MODIFIKASI PERENCANAAN GEDUNG SEKOLAH SMP-SMA MUHAMMADIYAH 2 SURABAYA MENGGUNAKAN STRUKTUR KOMPOSIT BAJA BETON.

PROPOSAL TUGAS AKHIR

Diker jakan Oleh :

AMBARINI

NPM. 0853010081

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL ”VETERAN ”

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN KERJ A PRAKTEK I & II

METODE PELAKSANAAN PELAT LANTAI PADA

PROYEK PEMBANGUNAN PABRIK PT. SOFTEX

INDONESIA DI LINGKAR TIMUR

SIDOARJ O

Ker ja Praktek ini telah diter ima sebagai salah satu persyar atan untuk memper oleh gelar Sar jana Teknik ( S1 )

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan

Ir. NANIEK RATNI J AR., M.Kes NIP. 19590729 198603 2 00 1

Pembimbing Lapangan

Yovie, ST. Pembimbing Utama

Novie Handajani, ST., MT. NPT. 3 6711 95 0037 1

Ketua Pr ogram Studi Teknik Sipil

Ibnu Sholichin, ST., MT. NPT. 3 6711 95 0037 1

Kontr aktor Pelaksana PT. OMETRACO ARYA

SAMANTA

LAPORAN KERJ A PRAKTEK I & II

METODE PELAKSANAAN PELAT LANTAI PADA

PROYEK PEMBANGUNAN PABRIK PT. SOFTEX

INDONESIA DI LINGKAR TIMUR

SIDOARJ O

Ker ja Praktek ini telah diter ima sebagai salah satu persyar atan untuk memper oleh gelar Sar jana Teknik ( S1 )

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan

Ir. NANIEK RATNI J AR., M.Kes NIP. 19590729 198603 2 00 1

Pembimbing Lapangan

Yovie, ST. Pembimbing Utama

Ir . Wahyu Kar tini, MT. NPT. 3 6711 95 0037 1

Ketua Pr ogram Studi Teknik Sipil

Ibnu Sholichin, ST., MT. NPT. 3 6711 95 0037 1

Kontr aktor Pelaksana PT. OMETRACO ARYA

SAMANTA

MODIFIKASI PERENCANAAN GEDUNG SEKOLAH SMP-SMA

MUHAMMADIYAH 2 SURABAYA MENGGUNAKAN

STRUKTUR KOMPOSIT BAJ A BETON

Diker jakan Oleh :

AMBARINI NPM. 0853010081

Abstr ak

Sekolah Muhammadiyah 2, Surabaya terletak di Pucang Anom Timur pada kawasan pemukiman padat penduduk, maka dengan keterbatasan lahan yang ada gedung sekolah tersebut dibangun secara bertingkat.

Sebagai bahan studi perencanaan, gedung sekolah Muhammadiyah 2 Surabaya yang semula terdiri dari 5 lantai, pada strukturnya menggunakan struktur beton bertulang akan direncanakan kembali menjadi 8 lantai dengan menggunakan struktur komposit baja-beton, dimana balok induk eksterior menggunakan profil WF 500.200.9.14 dan balok interior profil WF 600.200.12.20 serta balok anak menggunakan profil WF 350.175.6.9 dengan lantai dari beton. Kolom menggunakan profil baja K 500.200.10.16. Dengan tinggi bangunan mencapai 32 m < 40 m yang berbentuk simetris, maka gedung tersebut termasuk beban gempa statis, dan direncanakan terletak diwilayah gempa kuat, dengan menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK). Desain ini memperhitungkan kekuatan serta daktilitas pada hubungan balok-kolom yang akan diaplikasikan pada Gedung Sekolah SMP-SMA Muhammadiyah 2, Surabaya.

Serta menggunakan peraturan SNI 03-1726-2002 tentang “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung” serta SNI 03-1726-2002 tentang “Tata Cara Perencanaan Struktur Baja”.

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala ridho, karunia,

serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan

judul “Modifikasi Perencanaan Gedung Sekolah Smp-Sma Muhammadiyah 2

Surabaya Menggunakan Struktur Komposit Baja Beton”.

Penulis menyadari bahwa keberhasilan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini

tidak lepas dari bantuan, bimbingan dan dorongan dari berbagai pihak baik secara

langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, penulis mengucapkan banyak

terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada :

1. Ibu Ir. Naniek Ratni JAR., Mkes. selaku Dekan Fakultas Teknik Sipil dan

Perencanaan UPN “Veteran” Jawa Timur.

2. Bapak Ibnu Solichin, ST., MT. Selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil

FTSP UPN “Veteran” Jawa Timur.

3. Ibu Ir. Wahyu Kartini, MT. Selaku Dosen Pembimbing Utama yang telah

banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir

ini sampai selesai.

4. Bapak Ir. Made D Astawa, MT. Selaku Dosen Pendamping yang telah

berkenan memberikan bimbingan dan dorongan selama pengerjaan Tugas

Akhir sampai selesai.

5. Bapak Nugroho Utomo, ST. Selaku Dosen Wali yang telah banyak

memberikan nasehat dan dorongan.

6. Seluruh Dosen - dosen Pengajar di Program Studi Teknik Sipil FTSP UPN

7. Seluruh staff dan karyawan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan UPN

“Veteran” Jawa Timur.

8. Mas Zainul Arifien yang telah memberikan dan membantu dalam

pengumpulan data - data yang diperlukan Tugas Akhir ini.

9. Sekolah Muhammadiyah 2 Surabaya terima kasih banyak telah memberikan

petunjuk dan data - data yang dibutuhkan Tugas Akhir ini.

10.Almarhumah ibu terchayank dan bapak terchayank terima kasih atas semua

jasa - jasanya yang telah diberikan curahan kasih sayang tanpa memandang

lelah dan letih, penyemangat terbesar, yang memberikan dukungan lahir dan

batin, materil, spiritual, dan moral sehingga penulis dapat menyelesaikan

Tugas Akhir ini.

11.Mbak Atik, maz Heru dan mbak Jily terima kasih banyak telah meluangkan

waktunya mengajari, membimbing, mengarahkan, memberi semangat,

dukungan, materi,moril, kesabaran dan doa - doanya sehingga penulis dapat

menyelesaikan Tugas Akhir tepat empat tahun.

12.Tri Wijatmiko (Ayahtyuw) terima kasih buuuuuanyaaaaak telah membantu

(waktunya yang selalu ada menemani kemanapun berada, tenaga yang

terkuras demi terselesainya Tugas Akhir ini tepat waktu, semangat yang

selalu diberikan, doa - doanya serta kesabarannya menemani mengerjakan

Tugas Akhir ini hingga terselesaikanya.

13.Yang telah membantu dalam kuliah : Rani, Bayu Tri (Abah), Rudi (Kasino),

Joko, Metha, Mbak Bonn, Arum, Maria, Hendra, Peryadi (Perong), Mbak

Weni, Hilman, Mz Wahyu, Mz Dedik, terima kasih atas bantuannya yang

telah diberikan dan diajarkan sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.

14.Teman - teman seperjuangan dalam Ujian Lisan terima kasih bantuannya dan

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan.

Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan Tugas

Akhir ini. Akhir kata semoga Tugas Akhir ini bermanfaat.

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL... Er r or ! Bookmark not defined.

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

ABSTRAK ... Er r or ! Bookmark not defined. KATA PENGANTAR ...v

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR GAMBAR ... xix

DAFTAR TABEL ...21

BAB IPENDAHULUAN...1

I.1 Latar belakang... 2

I.2 Permasalahan ... 3

I.3 Tujuan ... 3

I.4 Batasan masalah ... 3

I.5 Manfaat... 3

I.6 Peta Lokasi ... 3

BAB IITINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Umum ... 5

2.2 Struktur komposit ... 6

2.3 Aksi Komposit... 9

2.4 Sistem Struktur ... 12

2.5 Ketentuan Khusus Untuk Perencanaan Gedung di Surabaya .... 13

2.6 Rumusan Hubungan Balok – Kolom (HBK) ... 18

2.6.1 Hubungan Balok - Kolom (SNI-03-2847-2002 23.5) ... 19

2.6.2 Hubungan Balok SRPMK (SNI 03-1729-2002)... 19

2.7 Sambungan ... 19

2.7.1 Klasifikasi Sambungan... ... 19

2.7.1.1 Sambungan Baut... ... 21

2.7.1.2 Sambungan Las... 22

BAB IIIMETODOLOGI ...23

3.1 Bagan Alir Tugas Akhir ... 23

3.2 Langkah-langkah Penyusunan Tugas Akhir ... 24

3.2.1 Pengumpulan Data...24

3.3 Studi literatur ... 25

3.4.2 Preliminary Design Kolom...26

3.5 Pembebanan ... 26

3.6 Pemodelan dan Analisa Struktur ... 29

3.6.1 Struktur Primer...29

3.6.1.1 Balok Komposit...29

3.6.1.2 Kolom Komposit...35

3.6.2 Struktur Sekunder...38

3.7 Pelat Lantai ... 38

3.8 Kontrol Desain ... 38

3.9 Penggambaran Hasil Perhitungan...39

BAB IVPERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER ... 40

4.1 Perencanaan Tangga ... 40

4.1.1 Data-data Perencanaan Tangga...40

4.1.2 Perecanaan Pelat Anak Tangga...40

4.1.3 Perencanaan Pelat Bordes...43

4.1.4 Perencanaan Balok Tangga...49

4.1.5 Perencanaan Balok Tumpuan Tangga...59

4.2 Perencanaan Struktur Lantai ... 61

4.2.1 Pelat Lantai Atap...61

4.2.2 Pelat Lantai 1 sampai lantai 7...65

4.3 Perencanaan Balok Anak ... 70

BAB VPERENCANAAN STRUKTUR UTAMA ... 80

5.1 Pembebanan dan Analisa Struktur ... 80

5.1.1 Pembebanan... 80

5.1.1.1 Data Gedung... 80

5.1.1.2 Perhitungan Berat Struktur... 81

5.2 Analisa Beban Gempa ... 83

5.2.1 Waktu Getar alami (T) ...83

5.2.1.1 Perhitungan Beban Geser Dasar Nominal (V)... 84

5.2.1.2 Daktilitas Struktur Bangunan... ... 84

5.2.1.3 Distribusi Beban Gempa Nominal... ...84

5.2.1.4 Pembebanan Gempa Dinamis... ... 85

5.3 Perencanaan Kolom Komposit ... 88

5.3.1 Kondisi Balok Utama Sebelum Komposit... 89

5.3.2 Kondisi Balok Utama Setelah Komposit... 80

5.5 Sambungan ... 106

5.5.1 Sambungan Antara Balok dengan Kolom ... 106

5.6 Cek Persyaratan “Strong Column Weak Beam” ... 109

5.7 Sambungan Kolom-kolom ... 110

5.8 Sambungan Balok Anak dengan Balok Induk Eksterior ... 113

5.9 Sambungan Balok Anak dengan Balok Induk Interior ... 116

BAB VI Kesimpulan ... 171

8.1 Kesimpulan ... 171

8.2 Saran ... 172

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tipe-tipe Balok Kompoit ... 7

Gambar 2.2 Penampang Kolom Komposit ... 8

Gambar 2.3 Perbandingan antara Balok yang Mengalami Defleksi dengan dan Tanpa Aksi Komposit ... 10

Gambar 2.4 Variasi Tegangan pada Balok-Balok Komposit . 11 Gambar 2.5a Sambungan Balok-Kolom ... 20

Gambar 2.5b Sambungan Kolom-Kolom ... 21

Gambar 3.1 Distribusi Tegangan Plastis ... 31

Gambar 3.2 Metode Transformasi Luasan ... 32

Gambar 3.3 Sambungan pada Baja ... 33

Gambar 4.1 Denah Tangga ... 43

Gambar 4.2 Potongan A-A Tangga ... 43

Gambar 4.3 Pembalokan Balok Tangga ... 49

Gambar 4.4 Sketsa Pembebanan untuk Beban Mati... 50

Gambar 4.5 Sketsa Pembebanan untuk Beban Hidup ... 51

Gambar 4.6 Sketsa bidang momen pada balok tangga ... 53

Gambar 4.7 Penampang Balok Komposit... 56

Gambar 4.8 Pembebanan pada Balok Tumpuan Tangga ... 59

Gambar 4.9 Potongan Pelat Lantai Atap ... 62

Gambar 4.10 Pembebanan Pelat Atap Type 1 ... 63

Gambar 4.11 Pembebanan Pelat Atap Type 2 ... 64

Gambar 4.12 Potongan Pelat Lantai 1-7 ... 67

Gambar 4.13 Pembebanan Pelat Lantai Type 1 ... 67

Gambar 4.14 Pembebanan Pelat Lantai Type 2 ... 69

Gambar 4.15 Denah Pembalokan Balok Anak ... 70

Gambar 4.16 Bidang D dan M pada Balok Sebelum Komposit 72 Gambar 4.17 Penampang Balok Komposit... 77

Gambar 5.1 Pemodelan Struktur ... 87

Gambar 5.2 Pemodelan Stuktur 3D... 87

Gambar 5.3 Denah Pembalokan Lantai ... 88

Gambar 5.5 Pemasangan Haunch ... 90

Gambar 5.6 Potongan Balok Induk ... 94

Gambar 5.7 Distribusi Tegangan Negatif ... 95

Gambar 5.8 Penampang Kolom Komposit ... 99

Gambar 5.9 Portal Bangunan ... 102

Gambar 5.10 Sambungan Balok Kolom yang direncanakan . 106 Gambar 5.11 Tegangan Tarik Baut ... 107

Gambar 5.12 Sambungan Kolom-Kolom ... 110

Gambar 5.13 Sambungan Balok Anak dengan Balok Induk Eksterior ... 114

Gambar 5.14 Profil Siku Penyambung ... 116

Tabel 2.1 Klasifikasi Kelas Situs ...14

Tabel 2.2 Koefisien Situs Fa dan Fv ...14

Tabel 2.3 Kategori Desain Seismik untuk Tanah Keras (SC) SDs = 0,494 g ...15

Tabel 2.4 Kategori Desain Seismik untuk Tanah Keras (SC) SD1 = 0,23 g ...15

Tabel 2.5 Kategori Desain Seismik untuk Tanah Sedang (SC) SDs = 0,555 g ...16

Tabel 2.6 Kategori Desain Seismik untuk Tanah Lunak (SE) SDs = 0,607 g...16

Tabel 2.7 Kategori Desain Seismik untuk Tanah Lunak (SE) SDs = 0,607 g...17

Tabel 2.8 Koefisien Situs Fa dan Fv, Koefisien nilai SDS dan SD1 Kota Surabaya...17

Tabel 2.9 Ukuran Minimum Las Sudut ...22

Tabel 4.1 Pembebanan Amplop pada Atap (beban Mati) ...65

Tabel 4.2 Pembebanan Amplop pada Atap (beban Hidup)...65

Tabel 4.3 Pembebanan Amplop pada Lantai (beban Mati)...69

Tabel 4.4 Pembebanan Amplop pada Lantai (beban Hidup) ...70

Tabel 5.1 Berat Bangunan Tiap Lantai...83

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Gedung Sekolah Muhammadiyah 2, Surabaya yang terletak di Pucang Anom

Timur pada kawasan pemukiman padat penduduk, maka dengan keterbatasan lahan

yang ada gedung sekolah tersebut dibangun secara bertingkat, serta didukung dengan

sarana dan prasarana yang baik guna menunjang dan menselaraskan kebutuhan akan

pendidikan.

Sebagai bahan studi perencanaan, Gedung Sekolah Muhammadiyah 2

Surabaya merupakan gedung pendidikan yang semula terdiri dari 5 lantai, pada

strukturnya menggunakan struktur beton bertulang akan direncanakan kembali

menjadi 8 lantai dengan menggunakan struktur komposit baja-beton, dimana balok

menggunakan profil baja WF dengan lantai dari beton dan kolom menggunakan

profil baja Kingcross. Profil baja kingcross merupakan 2 badan profil WF yang

disambung saling tegak lurus dengan menggunakan sistem las yang kemudian

diselubungi oleh beton.

Struktur komposit semakin banyak dipakai dalam rekayasa struktur. Dari

beberapa penelitian, struktur komposit mampu memberikan kinerja struktur yang

baik dan lebih efektif dalam meningkatkan kapasitas pembebanan, kekakuan dan

Penampang komposit mempunyai kekakuan yang lebih besar dibandingkan

dengan penampang lempeng beton dan gelagar baja yang bekerja sendiri-sendiri dan

dengan demikian dapat menahan beban yang lebih besar atau beban yang sama

dengan lenturan yang lebih kecil pada bentang yang lebih panjang. Apabila untuk

mendapatkan aksi komposit bagian atas gelagar dibungkus dengan lempeng beton,

maka akan didapat pengurangan pada tebal seluruh lantai, dan untuk

bangunan-bangunan pencakar langit, keadaan ini memberikan penghematan yang cukup besar

dalam volume, pekerjaan pemasangan kabel-kabel, pekerjaan saluran pendingin

ruangan, dinding-dinding, pekerjaan saluran air, dan lain-lainnya. (Amon, Knobloch

& Mazumder,1999)2

Peraturan yang digunakan pada perencanaan ini menggunakan peraturan,

yaitu SNI-03-2847-2002 tentang Tata Cara Perhitungan Beton Untuk Bangunan

Gedung, SNI-03-1726-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa

Untuk Bangunan Gedung, SNI 03-1729-2002 tentang Tata Cara Perencanaan

Struktur Baja, dan Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983, serta

mengharapkan dapat merencanakan suatu struktur komposit yang efisien tanpa

mengabaikan faktor keselamatan dan fungsi bangunan tersebut.

1.2. Per masalahan

Permasalahan yang ditinjau dalam modifikasi perencanaan Gedung Sekolah

Muhammadiyah 2 Surabaya dengan struktur komposit, antara lain :

1) Bagaimana merencanakan struktur sekunder yang meliputi pelat lantai, balok

3

2) Bagaimana merencanakan struktur utama yang meliputi balok dan kolom dengan

metode daktilitas penuh akibat gempa lateral.

3) Bagaimana merencanakan sambungan yang memenuhi kriteria perancangan

struktur, yaitu kekuatan (strength), kekakuan dan stabilitas (stability).

4) Bagaimana mendesain hasil perencanaan dan perhitungan dalam bentuk gambar

teknik.

1.3. Tujuan

Adapun tujuan dari modifikasi perencanaan Gedung Sekolah Muhammadiyah

2, Surabaya dengan struktur komposit baja beton, yaitu :

1) Mengetahui struktur sekunder yang meliputi pelat lantai, balok anak, tangga.

2) Mengetahui struktur utama yang meliputi balok dan kolom dengan metode

daktilitas penuh akibat gempa lateral.

3) Mengetahui sistem sambungan yang memenuhi kriteria perancangan struktur,

yaitu kekuatan (strength), kekakuan dan stabilitas (stability).

4) Mengetahui detail hasil perencanaan dan perhitungan dalam bentuk gambar

teknik.

1.4. Batasan Masalah

1) Perencanaan struktur utama, meliputi balok induk dan kolom dan struktur

sekunder, meliputi pelat lantai, balok anak, tangga.

2) Perhitungan sambungan meliputi balok-kolom serta kolom-kolom dengan metode

3) Menggunakan peraturan beton SNI 03-2847-2002 dan SNI 03-1729-2002

tentang hubungan balok-kolom.

4) Struktur direncanakan terletak di zona 5-6 SNI2002.

5) Tidak meninjau dari segi metode pelaksanaan, analisa biaya, arsitektural, dan

manajemen konstruksi.

1.5. Manfaat

Manfaat yang bisa didapatkan dari modifikasi perencanaan ini adalah :

1) Dapat merencanakan struktur komposit yang memenuhi persyaratan keamanan

struktur.

2) Dari perencanaan ini bisa diketahui hal-hal yang harus diperhatikan pada saat

5

2.1.Umum

Sejak akhir abad ke-19 metode pengolahan baja yang murah dikembangkan

secara luas. Kerangka baja yang menyanggah konstruksi pelat beton bertulang yang

dicor ditempat, sebelumnya didesain berdasarkan asumsi bahwa pelat beton dan

baja dalam menahan beban bekerja secara terpisah. Pengaruh komposit dari pelat

beton dan baja yang bekerja bersama-sama tidak diperhitungkan. Pengabaian ini

berdasarkan asumsi bahwa ikatan antara pelat beton dengan bagian atas balok

baja tidak dapat diandalkan. Namun dengan berkembangnya teknik pengelasan,

pemakaian alat penyambung geser (shear connector) mekanis menjadi praktis untuk

menahan gaya geser horizontal yang timbul ketika batang terlentur.(Salmon &

Johnson 1991)3

Sistem struktur komposit sendiri terbentuk akibat interaksi antara komponen

struktur baja dan beton yang karakteristik dasar masing-masing bahan dimanfaatkan

secara optimal. Karakteristik penting yang dimiliki oleh struktur baja adalah

kekuatan tarik, modulus elastilitas tinggi, serta daktilitas tinggi. Sedangkan

karakteristik penting yang dimiliki oleh struktur beton adalah kekuatan tekannya,

ketahanan yang baik terhadap api, mudah dibentuk,dan murah.(Mochamad

7

Dalamperhitunganperencanaanmenggunakanmetodeperhitungan yaitumetode

LRFD (Load and Resistance Factor Design).

a) Metode LRFD

Metode ini berdasarkan pada konsep keadaan batas (limit state), yaitu suatu

keadaan dimana struktur atau elemen struktur didesain sampai menunjukkan perilaku

tidak dapat berfungsi lagi. Ada dua kategori yang menyatakan keadaan batas (limit

state) :

- Strength limit state: kemampuan struktur memikul beban

- Serviceability limit state: kelakuan struktur memikul beban

Secara umum perumusan untuk pendekatan desain metode LRFD ini dapat

dituliskan sebagai berikut :

n i

i

Q

φ

R

λ

⋅

≤

∑

_{………….………...….(2.1)}

Dimana :

λi : faktor beban

ø : faktor tahanan

Rn : tahanan nominal

Qi : ( pengaruh ) beban

øRn : tahanan rencana

2.2. Str uktur Komposit

Struktur komposit adalah suatu metode konstruksi yang memanfaatkan sifat

dan material bangunan yang berbeda menjadi satu sistem yang kekuatannya

merupakan gabungan dari dua material yang berbeda yaitu baja dan beton, dengan

system bekerja bersama-sama dalam memikul beban, dan joint-joint yang kaku

(rigid) merupakan salah satu penyambung kekuatan sesuatu srtuktur gedung oleh

sebab itu dipasang system pengaku.

Di era modern saat ini banyak gedung-gedung dengan struktur komposit

baja-beton untuk elemen baloknya menggunakan balok komposit penuh. Balok komposit

penuh ini sendiri mempunyai beberapa tipe, diantaranya balok komposit dengan pelat

beton yang dicorditempat (solid in situ)(gambar 2.1 a), balok komposit yang

menggunakan precast reinforced concrete planks yang bagian atasnya kemudian

dicor ditempat (gambar 2.1 b), balok komposit yang penghubung gesernya diberi

perkuatan (gambar 2.1 c). Gedung Sekolah Muhammadiyah 2, Surabaya yang akan

9

Gambar 2.1 Tipe-tipe Balok Komposit (B. Uy,2007)

Keuntungan yang didapatkan dengan menggunakan balok komposit yaitu

penghematan berat baja, penampang balok baja dapat lebih rendah, kekakuan lantai

meningkat, panjang bentang untuk batang tertentu dapat lebih besar, kapasitas

pemikul beban meningkat. Penghematan berat baja sebesar 20 % sampai 30 %

seringkali dapat diperoleh dengan memanfaatkan semua keuntungan dari sistem

komposit. Pengurangan berat pada balok baja ini biasanya memungkinkan

pemakaian penampang yang lebih rendah dan juga lebih ringan. Keuntungan ini bisa

banyak mengurangi tinggi bangunan bertingkat banyak sehingga diperoleh

penghematan bahan bangunan yang lain seperti dinding luar dan tangga. (Salmon &

Johnson, 1991)3

Kolom komposit tumbuh menjadi bagian penting dalam pengaplikasian

konstruksi komposit yang telah secara luas digunakan dalam beberapa tahun terakhir

ini, terutama pada bangunan bertingkat. Awal mula pengembangan elemen kolom

komposit yaitu dari profil baja berpenampang I yang dibungkus oleh beton yang

Ada beberapa tipe dari kolom komposit yang sebagian besar digolongkan ke

dalam encased steel sections ( profil baja yang dibungkus beton)dan concrete-filled

steel sections (kolom baja berintikan beton). Untuk tipe encased steel, profil baja

berpenampang I yang dibungkus oleh beton (gambar 2.2) paling sering dijumpai.

profil baja kingcross

\

Gambar 2.2 Penampang Kolom Komposit

Pada kolom baja berselubung beton (gambar 2.2 a dan b) penambahan beton

dapat menunda terjadinya kegagalan lokal buckling pada profil baja serta berfungsi

sebagai material penahan api, sementara itu material baja disini berfungsi sebagai

penahan beban yang terjadi setelah beton gagal. Sedangkan untuk kolom baja

berintikan beton (gambar 2.2 c dan d) kehadiran material baja dapat meningkatkan

kekuatan dari beton serta beton dapat menghalangi terjadinya lokal buckling pada baja.

Kolom komposit merupakan suatu solusi hemat untuk kasus dimana kapasitas

beban tambahan yang diinginkan lebih besar dibandingkan dengan penggunaan

kolom baja sendiri. Kolom komposit juga menjadi solusi yang efektif untuk berbagai

permasalahan yang di ada pada desain praktis. Salah satunya, yaitu jika beban yang

terjadi pada struktur kolom sangatlah besar, maka penambahan material beton pada

700

7

0

11

struktur kolom dapat memikul beban yang terjadi, sehingga ukuran profil baja tidak

perlu diperbesar lagi. (Roberto Leon, Larry Griffis,2008)5

2.3. Aksi Komposit

Aksi komposit terjadi apabila dua batang struktural pemikul bebanseperti

pada pelat beton dan balok baja sebagai penyangganya (gambar 2.3.a) dihubungkan

secara menyeluruh dan mengalami defleksi sebagai satu kesatuan seperti dalam

gambar (2.3.b).

Pada balok non komposit (gambar 2.3.a) pelat beton dan balok baja tidak

bekerja bersama-sama sebagai satu kesatuan karena tidak terpasang alat penghubung

geser, sehingga masing-masing memikul beban secara terpisah. Apabila balok non

komposit mengalami defleksi pada saat dibebani, maka permukaan bawah pelat

beton akan tertarik dan mengalami perpanjangan sedangkan permukaan atas dari

balok baja akan tertekan dan mengalami perpendekan. Karena penghubung geser

tidak terpasang pada bidang pertemuan antara pelat beton dan balok baja maka pada

bidang kontak tersebut tidak ada gaya yang menahan perpanjangan serat bawah

pelat dan perpendekan serat atas balok baja. Dalam hal ini, pada bidang kontak

Gambar 2.3 Perbandingan antara Balok yang Mengalami Defleksi dengan dan Tanpa Aksi Komposit.(Sumber Salmon & Johnson 1991).

Sedangkan pada balok komposit, pada bidang pertemuan antara pelat

beton dan balok baja dipasang alat penghubung geser sehingga pelat beton dan

balok baja bekerja sebagai satu kesatuan. Pada bidang kontak tersebut bekerja

gaya geser vertikal dan horisontal, dimana gaya geser horisontal tersebut akan

menahan perpanjangan serat bawah pelat dan perpendekan serat atas balok baja.

Pada dasarnya aksi komposit pada balok komposit dapat tercapai atau

tidaknya tergantung dari penghubung gesernya. Biasanya penghubung geser

diletakkan disayap atas profil baja. Hal ini bertujuan untuk mengurangi terjadinya

13

Gambar 2.4 Variasi Tegangan pada Balok-balok Komposit (Sumber Salmon & Johnson 1996).

Dengan menyelidiki distribusi regangan yang terjadi bila tidak ada interaksi

antara slab beton dan balok bajanya (gambar 2.4.a). Terlihat bahwa untuk kasus ini

terdapat dua sumbu netral yaitu satu pada pusat gravitasi slab dan lainnya pada pusat

gravitasi balok. Gelincir horizontal yang terjadi karena bagian bawah slab dalam

tarik dan bagian atas balok dalam tekan juga terlihat.

Selanjutnya pada kasus dimana hanya terjadi interaksi parsial saja, pada

gambar 2.4.b.sumbu netral slab lebih dekat ke balok, dan sumbu netral balok lebih

dekat ke slab. Karena interaksi parsial, gelincir horizontal telah berkurang. Akibat

dari interaksi parsial adalah terjadinya sebagian gaya tekan dan gaya tarik maksimum

C’ dan T’, masing-masing pada slab beton dan balok baja. Kemudian momen

ketahanan penampang tersebut akan mengalami pertambahan sebesar T’e’ atau C’e’.

Bila terjadi interaksi lengkap (dikenal sebagai aksi komposit penuh) di antara

slab dan balok, tidak akan terjadi gelincir dan diagram regangan yang dihasilkan

dapat dilihat dalam gambar 2.4.c. Dalam kondisi demikian, terjadilah sumbu netral

tunggal yang terletak di bawah sumbu netral slab dan di atas sumbu netral balok.

Selain itu, gaya-gaya tekan dan tarik C” dan T” lebih besar daripada C’ dan T’ yang

2.4. Sistem Str uktur

Sistem struktur yang digunakan pada perencanaan gedung merupakan hal

yang perlu diperhatikan. Faktor daya tahan terhadap gempa mengharuskan suatu

bangunan gedung memiliki sistem struktur yang sesuai berdasar SNI-03-1726-2002.

Pembagian sistem struktur menurut wilayah gempanya dibagi sebagai berikut:

1. Wilayah Gempa 1 dan 2 (Resiko Gempa Rendah) Desain menggunakan Sistem

Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) dan dinding struktur dengan beton

biasa.

2. Wilayah Gempa 3 dan 4 (Resiko Gempa Menengah) Desain menggunakan

Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) dan Sistem Dinding

Struktur Biasa (SDSB) dengan beton tanpa detailing khusus.

3. Wilayah Gempa 5 dan 6 (Resiko Gempa Tinggi) Desain menggunakan Sitem

Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dan Sistem Dinding Struktur Khusus

dengan beton khusus.

Gedung Sekolah Muhammadiyah 2 Surabaya yang akan direncanakan

terletak pada zona gempa kuat, sehingga digunakan sistem struktur berupa Sistem

Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK). Ketentuan umum yang terdapat pada

SNI 03-2847-2002 untuk daerah WG 5 dan 6 berlaku harus memenuhi persyaratan

pendetailan.

2.5. Ketentuan Khusus Untuk Per encangaan Gedung di Surabaya (Wilayah

Gempa5-6)

15

Indonesia ditetapkan terbagi dalam 6 Wilayah Gempa di mana Wilayah Gempa 1

adalah wilayah dengan kegempaan paling rendah dan Wilayah Gempa 6 dengan

kegempaan paling tinggi. Pembagian Wilayah Gempa ini, didasarkan atas percepatan

puncak batuan dasar akibat pengaruh Gempa Rencana dengan perioda ulang 500

tahun, yang nilai rata-ratanya untuk setiap Wilayah Gempa ditetapkan dalam Tabel

Apabila percepatan puncak muka tanah Ao tidak didapat dari hasil analisis

perambatan gelombang, percepatan puncak muka tanah tersebut untuk

masing-masing Wilayah

Gempa dan untuk masing-masing jenis tanah ditetapkan dalam Tabel.Menurut SNI

03-1729-2010 :

Tabel 2.2 Kofisien Situs Fa dan Fv

17

Tabel 2.4 Kategori Disain Seismik untuk Tanah Keras (SC) SD1 = 0.23 g

Tabel 2.6 Kategori Disain Seismik untuk Tanah Lunak (SE) SDs= 0.607 g

19

Tabel 2.8 Koefisien Situs Fa dan Fv, Koefisien nilai SDS dan SD1 Kota Surabaya

2.6. Rumusan Hubungan Balok -Kolom (HBK)

2.6.1. Hubungan Balok-Kolom (SNI-03-2847-2002 pasal 23.5)

- Ketentuan umum

1. Gaya-gaya pada tulangan longitudinal balok di muka hubungan balok-kolom harus

ditentukan dengan menganggap bahwa tegangan pada tulangan tarik lentur adalah

1,25fy.

2. Kuat hubungan balok-kolom harus direncanakan menggunakan factor reduksi

kekuatan.

3. Tulangan longitudinal balok yang berhenti pada suatu kolom harus diteruskan

hingga mencapai sisi jauh dari inti kolom terkekang dan diangkur sesuai dengan

4. Bila tulangan longitudinal balok diteruskan hingga melewati hubungan

balok-kolom, dimensi kolom dalam arah parallel terhadap tulangan longitudinal balok tidak

boleh kurang daripada 20 kali diameter tulangan longitudinal terbesar balok untuk

beton berat normal. Bila digunakan beton ringan maka dimensi tersebut tidak boleh

kurang daripada 26 kali diameter tulangan longitudinal terbesar balok.

- Kuat geser

1. Kuat geser nominal hubungan balok-kolom tidak boleh diambil lebih besar

daripada ketentuan berikut ini untuk beton berat normal. Untuk hubungan

balok-kolom yang terkekang pada keempat sisinya. 1,7 ′ Aj. Untuk hubungan yang

terkekang pada ketiga atau kedua sisi yang berlawanan 1,25 ′ Aj. Untuk hubungan

lainnya 1,0 ′ Aj. Komponen struktur yang menerima kombinasi lentur dan beban

aksial pada SRPMK (SNI-03-2847-2002)_ pasal 23.4.2.2) Kuat lentur kolom harus

memenuhi persamaan :

………..( 2.2 )

ΣMe adalah jumlah momen pada pusat hubungan balok-kolom, sehubungan dengan

kuat lentur nominal kolom yang merangkai pada hubungan balok-kolom tersebut.

Kuat lentur kolom harus dihitung untuk gaya aksial terfaktor, yang sesuai dengan

arah gaya-gaya lateral yang ditinjau, yang menghasilkan nilai kuat lentur yang

terkecil.

ΣMg adalah jumlah momen pada pusat hubungan balok kolom, sehubungan dengan

kuat lentur nominal kolom yang merangkai pada hubungan balok kolom tersebut.

6 5

e g

M ≥ M

21

2.6.2. Hubungan Balok Kolom SRPMK (SNI 03-1729-2002 pasal 15.7.2.3)

Gaya geser terfaktor, Vu, sambungan balok ke kolom harus ditentukan

menggunakan kombinasi beban 1,2 D + 1,5 L ditambah dengan gaya geser yang

dihasilkan dari bekerjanya momen lentur sebesar 1,1 RyfyZ pada arah yang

berlawanan pada masing-masing ujung balok. Sebagai alternatif, nilai Vu yang lebih

kecil dapat digunakan selama dapat dibuktikan menggunakan analisis yang rasional.

Gaya geser terfaktor tidak perlu lebih besar daripada gaya geser yang dihasilkan oleh

kombinasi pembebanan.

2.7. Sambungan

Kuat rencana setiap komponen tidak boleh kurang dari beban terfaktor yang

dihitung. Perencanaan sambungan harus memenuhi persyaratan (SNI 03-1729-2002

Ps. 13.1.3) :

1. Gaya dalam yang disalurkan berada dalam keseimbangan dengan

gaya-gaya yang bekerja pada sambungan.

2. Deformasi pada sambungan masih berada dalam batas kemampuan

deformasi sambungan.

3. Sambungan dan komponen yang berdekatan harus mampu memikul

gaya-gaya yang bekerja padanya.

2.7.1 Klasifikasi Sambungan

Sambungan semi kaku / Semi rigid connection adalah sambungan yang tidak

memiliki kekakuan yang cukup mempertahankan sudut-sudut diantara

K 500 .2 00.10 .16

W F 500 .2 00.9.14

T 400 .40 0.16.24 L 7 0.70.7

B au t φ 2 0 B au t φ 2 0

K 50 0.200.10 .1 6

W F 5 00.200 .9 .14

T 400.40 0.16.24 L 70.70.7

90

49 6

3 04

50 0 80

80

802 40 8 08 02 4 0 8 0

yangcukup untuk memberikan kekangan yang dapat diukur terhadap perubahan

sudut-sudut tersebut.

Gambar 2.5a Sambungan Balok – Kolom

Gambar 2.5b Sambungan Kolom – kolom

K 500.200.10.16

P ela t t = 16 m m

K olom 700 x 70 0

D E T A I L SA M B U N G A N K O L O M D E N G A N K O L O M

P elat t = 16 m m Bau t φ 24

B aut φ 30

23

diambil yangterkecil

2.7.1.1. Sambungan Baut

Kuat geser = Vd =

ϕ

f.Vn =

ϕ

f.r₁.f_ub.Ab _{…...……….….( 2.3 )}

Kuat tumpu = Rd =

ϕ

f

.

Rn

=

2

,

4

.

ϕ

f

.

d

b

.

t

p

.

fu

_{………....( 2.4 )}

Jumlah baut,

φRn Vu n=

………...( 2.5 )

Dimana :

f

φ = Faktor reduksi kekuatan fraktur (0,85)

r1 = 0,5 untuk baut tanpa ulir pada bidang geser

0,4 untuk baut dengan ulir pada bidang geser

fub = Tegangan tarik putus baut

Ab = Luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir

fu = Tegangan tarik putus yang terendah dari baut atau pelat

tp = Tebal plat

Kontrol jarak baut :

Jarak tepi minimum : 1.5db(LRFD 13.4.2)

Jarak tepi maksimum : (4tp + 100 mm) atau 200 mm (LRFD 13.4.3)

Jarak minimum antar baut : 3db (LRFD 13.4.1)

Jarak maksimum antar baut : 15tp atau 200 mm (LRFD 13.4.3)

Kontrol Kekuatan Pelat :

Anv

fu

Pn

=

0

.

75

×

0

.

6

×

×

φ

_{……….……..….( 2.6 )}

2.7.1.2. Sambungan Las

Rnw Ru ≤ϕ

dengan, φf.Rnw=0.75×te×(0.6×fuw) (las)………( 2.7 )

) 6 . 0 ( 75 . 0

.Rnw t fu

f = × _e× ×

φ

(bahan dasar)………...( 2.8 )

keterangan : fuw : tegangan tarik putus logam las

fu : tegangan tarik putus bahandasar

te : tebal efektif las (mm)

Tabel 2.9 Ukuran Minimum Las Sudut

Tebalbagian paling tebal, t (mm) Tebal minimum las sudut, a (mm)

t ≤ 7 3

7 < t ≤ 10 4

10 < t < 15 5

BAB III

METODOLOGI

3.1. Bagan Diagram alir

Mulai

Pengumpulan Data

Studi Literatur

Preliminary Desain dan Pembebanan Perencanaan Struktur Sekunder

Pemodelan dan Analisa Struktur

Kontrol Desain Profil kolom dan balok HBK

Penggambaran Hasil Perencanaan ya

tidak

3.2. Langkah-Langkah Penyususunan pr oposal

Adapun langkah-langkah yang diambil dalam penyusunan Proposal ini,

adalah sebagai berikut :

3.2.1. Pengumpulan Data

- Data Umum Bangunan

1. Nama Gedung : Gedung Sekolah Muhammadiyah 2, Surabaya

2. Fungsi : Sekolah

3. Zone Gempa : 2

4. Jumlah Lantai : 5 Lantai

5. Tinggi Gedung : 20 m

6. Struktur Utama : Struktur Beton Bertulang

- Data Modifikasi

1. Nama Gedung : Gedung Sekolah Muhammadiyah 2, Surabaya

2. Fungsi : Sekolah

3. Zone Gempa : 2

4. Jumlah Lantai : 8 Lantai

5. Tinggi Gedung : 32 m

6. Struktur Utama : Komposit Baja-Beton

7. Dimensi Bangunan : 48 m x 48 m

- Data Bahan : - kekuatan tekan beton

27

- Data Tanah

Data tanah yang digunakan berasal dari data tanah Gedung Sekolah

Muhammadiyah 2, Surabaya.

3.3. Studi literatur

Melakukan studi referensi yang menjadi acuan dalam pengerjaan proposal

dengan menggunakan struktur komposit baja-beton. Adapun beberapa literatur serta

peraturan gedung tersebut antara lain adalah sebagai berikut :

a. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG).1983.

b. SNI 03-1726-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk

Bangunan Gedung

c. SNI 03-1729-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Baja

Untuk Bangunan Gedung

d. SNI 03-2847-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur

Beton Untuk Bangunan Gedung

e. Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung Menggunakan Metode

LRFD dan AISC-LRFD.

f. G. Salmon, Charles & E.Johnson, John.1991. Struktur Baja Desain Dan

Perilaku Jilid 1 Edisi Kedua. Diterjemahkan oleh: Ir. Wira M.S.CE. Jakarta:

3.4. Pr eliminary Design dan Pembebanan

3.4.1. Pr eliminary Design Balok

Mu =Mn

φ _{……….…..( 3.1 )}

Mn = Zp x fy asumsi tegangan baja mencapai tegangan plastis...( 3.2 )

fy

Mn

Zp= dari nilai Zp didapat rencana awal dimensi balok...( 3.3 )

Dimana :

Mu : momen ultimate beban

ø : faktor reduksi lentur

Mn : momen nominal

Zp : momen tahan plastis

fy : tegangan leleh baja

3.4.2. Pr eliminar y design kolom

Pn pu

=

φ _{………..…( 3.4 )}

A pn

fy= asumsi tegangan baja mencapai tegangan plastis...( 3.5 )

fy Pn A=

dari nilai A didapat rencana awal dimensi kolom... ( 3.6 )

Dimana :

Pu : gaya aksial ultimate beban

ø : faktor reduksi gaya aksial tekan

Pn : momen nominal

29

3.5. Pembebanan

Perencanaan pembebanan pada struktur ini berdasarkan Peraturan

Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983 dan SNI 03-1726-2002.

Pembebanan tersebut antara lain :

a. Beban Mati (PPIUG 1983 Bab1 pasal 1.1)

Beban mati adalah berat dari semua bagian dari suatu gedung yang bersifat

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

peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung itu.

Yang nilainya sebagai berikut :

- Berat volume beton : 2400 kg/m3 (tabel 2.1)

- Berat volume aspal : 1400 kg/m3 (tabel 2.1)

- Berat volume spesi : 2100 kg/m3 (tabel 2.1)

- Berat volume tegel : 2400 kg/m3 (tabel 2.1)

- Berat volume pasangan bata merah : 250 kg/m2 (tabel 2.1)

- Berat volume plafond : 11 kg/m2 (tabel 2.1)

- Berat volume penggantung : 7 kg/m2 (tabel 2.1)

- Berat volume AC dan perpipaan : 10 kg/m2 (tabel 2.1)

- Berat dinding partisi : 40 kg/m2 (tabel 2.1)

b. Beban Hidup (PPIUG 1983 Bab 1 pasal 1. 2)

Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau

penggunaan suatu gedung, dan ke dalamnya termasuk beban-beban pada lantai yang

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

masa hidup dari gedung itu, sehingga mengakibatkan perubahan dalam pembebanan

lantai dan atap tersebut.

- Beban hidup pada lantai atap diambil sebesar 100 kg/m2 (pasal 3.2.1)

- Beban hidup pada lantai diambil sebesar 250 kg/m2 (pasal 3.1.1)

- Beban hidup pada tangga diambil sebesar 300 kg/m2 (tabel 3.1)

c. Beban Angin (PPIUG 1983 Bab 1pasal 1. 3)

Beban angin adalah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian

gedung yang disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara.

Beban angin ditentukan dengan menganggap adanya tekanan positif dan

tekanan negatif (isapan), yang bekerja tegak lurus pada bidang-bidang yang ditinjau.

Besarnya tekanan positif dan tekanan negatif ini dinyatakan dalam kg/m2,ditentukan

dengan mengalikan tekanan tiup yang ditentukan dalam pasal 4.2 (PPIUG 1983)

dengan kefisien-koefisien angin yang ditentukan dalam pasal 4.3 (PPIUG 1983).

d. Beban Gempa (PPIUG 1983 Bab 1 pasal 1.4)

Beban gempa adalah semua beban statik ekivalen yang bekerja pada gedung

atau bagian gedung yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa itu.

Dalam hal pengaruh gempa pada struktur gedung ditentukan berdasarkan suatu

analisa dinamik, maka yang diartikan dengan beban gempa disini adalah gaya-gaya

di dalam struktur tersebut yang terjadi oleh gerakan tanah akibat gempa itu.

Gaya geser dasar rencana total, V, ditetapkan sebagai berikut:

Wt R

I C

V = 1× × _{; T}

31

dimana :

V = Gaya geser dasar Nominalstatik ekuivalen

R = Faktor reduksi gempa

T1 = Waktu getar alami fundamental

Wt = Berat total gedung

I = Faktor kepentingan struktur

Hn = Tinggi total gedung

C1 = Faktor respons gempa

Pembatasan waktu getar alami fundamental (Pasal 5.6 SNI 03 – 1726 – 2002):

T1 < ς n……….……….( 3. 8 )

dimana : ς = Koefisien untuk wilayah gempa tempat struktur gedung berada

(Tabel 8).

n = Jumlah tingkatnya

Simpangan antar lantai (SNI 03 – 1726 – 2002)

- Kinerja batas layan : ∆S = 0.03 / R Ambil terkecil (pasal 8.1)

∆S = 30 mm

Dimana : R = RSRPMK Baja = 4.5 ... (pasal 4.3.6)

- Kinerja batas ultimit : ∆M = ∆S * ξ ... (pasal 8.2)

Kombinasi Pembebanan

Kombinasi pembebanan didasarkan pada SNI 03-2847-2002 tentang Tata Cara

Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung pada Bab 11.2 antara lain :

1. 1,4 D

2. 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (A atau R )

4. 0,9 D ± 1,6 W

5. 1,2 D + 0,3 L ± 1,0 E

6. 0,9 D ± 1,0 E

Dimana :

D : Beban mati R : Beban Hujan

L : Beban hidup W : Beban Angin

A : Beban Atap E : Beban Gempa

3.6. Pemodelan dan Analisa Str uktur

3.6.1. Str uktur Pr imer

Perhitungan struktur primer meliputi :

1. Balok Induk : menggunakan balok komposit penuh dengan penghubung

geser dan profil baja yang digunakan adalah profil WF.

2. Kolom : menggunakan tipe kolom komposit profil baja yang

dibungkus beton dan profil baja yang digunakan adalah

profil Kingcross.

3.6.1.1. Balok Komposit

Kekuatan Balok Komposit Dengan Penghubung Geser ( SNI 03-1729-2002

pasal 12.4.2)

a. Kekuatan Lentur Positif (LRFD Pasal 12.4.2.1) :

- Untuk penampang berbadan kompak;

fy 1680

33

Kekuatan lentur positif (Mn) dapat dihitung dengan menggunakan distribusi

tegangan plastis pada penampang komposit.

- Untuk penampang berbadan tidak kompak;

fy 1680 tw

h

> dengan φ_b= 0,9...( 3.10 )

Kekuatan lentur positif dihitung dengan menggunakan distribusi tegangan

elastis. Pada kondisi ini, kekuatan lentur batas penampang ditentukan oleh

terjadinya leleh pertama.

b. Kuat Lentur negatif rencana

φ

_b.Mn yang dihitung untuk penampang baja saja,

dengan mengikuti ketentuan-ketentuan pada butir 8 (LRFD Pasal 12.4.2.2)

Lebar efektif plat lantai :

- Untuk gelagar interior (balok tengah) :

bEFF ≤

4 L

bEFF ≤ bo (untuk jarak balok yang sama)

- Untuk gelagar eksterior (balok tepi) :

bEFF ≤

8 L

bEFF ≤ bo/2 + (jarak dari pusat balok ke pinggir slab)

dimana : L = bentang balok

bo = bentang antar balok

Menghitung momen nominal ( Mn ) :

Gambar 3.1. Distribusi Tegangan Plastis (Sumber :Charles G. Salmon, 1996)

a. Menghitung momen nominal ( Mn ) positif

1. Menentukan gaya tekan ( C ) pada beton :

C = 0,85.f’c.tp.beff...( 3.11 )

Menentukan gaya tarik ( T) pada baja :

T = As.fy...( 3.12 )

Dipilih nilai yang terkecil dari kedua nilai di atas

2. Menentukan tinggi blok tekan effektif :

eff

b c f

fy As a

. ' . 85 , 0

.

= ...( 3.13 )

3. Kekuatan momen nomimal :

Mn=C.d1atau T.d1...( 3.14 )

Bila kekuatan nominal dinyatakan dalam bentuk gaya baja akan diperoleh :













+

−

=

2

2

.

fy

d

ts

a

As

Mn

...( 3.15 )

b. Menghitung momen nominal ( Mn ) negatif.

1. Menentukan lokasi gaya tarik pada balok baja

35

Pyc = As.fy ...( 3.17 )

Gaya pada sayap ; Pf =bf.tf.fy_{...( 3.18 )}

Gaya pada badan ; Pyc T _Pf

Pw= − −

2 _{...( 3.19 )}

tw

fy

Pw

aw

.

=

...( 3.20 )

2. Menghitung jarak ke centroid

d1 = hr + tb – c ...( 3.21 )

d2 =

Pw

Pf

a

tf

Pw

tf

Pf

_web

+

+

+

(

(

0

,

5

.

)

)

.

5

,

0

.

(

...( 3.22 )

d3 =

2

d

...( 3.23 )

3. Menghitung momen ultimate :

Mn = T(d1 + d2) + Pyc(d3 - d2)...( 3.24 )

Perhitungan Mn berdasar distribusi tegangan elastis :

Gambar 3.2. Metode Transformasi Luasan

b efektif btr

GNE

yt

GNE komposit

GN baja

ts hr

1. Menghitung nilai transformasi beton ke baja

Ec = 4700 . fc' Mpa (untuk beton normal)

Es = 200000 Mpa

n =

EcEs_{...( 3.25 )}

btr =

n

eff

b

...( 3.26 )

Atr = btr . ts ...( 3.27 )

2. Menentukan letak garis netral penampang transformasi (dimomen ke ambang

atas)

GNE =

(

)

s tr s A A 2 d ts . A 2 ts . + + +_ _      tr A

...( 3.28 )

3. Menghitung momen inersia penampang transformasi

It = 2

s 2

tr 3

tr _{ts h G}

2 d A Ix 2 ts G A 12 ) ts ( . b     ₋       + + +         −

+ NE + r NE

...( 3.29 )

4. Menghitung modulus penampang transformasi

yc = GNE

yt = d + ts + hr - GNE

Str.c = yc I

tr

dan Str.t =

yt I

tr

...( 3.30 )

5. Menghitung momen ultimate

Kapasitas momen positif penampang balok komposit penuh digunakan dari

37

Mn1 = 0,85 . fc’ . n . Str.c...( 3.31 )

Mn2 = fy . Str.t ...( 3.32 )

Jadi : Mu ≤ ∅ . Mn...( 3.33 )

Kuat Geser Rencana Balok Komposit :

Kuat geser rencana (Øs Vn) ditentukan berdasarkan kuat geser badan

penampang baja saja. (Øs = 0,9)

a. bila :

≤

→

y n w

f

E

k

t

h

10

,

1

_{Vn = 0,6 Fy . Aw...( 3.34 )}

Pelat badan leleh → Plastis

b. bila : 1,10

y n f E k < w t h < 1,37 y n f E k w y n w y n t h f E k A f V 10 , 1 6 , 0 × =

……….( 3.35 )

Pelat badan menekuk inelastic → “Inelastic Buckling”

c. bila : 1,37 0,9 ₂

      = → > w n w n y n w t h E k A V f E k t h

...( 3.36 )

dimana :

h = tinggi bersih pelat badan

tw = tebal pelat badan

5 5 2      + = h a k_n

………...……….( 3.37 )

E = modulus Elastis (MPa)

fy = Tegangan Leleh (MPa)

Aw=luas penampang pelat badan penuh (Aw = d tw)

Penghubung Geser

Kekuatan penghubung geser jenis paku (LRFD Pasal 12.6.3)

(

fc'.Ec

)

.rs Asc.fu .

Asc . 0,5

Qn= ≤ _{...( 3.38 )}

Dimana : rs untuk balok tegak lurus balok : 0.85* * 1≤1

     ₋       = hr Hs hr wr Nr rs

rs untuk balok sejajar balok : 0.6* * 1≤1

     ₋       = hr Hs hr wr rs

Nr = jumlah stud setiap gelombang

Hs = tinggi stud

Hr = tinggi bondek

Wr = lebar effektif bondek

Asc = Luas penampang shear connector

fu = Tegangan putus penghubung paku/stud

Qn = Kuat nominal geser untuk penghubung geser

Jumlah penghubung geser (shear connector) yang dibutuhkan,

yaitu : n =

Qn C

39

3.6.1.2. Kolom Komposit

Kolom Komposit yang dimaksud adalah kolom yang terbuat dari baja yang

diberi selubung beton disekelilingnya (kolom baja berselubung beton).

Adapun batasan digolongkannya sebagai kolom komposit menurut

SNI-1729-03-2002 Pasal 12.3.1 adalah sebagai berikut:

a. Luas penampang baja ≥ 4 % luas penampang komposit total.

b. Kolom baja berselubung beton harus diberi tulangan longitudinal dan tulangan

lateral minimum sebesar 0,18 mm2/mm spasi tulangan.

c. Beton : 21 MPa ≤ fc’ ≤ 55 Mpa.

d. Baja dan baja tulangan : fy ≤ 380 Mpa (untuk perhitungan)

e. Tebal minimum dinding penampang baja berongga.

- penampang persegi : tmin =

E fy b

3

Kuat Rencana Kolom Komposit

adalah = φc Nn

φc = 0,85

Nn = As fcr

di mana fcr =

ω

my

f

; ω = faktor tekuk...( 3.40 )

Untuk : λc < 0,25 maka ω = 1

0,25 < λc < 1,2 maka ω =

c

λ

67

,

0

6

,

1

43

,

1

λc > 1,2 maka ω =

2

25

,

1

λ

_c

m my m c c

E

f

r

L

K

π

λ

=

_{rm = r ≥ 0,3b}

Dimana : λc =

Em my f π . m r L . kc

...( 3.41 )

fmy = fy + C1.fyr. 

     As Ar

+ C2.fc’. 

     As Ac

...( 3.42 )

Em = E + C3.Ec. 

     As Ac

...( 3.43 )

Ec = 0,041.w1,5. fc'_{...( 3.44 )}

dimana :

rm = Jari – jari girasi kolom komposit, mm

fmy = Tegangan leleh kolom komposit, Mpa

fyr = Tegangan leleh tulangan, Mpa

Em = Modulus elastisitas kolom komposit, Mpa

w = Berat jenis beton

Ar = Luas tulangan longitudinal, mm2

Ac = Luas penampang beton, mm2

As = Luas penampang profil baja, mm2

E = Modulus elastisitas baja, Mpa

Ec = Modulus ealstisitas beton, Mpa

fcr = Tegangan tekan kritis, Mpa

41

kc = Faktor panjang efektif kolom

L = Panjang unsur struktur, mm

Nn = Kuat aksial nominal, N

λc = Parameter kelangsingan

∅c = Faktor reduksi beban aksial tekan

ω = Faktor tekuk

Pada persamaan di atas, c₁, c₂,dan c₃adalah koefisien yang besarnya.

- Untuk pipa baja yang diisi beton :

85 , 0 , 1 ₂

1= c =

c ,dan c₃=0,4...( 3.45 )

- Untuk profil baja yang diberi selubung beton :

6 , 0 ; 7 , 0 2

1= c =

c ,dan c₃=0,2 ...( 3.46 )

Kekuatan rencana kolom komposit yang menahan beban kombinasi aksial dan lentur

(LRFD Pasal 7.4.3.3).

a. 0,2

Nn . c Nu _≥ ϕ 1,0 Mny . b Mny Mnx . b Mux . 9 8 Nn .

Nu _{+ + ≤}

     

ϕ

ϕ

ϕ

_{………( 3.47 )}

b. 0,2

Nn . cNu <

ϕ

1,0 Mny . b Mny Mnx . b Mux Nn . .

2 Nu + + _≤

         ϕ ϕ

dimana :

Nu = Gaya aksial (tarik atau tekan) terfaktor, N

Nn = Kuat nominal penampang, N

∅ = Faktor reduksi kekuatan

∅c = 0,85 (struktur tekan)

∅b = 0,90 (struktur lentur)

Mnx , Mny = Momen lentur nominal penampang komponen struktur masing –

masing terhadap sumbu x dan sumbu y, N.mm

Mux , Muy = Momen lentur terfaktor masing – masing terhadap sumbu x dan

sumbu y, N.mm

3.6.2. Str uktur Sekunder

Perhitungan struktur sekunder meliputi :

1. Perencanaan Tangga

2. Perencanaan Pelat Lantai

3. Perencanaan Pelat Atap

4. Perencanaan Balok Anak

3.7. Pelat Lantai

43

3.8 Kontr ol Desain

Melakukan analisa struktur bangunan, dimana harus memenuhi syarat

keamanan dan rasional sesuai batas-batas tertentu menurut peraturan

SNI-03-2847-2002 tentang Tata Cara Perhitungan Beton Untuk Bangunan Gedung,

SNI-03-1726-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung,

SNI 03-1729-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Baja, dan Peraturan

Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983. Dilakukan pengambilan kesimpulan,

apakah desain telah sesuai dengan syarat-syarat perencanaan dan peraturan angka

keamanan, serta efisiensi. Bila telah memenuhi persyaratan, maka dapat diteruskan

ke tahap pendetailan dan apabila tidak memenuhi persyaratan, maka dilakukan

pendesainan ulang.

3.9 Penggambar an Hasil Per hitungan

Penggambaran hasil Perencanaan dan perhitungan dalam gambar teknik ini

4.1. Per encanaan Tangga

4.1.1. Data - data per encanaan tangga

Tinggi antar lantai = 400 cm

Tinggi bordes = 200 cm

Lebar injakan (i) = 26 cm

Panjang tangga = 390 cm

Lebar bordes = 150 cm

Tebal pelat miring = 9cm

Tebal pelat bordes = 9cm

Mutu beton ( fc’) = 25 Mpa = 250 kg/cm2

Mutu Baja (fy) = 250 Mpa = 2500 kg/cm2

4.1.2. Per ecanaan Pelat Anak Tangga

- Persyaratan – persyaratan jumlah injakan tangga

60 cm< ( 2t + i ) <65 cm

25º < a < 40º

Dimana :

t = tinggi injakan (cm)

i = lebar injakan (cm)

45

- Perhitungan jumlah injakan tangga

Tinggi injakan ( t ) = 2

26 60−

= 17 cm

Jumlah tanjakan = 17 200

= 12 buah

Jumlah injakan ( n ) =12-1 = 11 buah

Lebar bordes = 150 cm

Lebar tangga = 320 cm

Panjang Tangga = 390 cm

Panjang Bordes = 340 cm

a = arc tg _

  

 

10 26

200

x = 34,96 º ...Ok

Tebal pelat rata-rata :

x = _8,5cm

26 17 26 2 1

=   

 

  



 _{× ×}

Jadi, tebal pelat total rata – rata :

= tebal pelat tangga + x

= 9 cm + 8,5 cm = 17,5 cm

4.1.2.1.Pembebanan Pelat Anak Tangga

Dipakai pelat komposit bondek dengan tebal pelat = 0,75mm.

Pembebanan

a. Beban Berguna (Superimposed)

- spesi lantai t = 1cm

= 1.21 kg /m2 . 

  



 +

26 , 0

17 , 0 26 , 0

= 34,73kg/m2

- lantai keramik t = 1 cm

= 1.24 kg /m2. 

  



 +

26 , 0

17 , 0 26 , 0

= 39,69 kg/m2

- pelat anak tangga t = 8,5 cm

= 0,085m .2400kg/m3 = 204kg/m2

- sandaran baja = 20 kgm2+

Total beban finishing = 298,42 kgm2

Beban hidup = 300 kg/m2

Beban berguna = beban hidup + beban finishing

= 300 kg/m2 + 298,42 kg/m2 = 598,42 kg/m2

Berdasarkan tabel perencanaan praktis untuk bentang menerus tanpa tulangan

negatif tanpa penyangga didapatkan data-data sebagai berkut :

- bentang (span) = 1,5 m

- tebal pelat beton = 9 cm

b. Beban Mati

- Pelat lantai bondek = 10,1 kg/m2

= 10,1 kg/m2 . ₀

96 , 34 cos

1

= 12,32 kg/m2

- Pelat beton t = 9 cm

= 0,09 m .2400 kg/m3. ₀

96 , 34 cos

1

= 263,55 kg/m2+

47

W F 2 5 0 .1 2 5 .5 .8

B a lo k U ta m a T a n g g a P e la t C o m b id e c k

W

F

60

0

.2

0

0.

1

2.

2

0

WF 600.2

0

0.

1

2.20

W F 2 5 0 .1 2 5 .5 .8

Ancho r B olt 2D1 9 m m

Gambar 4.1. Denah Tangga

4.1.3. Per encanaan Pelat Bor des

Data-data bondek

Pelat bordes menggunakan pelat bondek. Data-data perencanaan berdasarkan

brosur Lysaght tabel 2 :

Dipakai pelat komposit bondek dengan tebal pelat = 0,75mm.

a. Bentang = 1,5 m, tanpa penyangga

b. Bentang menerus tanpa tulangan negatif, tebal pelat beton = 9 cm, tulangan

negatif = 0,93 cm²/m

c. Beban berguna = 300 kg/m²

Pembebanan

a. Beban Berguna (Superimposed)

Beban finishing :

- spesi lantai t = 1cm

= 1.21 kg /m2 = 21 kg/m2

- lantai keramik t = 1cm

= 1.24 kg /m2 = 24 kg/m2

- sandaran baja = 20 kg/m2+

Total beban finishing = 65 kg/m2

b. Beban Mati

- Pelat lantai bondek = 10,1 kg/m2

- Beban finishing = 65 kg/m2

- Pelat beton t = 9 cm

= 0,09 m .2400 kg/m3 = 216 kg/m2+

49

Beban hidup = 300 kg/m2

4.1.3.1.Pembebanan Balok Bor des

Direncanakan menggunakan profil WF 150.100.6.9 dengan data sebagai berikut:

A = 26,84 cm2 Ix = 1020 cm4 Sx = 138 cm3

W = 21,1 kg/m Iy = 151 cm4 Sy = 30,1 cm3

bf = 100 mm ix = 6,17 cm Zx = 150 cm3

d = 148 mm iy = 2,37 cm Zy = 46 cm3

tf = 9 mm r = 11 mm tw = 6 mm

h = 148 – 2 x (11+9) = 108 mm

Pembebanan

a. Beban Mati (1/2 lebar anak tangga)

- Berat pelat bordes = 291,1 kg/m2.0,75m = 218,33 kg/m

- Berat profil = 21,1 kg/m+

= 239,43 kg/m

- Berat penyambung ( 10 % ) = 23,94 kg/m+

qD2 = 263,37 kg/m

Beban mati terpusat = 21,1 kg/m .0,75m = 15,825 kg/m

b. Beban Hidup (1/2 lebar anak tangga)

qL2 = 300 kg/m2 .0,75 m = 225 kg/m

c. Beban Ultimate

qult2 = 1,2 x qD + 1,6 x qL

beff ≤

4

L

=

4 150

= 37,50 cm (menentukan)

beff ≤ 150 cm

Momen yang terjadi :

Mu =

8 1

x qu x L2 =

8 1

. 676,04 .1,52 = 190,14 kgm

= 19014 kgcm

Geser yang terjadi :

Vu =

2 1

x qu x L =

2 1

. 676,04 .1,5 = 507,03 kg

- Kontrol Kekuatan Penampang (Local Buckling)

Untuk badan

fy tw

h 1680

≤

250 1680 6

108

≤

18 < 106,25...ok

Profil penampang kompak dianalisa dengan distribusi tegangan plastis.

- Menghitung momen nominal

a. Menentukan gaya yang terjadi :

C = 0,85 x fc’ x tplat x beff

= 0,85 .250 . 9 .37,5 = 71718,75 kg

T = As x fy

51

b. Menentukan jarak-jarak dari centroid gaya-gaya yang bekerja:

5 , 37 . 250 . 85 , 0 2500 . 84 , 26 ' 85 , 0 = = xbeff xfc Asxfy

a = 8,42 cm

c. Menghitung kekuatan nominal penampang komposit :

      _{+ −} = 2 2 a ts d Asxfy Mn       _{+ −} = 2 42 , 8 9 2 8 , 14 2500 . 84 , 26

= 426974,49 kgcm

Syarat :

Mu≤

φ

.Mn

19014 kgcm≤ 0,85.426974,49 kgcm

19014 kgcm≤ 362928,32 kgcm

Kekuatan nominal penampang komposit lebih besar daripada momen akibat beban

berfaktor, sehingga penampang mampu menahan beban yang terjadi.

- Kontrol lendutan

a. Menghitung luasan transformasi beton ke baja :

Atr = btr x t plat beton

' 041

,

0 xw1,5x fc

E_c = _c = 0,041 . 24001,5. 25

= 24102,98 Mpa

5

10 2x

Es= Mpa

beff = 37,5 cm (balok interior)

n =

Ec Es = 98 , 24102 10 2x 5

= 8,3 btr =

n b_eff = 3 , 8 5 , 37

Atr = btr x t plat beton = 4,5. 9 = 40,5 cm

b. Menentukan letak garis netral pada serat atas :

(

tr s

)

platbeton s platbeton tr

A

A

d

t

A

t

A

Yna

+





















+

+

=

2

2

.

(

40,5 26,84

)

2 8 , 14 9 84 , 26 2 5 , 40 +             + + =

= 6,83 cm

c. Menentukan nilai momen inersia penampang transformasi :

2 2 3 2 2 12 ) (     ₋       ₊ + +     − +

= b t A Yna t Ix A d t Yna

I s pb

pb tr pb tr tr 2 2 3 83 , 6 9 2 8 , 14 84 , 26 1020 2 9 83 , 6 5 , 40 12 ) 9 ( 5 , 4       ₋       ₊ + +       ₋ + = tr I

= 3652,11 cm4

d. Lendutan ijin :

' f ₌ 400 L = 400 150

= 0,375 cm

Menghitung lendutan pada balok bordes akibat beban merata :

Ix

E

l

q

q

f

DL LL

.

.

384

).

.(

5

+

4

=

= 11 , 3652 . 10 . 2 . 384 150 ). 25 , 2 63 , 2 .( 5 6 4 +

= 0,032 cm<f' = 0,375 cm ...ok

Perencanaan penghubung geser

Untuk penghubung geser yang dipakai adalah tipe stud dengan

Diameter stud, ds = 13 mm

53

fu = 410 Mpa = 41 kg/mm2

Ec = 1,5 0,041 ' ₌24001,5.0,041 25

fc x x w

= 24102,97Mpa

Qn = 0,5xAscx fc'.Ec = 0,5x132,665 25.24102,97

= 51491,05 N

= 5149,105 kg/stud

Syarat :

Qn ≤ Asc.fu

5149,105kg/stud ≤ 132,665x41

5149,105kg/stud ≤ 5439,27 kg/stud ...ok

Jumlah stud untuk setengah bentang :

93 , 13 105 , 5149

75 , 71718

= =

=

Qn C N

08 , 13 105 , 5149

67100 ₌

= =

Qn T

N = 14 buah (menentukan)

Jadi, dibutuhkan 28 buah stud untuk seluruh bentang.

Jarak seragam (S) dengan dua stud pada masing-masing lokasi :

36 , 5 28 150

= = =

N L

S cm = 6 cm.

Jarak maksimum (Pmaks)= 8.tplatbeton...LRFD-15.6

= 8 x 9 cm = 72 cm

Jarak minimum = 6 . (diameter stud)...LRFD-15.6

Jadi, shear connector dipasang sejarak 6 cm sebanyak 28 buah untuk

masing-masing bentang.

- Kontrol lateral buckling

Profil dengan pengaku disepanjang bentang (shear connector) Lb = 0

98 , 117 2500

10 2 37 , 2 . 76 , 1 76

, 1

6 = =

= x

fy E xiyx

Lp cm

Lb < Lp → bentang pendek Mn = Mpx

Mp = Zx.fy = 150.2500 = 230296,87 kgcm

Syarat :

Mu ≤ ΦMp

19014 kgcm ≤ 0,9. 230296,87kgcm

19014 kgcm ≤ 195752,34 kgcm...ok

4.1.4. Per encanaan Balok Tangga

Balok tangga dianalisa dengan asumsi terletak di atas dua tumpuan sederhana

yang menerima beban merata dari berat sendiri dan beban dari pelat anak tangga.

Direncanakan menggunakan profil WF 150.100.6.9 dengan data sebagai berikut:

A = 26,84 cm2 Ix = 1020 cm4 Sx = 138 cm3

W = 21,1 kg/m Iy = 151 cm4 Sy = 30,1 cm3

bf = 100 mm ix =