TUGAS AKHIR PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG

(1)

TUGAS AKHIR

PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG

RUSUNAWA UNIMUS

Diajukan Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan

Tingkat Sarjana Strata (S-1) Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata

Oleh :

HENDRA LAKSONO BUDI NIM. 06.12.0005

RICKY CHRISTIYANTO NIM. 06.12.0008

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA

SEMARANG APRIL 2010

i

(2)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

LEMBAR ASISTENSI ... iii

KATA PENGANTAR ... v

DAFTAR ISI... vii

DAFTAR TABEL... xi

DAFTAR GAMBAR ... xii

NOTASI ... xiii

BAB I PENDAHULUAN... 1

1.1 Nama Perencanaan Tugas Akhir... 1

1.2 Lokasi Perencanaan Tugas Akhir... 1

1.3 Lokasi Perencanaan tugas Akhir... 1

1.4 Deskripsi Perencanaan Tugas Akhir ... 2

1.5 Tujuan Penulisan Tugas Akhir... 3

1.6 Tujuan Perencanaan Struktur Gedung ... 4

1.7 Pembatasan Masalah ... 4

1.8 Sistematika Penyusunan... 5

BAB II PERENCANAAN STRUKTUR ... 6

2.1 Tinjauan Umum ... 6

2.2 Pedoman Perencanaan... 6

2.3 Landasan Teori... 7

2.3.1 Elemen-Elemen Struktur Utama ... 9

2.3.2 Material/Bahan Struktur ... 9

2.4 Konsep Desain/Perencanaan Struktur ... 9

2.4.1 Desain Terhadap Beban Lateral (Gempa) ... 10

2.4.2 Pemilihan Material ... 12

2.4.3 Konsep Pembebanan... 12

2.4.4 Faktor Reduksi Kekuatan ... 21

2.5 Analisa Perhitungan Struktur ... 21

viii

(3)

2.5.1 Perencanaan Pelat ... 22

2.5.2 Perencanaan Struktur Portal Utama... 25

2.5.2.1 Prinsip Dasar Desain Kapasitas ... 25

2.5.2.2 Perencanaan Struktur Balok ... 27

2.5.2.3 Perencanaan struktur Kolom ... 29

2.5.3 Perencanaan Tangga ... 29

2.5.4 Perencanaan Struktur Bawah... 31

2.5.4.1 Penentuan Parameter Tanah ... 31

2.5.4.2 Analisis Daya Dukung Tanah... 32

2.5.4.3 Perencanaan Pondasi Tiang Pancang... 32

2.6 Hipotesis... 40

2.6.1 Analisis dan Perhitungan ... 42

2.6.2 Penyajian Laporan dan Format Penggambaran ... 42

2.7 Diagram Alir Perencanaan Struktur ... 43

2.7.1 Diagram Alir Penyusunan Tugas Akhir ... 44

2.7.2 Diagram Alir Perhitungan Gempa ... 45

2.7.3 Diagram Alir Perhitungan Pelat ... 46

2.7.4 Diagram Alir Perhitungan Balok ... 47

2.7.5 Diagram Alir Perhitungan Pondasi... 48

BAB III PERHITUNGAN STRUKTUR... 49

3.1 Perhitungan Atap ... 49

3.3.1 Perhitungan Kuda-Kuda RK1... 49

3.1.1.1 Perencanaan Gording... 50

3.1.1.2 Perhitungan Trekstang ... 53

3.1.1.3 Perencanaan Kuda-Kuda ... 54

3.1.1.4 Cek Penampang Batang Tarik ... 55

3.1.1.5 Perhitungan Sambungan Baut ... 58

3.2 Perhitngan Pembebanan Pelat Lantai ... 59

3.2.1 Pembebanan Pelat Lantai... 59

ix

(4)

3.2.2 Penulangan Pelat Lantai Dua Arah(two way slab) ... 60

3.3 Perhitungan Penulangan Kolom ... 64

3.3.1 Perhitungan Penulangan Lentur Kolom arah M3-3... 64

3.3.2 Perhitungan Penulangan Lentur Kolom arah M2-2... 66

3.3.3 Perhitungan Penulangan Geser Kolom arah M3-3 ... 69

3.4 Perhitungan Penulangan Balok... 70

3.4.1 Penulangan Lentur Balok ... 70

3.4.2 Penulangan Geser Balok... 76

3.4.3 Penulangan Torsi Balok... 80

3.4.4 Perhitungan Panjang Sambungan ... 82

3.5 Perhitungan Pondasi ... 83

3.5.1 Menghitung Daya Dukung ujung Pondasi Bore Pile... 83

3.5.2 Penulangan Pile Cap ... 85

3.5.3 Penulangan Bor Pile ... 87

3.6 Perhitungan Tangga... 89

3.6.1 Perencanaan Tangga ... 89

3.6.2 PembebananTangga... 89

3.6.3 Penulangan Tangga... 80

3.7 Perhitungan Gaya Gempa (Static Analitic) ... 93

3.7.1 Perhitungan Gaya Geser Dasar Horisontal ... 93

3.7.2 Perhitungan Waktu Getar ... 97

BAB IV RENCANA KERJA DAN SYARAT-SYARAT TEKNIS ... 99

BAB V RENCANA ANGGARAN BIAYA ... 160

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN... 161

DAFTAR PUSTAKA ... 16345

x

(5)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Beban Mati Pada Struktur ... 14

Tabel 2.2 Beban Hidup Pada Lantai Bangunan ... 15

Tabel 2.3 Jenis-Jenis Tanah ... 17

Tabel 2.4 Keutamaan Untuk Berbagai Kategori Gedung dan Bangunan ... 17

Tabel 2.5 Faktor Reduksi Gempa... 18

Tabel 2.6 Tabel Reduksi Kekuatan ... 21

Tabel 3.1 Beban Mati ... 91

Tabel 3.2 Beban Hidup... 91

Tabel 3.3 Berat Bangunan Tiap Lantai ... 92

Tabel 3.4 Distribusi Gaya Geser Dasar Horisontal total akibat gempa arah x. 95

Tabel 3.5 Distribusi Gaya Geser Dasar Horisontal total akibat gempa arah y. 95

Tabel 3.6 Waktu Getar Struktur Dalam arah x... 96

Tabel 3.7 Waktu Getar Struktur Dalam arah y... 96 Tabel 3.8 Perhitungan Tulangan Geser Kolom ... Tabel 3.9 Perhitungan Tulangan Lentur Kolom ... Tabel 3.10 Perhitungan Tulangan Geser Balok ... Tabel 3.11 Perhitungan Tulangan LenturBalok ... Tabel 3.12 Perhitungan Tulangan Torsi longitudinal Balok ... Tabel 5.1 Daftar Harga Alat... Tabel 5.2 Daftar Harga Upah ... Tabel 5.3 Daftar Harga Bahan ... Tabel 5.4 Rencana Anggaran Biaya... Tabel 5.5 Rekapitulasi... Tabel 5.6 Kurva S ...

xi

(6)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Denah Lokasi ... 2

Gambar 2.1 Pemodelan Struktur dan Model Lump Mass ... 12

Gambar 2.2 Beban pada struktur ... 13

Gambar 2.3 Diagram spektrum respon gempa ... 18

Gambar 2.4 Arah sumbu lokal dan sumbu global pada elemen pelat ... 23

Gambar 2.5 Mekanisme Khas Yang Dapat Terjadi Pada Portal ... 26

Gambar 2.5.1 Perataan Beban ... 27

Gambar 2.5.2 Perataan Beban Segitiga ... 28

Gambar 2.5.3 Sketsa tangga ... 30

Gambar 2.5.4 Pendimensian Tangga ... 30

Gambar 2.6 Diagram Tekanan Pasif... 26

xii

(7)

DAFTAR NOTASI

1.

1. Perhitungan Atap :

An : luas bersih (mm2)

Ab : luas penampang lintang baut (mm2)

Ae : luas bersih efektif (mm2)

d : diameter nominal baut (cm)

α : sudut kemiringan atap

P : beban hidup (kg)

w : beban angin (KN/m2)

σ : tegangan leleh baja (kg/cm2) F : luas profil (cm2)

Ix , Iy : momen inersia terhadap sumbu x, y (cm4)

Wx , Wy : section modulus (cm3)

W : berat sendiri profil baja (kg/m) q : berat pembebanan (kg/m2)

qx , qy : berat pembebanan yang sudah diuraikan arah x dan y (kg/m2)

Mx , My : momen yang diterima atap (kgm)

m : banyaknya bidang geser Es : modulus elastisitas baja (t/m2) fu : tegangan putus (kg/cm2) fub : tegangan putus baut (kg/cm2)

δx , δy : lendutan terhadap sumbu x, y (cm)

L : jarak kuda-kuda (m)

ix , iy : jari-jari kelembaman (cm)

e : jarak titik berat (cm)

λ : angka kelangsingan batang

xiii

(8)

2. Perhitungan Struktur Beton

a : tinggi blok tegangan tekan persegi ekivalen (mm)

ab : tinggi blok tegangan tekan persegi ekivalen balanced (mm)

As : luas tulangan tarik (mm2)

At : luas satu kaki sengkang tertutup pada daerah sejarak s untuk

menahan torsi (mm2)

AV : luas tulangan geser pada daerah sejarak s (mm2)

b : lebar balok (mm)

C : faktor respon gempa CC : gaya tekan beton (N)

d : deformasi lateral total akibat F (cm)

d : jarak terluar serat tekan ke pusat tulangan tarik, (mm) d’ : jarak dari serat tekan terluar ke pusat tulangan tekan (mm) ds : jarak dari serat tarik terluar ke pusat tulangan tarik(mm)

D : diameter tulangan > 19 mm

∅ : diameter tulangan < 19 mm

e : eksentrisitas (mm)

eb : eksentrisitas dalam kondisi seimbang (mm)

F : distribusi gaya geser horisontal akibat gempa ke sepanjang tinggi gedung (ton)

f1 : faktor kuat lebih beban dan bahan yang terkandung di dalam

stuktur gedung

fC’ : kuat tekan beton (MPa)

fs’ : tegangan tulangan tarik (MPa) fy : tegangan leleh tulangan (MPa)

g : percepatan gravitasi = 9,81 m/dt2 h : tinggi balok (mm)

hi : tinggi lantai ke-i tehadap lantai dasar (m)

xiv

(9)

I : faktor keutamaan struktur K : faktor jenis struktur Ly : panjang pelat (m)

Lx : lebar pelat (m)

Mnb : momen nominal dalam kondisi seimbang (KNm)

M : momen rencana yang bekerja (Nmm) Mlx : momen lapangan dalam bentang x (Nmm)

Mtx : momen tumpuan dalam bentang x (Nmm)

Mly : momen lapangan dalam bentang y (Nmm)

Mty : momen tumpuan dalam bentang y (Nmm)

m : jumlah lapisan tanah yang ada di atas batuan dasar

μ : nilai faktor daktalitas

μmax : nilai faktor daktalitas maksimum yang dapat dikerahkan oleh

beberapa jenis sistem atau subsistem stuktur gedung Pnb : kuat tekan nominal dalam keadaan seimbang (kN)

Pn : kuat tekan nominal (kN)

Pr : kapasitas kuat tekan rencana (kN)

ρmin : rasio tulangan minimal

ρmax : rasio tulangan maksimal

R : faktor reduksi gempa untuk struktur gedung yang berperilaku elastik penuh

Rm : faktor reduksi gempa maksimum yang dapat dikerahkan oleh

system struktur yang bersangkutan T : waktu getar alami struktur gedung (detik) Tn : kuat momen torsi nominal (N)

Tu : momen torsi rencana (N)

Tx : waktu getar bangunan arah x (detik)

Ty : waktu getar bangunan arah y (detik)

xv

(10)

Tc : momen torsi yang disumbangkan oleh beton (Nmm)

Vc : kuat geser nominal yang disumbangkan oleh beton (N)

Vu : gaya geser terfaktor pada penampang (N)

Vx , Vy : gaya geser horisontal total akibat gempa (N)

3. Perhitungan Pondasi

P : daya dukung pondasi tiang pancang maksimum (m2) D : diameter penampang tiang (cm)

AS : keliling pondasi tiang pancang (cm)

Ab : luas selimut tiang pancang, (m2)

SF1 : nilai keamanan 1

SF2 : nilai keamanan 2

qc : daya dukung konus yang diambil pada kedalaman

pemancangan pondasi (kg/cm2)

m : banyaknya baris

n : banyaknya tiang pancang tiap baris : arc tan ( d/s )

d : diameter tiang pancang (cm) S : jarak antar tiang pancang (m)

P : beban yang diterima 1 tiang pancang (KN)

Vtotal : P dari analisa struktur + berat pile cap + berat tie beam (KN)

Wtiang : berat tiang pancang (KN)

n : banyaknya tiang pancang dalam kelompok tiang My : momen yang bekerja tegak lurus sumbu y (KNm)

Mx : momen yang bekerja tegak lurus sumbu x (KNm)

Ny : jumlah tiang pancang dalam baris arah y

Nx : jumlah tiang pancang dalam baris arah x

xmax : absis terjauh tiang pancang ke titik berat kelompok tiang (m)

ymax : ordinat terjauh tiang pancang ke ttk berat kelompok tiang (m)

xvi

(11)

Σx2 : jumlah kuadrat absis-absis tiang pancang (m2)

Σy2 : jumlah kuadrat ordinat-ordinat tiang pancang (m2)

xvii

(12)

BAB 1 Pendahuluan Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

Hendra Laksono Budi / 06.12.0005

Ricky Christiyanto / 06.12.0008 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Nama Perencanaan Tugas Akhir

Nama proyek yang data-data dan gambarnya digunakan untuk keperluan pembuatan Tugas Akhir perencanaan struktur gedung ini adalah “PERENCANAAN STRUKTUR RUSUNAWA UNIMUS”.

1.2. Tujuan Perencanaan Tugas Akhir

Kementrian Negara Perumahan Rakyat Satuan Kerja Penyediaan Perumahan, bermaksud untuk memberikan hunian yang nyaman dan aman bagi masyarakat, Namun keterbatasan tempat menjadi kendala tersendiri, namun berhubung banyak Universitas mempunyai lahan yang cukup luas, maka Menpera berinisiatif membangun Rusunawa (Rumah Susun Sederhana Sewa ) di area Universitas. Selain untuk masyarakat Rusunawa Unimus ini juga diperuntukan bagi mahasiswa juga. Dengan rusunawa Unimus ini pemerintah berharap agar masyarakat mendapatkan tempat hunian yang layak dan pantas. Dengan akhir kata pemerintah mengharapkan setelah di bangunnya Rusunawa Unimus ini masyarakat khususnya daerah kampus unimus mendapat tempat tinggal yang layak dan lebih baik.

Pada Proyek Tugas Akhir Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus ini dilakukan beberapa perubahan dari struktur aslinya antara lain :

1. Lantai gedung yang semula 4 lantai ditambah menjadi 6 lantai, 2. Perubahan pondasi minipile menjadi pondasii dalam

2.3. Lokasi Perencanaan Tugas Akhir

Lokasi proyek Rusunawa Unimus terletak di Jalan Kedungmundu 18 Semarang dengan batas – batas:

(13)

BAB 1 Pendahuluan Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

• Batas wilayah :

a. Sebelah Timur : Lahan Kosong. b. Sebelah Barat : Lahan Kosong.

c. Sebelah Selatan : Lahan Kosong/Makam.

d. Sebelah Utara : Perumahan Kampung Semawis.

GEDUNG RUSUNAWA

L

a

han Kos

o

ng

Lahan Kosong

Peruma

h

a

n Kampung Se

mawi

s

Gambar 1.1 Denah Lokasi

1.4 Deskripsi Perencanaan Tugas Akhir

Lokasi Rusunawa Unimus ini berada di Jalan Kedungmundu 18 Semarang. Gedung ini berada di atas tanah seluas 1512 m2 dengan tinggi total bangunan 24 m dan luas total bangunan 5247 m2 dengan perincian sebagai berikut:

a. Lantai 1 (+ 0,00 m) Luas = 602.1 m2

Berfungsi sebagai Kamar Tidur,ruang olahraga, ruang genset, ruang pompa.

b. Lantai 2 ( + 3,20 m ) Luas =602.1 m2

Berfungsi sebagai ruang kamar tidur dan ruang bersama.

(14)

BAB 1 Pendahuluan Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

Ricky Christiyanto / 06.12.0008 3 c. Lantai 3 (+ 6,40 m)

Luas =602.1 m2

Berfungsi sebagai ruang kamar tidur dan ruang bersama. d. Lantai 4 (+ 9,60 m)

Luas =602.1 m2

Berfungsi sebagai ruang kamar tidur dan ruang bersama. e. Lantai 5 (+ 12,80 m)

Luas =602.1 m2

Berfungsi sebagai ruang kamar tidur dan ruang bersama.. f. Lantai 6 (+ 16,00 m)

Luas =602.1 m2

Berfungsi sebagai ruang kamar tidur dan ruang bersama.

1.5. Tujuan Penulisan Tugas Akhir

Tujuan yang hendak dicapai dari penyusunan tugas akhir ini yaitu:

a. Untuk lebih memahami dan mendalami langkah-langkah perhitungan dalam perencanaan struktur gedung dengan menerapkan disiplin ilmu yang telah diterima selama mengikuti kuliah.

b. Dapat melakukan perhitungan dengan asumsi yang tepat dalam menyelesaikan perhitungan struktur, sehingga dapat mendukung tercapainya faktor keamanan dan ekonomis gedung.

c. Dapat menggunakan program SAP2000 versi 11.0 untuk perhitungan pembebanan atap dan AutoCAD 2008 untuk membuat gambar rekayasa antara lain: gambar detail, gambar potongan, gambar tampak dan gambar lokasi dari gedung yang digunakan untuk Tugas Akhir.

d. Dapat menerapkan hasil perhitungan Mekanika Struktur ke dalam perhitungan Struktur Beton maupun Struktur Baja dan gambar kerja.

(15)

BAB 1 Pendahuluan Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

Ricky Christiyanto / 06.12.0008 4 e. Sebagai latihan awal sebelum menerapkan ke dalam dunia kerja

pada khususnya dan masyarakat pada umumnya.

1.6. Tujuan Perencanaan Struktur Gedung

Tujuan dari perhitungan struktur gedung ini adalah untuk menghitung struktur gedung dari bagian-bagian gambar struktur gedung yaitu atap, pelat, balok, kolom dan pondasi. Langkah selanjutnya adalah memperhitungkan Rencana Anggaran Biaya (RAB), Network Planning (NWP), Rencana Kerja dan Syarat-syarat (RKS), dan Time Schedule pekerjaan struktur.

1.7. Pembatasan Masalah

Perencanaan struktur yang merupakan salah satu pekerjaan yang sangat rumit karena di dalamnya terdapat banyak unsur yang saling berhubungan. Untuk mempermudah perhitungan maka ada beberapa batasan yang diambil dalam perencanaan struktur ini antara lain :

a. Perhitungan pembebanan dan penulangan tangga dilakukan terpisah dari perhitungan portal utama.

b. Balok anak langsung dimasukkan dalam portal dengan menggunakan rigid frame, sehingga beban pelat langsung didistribusikan ke balok induk dan balok anak.

c. Dalam perencanaan ini mix design dari beton tidak dihitung karena dianggap beton dapat dipesan sesuai dengan mutu yang diinginkan. d. Pembuatan struktur yang sederhana diharapkan dapat mempermudah

dalam perhitungan struktur tersebut.

e. Perhitungan pembebanan pada struktur akibat gempa menggunakan cara statik ekivalen.

(16)

BAB 1 Pendahuluan Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

Ricky Christiyanto / 06.12.0008 5 1.8. Sistematika Penyusunan

Sistematika penyusunan ini dibuat untuk memudahkan para pembaca dalam memahami isi Tugas Akhir ini. Sistematika penyusunan tersebut adalah sebagai berikut :

BAB I : Pendahuluan

Pada bagian pendahuluan ini diterangkan mengenai nama proyek, maksud dan tujuan proyek, tujuan penulisan Tugas Akhir, tujuan

perencanaan struktur gedung, pembatasan masalah, dan sistematika penyusunan tugas akhir.

BAB II : Perencanaan Struktur

Dalam bab ini dibahas tentang uraian umum perencanan gedung, tinjauan pustaka meliputi peraturan-peraturan dan pembebanan yang digunakan pada struktur gedung, serta landasan teori yang mencakup rumus-rumus yang digunakan serta asumsi-asumsi yang dipakai.

BAB III : Perhitungan Struktur

Perhitungan struktur meliputi perhitungan kuda–kuda, perhitungan pelat, perhitungan tangga dan bordes, perhitungan portal utama (balok dan kolom), serta perhitungan pondasi.

BAB IV : Rencana Kerja dan Syarat-Syarat (RKS)

Pada bagian ini diuraikan tentang rencana kerja beserta aturan-aturan dan syarat-syarat teknis yang harus dipenuhi dalam pelaksanaan pekerjaan.

BAB V : Rencana Anggaran Biaya (RAB)

Pada bagian ini diuraikan tentang Rencana Anggaran Biaya (RAB) yang meliputi perhitungan volume, analisa harga satuan, rencana anggaran biaya sampai dengan time schedule (kurva S) dan Network Planning (NWP) dari pekerjaan Struktur Gedung Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Provinsi Jawa Tengah.

(17)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

BAB II

PERENCANAAN STRUKTUR

2.1 TINJAUAN UMUM

Perencanaan merupakan suatu kegiatan yang sangat penting sebelum

dilaksanakannya suatu proyek. Kesalahan pemasangan ataupun urutan proses

yang tidak benar dapat menyebabkan terjadinya kerugian. Perencanaan yang

matang sebelum dimulainya suatu pekerjaan tidak hanya menghemat biaya tetapi

juga dapat menghemat waktu dan tenaga. Terdapat tiga hal penting yang harus

diperhatikan dalam perencanaan struktur antara lain beban, kekuatan bahan dan

keamanan. Pada tahap perencanaan struktur Rusunawa Unimus ini, perlu

dilakukan studi pustaka untuk mengetahui hubungan antara susunan fungsional

gedung dengan sistem struktural yang akan digunakan, disamping itu juga

diharapkan mampu menghasilkan suatu tahap pengerjaan struktur yang efektif dan

efisien.

Pada bab ini akan dijelaskan tentang tata cara dan langkah-langkah

perhitungan struktur mulai dari struktur atas yang meliputi pelat, balok, kolom,

tangga sampai dengan perhitungan struktur bawah yang terdiri dari pondasi

pancang. Studi pustaka dimaksudkan agar dapat memperoleh hasil perencanaan

yang optimal dan akurat. Oleh karena itu, dalam bab ini pula akan dibahas

mengenai konsep pemilihan sistem struktur dan konsep perencanaan struktur

bangunannya, seperti konfigurasi denah dan pembebanan yang telah disesuaikan

dengan syarat-syarat dasar perencanaan suatu gedung bertingkat yang berlaku di

Indonesia sehingga diharapkan hasil yang akan diperoleh nantinya tidak akan

menimbulkan kegagalan struktur.

2.2. PEDOMAN PERENCANAAN

Dalam perencanaan struktur Rusunawa Unimus Semarang

pedoman yang digunakan sebagai acuan adalah :

1. Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung (PPIG 1983).

(18)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

2. Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung

2. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung

(SNI 03 – 2847 - 2002).

3. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung

(SNI 03 – 1726 – 2002).

2.3. LANDASAN TEORI

Perencanaan merupakan perhitungan setelah dilakukan analisis struktur.

Lingkup perencanaan pada beton konvensional meliputi pemilihan dimensi

elemen dan perhitungan tulangan yang diperlukan agar penampang elemen

mempunyai kekuatan yang cukup untuk memikul beban-beban pada kondisi kerja

(service load) dan kondisi batas (ultimate load). Struktur dirancang dengan

konsep kolom kuat balok lemah (strong column weak beam), dimana sendi plastis

direncanakan terjadi di balok untuk meratakan energi gempa yang masuk.

Pemilihan jenis struktur atas (upper structure) mempunyai hubungan yang

erat dengan sistem fungsional gedung. Dalam proses desain struktur perlu dicari

kedekatan antara jenis struktur dengan masalah-masalah seperti arsitektural,

efisiensi, serviceability, kemudahan pelaksanaan dan juga biaya yang diperlukan.

Adapun faktor yang menentukan dalam pemilihan jenis struktur sebagai berikut :

1. Aspek arsitektural

Pengolahan perencanaan denah, gambar tampak, gambar potongan,

dan perspektif, interior dan eksterior dan estetika.

2. Aspek fungsional

Perencanaan struktur yang baik sangat memperhatikan fungsi

daripada bangunan tersebut. Dalam kaitannya dengan penggunaan

ruang, aspek fungsional sangat mempengaruhi besarnya dimensi

bangunan yang direncanakan.

3. Kekuatan dan kestabilan struktur

Kekuatan dan kestabilan struktur mempunyai kaitan yang erat dengan

kemampuan struktur untuk menerima beban-beban yang bekerja, baik

(19)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

beban vertikal maupun beban lateral, dan kestabilan struktur baik

arah vertikal maupun lateral.

4. Faktor ekonomi dan kemudahan pelaksanaan

Struktur harus mampu mendukung beban rancang secara aman tanpa

kelebihan tegangan ataupun deformasi yang dalam batas yang

dijinkan.Pembangunan dan pemeliharaan konstruksi tersebut

diharapkan dapat diselenggarakan dengan biaya sekecil mungkin,

namun masih memungkinkan terjaminnya tingkat keamanan dan

kenyamanan

5. Aspek Lingkungan

Aspek lingkungan merupakan salah satu aspek lain yang ikut

menentukan dalam perancangan dan pelaksanaan suatu proyek.

Dengan adanya suatu proyek diharapkan akan memperbaiki kondisi

lingkungan dan kemasyarakatan. Sebagai contoh dalam perencanaan

lokasi dan denah haruslah mempertimbangkan kondisi lingkungan

apakah rencana kita nantinya akan menimbulkan dampak negatif

bagi lingkungan sekitar, baik secara fisik maupun kemasyarakatan,

atau bahkan sebaliknya akan dapat menimbulkan dampak yang

positif.

Sedangkan pemilihan jenis pondasi (sub structure) yang digunakan menurut

Suyono (1984) didasarkan kepada beberapa pertimbangan, yaitu:

1. Keadaan tanah pondasi

Jenis tanah, daya dukung tanah, kedalaman tanah keras, dan

beberapa hal yang menyangkut keadaan tanah erat kaitannya dengan

jenis pondasi yang dipilih.

2. Batasan-batasan akibat konstruksi diatasnya

Keadaan struktur atas sangat mempengaruhi pemilihan jenis pondasi.

hal ini meliputi kondisi beban (besar beban, arah beban dan

penyebaran beban) dan sifat dinamis bangunan diatasnya (statis

tertentu atau tak tertentu, kekakuan dan sebagainya).

(20)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

3. Batasan-batasan dilingkungan sekelilingnya

Hal ini menyangkut lokasi proyek, pekerjaan pondasi tidak boleh

mengganggu atau membahayakan bangunan dan lingkungan yang

telah ada disekitarnya.

4. Waktu dan biaya pelaksanaan pekerjaan

Suatu proyek pembangunan akan sangat memperhatikan aspek waktu

dan biaya pelaksanaan pekerjaan, karena hal ini sangat erat

hubungannya dengan tujuan pencapaian kondisi ekonomis dalam

pembangunan.

2.3.1. ELEMEN-ELEMEN STRUKTUR UTAMA

Pada perencanaan struktur gedung ini digunakan balok dan kolom sebagai

elemen-elemen utama struktur. Balok dan kolom merupakan struktur yang

dibentuk dengan cara meletakan elemen kaku horisontal diatas elemen kaku

vertikal. Balok memikul beban secara tranversal dari panjangnya dan mentransfer

beban tersebut ke kolom vertikal yang menumpunya. Kolom tersebut dibebani

secara aksial oleh balok dan mentransfer beban itu ke tanah / pondasi.

2.3.2. MATERIAL/BAHAN STRUKTUR

Secara umum jenis-jenis material struktur yang biasa digunakan untuk

bangunan gedung adalah menggunakan Struktur Beton Bertulang Cor Di Tempat

(Cast In Situ reinforced Concrete structure). Struktur beton bertulang ini banyak digunakan untuk struktur bangunan tingkat menengah sampai tinggi. Struktur ini

paling banyak digunakan dibandingkan dengan struktur lainnya.

2.4. KONSEP DESAIN/PERENCANAAN STRUKTUR

Konsep tersebut merupakan dasar teori perencanaan dan perhitungan

struktur, yang meliputi desain terhadap beban lateral (gempa), denah dan

konfigurasi bangunan, pemilihan material, konsep pembebanan, faktor reduksi

(21)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

terhadap kekuatan bahan, konsep perencanaan struktur atas dan struktur bawah,

serta sistem pelaksanaan.

2.4.1. DESAIN TERHADAP BEBAN LATERAL (GEMPA)

Dalam mendesain struktur, kestabilan lateral adalah hal terpenting karena

gaya lateral mempengaruhi desain elemen - elemen vertikal dan horisontal

struktur. Mekanisme dasar untuk menjamin kestabilan lateral diperoleh dengan

menggunakan hubungan kaku untuk memperoleh bidang geser kaku yang dapat

memikul beban lateral. Beban lateral yang paling berpengaruh terhadap struktur

adalah beban gempa dimana efek dinamisnya menjadikan analisisnya lebih

kompleks. Tinjauan ini dilakukan untuk mengetahui metode analisis, pemilihan

metode dan kritena dasar perancangannya.

A. Metode Analisis Struktur Terhadap Beban Gempa

Metode analisis yang dapat digunakan untuk memperhitungkan pengaruh

beban gempa terhadap struktur adalah sebagai berikut:

1. Metode Analisis Statis

Merupakan analisis sederhana untuk menentukan pengaruh gempa tetapi

hanya digunakan pada banguan sederhana dan simetris, penyebaran

kekakuan massa menerus, dan ketinggian tingkat kurang dari 40 meter.

Analisis statis prinsipnya menggantikan beban gempa dengan gaya -

gaya statis ekivalen bertujuan menyederhankan dan memudahkan

perhitungan, dan disebut Metode Gaya Lateral Ekivalen (Equivalent

Lateral Force Method), yang mengasumsikan gaya gempa besarnya berdasar hasil perkalian suatu konstanta / massa dan elemen struktur

tersebut.

2. Metode Analisis Dinamis

Analisis Dinamis dilakukan untuk evaluasi yang akurat dan mengetahui

perilaku struktur akibat pengaruh gempa yang sifatnya berulang.

Analisis dinamik perlu dilakukan pada struktur-struktur bangunan

dengan karakteristik sebagai berikut:

(22)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

a. Gedung - gedung dengan konfigurasi struktur sangat tidak

beraturan.

b. Gedung - gedung dengan loncatan - loncatan bidang muka yang

besar.

c. Gedung - gedung dengan kekakuan tingkat yang tidak merata.

d. Gedung - gedung dengan yang tingginya lebih dan 40 meter.

Metode ini ada dua jenis yaitu Analisis Respon Dinamik Riwayat

Waktu (Time History Analysis) yang memerlukan rekaman percepatan

gempa rencana dan Analisis Ragam Spektrum Respon (Spectrum

Model Analysis) dimana respon maksimum dan tiap ragam getar yang

terjadi didapat dan Spektrum Respon Rencana (Design Spectra).

B. Pemilihan Cara Analisis

Pemilihan metode analisis untuk perencanaan struktur ditentukan

berdasarkan konfigurasi struktur dan fungsi bangunan berkaitan dengan tanah

dasar dan wilayah kegempaan. Untuk struktur bangunan kecil dan tidak

bertingkat, elemen struktural dan non struktural tidak perlu didesain khusus

terhadap gempa, tetapi diperlukan detail struktural yang baik. Untuk struktur

bangunan sedang digunakan metode Analisis Beban Statik Ekivalen, sebaiknya

memeriksa gaya gempa yang bekerja dengan menggunakan Spektrum Respon

Gempa Rencana sesuai kondisi struktur. Untuk struktur bangunan yang cukup

besar menggunakan analisis dinamik, metode Analisis Ragam Spektrum respon.

Sedang untuk struktur bangunan tidak merata ke arah vertikal dengan

menggunakan Analisis Model.

Untuk analisis dinamis biasanya struktur dimodelkan sebagai suatu sistem dengan

massa - massa terpusat (Lumped Mass Model) untuk mengurangi jumlah derajat

kebebasan pada struktur.

Semua analisis tersebut pada dasarnya untuk memperoleh respon maksimum yang

terjadi akibat pengaruh percepatan genpa yang dinyatakan dengan besaran

perpindahan (Displacement) sehingga besarnya gaya - gaya dalam yang terjadi

pada struktur dapat ditentukan Iebih lanjut untuk keperluan perencanaan.

(23)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

Gambar 2.1. Pemodelan Struktur dan Model Lump Mass

2.4.2. PEMILIHAN MATERIAL

Spesifikasi bahan / material yang digunakan dalam perencanaan struktur

gedung ini adalah sebagai berikut :

Beton : f’c = 25 MPa E = 23500 MPa

Baja : BJTP = Polos : fy = 240 MPa Es = 200000 MPa

BJTD = Ulir : fy = 400 MPa Es = 200000 Mpa

2.4.3. KONSEP PEMBEBANAN

Struktur bangunan harus dapat menerima berbagai macam kondisi

pembebanan yang mungkin terjadi. Kesalahan dalam analisa beban merupakan

salah satu faktor utama kegagalan struktur. Oleh sebab itu sebelum melakukan

analisis dan desain struktur, perlu adanya gambaran yang jelas mengenai perilaku

dan besar beban yang bekerja pada struktur beserta karakteristiknya.

A. Beban - Beban Pada Struktur

Dalam melakukan analisis desain suatu struktur, perlu ada gambaran

yang jelas mengenai perilaku dan besar beban yang bekerja pada

struktur. Hal penting yang mendasar adalah pemisahan antara beban-

beban yang bersifat statis dan dinamis.

(24)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

Gaya statik adalah gaya yang bekerja secara terus menerus pada struktur

dan yang diasosiasikan dengan gaya-gaya ini juga secara perlahan-lahan timbul,

dan juga mempunyai karakter steady state.

Gaya dinamis adalah gaya yang bekerja secara tiba-tiba pada struktur.

Pada umumnya tidak bersifat steady state dan mempunyai karakteristik besar dan

lokasinya berubah-ubah dengan cepat. Deformasi pada struktur akibat beban ini

juga berubah-ubah secara cepat. Gaya dinamis dapat menyebabkan terjadinya

osilasi pada struktur hingga deformasi puncak tidak terjadi bersamaan dengan

terjadinya gaya terbesar.

Gambar 2.2. Beban pada struktur 1. Beban Statis

Jenis-jenis beban statis menurut Peraturan Pembebanan Untuk Rumah Dan

Gedung 1983 adalah sebagai berikut:

a. Beban Mati (Dead Load/ DL)

Beban mati adalah berat dari semua bagian dari suatu gedung yang

bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian -

Beban Statik

Beban Mati :

- Beban akibat berat sendiri stuktur - Beban akibat berat elemen bangunan

Beban Dinamik

Beban Hidup :

- Beban hunian atau penggunaan (akibat orang, peralatan, kendaraan)

- Beban akibat air hujan

Beban Dinamik Menerus ( Osilasi ) : - Beban akibat gempa atau angin - Beban akibat getaran mesin

(25)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

penyelesaian, mesin-mesin serta peralatan yang merupakan bagian

yang tak terpisahkan dari gedung itu.

Tabel 2.1. Beban Mati Pada Struktur (Sumber : SNI 03-2847-2002)

Beban Mati Besar Beban Batu Alam 2600 kg / m2 Beton Bertulang 2400 kg / m2 Dinding pasangan 1/2 Bata 250 kg / m2 Kaca setebal 12 mm 30 kg / m2 Langit-langit + penggantung 18 kg / m2 Lantai ubin semen portland 24 kg / m2 Spesi per cm tebal 21 kg / m2

Pertisi 130 kg / m2

b. Beban hidup (Live load / LL )

Beban hidup adalah beban - beban yang bisa ada atau tidak ada pada

struktur untuk suatu waktu yang diberikan. Meskipun dapat

berpindah-pindah, beban hidup masih dapat dikatakan bekerja perlahan-lahan pada

struktur. Beban hidup diperhitungkan berdasarkan pendekatan matematis

dan menurut kebiasaan yang berlaku pada pelaksanaan konstruksi di

Indonesia. Untuk menentukan secara pasti beban hidup yang bekerja pada

suatu lantai bangunan sangatlah sulit, dikarenakan fluktuasi beban hidup

bervariasi, tergantung dan banyak faktor. Oleh karena itu, faktor

beban-beban hidup lebih besar dibandingkan dengan beban-beban mati.

(26)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

Tabel 2.2. Beban Hidup Pada Lantai Bangunan (Sumber : SNI 03-2847-2002)

Beban Hidup Lantai Bangunan Besar Beban Lantai Sekolahan 250 kg / m2 Tangga dan Bordes 300 kg / m2 Beban Pekerja 100 kg / m2

Lantai Atap 100 kg / m2

2. Beban Gempa (EarthquakeLoad/EL)

Gempa bumi adalah fenomena getaran yang dikaitkan dengan kejutan

pada kerak bumi. Beban kejut ini dapat disebabkan oleh banyak hal, tetapi salah

satu faktor yang utama adalah benturan pergesekan kerak bumi yang

mempengaruhi permukaan bumi. Lokasi gesekan ini terjadi disebut fault zone.

Kejutan yang berkaitan dengan benturan tersebut akan menjalar dalam bentuk

gelombang. Gelombang ini menyebabkan permukaan bumi dan bangunan di

atasnya bergetar. Pada saat bangunan bergetar, timbul gaya-gaya pada struktur

bangunan karena adanya kecenderungan massa bangunan untuk mempertahankan

dirinya dan gerakan. Gaya yang timbul disebut gaya inersia. Besar gaya tersebut

bergantung pada banyak faktor yaitu:

a. Massa bangunan

b. Pendistribusian massa bangunan

c. Kekakuan struktur

d. Jenis tanah

e. Mekanisme redaman dan struktur

f. Perilaku dan besar alami getaran itu sendiri

g. Wilayah kegempaan

h. Periode getar alami

Besarnya Beban Gempa Dasar Nominal horizontal akibat gempa menurut

Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung ( SNI

03-1726-2002), dinyatakan sebagai berikut:

(27)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

V =

t W R CI

...(2.1)

Dengan:

V = Beban Gempa Dasar Nominal (Beban Gempa Rencana)

C = Koefisien gempa yang besarnya tergantung wilayah gempa dan

waktu getar struktur. Harga C ditentukan dari Diagram Respon

Spektrum, setelah terlebih dahulu dihitung waktu getar dari

struktur.

Wt= Kombinasi dari beban mati dan beban hidup yang direduksi

I = Faktor Keutamaan Struktur

R = Faktor Reduksi Gempa

Untuk Tugas akhir ini,lokasi berada di Semarang sehingga

berdasarkan SNI 03 -1726 -2002, maka Semarang terletak di WG

(Wilayah Gempa) 2

Untuk menentukan harga C harus diketahui terlebih dahulu jenis

tanah tempat struktur bangunan itu berdiri. Untuk menentukan jenis

tanah menggunakan rumus tegangan tanah dasar sesuai dengan yang

tertera pada Diktat Kuliah Rekayasa Pondasi sebagai berikut:

= c + σ tan φ...(2.2)

σ1 = 1. h1 ...(2.2.1)

Dengan:

= Tegangan geser tanah ( kg/cm2)

= Nilai kohesi tanah pada lapisan paling dasar lapisan yang

c

ditinjau

σ = Tegangan normal masing-masing lapisan tanah ( kg/cm)

= Berat jenis masing-masing lapisan tanah ( kg/cm)

= Tebal masing-masing lapisan tanah h

φ = Sudut geser pada lapisan paling dasar lapisan yang ditinjau

(28)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

Tabel 2.3. Jenis-Jenis Tanah (Sumber : SNI 03-2847-2002

Jenis tanah

Kecepatan rambat gelombang geser

rata-rata vs (m/det)

Nilai hasil Test Penetrasi Standar

rata-rata

N

Kuat geser tanah rata-rata

Su (kPa)

Tanah Keras _v_s≥₃₅₀ _N ≥₅₀ _S_u≥₁₀₀ Tanah Sedang ₁₇₅_≤ _v_s_{< 350} ₁₅_≤ _N_{< 50} ₅₀_≤_S_u_{< 100}

vs < 175 N < 15 Su < 50 Tanah Lunak _{Atau, setiap profil dengan tanah lunak yang tebal total lebih dari 3 m,}

dengan PI > 20, wn≥ 40%, dan Su < 25 kPa Tanah Khusus Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi )

Tabel 2.4. Keutamaan untuk berbagai kategori gedung dan bangunan (Sumber : SNI 03-2847-2002)

Jenis Struktur Bangunan/Gedung I Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan, dan perkantoran.

Monumen dan bangunan monumental

Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instansi air bersih,pembangkit tenaga listrik,pusat penyelamatan dalam keadaan darurat,fasilitas radio dan televisi.

Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas,produk minyak bumi,asam,bahan beracun.

Cerobong,tangki diatas menara.

1 1

1,5

1,5 1,25

(29)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

Tabel 2.5. Faktor Reduksi Gempa (Sumber : SNI 03-1726-2002) Sistem dan subsistem struktur

bangunan gedung Uraian system pemikul beban gempa Rm Sistem rangka pemikul momen

(Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur)

1.Rangka pemikul momen khusus

a. Baja b. Beton bertulang

2.Rangka pemikul momen menengah beton (SRPMM) (tidak untuk wilayah 5 dan 6)

3. Rangka pemikul momen biasa (SRPMB) a. Baja

b. Beton bertulang

4.Rangka batang baja pemikul momen khusus (SRBPMK)

8,5

5,5

4,5

3,5

6,5

Besarnya faktor respon gempa didapat dari diagram spektrum respon

gempa diperlihatkan pada gambar dibawah ini:

0.75

0.55

0.45

0.30

0.22 0.18

0.60.67

C= 0.33/T (Tanah Sedang)

C= 0.23/T (Tanah Keras) C= 0.50/T (Tanah Lunak)

Wilayah Gempa 3

C

T

0.2

Gambar 2.3 Diagram spektrum respon gempa

Perencanaan struktur di daerah gempa menggunakan konsep desain

kapasitas yang berarti bahwa ragam keruntuhan struktur akibat beban gempa yang

(30)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

besar ditentukan lebih dahulu dengan elemen-elemen kritisnya dipilih sedemikian

rupa agar mekanisme keruntuhan struktur dapat memencarkan energi yang

sebesar-besarnya.

Konsep desain kapasitas dipakai untuk merencanakan kolom-kolom pada

struktur agar lebih kuat dibanding dengan elemen-lemen balok (Strong Coloumn

Weak Beam). Hal ini dilakukan dengan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut:

a. Pada mekanisme sendi plastis pada balok pemencaran energi gempa terjadi

di dalam banyak unsur, sedang pada mekanisme sendi plastis kolom

pemencaran energi terpusat pada sejumlah kecil kolom-kolom struktur.

b. Pada mekanisme sendi plastis pada balok, bahaya ketidakstabilan akibat

efek perpindahan jauh lebih kecil dibandingkan dengan mekanisme sendi

plastis pada kolom.

c. Keruntuhan kolom dapat menyebabkan keruntuhan total dari keseluruhan

bangunan.Pada prinsipnya dengan konsep desain kapasitas elemen-elemen

utama penahan gempa dapat dipilih, direncanakan dan detail sedemikian

rupa, sehingga mampu memencarkan energi gempa yang cukup besar

tanpa mengalami keruntuhan struktur secara total, sedangkan

elemen-elemen lainnya diberi kekuatan yang cukup sehingga mekanisme yang

telah dipilih dapat dipertahankan pada saat terjadi gempa kuat.

3. Beban Angin (WindLoad/WL)

Beban angin adalah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian

gedung yang disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara. Beban angin

ditunrukan dengan menganggap adanya tekanan positip 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 telah ditentukan dengan koefisien-koefisien

angin yang telah ditentukan dalam peraturan ini. Tekanan tiup diambil 25 kg/m2,

sedang untuk koefisien angin diambil untuk koefisien angin untuk gedung tertutup

dan sudut kemiringan atap ( α ) kurang dari 65º.

(31)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

B. Faktor Beban dan Kombinasi Pembebanan

Untuk keperluan desain, analisis dan sistem struktur perlu diperhitungkan

terhadap kemungkinan terjadinya kombinasi pembebanan (Load Combination)

dan beberapa kasus beban yang dapat bekerja secara bersamaan selama umur

rencana. Menurut Peraturan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung 1983, ada 2

kombinasi pembebanan yang perlu ditinjau pada struktur yaitu Kombinasi

Pembebanan Tetap dan Kombinasi Pembebanan Sementara. Disebut pembebanan

tetap karena beban dianggap dapat bekerja terus menerus pada struktur selama

umur rencana. Kombinasi pembebanan ini disebabkan oleh bekerjanya beban mati

(Dead Load) dan beban hidup (Live Load).

Kombinasi pembebanan sementara tidak bekerja secara terus menerus

pada struktur, tetapi pengaruhnya tetap diperhitungkan dalam analisa. Kombinasi

pembebanan ini disebabkan oleh bekerjanya beban mati, beban hidup dan beban

gempa. Nilai - nilai beban tersebut di atas dikalikan dengan suatu faktor

magnifikasi yang disebut faktor beban, tujuannya agar struktur dan komponennya

memenuhi syarat kekuatan dan layak pakai terhadap berbagai kombinasi beban.

Faktor beban memberikan nilai kuat perlu bagi perencanaan pembebanan

pada struktur. SNI 03 – 2847 – 2002 menentukan nilai kuat perlu sebagai

berikut:

a. Untuk beban mati / tetap : Q = 1.2

b. Untuk beban hidup sementara : Q = 1.6

Namun pada beberapa kasus yang meninjau berbagai kombinasi

beban,nilai kombinasi kuat perlu yang diberikan:

U = 1,2 D+1,6 L

U = 1,2 D + 1,0 L ± 1,0 E

Dengan:

D = Beban Mati

L = Beban Hidup

E = Beban Gempa

(32)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

2.4.4. FAKTOR REDUKSI KEKUATAN

Faktor reduksi kekuatan merupakan suatu bilangan yang bersifat

mereduksi kekuatan bahan, dengan tujuan untuk mendapatkan kondisi paling

buruk jika pada saat pelaksanaan nanti terdapat perbedaan mutu bahan yang

ditetapkan sesuai standar bahan yang ditetapkan dalam perencanaan sebelumnya.

SNI 03 – 2847 – 2002 menetapkan berbagai nilai faktor reduksi (ф) untuk

berbagai jenis besaran gaya yang didapat dari perhitungan struktur.

Tabel 2.6. Tabel Reduksi Kekuatan (Sumber : SNI 03-2847-2002)

Kondisi Pembebanan Faktor Reduksi Beban lentur tanpa gaya aksial 0.80 Beban aksial dan beban aksial dengan lentur

Gaya aksial tarik, aksial tarik dengan lentur Gaya aksial tekan, aksial tekan dengan lentur Dengan tulangan Spiral

Dengan tulangan biasa

0.80

0.70 0.65 Lintang dan Torsi

Pada komponen struktur penahan gempa kuat Pada kolom dan balok yang diberi tulangan diagonal

0.75 0.55 0.80

Tumpuan pada Beton 0.65

Daerah pengangkuran pasca tarik 0.85 Penampang lentur tanpa beban aksial pada komponen

struktur pratarik dimana panjang penanaman strand- nya kurang dari panjang penyaluran yang ditetapkan

0.75

Beban lentur, tekan, geser dan tumpu pada beton polos

structural 0.55

2.5. ANALISIS PERHITUNGAN STRUKTUR

Struktur atas adalah struktur bangunan gedung yang secara visual

berada di atas tanah, yang terdiri dan struktur portal utama yaitu kesatuan

antara balok, kolom dan struktur sekunder seperti pelat, tangga, lift, balok

anak.

(33)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

Perencanaan struktur portal utama direncanakan dengan

menggunakan prinsip strong column weak beam, dimana sendi-sendi

plastis diusahakan terletak pada balok- balok.

2.5.1. PERENCANAAN PELAT

Pelat adalah struktur planar kaku yang secara khas terbuat dari material

monolit dengan tinggi yang kecil dibandingkan dengan dimensi - dimensi lainnya.

Untuk merencanakan pelat beton bertulang yang perlu dipertimbangkan tidak

hanya pembebanan, tetapi harus juga ukuran dan syarat-syarat dan peraturan yang

ada. Pada perencanaan ini digunakan tumpuan terjepit penuh untuk mencegah

pelat berotasi dan relatif sangat kaku terhadap momen puntir dan juga di dalam

pelaksanaan pelat akan dicor bersamaan dengan balok.

Pelat merupakan panel-panel beton bertulang yang mungkin bertulangan

dua atau satu arah saja tergantung sistem strukturnya. Apabila pada struktur pelat

perbandingan bentang panjang terhadap lebar kurang dan 2, maka akan

mengalami lendutan pada kedua arah sumbu. Beban pelat dipikul pada kedua arah

oleh empat balok pendukung sekeliling panel pelat, dengan demikian pelat

menjadi suatu pelat yang melentur pada kedua arah. Dengan sendirinya pula

penulangan untuk pelat tersebut harus menyesuaikan. Apabila panjang pelat sama

dengan lebarnya, perilaku keempat balok keliling dalam menopang pelat akan

sama. Sedangkan apabila panjang tidak sama dengan lebar, balok yang lebih

panjang akan memikul beban lebih besar dan balok yang pendek (penulangan satu

arah).

(34)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

Dimensi bidang pelat Lx dan Ly dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.4. Arah sumbu lokal dan sumbu global pada elemen pelat

Langkah perencanaan penulangan pelat adalah sebagai berikut ini:

1. Menentukan syarat-yarat batas, tumpuan dan panjang bentang.

2. Menentukan

x y L L

dimana Ly = 4,8 m dan Lx = 4,5 m

3. Menetukan tebal pelat. Berdasarkan SNI 03 – 2847 – 2002 maka

tebal pelat adalah:

A. Untuk pelat dua arah ditentukan berdasarkan ketentuan sebagai

berikut:

a) Untuk αm yang sama atau lebih kecil dari 0,2 harus

menggunakan tabel diatas.

b) Untuk αm lebih besar dari 0,2 tapi tidak lebih dari 2,0 ketebalan

pelat minimum harus memenuhi :

λn {0,8 + fy/ 1500}

h = ...(2.4)

36 + 5β (αm – 0,2)

c) Untuk αm lebih besar dari 2, 0 ketebalan pelat minimum tidak

boleh kurang dari:

λn {0,8 + fy/ 1500}

(35)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

h = ...(2.5)

36 + 9β

Ln =

X L

y L

...(2.6)

Dimana : Ln = panjang bersih pelat

4. Memperhitungkan beban-beban yang bekerja pada pelat lantai.

5. Menentukan momen yang menentukan (Mu)

a. Mlx (momen lapangan arah-X)

b. Mtx (momen tumpuan arah-X)

c. Mly (momen lapangan arah-Y)

d. Mty (momen tumpuan arah-Y)

e. Mtlx = 0,5 Mlx (momen jepit tak terduga arah-X)

f. Mtly = 0,5 Mly (momen jepit tak terduga arah-Y)

6. Menghitung penulangan arah-X dan arah-Y

Data – data yang diperlukan :

a. Tebal pelat (h)

b. Momen (Mu)

c. Tinggi efektif (dx dan dy)

d. Tebal selimut beton (d)

e. Diameter tulangan

Proses yang harus dikerjakan dalam menghitung tulangan adalah:

a. Mn =

ϕ

M

u

...(2.7)

b. k =

RI d b

M

u

.

. ...(2.8)

c. F = 1- √1-2k ...(2.9)

d. Fmax = β x 450 x (600 + fy) ...(2.10)

e. Jika F>Fmax maka digunakan tulangan ganda

(36)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

Jika F<Fmax maka: As = F x b x d x

y

f RI

...(2.11)

f . As terpasang bisa ditentukan

g. Pemeriksaan tulangan

ρmax= 0,75. ρb

ρmin = 0,0025 ( tabel 7 cur I Hal 51, mutu baja 240 untuk pelat )

ρ =

d b terpsang As

. ...(2.12)

Kontrol: ρmin < ρ< ρmax

ρ < ρmin digunakan rumus As = ρmin. b. d

2.5.2. PERENCANAAN STRUKTUR PORTAL UTAMA

Perencanaan portal mengacu pada SNI 03 – 1726– 2002 dimana

struktur dirancang sebagai portal daktail penuh (K = 1) dimana

penempatan sendi-sendi plastis pada balok (strong column weak beam).

Pengendalian terbentuknya sendi-sendi plastis pada lokasi-lokasi yang

telah ditentukan lebih dahulu dapat dilakukan secara pasti terlepas dan

kekuatan dan karakteristik gempa. Filosofi perencanaan seperti itulah yang

dikenal sebagai Konsep Desain Kapasitas.

2.5.2.1.PRINSIP DASAR DESAIN KAPASITAS

Dalam Konsep Desain Kapasitas, untuk menghadapi gempa kuat yang

mungkin terjadi dalam periode waktu tertentu, maka mekanisme keruntuhan suatu

portal dipilih sedemikian rupa, sehingga pemencaran energi gempa terjadi secara

memuaskan dan keruntuhan yang terjadi secara katastropik dapat dihindarkan.

Gambar 2.4. memperlihatkan dua mekanisme khas yang dapat terjadi pada

portal-portal rangka. Mekanisme goyang dengan pembentukan sebagian besar sendi

(37)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

plastis pada balok-balok lebih dikehendaki daripada mekanisme dengan

pembentukan sendi plastis yang terpusat hanya pada ujung-ujung kolom suatu

lantai, karena:

1. Pada mekanisme pertama (Gambar 2.4.a) penyebaran energi gempa

terjadi dalam banyak unsur, sedangkan pada mekanisme kedua

(Gambar 2.4.b) penyebaran energi terpusat pada sejumlah kecil

kolom-kolom struktur.

2. Daktilitas kurvatur yang dituntut dan balok untuk menghasilkan

daktilitas struktur tertentu, misalnya u = 5 pada umumnya jauh lebih

mudah dipenuhi daripada kolom yang seringkali tidak memiliki

cukup daktilitas akibat gaya aksial tekan yang bekerja.

Gambar 2.5. Mekanisme Khas Yang Dapat Terjadi Pada Portal

Guna menjamin terjadinya mekanisme goyang dengan pembentukan

sebagian besar sendi plastis pada balok, Konsep Desain Kapasitas diterapkan

untuk merencanakan agar kolom-kolom lebih kuat dan balok-balok portal (Strong

Column-Weak Beam). Keruntuhan geser balok yang bersifat getas juga diusahakan agar tidak terjadi lebih dahulu dan kegagalan akibat beban lentur pada

sendi-sendi plastis balok setelah mengalami rotasi-rotasi plastis yang cukup besar.

(38)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

Pada prinsipnya, dengan Konsep Desain Kapasitas elemen-elemen utama

penahan beban gempa dapat dipilih, direncanakan dan didetail sedemikian rupa,

sehingga mampu memencarkan energi gempa dengan deformasi inelastisitas yang

cukup besar tanpa runtuh, sedangkan elemen-elernen lainnya diberi kekuatan yang

cukup, sehingga mekanisme yang telah dipilih dapat dipertahankan pada saat

terjadi gempa kuat.

2.5.2.2.PERENCANAAN STRUKTUR BALOK

Dalam pradesain tinggi balok menurut SNI 03-2847-2002 merupakan

fungsi dan bentang dan mutu baja yang digunakan. Secara umum pradesain tinggi

balok direncanakan L/10 - L/15, dan lebar balok diambil 1/2H - 2/3H dimana H

adalah tinggi balok.

Pada perencanaan balok maka pelat dihitung sebagai beban dimana

pendistribusian gayanya menggunakan metode amplop. Dalam metode amplop

terdapat 2 macam bentuk yaitu pelat sebagai beban segi tiga dan pelat sebagai

beban trapesium. Adapun persamaan bebannya adalah sebagai berikut:

Perataan beban pelat pada perhitungan balok

a. Perataan Beban Trapesium

Gambar 2.5.1 Perataan Beban

(39)

Momen Maximum beban trepesium berdasarkan grafik dan tabel

penulangan beton bertulang adalah :

Mmax =

(

)

24

4 2

2 3

a L

w −

= 1/48. Lx. qu. ( Ly² -.Lx²) ...(2.13)

Momen max beban segi empat berdasarkan grafik dan tabel

Mmax = 1/8. w.L² = 1/8. qek. Ly ² ...(2.14)

pers (1) + pers (2)

1/48. Lx. qu. ( Ly² -.Lx²) + 1/8. qek. Ly ²= 0

q =

(

)

2 2 2

6 . .

y x y x

L L L qu

L −

...(2.15)

b. Perataan beban segitiga

Gambar. 2.5.2 Perataan Beban Segitiga

Mmax = 1/12 .w. L² = 1/12 . 1/2 . Lx .qu . Lx²

= 1/24 . qu. Lx³ ...(2.16)

Mmax = 1/8. qeq . Lx² ...(2.17)

Pers ( 1 ) + ( 2 )

1/24 . qu. Lx³ + 1/8. qeq . Lx²

(40)

Hendra Laksono Budi / 06.12.0005

qeq = 1/3. qu . Lx ...(2.18)

Perhitungan penulangan balok struktur beton menggunakan program SAP

2000 versi 11.0. Prosedur desain elemen-elemen balok dari struktur dengan SAP 2000 versi 11.0 terdiri dua tahap sebagai berikut:

a. Desain tulangan pokok untuk menahan momen lentur

b. Desain tulangan geser (sengkang) untuk menahan gaya geser

c. Desain tulangan untuk menahan torsi

2.5.2.3.PERENCANAAN STRUKTUR KOLOM

Kolom juga harus ditinjau terhadap kemungkinan adanya beban eksentris.

Pembebanan pada kolom dibedakan menjadi dua kondisi yaitu beban terpusat dan

beban eksentris. Umumnya beban pada kolom termasuk beban eksentris dan

sangat jarang beban kolom yang tepat terpusat. Pada beban eksentris pusat beban

tidak berada tepat dipusat titik berat penampang, tetapi terdapat eksentrisitas jarak

sebesar “e” dari pusat beban kepusat penampang. Adanya eksentrisitas ini harus

diperhitungkan karena menimbulkan momen.

Untuk mencari besarnya momen rencana kolom dapat dilihat dari besarnya

momen hasil perhitungan mekanika dengan program SAP2000 versi 11.0 dan dari

perhitungan momen aktual balok.

Perhitungan penulangan kolom dan struktur beton im menggunakan

program SAP2000 versi 11.0. Prosedur desain elemen-elemen kolom dari struktur

dengan SAP2000 versi 11.0 terdiri dua tahap sebagai berikut:

a. Desain tulangan pokok untuk menahan momen lentur

b. Desain tulangan geser (sengkang) untuk menahan gaya geser

2.5.3. PERENCANAAN TANGGA

Struktur tangga digunakan untuk melayani aksebilitas antar lantai pada

gedung yang mempunyai tingkat lebih dan satu. Tangga merupakan komponen

(41)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

yang harus ada pada bangunan berlantai banyak walaupun sudah ada peralatan

transportasi vertikal lainnya, karena tangga tidak memerlukan tenaga mesin.

Gambar 2.5.3 Sketsa tangga

Adapun parameter yang perlu diperhatikan pada perencanaan struktur

tangga adalah sebagai berikut:

a. Tinggi antar lantai

b. Tinggi Antrede

c. Jumlah anak tangga

d. Kemiringan tangga

e. Tebal pelat beton

f. Tinggi Optrede

g. Lebar bordes

h. Lebar anak tangga

i. Tebal selimut beton

j. Tebal pelat tangga

Gambar 2.5.4 Pendimensian Tangga

(42)

Perhitungan gaya-gaya dalam yang terjadi pada struktur tangga seluruhnya

dilakukan dengan menggunakan SAP 2000. Untuk perhitungan penulangan pelat

tangga dapat mengikuti prosedur yang sama dengan penulangan pelat lantai

setelah didapat gaya - gaya dalam dari SAP 2000.

2.5.4. PERENCANAAN STRUKTUR BAWAH (SUB STRUCTURE)

Berdarsarkan data tanah hasil penyelidikan, beban-beban yang bekerja dan

kondisi sekitar proyek, telah dipilih penggunaan pondasi tiang pancang.

Pemilihan sistem pondasi ini didasarkan atas pertimbangan:

1. Beban yang bekerja cukup besar.

2. Pondasi tiang pancang dibuat dengan sistem sentrifugal, menyebabkan

beton lebih rapat sehingga dapat menghindari bahaya korosi akibat

rembesan air.

3. menggunakan pondasi pancang karena proyek yang jauh dari

pemukiman dan sarana fasilitas umum sehingga pelaksanaaannya tidak

mengganggu lingkungan sekitar.

2.5.4.1.Penentuan Parameter Tanah

Kondisi tanah selalu mempunyai peranan penting pada suatu lokasi

pekerjaan konstruksi. Tanah adalah landasan pendukung suatu bangunan. Untuk

dapat mengetahui susunan lapisan tanah yang ada, serta sifat - sifatnya secara

mendetail, untuk perencanaan suatu bangunan yang akan dibangun maka

dilakukan penyelidikan dan penelitian. Pekerjaan penyelidikan dan penelitian

tanah ini merupakan penyelidikan yang dilakukan di laboratorium dan lapangan.

Maksud dan penyelidikan dan penelitian tanah adalah melakukan

investigasi pondasi rencana bangunan untuk dapat mempelajari susunan lapisan

tanah yang ada, serta sifat-sifatnya yang berkaitan dengan jenis bangunan yang

akan dibangun di atasnya.

(43)

BAB 2 Perencanaan Struktur Perencanaan Struktur Rusunawa Unimus

2.5.4.2.Analisis Daya Dukung Tanah

Analisis Daya dukung mempelajari kemampuan tanah dalam mendukung

beban pondasi struktur yang terletak di atasnya. Daya dukung tanah ( Bearing

Capacity ) adalah kemampuan tanah untuk mendukung beban baik dan segi struktur pondasi maupun bangunan di atasnya tanpa terjadi keruntuhan geser.

Daya dukung batas ( ultimate bearing capacity ) adalah daya dukung

terbesar dari tanah dan biasanya diberi simbol q ult. Daya dukung mi merupakan

kemampuan tanah mendukung beban, dan diasumsikan tanah mulai terjadi

keruntuhan. Besamya daya dukung yang diijinkan sama dengan daya dukung

batas dibagi angka keamanan, rumusnya adalah:

FK ult all

q

q = ...(2.19)

Perancangan pondasi harus dipertimbangkan terhadap keruntuhan geser dan

penurunan yang berlebihan. Untuk terjaminnya stabilitas jangka panjang,

perhatian harus diberikan pada perletakan dasar pondasi. Pondasi harus diletakkan

pada kedalaman yang cukup untuk menanggulangi resiko adanya erosi

permukaan, gerusan, kembang susut tanah dan gangguan tanah di sekitar pondasi.

2.5.4.3.Perencanaan Pondasi Tiang Pancang

A. Perhitungan Daya Dukung Vertikal Tiang Pancang

Analisis-analisis kapasitas daya dukung dilakukan dengan cara pendekatan

untuk memudahkan perhitungan. Persamaan-persamaan yang dibuat dikaitkan

dengan sifat - sifat tanah dan bentuk bidang geser yang terjadi saat keruntuhan.

1. Berdasarkan kekuatan bahan

Menurut tata cara perencanaan struktur beton untuk bangunan

gedung SNI 03 – 2847 - 2002, kuat tumpu rencana pada beton tidak

boleh melampaui

A1 = φ.(0,85.f’c.A1) ...(2.20)

Keterangan :

(44)

φ = 0,8

f’c = 25 Mpa = 250 kg/cm2

Luas penampang tiang pancang (A1) = SL2 - SD2

2. Berdasarkan hasil sondir

Tes Sondir atau Cone Penetration Test ( CPT ) pada dasarnya adalah

untuk memperoleh tahanan ujung ( q ) dan tahanan selimut ( c )

sepanjang tiang. Tes sondir mi biasanya dilakukan pada tanah - tanah

kohesif dan tidak dianjurkan pada tanah berkerikil dan lempung keras.

Berdasarkan faktor pendukungnya, daya dukung tiang pancang dapat

digolongkan sebagai berikut.

a. End Bearing Pile

Tiang pancang yang dihitung berdasarkan tahanan ujung dan

memindahkan beban yang diterima ke lapisan tanah keras di

bawahnya.

Persamaan yang digunakan untuk menentukan daya dukung

tanah terhadap tiang adalah

3 *p A

Q_tiang = tiang ...(2.21)

Kemampuan tiang terhadap kekuatan bahan:

P tiang = Bahan x A tiang

dengan:

Qtiang = Daya dukung keseimbangan tiang ( kN )

Atiang = Luas permukaan tiang ( m )

P = Nilai conus hasil sondir ( kN/m )

3 = Faktor keamanan

P tiang = Kekuatan yang diijinkan pada tiang pancang (kg )

Bahan = Tegangan tekan ijin bahan tiang ( kg/cm )

b. Friction Pile

(45)

Jika pemancangan tiang sampai lapisan tanah keras sulit

dilaksanakan karena letaknya sangat dalam, dapat dipergunakan

tiang pancang yang daya dukungnya berdasarkan perletakan antara

tiang dengan tanah (cleef).

Persamaan daya dukung yang diijinkan terhadap tiang adalah:

5 *JHP O

Q_tiang = ...(2.22)

Dengan:

Qtiang = Daya dukung keseimbangan tiang ( kN)

O = Keliling tiang pancang ( m)

JHP = Total friction ( kN/m )

5 = Faktor Keamanan

c. End Bearing And Friction Pile

Jika perhitungan tiang pancang didasarkan terhadap tahanan

ujung dan hambatan pelekat, persamaan daya dukung yang

diijinkan adalah:

5 * 3

*p _O _C A

Q_tiang = tiang + ...(2.23)

Dengan:

Qtiang = Daya dukung keseimbangan tiang ( kN)

O = Keliling tiang pancang ( m)

JHP = Total friction ( kN/m)

3. Berdasarkan Pelaksanaan

Dengan rumus pancang A. Hilley:

P =

) (

5 ,

0 x c₁ c₂ c₃ s

xWxHx _b

h

+ +

+ η η ...(2.24)

Dengan:

P = kapasitas beban pada tiang

(46)

W = berat hammer dalam kg ( = 3250 kg = 3,25 ton )

H = timggi jatuh hammer dalam cm ( 2m = 200 cm )

S = penurunan perpukulan dalam cm ( = 1,4 cm)

c₁ = tekanan elastis sementara pada tiang dan penutup = 0,3

c = simpangan tiang akibat tekanan elastis sementara = 0,4 ₂

c₃ = tekanan elastis sementara pada tanah = 0,9

h

η = efisiensi hammer = 65 % untuk double acting hammer= 100 %

untuk drop hammer

b η = p W p e W + + 2.

jika W > e.p ...(2.25)

b η = p W p e W + + 2.

-2 . ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + − p W p e W

jika W < e.p...(2.26)

e = koefisien restitusi ( 0 s/d 0,5)

B. Daya Dukung Ijin Tiang Group ( Pall Group)

Dalam pelaksanaan jarang dijumpai pondasi yang hanya terdiri dan satu

tiang saja, tetapi terdiri dan kelompok tiang. Teori membuktikan dalam daya

dukung kelompok tiang geser tidak sama dengan daya dukung tiang secara

individu dikalikan jumlah tiang dalam kelompok, melainkan akan lebih kecil

karena adanya faktor efisiensi.

( ) (

)

tunggal) tiang dukung (daya P Eff P tiang antar jarak : s tiang diameter : d derajat dalam (d/s), tan arc : tiang jumlah : n baris jumlah : m : dimana n * m n 1n m m 1 n 90 1 Eff tiang 1 all group