus elastisitas baja yang dipakai adalah:

= . ( ) = 2,1 10 . 0,885 = 1,859 10

(23)

Jadi, tegangan leleh yang dipakai adalah:

= . ( ) = 400 0,877 = 350,73

 Beban hidup = 2,5 kN/m2

 Luas bangunan = 63 m2

 Tinggi gedung = 3 m

 Berat Mesin = 60 kN

 Temperatur = 3000C

4.1.5. Analisa Pembebanan Vertikal

 Beban Mati (DL)

Beban balok induk = (0,4 x 0,5) m2 x 24 kN/m3 = 4,80 kN/m Beban balok anak = (0,2 x 0,3) m2 x 24 kN/m3 = 1,44 kN/m Beban tambahan balok = 60 kN

Beban pelat lantai = 0,15 m x 24 kN/m2 = 3,60 kN/m

Beban dinding = q1 = 80 kN/m ; q2 = q3 120 kN/m ; q4 = 40 kN/m ; q5 = q6 = 130 kN/m ; q7 = 90 kN/m

DL total = 4,80+1,44+60+3,60+80+120+120+40+130+130+90 = 779,84 kN/m

 Beban Hidup (LL)

Beban hidup = 1 m x 2,50 kN/m2 = 2,50 kN/m

4.1.6. Analisa Struktur dengan Program SAP2000

(24)

Gambar 4.3 Pemodelan Struktur 3 Dimensi Struktur Beton Bertulang oleh SAP2000

Kombinasi Pembebanan : Comb1 = 1,4 DL

(25)

Tabel 4.1 Hasil Perolehan Dari SAP2000 untuk Momen, Aksial dan Geser Maksimum

Positif Negatif Positif Negatif Positif Negatif

Comb1 141,01 -260,22 478,34 -478,34 14,25 -1278,80

Comb2 120,55 -228,39 419,35 -419,35 5,23 -1127,79

Comb3 104,22 -195,79 373,50 -373,50 4,29 -1006,11

Tabel 4.2 Hasil Perolehan Dari SAP2000 Untuk Momen, Aksial dan Geser Maksimum Pada Balok dan Kolom

Frame

B1 20x30 32,48 -26,71 42,47 -57,49 6,53 -7,87

B2 40x50 141,01 -260,22 478,34 -478,34 7,25 -75,11

K1 50x50 258,10 -258,10 48,59 -75,22 14,25 -1278,80

K2 50x80 198,82 -198,82 35,09 - - -1021,27

4.1.7. Perencanaan Dimensi Balok Anak (B1)

Untuk pendimensian balok anak, diambil momen Mu = 32,48 kNm.  Dimensi balok direncanakan : 200 x 300 mm

 Tebal selimut beton d’ = 40 mm  Rasio penulangan

(26)

ρ = 1,4

f =

1,4

350,73 = 0,004

Rasio penulangan pada keadaan ideal (seimbang) :

ρ = 0,85β f

Rasio penulangan Maksimum :

ρ = 0,75 ρ = 0,75 0,026 = 0,0195

Untuk perencanaan digunanakan rasio penulangan :

ρ= 0,5 ρ = 0,5 0,026 = 0,013

syarat : < ρ <

0,004 < 0,013 < 0,0195 ……

 Kontrol dimensi balok anak

ℎ = ρ x0,8xfyx 1−0,588x

(27)

 Penulangan balok anak

Asumsikan tulangan balok yang digunakan  12 mm. deff = h balok – d’ – sengkang - ½  = 300 – 40 – 10 - ½ . 12

= 244 mm

= = 32,48x10

200 244 = 2,72798 = 2727,98

′

= 40

300 = 0,13≈ 0,1

Pada grafik dan tabel perhitungan beton bertulang (Gideon Kusuma, 1993) dengan d’/d = 0,1, fc’ = 20 MPa dan fy = 400 MPa diperoleh nilai  = 0,0091.

Tulangan pada balok : As = ρ x b x d

= 0,0091 x 200 x 244 = 444,08 mm2

Gunakan tulangan 6Ø12 (As = 678,24 mm2)

 Kontrol kekuatan desain

(28)

= 0,8 x 49,72 kNm

= 39,78 kNm > 32,48 kNm …….OK

Jadi penampang balok yang digunakan memiliki kuat lentur yang mampu menahan beban layan yang ada.

 Pemeriksaan apakah tulangan tekan sudah leleh

a = 69,97 mm

Direncanakan balok dengan kondisi underreinforced, syarat :

ε > fy

Es

0,00154 > 350,73

1,859 10

0,00154 < 0,001887

Dapat disimpulkan bahwa tulangan tekan belum meleleh.

 Perencanaan tulangan geser balok

Dari analisa SAP2000 diperoleh nilai geser Vu = 5749,2 kg = 57,49 kN

(29)

Vs = Vu

 − Vc →  = 0,6( geser menur ut 03−2874−2002)

= 57,49

0,6 − 36,37

= 59,45kN

Dipakai sengkang D10 (As = 78,5 mm2) dengan mutu baja fy = 400 MPa

S = As. fy. d

Gambar 4.4 Penampang Balok Anak (B1) 6 Ø 12

(30)

4.1.8. Perencanaan Dimensi Balok Induk (B2)

Untuk pendimensian balok, diambil balok dengan momen terbesar Mu = 26022,3 kgm = 260,22 kNm.

 Dimensi balok direncanakan : b = 2/3 h  Tebal selimut beton d’ = 40 mm.  Rasio penulangan

Rasio penulangan minimum yang diizinkan untuk tulangan mutu 400 Mpa :

ρ = 1,4

f =

1,4

350,73 = 0,004

Rasio penulangan pada keadaan ideal (seimbang) :

ρ = 0,85β f

Rasio penulangan Maksimum :

ρ = 0,75 ρ = 0,75 0,026 = 0,0195

Untuk perencanaan digunanakan rasio penulangan :

ρ= 0,5 ρ = 0,5 0,026 = 0,013

syarat : < ρ <

0,004 < 0,013 < 0,0195 ……

 Kontrol dimensi balok induk

(31)

2/ 3ℎ = 82380485mm

ℎ = 123570727,51mm

ℎ= 498,09 ≈ 500

b = 2/3 h = 2/3 x 500 = 333,33 mm ≈ 400 mm Maka, dimensi balok yang dipakai adalah 400 x 500 mm.

 Penulangan balok induk

Asumsikan tulangan balok yang digunakan  18 mm. deff = h balok – d’ – sengkang - ½ 

Pada grafik dan tabel perhitungan beban bertulang (Gideon Kusuma, 1993) dengan d’/d = 0,1, fc’ = 20 MPa dan fy = 400 MPa diperoleh nilai  = 0,0112.

Menentukan tulangan pada balok :

As = ρ x b x d

= 0,0112 x 400 x 441 = 1975,68 mm2

Gunakan tulangan 10Ø18 (As = 2543,4 mm2)

 Kontrol kekuatan desain

= As.fy

0,85fc′b=

2543,4 x350,73

(32)

M = T d−a

Jadi penampang balok yang digunakan memiliki kuat lentur yang mampu menahan beban layan yang bekerja.

a = 131,19 mm

Direncanakan balok dengan kondisi underreinforced, syarat :

ε > fy

Es

0,00222 > 350,73 1,859 10

0,00235 > 0,001887

(33)

 Perencanaan tulangan geser balok

Dari analisa SAP2000 diperoleh nilai geser Vu = 47833,69 kgm = 478,34 kNm

Vs = Vu

Dipakai sengkang D10 (As = 78,5 mm2) dengan mutu baja fy = 400 MPa

(34)

Smaks = ¼ x 441 = 110,25. Maka, digunakan 10-100 mm.

Gambar 4.5 Penampang balok induk (B2)

4.1.9 Perencanaan Dimensi Kolom K1 (500 x 500) mm2

Untuk mendimensi kolom digunakan momen dan gaya aksial maksimum, yaitu: Mmaks = 25809,69 kgm = 258,09 kNm

Pmaks = 127880,1 kg = 1278,80 kN  Nilai eksentrisitas (e)

= Mu

Pu =

258,09x10

1278,80 = 201,83mm

 Direncanakan dimensi kolom (500 x 500) mm dan tulangan  18.

d′= 500−40−10−1

2. 18 = 441mm

= = 258,09x10

500 441 = 2,654 = 2654

′

= 40

500= 0,08 ≈0,1

Pada grafik dan tabel perhitungan beban bertulang (Gideon Kusuma, 1993) dengan d’/d = 0,1, fc’ = 20 MPa dan fy = 400 MPa diperoleh nilai  = 0,0088.

(35)

= = 0,0088 500 500 = 1940,4

Dipakai tulangan 8 D 18 (As’ = 2034,72 mm2)

 Pemeriksaan Pu terhadap beban pada keadaan seimbang Pnb

C = 600

 Pemeriksaan kekuatan penampang

(36)

1− = 1− 40

Maka penggunaan nilai  = 0,65 dapat diterima.

 Pemeriksaan tegangan pada tulangan tekan

(37)

c = 423,43 mm

ε = 423,43 −40

423,43 x0,003 = 0,0027

Direncanakan kolom dengan kondisi underreinforced, syarat :

ε > fy

Es − − − −→ 0,0027 >

350,73 1,859 10

0,0027 > 0,001887

Dapat disimpulkan bahwa tulangan tekan sudah meleleh (kondisi underreinforced).

 Perencanaan tulangan geser kolom

Dengan memilih diameter tulangan sengkang yang diperlukan atau memakai sengkang diameter minimum D10 mm, jarak spasi sengkang ditentukan dengan mengambil nilai terkecil dari ketentuan berikut ini:

a. 16 kali diameter tulangan pokok = 16 x 18 mm = 288 mm b. 48 kali diameter tulangan sengkang = 48 x 10 mm = 480 mm c. Dimensi terkecil kolom = 500 mm

Maka diambil tulangan geser D10 – 300 mm.

Gambar 4.6 Penampang Kolom K1 8 Ø 18

(38)

4.1.10. Perencanaan Dimensi Kolom K2 (500 x 800) mm2

Untuk mendimensi kolom digunakan momen dan gaya aksial maksimum, yaitu: Mmaks = 19881,66 kgm = 198,82 kNm

Pmaks = 102127,4 kg = 1021,27 kN

 Nilai eksentrisitas (e)

= Mu

Pu =

198,82x10

1021,27 = 194,68mm

 Direncanakan dimensi kolom (500 x 800) mm dan tulangan  18.

d′= 800−40−10−1

Pada grafik dan tabel perhitungan beban bertulang (Gideon Kusuma, 1993) dengan d’/d = 0,1, fc’ = 20 MPa dan fy = 400 MPa diperoleh nilai  = 0,0024. Maka dipakai min = 0,004.

= = 0,004 500 741 = 1482

Dipakai tulangan 10 D 18 (As’ = 2543,4 mm2)

 Pemeriksaan Pu terhadap beban pada keadaan seimbang Pnb

(39)

= 0,003x1,859 10 x 467,63−40

 Pemeriksaan kekuatan penampang

(40)

= Pn > 0,1 ′

= 0,65 6559,654 > 0,1 ( 500 800) 20 10

= 4263,78 > 800

Maka penggunaan nilai  = 0,65 dapat diterima.

 Pemeriksaan tegangan pada tulangan tekan

= Pn perencanaan kolom dengan dimensi 500 x 800 mm memenuhi persyaratan.

c = 567,44 mm

ε = 567,44 −40

567,44 x0,003 = 0,0028

Direncanakan kolom dengan kondisi underreinforced, syarat :

ε > fy

Es

0,0028 > 350,73

1,859 10

0,0028 > 0,001887

(41)

 Perencanaan tulangan geser kolom

Dengan memilih diameter tulangan sengkang yang diperlukan atau memakai sengkang diameter minimum D10 mm, jarak spasi sengkang ditentukan dengan mengambil nilai terkecil dari ketentuan berikut ini:

a. 16 kali diameter tulangan pokok = 16 x 18 mm = 288 mm b. 48 kali diameter tulangan sengkang = 48 x 10 mm = 480 mm c. Dimensi terkecil kolom = 500 mm

Maka diambil tulangan geser D10 – 300 mm.

Gambar 4.7 Penampang Kolom K2

4.2. Perencanaan Struktur Komposit

Untuk perhitungan perencanaan struktur diawali dengan penggunaan program analisa struktur dengan mengambil nilai gaya-gaya dalam yang dihasilkan oleh program tersebut termasuk momen, lintang dan normal. Dalam hal ini, pemikul beban diasumsikan terjadi pada balok induk, balok anak, kolom, dan pelat lantai. Bagian yang akan direncanakan adalah :

Ø10 - 300

(42)

- Balok Anak - Balok Induk - Kolom Komposit

4.2.1. Perhitungan Pembebanan Data Perencanaan :

 Modulus elastisitas baja yang dipakai (Es) = 1,859x105 MPa

 Tegangan leleh yang dipakai adalah (fy) = 350,73 MPa

4.2.2. Analisa Pembebanan Vertikal

 Beban Mati (DL)

Beban balok anak (IWF 250x125x6x9) = 0,296 kN/m Beban balok induk (IWF 400x200x8x13) = 0,66 kN/m

(43)

Beban pelat lantai = 0,15 m x 24 kN/m2 = 3,6 kN/m

Beban dinding = q1 = 80 kN/m ; q2 = q3 120 kN/m

; q4 = 40 kN/m ; q5 = q6 = q7 = q8 = 130 kN/m ; q9 = q10 = 90 kN/m DL total = 0,296+0,66+180+3,6+80+(2x120)+40+(4x130)+(2x90) = 2054,56 kN/m

 Beban Hidup (LL)

Beban hidup = 1 m x 2,5 kN/m2 = 2,5 kN/m

4.2.3. Analisa Struktur dengan Program SAP2000

Dengan data-data perencanaan di atas, struktur dianalisis dengan menggunakan program SAP2000.

(44)

Kombinasi Pembebanan : Comb1 = 1,4 DD

Comb2 = 1,2 DD + 1,6 DL Comb3 = DD + DL + Suhu

Tabel 4.3 Hasil SAP2000 untuk momen, aksial dan geser maksimum pada balok, kolom, dan pelat lantai

Frame

Momen Maks. (kN.m)

Geser Maks. (kN)

Aksial Maks. (kN)

Balok B1 49,06 -34,62 55,08 -58,50 1,65 -2,91

Balok B2 309,05 -284,30 416,31 -402,01 2,16 -12,55

Kolom K1 0,07 -0,08 0,18 -0,42 43,62 -1272,27

Kolom K2 0,32 -2,02 45,38 -45,38 - -841,49

4.2.4. Perencanaan Dimensi Balok Anak (B1)

(45)

A = 37,66 cm2 ix = 10,4 cm iy = 2,79 cm W = 29,6 kg/m tw = 6 mm Wx = 324 cm3

H = 250 mm tf = 9 mm r = 12 mm

B = 125 mm Ix = 4050 cm4 Iy = 294 cm4 h = h - 2(tf + r) = 250 - 2(9+12) = 208 mm

Pada denah dipilih salah satu balok anak sebagai contoh dalam perhitungan dan dari hasil output SAP2000 v.14 didapatkan momen ultimit dan gaya-gaya ultimit yang terjadi yang diambil dari kombinasi yang paling menentukan diantara kombinasi-kombinasi yang sudah ada :

- Momen ultimit (Mu) negatif = -34,62 kN.m - Momen ultimit (Mu) positif = 49,06 kN.m - Gaya geser ultimit (Vu) = 58,50 kN

 Kontrol Kekuatan Penampang

- Untuk sayap:

(46)

 Kontrol Lateral Buckling begitu dapat ditentukan nilai Mn yaitu :

(47)

C = 12,5x49,06

2,5x49,06 + 3x12,16 + 4x49,06 + 3x10,98 ≤ 2,3

= 1,6

Maka dipakai Cb = 1,6

Mp = (fy . Zx) = 210,48 x 324000 x 10-6 = 68,20 kNm

MR = (fy–fr).Sx = (fy-fr).(Ix/h/2) = (210,48-70)(4050x104/(250/2))x10-6 = 45,52 kNm

M = 1,6 45,52 + ( 68,2−45,52 )3,84−1,95

3,84−1,52

= 101,08kNm > 68,2kNm

Karena Mn > Mp, maka dipakai Mn = Mp = 68,2 kNm Syarat : Mu <  Mn

49,06 kNm < 0,85 x 68,2 kNm

49,06 kNm < 57,97 kNm ……….. OK

 Perhitungan Mn berdasarkan distribusi tegangan plastis

Zona Momen Positif

(48)

 Lebar efektif pelat beton:

b ≤ L

4 → b ≤

3900

4 = 975mm

 Menentukan tinggi balok tekan efektif:

= . oleh profil IWF 250x125x6x9. Jadi:

 Jarak dari garis netral gaya-gaya yang bekerja (d)

d = d

 Gaya tekan yang terjadi pada pelat (C)

C = 0,85 fc’ tp be = 0,85 x 20 x 150 x 975 x 10-3 = 2486,25 kN T = As.fy = 3766 x 210,48 x 10-3 = 792,67 kN

Ambil nilai terkecil diantara C dan T yaitu 792,67 kN.  Menentukan kekuatan nominal penampang komposit (Mn)

Mn = T . d1

(49)

Zona Momen Negatif

Gambar 4.10 Distribusi tegangan plastis negatif

Dari hasil perhitungan program SAP2000 didapatkan momen negatif sebesar Mmaks = -34,62 kNm. Dimana lebar efektif (beff) = 975 mm, tebal bondex = 0,75 mm, fy = 240 MPa, dan tebal pelat (tp) = 150 mm. Pada pelat beton dipasang tulangan sebanyak 9 buah dengan diameter 12 mm disepanjang beff, hal ini dilakukan untuk menambah kekuatan tarik nominal pada pelat beton.

 Menentukan Gaya Tarik pada Balok Baja (Pc)

Pc = n.Asr.fy = 9 x 0,25 x µ x 122 x 210,48 x 10-3 = 214,13 kN  Gaya tekan nominal maksimum dalam penampang baja (Pyc)

Pyc = As.fy = 3766 x 210,48 x 10-3 = 792,67 kN

Karena Pyc > Pc maka PNA pada web, dan berlaku persamaan berikut :

= −

2 =

792,67 −214,13

2 = 289,27

Gaya yang bekerja pada sayap (Pf) = bf.tf.fy = 125 x 9 x 210,48 x 10-3= 236,79 kN Gaya yang bekerja pada badan (Pw)

= −

(50)

Jika sumbu netral plastis (PNA) jatuh di flens, maka jarak sumbu netral plastis (PNA) dari tepi atas flens adalah sebesar (a) :

= = 52,48x10

210,48 6 = 41,6

d1 = (tp - c) = (150 - 34) = 116 mm

 Menentukan kekuatan nominal penampang komposit

= ( + ) + ( + )

 Perencanaan Penghubung Geser

Untuk penghubung geser yang dipakai adalah tipe stud dengan : stud = 20 mm

(51)

 Modulus elastisitas beton (Ec) = 22100 MPa

 Jumlah stud yang dibutuhkan

= = 792,67x10 N

104431,62 / = 7,59 ≈8 ℎ

Jadi, dibutuhkan 16 buah stud untuk seluruh bentang, dan jarak seragam (P) dengan 2 stud pada masing-masing lokasi didapat :

= = 3900

4.2.5. Perencanaan Dimensi Balok Induk (B2)

(52)

A = 84,1 cm2 ix = 16,8 cm iy = 4,54 cm

W = 66 kg/m tw = 8 mm Wx = 1190 cm3

H = 400 mm tf = 13 mm r = 16 mm

B = 200 mm Ix = 23700 cm4 Iy = 1740 cm4 h = H – 2(tf + r) = 400 – 2(13 + 16) = 342 mm

Pada denah dipilih salah satu balok anak sebagai contoh dalam perhitungan dan dari hasil output SAP2000 v.14 didapatkan momen ultimit dan gaya-gaya ultimit yang terjadi yang diambil dari kombinasi yang paling menentukan diantara kombinasi-kombinasi yang sudah ada :

- Momen ultimit (Mu) negatif = -284,30 kNm - Momen ultimit (Mu) positif = 309,05 kNm - Gaya geser ultimit (Vu) = 416,31 kN

 Kontrol Kekuatan Penampang

(53)

Jadi, profil termasuk penampang kompak, sehingga kapasitas momen penampang dianalisa dengan distribusi tegangan plastis.

 Kontrol Lateral Buckling

Jarak penahan lateral Lb = = 2500mm

= 790r

45,4 210296 37,81 = 3,24Mpa

L = X 1 + 1 + X i = 37,81 1 + √1 + 8,24 45,4 = 4790,75mm

Sehingga diketahui bahwa Lp.< Lb < Lr (2476,84 < 2500 < 4790,75). Dengan begitu dapat ditentukan nilai Mn yaitu :

M = C M + M −M L −L

L −L ≤ M

(54)

C = 12,5M

2,5M + 3M + 4M + 3M ≤ 2,3

C = 12,5x309,05

2,5x30905,17 + 3x7,29 + 4x309,05 + 3x7,29 ≤ 2,3

= 1,9

Maka dipakai Cb = 1,9

Mp = (fy . Zx) = 210,48 x 1490 x 103 x 10-6 = 313,62 kNm

MR = (fy–fr).Sx = (fy-fr).(Ix/h/2)=(210,48-70)(23700x104/(400/2))x10-6=166,47 kNm

M = 1,9 166,47 + ( 313,62−166,47)4,79−2,50

4,79−2,48

= 587,48kNm

Syarat : Mu <  Mn

309,05 kNm < 0,85 x 587,48k Nm

309,05 kNm < 4993600,15 kgcm ……….. OK

 Perhitungan Mn berdasarkan distribusi tegangan plastis

Zona Momen Positif

(55)

 Lebar efektif pelat beton

b ≤ L

4 → b ≤

5000

4 = 1205mm

 Menentukan tinggi balok tekan effektif

a = As. fy oleh profil IWF 400x200x8x13. Jadi:

d = d

 Gaya tekan yang terjadi pada pelat (C)

C = 0,85 fc’ tp be = 0,85 x 20 x 150 x 1250 x 10-3 = 3187,50 kN T = As.fy = 8410 x 210,48 x 10-3 = 1770,14 kN

Ambil nilai terkecil diantara C dan T yaitu 1770,14 kN.  Menentukan kekuatan nominal penampang komposit (Mn)

Mn = T . d1

(56)

Zona Momen Negatif

Gambar 4.12 Distribusi tegangan plastis negatif

Dari hasil perhitungan program SAP2000 didapatkan momen negatif sebesar Mmaks = -284,3 kNm. Dimana lebar efektif (beff) = 1250 mm, tebal bondex = 0,75 mm, fy = 240 MPa, dan tebal pelat (tp) = 150 mm. Pada pelat beton dipasang tulangan sebanyak 9 buah dengan diameter 12 mm disepanjang beff, hal ini dilakukan untuk menambah kekuatan tarik nominal pada pelat beton.

 Menentukan Gaya Tarik pada Balok Baja (Pc)

Pc = n.Asr.fy = 9 x 0,25 x µ x 122 x 210,48 x 10-3 = 214,13 kN  Gaya tekan nominal maksimum dalam penampang baja (Pyc)

Pyc = As.fy = 8410 x 210,48 x 10-3 = 1770,14 kN

Karena Pyc > Pc maka PNA pada web, dan berlaku persamaan berikut :

= −

2 =

1770,14− 214,13

2 = 778,0

Gaya yang bekerja pada sayap (Pf) = bf.tf.fy = 200x13x210,48x10 -3

= 547,25 kN Gaya yang bekerja pada badan (Pw)

= −

(57)

Jika sumbu netral plastis (PNA) jatuh di flens, maka jarak sumbu netral plastis (PNA) dari tepi atas flens adalah sebesar (a) :

= = 230,75x10

210,48 8 = 137

d1 = (tp - c) = (150 - 34) = 116 mm

 Menentukan kekuatan nominal penampang komposit

= ( + ) + ( + )

 Perencanaan Penghubung Geser

Untuk penghubung geser yang dipakai adalah tipe stud dengan : stud = 20 mm

(58)

 Modulus elastisitas beton (Ec) = 22100 MPa  Kuat geser satu buah stud

= 0,5. .

= 0,5 314,16 √20 22100

= 104431,62 /

Syarat : ≤ .

104431,62 / ≤ 314,16 520

104431,62 / ≤ 163363,2 / ……. OK

 Jumlah stud yang dibutuhkan

= = 1770,14x10 N

104431,62 / = 16,96 ≈17 ℎ

Jadi, dibutuhkan 34 buah stud untuk seluruh bentang, dan jarak seragam (P) dengan 2 stud pada masing-masing lokasi didapat :

= = 5000

34 = 147,4 ≈150

 Jarak maksimum (Pmaks) = (8 x tp) = (8 x 150) = 1200 mm  Jarak minimum (Pmin) = (6 x  stud) = (6 x 20) = 120 mm

Jadi, shear connector dipasang sejarak 150 mm sebanyak 34 buah untuk masing-masing bentang.

4.2.6. Perencanaan Dimensi Kolom Komposit (K1)

(59)

direncanakan dengan menggunakan profil King Cross K 300x150x6,5x9 dengan spesifikasi profil sebagai berikut :

A = 93,56 cm2 ix = 9,08 cm iy = 9,29 cm W = 73,4 kg/m tw = 6,5 mm Wx = 514,5 cm3

H = 300 mm tf = 9 mm r = 13 mm

B = 150 mm Ix = 7718 cm4 Iy = 8073 cm4 h = H - 2 (tf+r) = 300 - 2 (9+13) = 256 mm

Gambar 4.13 Sketsa penampang kolom komposit K1

Pembebanan pada kolom meliputi momen, gaya geser dan normal. Gaya geser yang terjadi relatif lebih kecil bila dibandingkan dengan kapasitas geser kolom, sehingga interaksi momen dan gaya normal yang paling menentukan. Beban yang terjadi diambil dari kombinasi yang paling menentukan diantara kombinasi-kombinasi yang telah ditentukan sebelumnya.

Berdasarkan hasil perhitungan program SAP2000 didapat gaya-gaya dalam yang bekerja pada kolom tersebut adalah :

(60)

 Kontrol Luas Penampang Profil Baja

= 93,56

( 40 40) 100% = 5,85% > 4% …………

 Periksa syarat jarak sengkang/pengikat lateral

Jarak sengkang = 250 mm < 2/3 x 400 = 266,67 mm …………OK

Sengkang dipasang Ø12 – 250 mm

Luas tulangan sengkang = ¼ x µ x 122 = 113,09 mm2

Luas sengkang minimum = 0,18 x 250 = 45 mm2 < 113,09 mm2 ...Ok Luas Penampang Bersih (Acn) = (40 x 40) – (93,56 + 12,57 + 1,13)

= 1492,75 cm2 = 149275 mm2  Tegangan Leleh Modifikasi

Untuk profil baja yang diselubungi beton digunakan nilai C1 = 0,7 ; C2 = 0,6 ; dan C3 = 0,2;

 Modulus Elastisitas Modifikasi

= + = 185900 + 0,2 22100 149275

(61)

Jari-jari girasi kolom komposit diambil dari nilai terbesar antara: 0,3b = 0,3 x 400 = 120 mm

= 13

 Kuat Tekan Kolom Komposit

Parameter kelangsingan kolom :

≤ 0,25 ………maka ω = 1

0,25 ≤ ≤ 1,2 ……… maka ω= ,

, ,

≥ 1,2 ……….. maka ω= 1,25

Karena setiap titik diasumsikan jepit, maka nilai GA = 1 dan perbandingan kekakuan pada rangka portal sebagai berikut :

= ∑( / )

Dari nomograf untuk komponen struktur bergoyang diperoleh nilai faktor panjang tekuk (k) adalah 1,19.

(62)

 Pn = 0,85 x 3836,79 = 3261,27 kN > Pu = 1272,27 kN ……… OK

Karena semua beban desain kolom ditopang oleh kolom komposit (terdiri dari profil baja dan beton). Persyaratan luas minimal penampang beton yang menahan beban desain kolom adalah :

 Kemampuan profil baja menahan beban :

 Pns = 0,85 x As x fy = 0,85 x 9356 x 210,48 x 10-3 = 1673,86 kN  Kemampuan penampang beton menahan beban :

 Pnc = ( Pn -  Pns ) = (3261,27 - 1673,86) = 1587,41 kN

Syarat yang harus dipenuhi untuk luas penampang beton :  Pnc ≤ 1,7  fc’ Ab

1587,41 kN ≤ 1,7 x 0,6 x 20 x 160000 x 10-3 1587,41 kN ≤ 3264 kN ……….. OK

Kesimpulan :

Kolom komposit yang digunakan King Cros K 300x150x6,5x9 sanggup menahan beban yang bekerja dan gaya aksial yang terjadi.

4.2.7. Perencanaan Dimensi Kolom Komposit (K2)

Berikut ini akan disajikan contoh perhitungan salah satu kolom berdasarkan SNI 03-1729-2002. Sebagai contoh, diambil salah satu kolom pada frame 66. Kolom komposit direncanakan dengan menggunakan profil King Cros K 600x200x11x17 dengan spesifikasi profil sebagai berikut :

(63)

H = 600 mm tf = 17 mm r = 22 mm B = 200 mm Ix = 79880 cm4 Iy = 83229 cm4 h = H - 2 (tf+r) = 600 - 2 (17+22) = 522 mm

Gambar 4.14 Sketsa penampang kolom komposit K2

Pembebanan pada kolom meliputi momen, gaya geser dan normal. Gaya geser yang terjadi relatif lebih kecil bila dibandingkan dengan kapasitas geser kolom, sehingga interaksi momen dan gaya normal yang paling menentukan. Beban yang terjadi diambil dari kombinasi yang paling menentukan diantara kombinasi-kombinasi yang telah ditentukan sebelumnya.

Berdasarkan hasil perhitungan program SAP2000 didapat gaya-gaya dalam yang bekerja pada kolom tersebut adalah :

Mmax = 2,02 kNm Vmax = 45,38 kN Aksial = 841,49 kN

K 600x200x11x17

650 mm

650 mm Tulangan  20

(64)

 Kontrol Luas Penampang Profil Baja

= 268,8

( 65 65) 100% = 6,36% > 4% …………

 Periksa syarat jarak sengkang/pengikat lateral

Jarak sengkang = 300 mm < 2/3 x 650 = 433,33 mm …………OK

Sengkang dipasang Ø12 – 300 mm

Luas tulangan sengkang = ¼ x µ x 122 = 113,09 mm2

Luas sengkang minimum = 0,18 x 300 = 54 mm2 < 113,09 mm2 ...Ok Luas Penampang Bersih (Acn) = (65 x 65) – (268,8 + 12,57 + 1,13)

= 3942,51 cm2 = 394251 mm2  Tegangan Leleh Modifikasi

(65)

 Modulus Elastisitas Modifikasi

= + = 185900 + 0,2 22100 394251

26880 = 250728,47

Jari-jari girasi kolom komposit diambil dari nilai terbesar antara: 0,3b = 0,3 x 650 = 195 mm

= 22

 Kuat Tekan Kolom Komposit

Parameter kelangsingan kolom :

≤ 0,25 ………maka ω = 1

0,25 ≤ ≤ 1,2 ……… maka ω= ,

, ,

≥ 1,2 ……….. maka ω= 1,25

Karena setiap titik diasumsikan jepit, maka nilai GA = 1 dan perbandingan kekakuan pada rangka portal sebagai berikut :

= ∑( / )

Dari nomograf untuk komponen struktur bergoyang diperoleh nilai faktor panjang tekuk (k) adalah 1,41.

(66)

= ( . )

= .

ω = 26880

422,89

1,04 10 = 10902,59

 Pn = 0,85 x 10902,59= 9267,20 kN > Pu = 841,48 kN ……… OK

Karena semua beban desain kolom ditopang oleh kolom komposit (terdiri dari profil baja dan beton). Persyaratan luas minimal penampang beton yang menahan beban desain kolom adalah :

 Kemampuan profil baja menahan beban :

 Pns = 0,85 x As x fy = 0,85 x 26880 x 210,48 x 10-3 = 4809,05 kN  Kemampuan penampang beton menahan beban :

 Pnc = ( Pn -  Pns ) = (9267,20 - 4809,05) = 4458,15 kN

Syarat yang harus dipenuhi untuk luas penampang beton :  Pnc ≤ 1,7  fc’ Ab

4458,15 kN ≤ 1,7 x 0,6 x 20 x 422500 x 10-3 4458,15 kN ≤ 8619 kN ……….. OK

Kesimpulan :

(67)

4.3. Perhitungan Volume Struktur Beton Bertulang dan Struktur Komposit

Dalam pendesainan struktur beton bertulang hanya dibuat 2 ukuran balok dan 2 ukuran kolom, sedangkan pada proyek Hot Air Furnace memiliki banyak macam dimensi balok dan kolom yang dipakai.

Tabel 4.4. Perbandingan Hasil Perhitungan Dimensi Beton Bertulang dengan Data Proyek Hot Air Furnace

Hasil Perhitungan Data Proyek Hot Air Furnace

1. Balok 20 x 30

Tulangan Utama = 6 D 12

Tulangan Sengkang = D10 – 100

1. Balok 20 x 30

2. Balok 40 x 50

2. Balok 20 x 40

(68)

3. Balok 35 x 60

4. Balok 50 x 60

(69)

3. Kolom 50 x 50

Tulangan Sengkang = D10 – 300

5. Kolom 40 x 40

4. Kolom 50 x 80

6. Kolom 60 x 60

(70)

7. Kolom 60 x 80

(71)

Tabel 4.7

REKAPITULASI VOLUME STRUKTUR BETON BERTULANG

No. URAIAN PEKERJAAN SAT. VOLUME

1 PEKERJAAN BALOK

a. Balok B1 (20x30)

2 PEKERJAAN KOLOM

(72)

b. Kolom K2 (50x80)

- Pembetonan M3 2.40

- Pembesian Kg 183.49

- Plywood M2 12.00

- Kayu 5/7 M3 0.44

- Kayu Dolken Btg 4

Tabel 4.8

REKAPITULASI VOLUME

STRUKTUR KOMPOSIT (BAJA-BETON)

No. URAIAN PEKERJAAN SAT. VOLUME

1 PEKERJAAN BALOK

a. Balok IWF 250x125x6x9 Kg 3,336.51

b. Balok IWF

400x200x8x13 Kg 4,791.60

2 PEKERJAAN KOLOM

a. Kolom K1 King Cross

300x150x6,5x9 Kg 1,761.60

Pembetonan M3 3.62

b. Kolom K2 King Cross

600x200x11x17 Kg 1,272.00

(73)

Tabel 4.9

DAFTAR HARGA UPAH DAN BAHAN

NO. JENIS PEKERJAAN SATUAN

HARGA SATUAN

2 Pasir Beton/Pasir Pasangan M3 86,400.00

(74)

Tabel 4.11

RENCANA ANGGARAN BIAYA STRUKTUR BETON BERTULANG

No. Uraian Pekerjaan Sat. Volume Harga Satuan (Rp.)

Jumlah Harga (Rp.)

1. Pekerjaan Balok

a. Balok B1 (20x30) M3 6,19 4.022.800,00 24.889.868,00

b. Balok B2 (40x50) M3 12,44 3.825.400,00 47.603.278,00

Total Biaya Pekerjaan Balok 72.493.145,76

2. Pekerjaan Kolom

a. Kolom K1 (50x50) M3 6,00 3.571.300,00 21.427.800,00

b. Kolom K2 (50x80) M3 2,40 2.834.400,00 6.802.560,00

Total Biaya Pekerjaan Kolom 28.230.360,00

Total Biaya Pekerjaan Balok dan Kolom 100.723.505,76

Dibulatkan 100.723.500,00

13 Bahan/Alat Las Kg 4,950.00

Alat

1 Sewa Mesin las Hari 49,500.00

(75)

Tabel 4.12

RENCANA ANGGARAN BIAYA STRUKTUR KOMPOSIT

No. Uraian Pekerjaan Sat. Volume

Harga Satuan (Rp.)

Jumlah Harga (Rp.)

1. Pekerjaan Balok

a. Balok IWF 250x125x6x9 Kg 3053,35 17.100,00 52.195.185,00

b. Balok IWF 400x200x8x13 Kg 4106,52 17.100,00 70.221.492,00

c. Shear Connector Kg 14,80 19.120,00 282.976,00

Total Biaya Pekerjaan Balok 122.699.653,00

2. Pekerjaan Kolom

a. Kolom K1 King Cross

300x150x6,5x9 Kg 1761,60 17.100,00 30.123.360,00

b. Pembetonan M3 3,62 3.173.400,00 11.487.708,00

c. Kolom K1 King Cross

600x200x11x17 Kg 1272,00 17.100,00 21.751.200,00

d. Pembetonan M3 2,37 1.983.100 4.699.947,00

Total Biaya Pekerjaan Kolom 63.362.268,00

Total Biaya Pekerjaan Balok dan Kolom 186.061.921,00

(76)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari rangkaian analisis dan perhitungan yang telah dilakukan pada bab-bab sebelumnya kemudian disimpulkan dan dirangkum pada bab ini, dengan tujuan agar dapat secara langsung diketahui bagaimana cara melakukan desain bangunan struktur beton bertulang dan struktur komposit berdasarkan peraturan SNI 03-2847-2002 dan metode LRFD yang mengacu SNI 03-1729-2002.

Sesuai dengan hasil perhitungan yang dilakukan oleh penulis dalam mendesain struktur bangunan beton bertulang dan komposit baja-beton, maka penulis memberikan kesimpulan sebagai berikut :

1. Hasil perhitungan struktur yang diperoleh adalah sebagai berikut: a. Struktur beton bertulang:

 Balok B1 20 x 30 dengan tulangan utama 6  12, tulangan sengkang

tumpuan 10-100, dan tulangan sengkang lapangan 10-200.

 Balok B2 40 x 50 dengan tulangan utama 10  18, tulangan sengkang

tumpuan 10-100, dan tulangan sengkang lapangan 10-200.

 Kolom K1 50 x 50 dengan tulangan utama 8  18 dan tulangan sengkang 10-300.

(77)

b. Struktur Komposit:

 Balok 1 profil baja IWF 250x125x6x9

 Balok 2 profil baja IWF 400x200x8x13

 Kolom 1 profil baja King Cross K 300x150x6,5x9

 Kolom 2 profil baja King Cros K 600x200x11x17

2. Hasil perhitungan Rencana Anggaran Biaya (RAB) diperoleh perbandingan biaya yang cukup signifikan yaitu struktur beton bertulang Rp 100,723,500.00 dan struktur komposit sebesar Rp 186,061,900.00.

3. Pemilihan pembangunan bangunan Hot Air Furnace hanya ditinjau dari segi biaya tanpa memperhatikan waktu dan metode pelaksanaan. Maka dari itu, dapat ditetapkan bahwa pembangunan dengan menggunakan struktur beton bertulang lebih murah dibandingkan struktur komposit. Hal ini menunjukkan bahwa menggunakan struktur beton bertulang dapat menghemat biaya sampai 54%.

5.2. Saran