Perhitungan_dan_Desain_Struktur_Plat_Lan.pdf

(1)

P

e

r

h

i

t

u

n

g

a

n

S

t

r

u

k

t

u

r

P

l

a

t

d

a

n

P

o

n

d

a

s

i

G

o

r

o

n

g

-

G

o

r

o

n

g

Jl. Banyumas Wonosobo

Oleh :

Nasyiin Faqih, ST. MT.

Engineering CIVIL Design

Juli 2016

(2)

2 | P a g e

Perhitungan Struktur Plat dan Pondasi Gorong-gorong

Alamat : Jl. Banyumas Km. Wonosobo

A. Peraturan dan Standar Perencanaan

1. Peraturan Perencanaan Tahan Gempa untuk Gedung SNI - PPTGIUG 2000 2. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Gedung SKSNI 02-2847-2002 3. Pedoman Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983

B. Referensi

1. Dewobroto, W., Aplikasi Rekayasa Konstruksi dengan SAP 2000, Elex Media Komputindo, Jakarta 2004

2. Wigroho, H. Y., Analisis dan Perancangan Struktur Frame menggunakan SAP 2000 versi 7.42, Andi Offset, Yogyakarta, Februari 1999

3. Kusuma, Gideon, Desain Struktur Rangka Beton Bertulang Di Daerah Rawan Gempa, Erlangga, Jakarta, 1993

4. Salmon, Charles.G. Struktur Baja Desain dan Perilaku 1 dan 2, Gramedia Pustaka Utama, 1996

5. Widodo, Respon Dinamik Struktur Elastik, UII Press, Yogyakarta, September 2001

C. Program Komputer

Program Komputer yang digunakan untuk analisis Beton dan Baja adalah SAP2000 v. 12.00 Untuk pengolahan data dan perhitungan desain manual menggunakan program excel.

(3)

Jl. Banyumas Km. … Wonosobo

D. Bahan Struktur

1. Beton

Kuat beton yang disyaratkan , fc’ =25 Mpa atau K-300 Modulus Elastisitas beton Ec = 4700. fc’ = 2,1.104 MPa 2. Baja Tulangan

diameter < 12 mm menggunakan BJTP (polos) fy = 2400 MPa diameter > 12 mm menggunakan BJTD (deform) fy = 400 Mpa

E. Asumsi yang Digunakan

1. Pemodelan struktur 3-D (space frame) dilakukan dengan program komputer 2. Efek P-delta diabaikan

3. Plat lantai dianggap sebagai diafragma sangat kaku pada bidangnya

F. Perencanaan

I. Langkah-langkah Perencanaan Pelat

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

2. Menentukan tebal pelat lantai ( berdasarkan ketentuan SK SNI 2002 ayat 11 butir 5 sub butir 3 ) dan melakukan cheking terhadap lendutan yang diijinkan. 3. Menghitung beban yang bekerja pada pelat, yang terdiri dari beban mati (DL)

dan beban hidup (LL).

4. Menghitung kombinsai pembebanan

5. Mencari gaya-gaya dalam dan Defleksi dengan SAP2000.

II. Penentuan Tebal Pelat

Penentuan tebal pelat lantai mengacu pada rumus sebagai berikut :

(4)

4 | P a g e

dimana :

h = ketebalan pelat

ln = bentang terpanjang fy = mutu baja tulangan β = ly/lx

Gambar 2. Dimensi pelat lantai atas

Lx = 4000 mm Ly = 6000 mm ℎ𝑚𝑎𝑥 ≤ 6000(0,8 + 240₁₅₀₀₎ 36 = 160 𝑚𝑚 ℎ𝑚𝑖𝑛 ≤ 6000(0,8 + 240₁₅₀₀₎ 36 + 9 6000₄₀₀₀ = 116 𝑚𝑚

Diambil tebal pelat lantai semi basement, h = 200 mm = 0,20 m

Untuk memodelkan pelat lantai, dianggap lantai mampu menahan gaya-gaya dari arah horizontal / gempa maupun arah vertikal. Dalam SAP2000, pada menu Define Area Section, terdapat 3 pilihan untuk memodelkan pelat berdasarkan gaya-gaya atau momen yang diwakilinya, yaitu :

(5)

yang berputar pada sumbu yang tegak lurus bidangnya.

2. Element Plate, hanya memperhitungkan momen dan gaya transversal yang dihasilkan oleh gaya-gaya yang bekerja tegak lurus pada bidang element tersebut.

3. Element Shell, adalah element yang mempunyai kemampuan element Membrane dan

Shell sekaligus.

Dari pengertian tersebut, maka dipilih element Shell dengan type Shell Thick dengan asumsi pelat lantai sebagai pelat kaku yang mampu berperan untuk menahan gaya gempa dengan cara lantai tersebut harus dikekang (constraint).

III. Pembebanan Pada Atap Parkir

A. Pembebanan lantai untuk parkir (h = 0.20 m) 1. Beban Mati ( DL )

Beban sendiri pelat = 0,12 x 2400 = 288 kg/m2

Beban spesi cm = 2 x 21 = 42 kg/m2

Beban penutup lantai 1 cm = 1 x 24 = 24 kg/m2 Total DL = 354 kg/m2

= 0.354 T/ m²

2. Beban Hidup ( LL ) untuk lantai gedung parkir ( PPI untuk Gedung 1983 ) = 800 kg/ m²

Total LL = 800 kg/ m² = 0.8 T/m2 B. Pembebanan atap Gorong-gorong (h = 0,12 m)

1. Beban Mati ( DL )

Spesi ( tebal = 3cm ) = 3 . 21 kg/ m²/cm = 63 kg/ m² Total DL = 105 kg/ m²

= 1050 N/ m² 2. Beban Hidup ( LL ) ( PPI untuk Gedung 1983 ) = 250 kg/ m²

= 2500 N/ m²

IV. Pembebanan Balok

Rumus:

(6)

6 | P a g e

Ø Beban segitiga diubah menjadi beban merata ekuivalen qe =

Dimana: Lx dan Ly adalah panjang bentang untuk segmen pelat.

Lx = 4 Ly = 6

A. Pembebanan balok 1. Beban Mati ( DL )

Beban sendiri pelat = 0,12 x 2400 = 288 kg/m2

Beban spesi cm = 2 x 21 = 42 kg/m2

Beban penutup lantai 1 cm = 1 x 24 = 24 kg/m2

Total DL = 354 kg/m2

= 0.354 T/ m²

2. Beban Hidup ( LL ) untuk lantai gedung parkir ( PPI untuk Gedung 1983 ) = 800 kg/ m²

= 0.8 T/ m²

Beban Ekivalen :

Dimensi balok adalah 40/60 (Induk) dan 25/40 (Sloof)

Pembebanan Ekivalen plat trapesium pada balok - Beban Mati (DL) 𝑞𝑒𝑘 = 1 2. 𝑞. 𝑙𝑥 𝑙_𝑦2 . 𝑙𝑦2−1/3. 𝑙𝑥2 × 2 = 1 2. 354. 4 62 . 62− 1/3 × 42 × 2 = 1206.22 kg/m2 = 1,21 T/m2 - Beban Hidup (LL) 𝑞𝑒𝑘 = 1 3. 𝑞. 𝑙_𝑥 𝑙𝑦2 . 𝑙𝑦2−1/3. 𝑙𝑥2 × 2 = 1 2. 800. 4 62 . 62− 1/3 × 42 × 2 = 2725 kg/m2

(7)

= 2, 7 T/m2

Pembebanan Ekivalen plat segitiga - Beban Mati (DL) 𝑞𝑒𝑘 = 1 3. 𝑞. 𝑙𝑥 = 1₃. 354 = 472 kg/m2 = 0,4724 T/m2 - Beban Hidup (LL) 𝑞𝑒𝑘 = 1 3. 𝑞. 𝑙𝑥 = 1₃. 800 = 472 kg/m2 = 1,067 T/m2 V. Properties Penampang : 5.a. Balok

Dimensi balok dihitung berdasarkan ketentuan SNI :

Pendimensian Balok didesign berdasarkan panjang bentang antar kolom atau tumpuan yaitu : h = ₁₅1 𝑙 - ₁₀1 𝑙 b = 1 2ℎ - 2 3 ℎ Keterangan :

l = jarak antar kolom atau tumpuan h = Tinggi balok

b = Lebar balok

Jarak antar kolom terbesar =600 cm h = 40 cm – 60 cm, diambil h = 60 cm b = 20 cm – 40 cm, diambil b = 40 cm

(8)

8 | P a g e

Adapun properties penampang balok yang digunakan pada Plat Parkir Adalah

Tabel 1. Properties Penampang Balok

No Notasi b x h _(cm) Keterangan

1 B-40/60 60x100 balok induk tengah, plat parkir 2 BT-30/50 30x50 balok induk tepi, plat parkir 3 B-30/40 30x40 Balok Gorong-gorong

5.b. Properti penampang Pelat

Analisa Gaya Dalam pada pelat lantai dilakukan berdasarkan hasil analisa momen positif dan momen negatif menggunakan metode Finite Element dengan bantuan program sap2000. Hasil analisa Momen dan maximum displacement pada plat dengan program sap2000 berdasarkan kategori pembebanan dan fungsi tiap lantai. Tinjauan momen maksimum pada Area yang ditinjau dianggap mewakili tiap lantai sehingga tinjauan tidak dilakukan berdasarkan per-element Area ( tiap-tiap jalur mesh). Penulangan dilakukan 2 arah (two way slab) jika ly/lx ≤ 3 dan 1 arah (one way slab) jika ly/lx > 3.

Dimana: ly = bentang terpanjang lx = bentang terpendek

Dalam perencanaannya pelat lantai struktur Gorong-Gorong di Jalan Banyumas Km. 3 ini dibagi dalam 2 kelompok, yaitu :

 Pelat lantai Parkir Data :

 Tebal pelat : 20 cm  Diameter tulangan arah x : 1,6 cm  Diameter tulangan arah y : 1,6 cm

 Pelat lantai Gorong-gorong Data :

 Tebal pelat : 12 cm  Diameter tulangan arah x : 1,0 cm  Diameter tulangan arah y : 1,0 cm

(9)

VI. Pemodelan Struktur :

Struktur dimodelkan dalam 3 dimensi dengan menggunakan elemen kolom dan balok

Ukuran arah x = 8m Ukuran arah y = 6 m

Ukuran arah z =3 m + 3,5 = 7,5 m

Beban-beban gravitasi (beban mati dan beban hidup) disalurkan dari pelat ke balok, kemudian didistribusikan ke pondasi. Struktur dan komponen struktur direncanakan hingga semua penampang mempunyai kuat rencana minimum sama dengan kuat perlu yang dihitung berdasarkan kombinasi beban dan gaya terfaktor sesuai dg aturan.

VII. Kombinasi Pembebanan

Semua Komponen struktur dirancang memiliki kekuatan minimal sebesar kekuatan yang dihitung berdasarkan beban kombinasi berikut ini;

1. Kombinasi 1 1,4D

2. Kombinasi 2 1,2D + 1,6 L

dengan

D = Dead Load (Mati) L = Live Load (Hidup)

(10)

10 | P a g e

Gambar 2 : Denah dan Potongan perletakan Plat dan Balok

Gambar : Perspektif 3D Plat dan Balok

B 25/50

(11)

Pemodelan Plat Atas

Beban Mati Balok 40x 60 (bentang 4 m)

(12)

12 | P a g e

Momen Arah 3-3 Akibat Beban Kombinasi

Gaya Geser Momen 2-2

Gaya Torsi

(13)

Resultan Momen 2-2 (Arah sumbu x) Pelat Lantai Parkir

Resultan Momen M 2-2 (Searah Sumbu X) Untuk Beban Hidup LL

(14)

14 | P a g e

Dimensi Balok

- Balok B25X40 : 25 cm x 40 cm

(15)

(16)

16 | P a g e

Momen maksimum pada Area 121

Momen maksimum salah satu balok (elemen no 179)

(17)

(18)

18 | P a g e

VIII. KEBUTUHAN TULANGAN

Concrete frame design SAP2000

Berikut ini adalah hasil desain tulangan longitudinal maupun tulangan geser diperoleh data Dari concrete frame design SAP 2000 v.12.00, diambil contoh perhitungan desain balok B1 40X60 ukuran 40 X 60 cm, dan untuk perhitungan desain balok lainnya kami tabelkan

A. Perencanaan Balok B1 (luar selatan dan utara)

1. Daerah tumpuan

Dari sap 2000 v 12.00 diperoleh data luas tulangan untuk elemen tersebut : Tulangan longitudinal

Frame 16

- Tulangan perlu bagian atas A =1548 mm2

Digunakan : 6 D 19; A= 6 x 284 mm2=1701 mm2 > 1548 mm2…. ok

- Tulangan perlu bagian bawah A = 746 mm2

Digunakan : 3 D 19 ; A = 3 x 284 mm2 = 851 mm2 > 746 mm2 …..ok 2. Tulangan Lapangan :

- Tulangan perlu bagian atas A = 480 mm2

(19)

Digunakan : 6 D 19 ; A = 6 x 284 mm2 = 1701 mm2 > 1412 mm2 …..ok

B. Perencanaan Balok B2 (Tengah)

1. Daerah tumpuan

Dari sap 2000 v 12.00 diperoleh data luas tulangan untuk elemen tersebut : Tulangan longitudinal

Frame 16

Digunakan : 6 D 25; A= 6 x 491 mm2=2945 mm2 > 2935 mm2…. ok

Digunakan : 5 D 19 ; A = 5 x 284 mm2 = 1418 mm2 > 1338 mm2 …..ok 2. Tulangan Lapangan :

Digunakan : 3 D 19; A= 3 x 284 mm2 = 851 mm2 > 746 mm2…. ok

(20)

20 | P a g e

1. Tumpuan

Digunakan : 3 D 16; A= 3 x 201 mm2 = 603 mm2 > 460 mm2…. ok

2. Lapangan

Digunakan : 3 D 16; A= 603 mm2 > 475 mm2…. ok

II. PENULANGAN PLAT

A. Plat Lantai Parkir

Data Material : Tebal 20 cm. Resultan Momen Maksimum :

Negatif : - 6.75296 Ton-m/m Positif : 2.58364 Ton-m/m

Besar momen bervariasi. Tetapi untuk keseragaman penulangan digunakan momen yang terbesar. Semakin tua warna dari warna momen tersebut maka

(21)

momen akan semakin besar. Merah tua berarti momen semakin besar dengan nilai negatif, biru tua berarti nilai momen semakin besar dengan nilai positif.

Untuk mendesain plat digunakan momen dari M 11 dan M 22 yang terbesar. Dari hasil analisis diketahu bahwa M11 negatif terbesar = - 6.75296 Ton-m/m. M 11 positif terbesar : 2.58364 Ton-Ton-m/m. Sementara itu M 2-2 negatif terbesar = -2.980 Ton-m/m, M12 positif terbesar = 1.621 Ton-m/m

(22)

22 | P a g e

Perhitungan Penulangan Plat Lantai Parkir

M11 = -6.75296tm = - 675,296 kg.cm/m'

Luas Tulangan yang diperlukan per m' = As

Tebal Plat = 20 cm maka d = 20 - 5 = 15 cm

As perlu = - 675,296 kg.cm / 0.8 * 2400 kg/cm2 * 0.9 * 15 cm = - 26.05 cm2

As Pakai >=As Perlu

Misal dipakai diameter tulangan 22 mm = 2.2 cm

Luas 22 mm = 3.803 cm2

Misal jarak antar tulangan = 125 mm = 0.13 cm, maka dalam 1 m panjang dapat memuat tulangan sebanyak = 1/0.125 = 8 bh.

Berarti luasan untuk 1 meter panjang = 3.14 * 1 / 0.12 = 30.42 cm2

Jadi  ₂₂ _mm _- ₁₂₅ _{mempunyai luas tulangan} ₌ _30.42

30.42

>= - 26.05 cm2

As pakai > = As perlu ……. Aman

Jadi Penulangan plat Lantai II adalah :  22 mm - 125

Tebal 20 cm B1 40/60 B2 25/50 B1 40/60 B1 40/60 B2 25/50 B2 25/50 B1 40/60 B1 40/60 B1 40/60 B1 40/60 B2 25/50

(23)

Gambar : Denah Plat Lantai Parkir

Gambar : Denah Plat Gorong-Gorong

B1 25/40 B2 25_/ 40 B1 25/40 B1 25/40 B2 25/40 B2 25/40 B1 25/40 B1 25/40 B1 25/40 B2 25/40

(24)

24 | P a g e

SIMBOL A. BALOK B1 - 40 X 60 (Tepi utara/selatan p = 6m)

B X H 40 x 60 cm

LOKASI TUMPUAN LAPANGAN

POTONGAN ATAS : 6 D 19 TENGAH : 2 D 14 BAWAH : 3 D 19 ATAS : 3 D 19 TENGAH : 2 D 14 BAWAH : 6 D 19 SENGKANG  8 - 150  8 – 150  8 - 150

SIMBOL B. BALOK B-2 25 X 50 (Tengah p = 6 m)

B X H 25 x 50 cm

LOKASI TUMPUAN LAPANGAN

POTONGAN ATAS : 6 D 25 TENGAH : 2 D 14 BAWAH : 5 D 19 ATAS : 3 D 19 TENGAH : 2 D 14 BAWAH : 6 D 19 SENGKANG  8 - 150  8 – 150  8 - 150

SIMBOL C. BALOK B-3 25 X 40 (Balok plat Gorong-Gorong)

B X H 25 x 40 cm

(25)

SIMBOL D. PLAT LANTAI PARKIR

TEBAL 20 cm

POTONGAN

LAPANGAN D 22 mm - 125

SIMBOL E. PLAT GORONG-GORONG (BIASA)

TEBAL 12 cm POTONGAN LAPANGAN D 12 mm - 125 Selesai POTONGAN ATAS : 3 D 14 TENGAH : 2 D 14 BAWAH : 3 D 14 ATAS : 3 D 14 TENGAH : 2 D 14 BAWAH : 5 D 14 SENGKANG  8 - 150  8 – 150  8 - 150 T = 20 mcm