• Tidak ada hasil yang ditemukan

PERENCANAAN GEDUNG TOSERBA DENGAN SISTEM STRUKTUR RANGKA BAJA BRESING KONSENTRIK TIPE V TERBALIK JURNAL TUGAS AKHIR

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "PERENCANAAN GEDUNG TOSERBA DENGAN SISTEM STRUKTUR RANGKA BAJA BRESING KONSENTRIK TIPE V TERBALIK JURNAL TUGAS AKHIR"

Copied!
30
0
0

Teks penuh

(1)

1

PERENCANAAN GEDUNG TOSERBA

DENGAN SISTEM STRUKTUR RANGKA BAJA

BRESING KONSENTRIK TIPE – V TERBALIK

JURNAL TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi syarat akademik Menempuh gelar Sarjana Teknik Sipil Strata Satu

Oleh :

GUSTI HENDRAWAN

NIM : 077011027

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SILIWANGI

TASIKMALAYA

2013

(2)

2 ABSTRAK

PERENCANAAN GEDUNG TOSERBA DENGAN SISTEM STRUKTUR RANGKA BAJA BRESING KONSENTRIK TIPE – V TERBALIK

Gusti Hendrawan (077011027)

Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Siliwangi Tasikmalaya, 2013

Kebutuhan akan struktur bangunan tahan gempa semakin meningkat seiring dengan perkembangan kebutuhan fasilitas berupa gedung-gedung tinggi. Bangunan gedung tinggi sangat rawan terhadap keruntuhan akibat beban lateral, terutama gempa. Maka dibutuhkan perencanaan khusus dalam mengantisipasi keruntuhan yang mungkin terjadi. Salah satunya dengan menggunakan struktur baja yang diberikan pengaku lateral berupa tahanan bresing pada bagian tertentu sehingga terjadi peningkatan kekakuan struktur dalam menyerap beban gempa.

Tugas akhir ini merencanakan pembangunan perluasan gedung toserba dengan penambahan bresing konsentrik Tipe – V terbalik sebagai elemen struktur penahan beban lateral. Model struktur berupa bangunan toserba 4 lantai yang dibebani oleh beban-beban vertikal dan beban lateral dengan metode analisis statik ekivalen dan di analisis menggunakan program ETABS yang selanjutnya dilakukan optimasi kekuatan elemen struktur melalui perencanaan secara manual.

Dari hasil analisis diketahui bahwa bresing mampu secara efektif menyerap distribusi beban gempa yang diterima struktur, terlihat pada simpangan antar lantai yang terjadi yang masih jauh dari batas yang disayaratkan.

(3)

3

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan masyarakat perkotaan yang dinamis perlu diimbangi dengan sarana dan prasarana yang mendukung, salah satunya adalah membuat bangunan – bangunan yang difungsikan sebagai sarana bisnis, hunian, hiburan, dan lain sebagainya. Hal ini berdampak pada semakin sempitnya lahan yang tersedia, sehingga pembangunan gedung bertingkat menjadi salah satu solusinya.

Suatu kontruksi bangunan merupakan gabungan dari elemen – elemen struktur seperti balok, kolom, plat, yang masing – masing elemen memikul gaya – gaya yang persentasenya mungkin berbeda antara satu dengan yang lainnya sebagai akibat dari bekerjanya beban – beban pada suatu struktur bangunan, baik yang diakibatkan oleh beban vertikal maupun beban lateral.

Beban lateral, dalam hal ini gempa yang mana dalam besaran tertentu getarannya dapat mempengaruhi kestabilan pada struktur gedung hingga menyebabkan kegagalan struktur, maka untuk mengantisipasi hal tersebut dalam hal ini struktur yang menggunakan material baja sebagai struktur utamanya diperlukan adanya pengekang lateral yaitu bresing.

Maka dalam tugas akhir ini, akan meninjau pembangunan perluasan gedung Toserba Yogya, berlokasi di kota Ciamis. Dengan struktur utamanya menggunakan material baja, secara fiktif akan direncanakan kembali dengan penambahan elemen bresing sebagai pengaku terhadap gaya lateral.

1.2 Permasalahan

1) Bagaimana merencanakan struktur utama yang meliputi balok, kolom, dan

bresing.

2) Bagaimana merencanakan sambungan yang sesuai.

3) Bagaimana merencanakan fondasi sesuai dengan besar beban dan kondisi

tanah di lapangan.

4) Bagaimana mengaplikasikan hasil perhitungan kedalam bentuk gambar teknik.

1.3 Maksud dan Tujuan

Maksud dan tujuan yang hendak dicapai dalam perencanaan tugas akhir ini adalah agar dapat menghasilkan struktur gedung yang stabil, kuat, mapu layan, serta memenuhi tujuan lainnya seperti ekonomis dan aspek kemudahan pelaksanaan.

1.4 Batasan Masalah

Untuk lingkup bahasan masalah pada tugas akhir ini meliputi: 1) Perencanaan struktur atas meliputi balok, kolom, pelat dan bresing.

2) Perencanaan struktur bawah meliputi perencanaan base plate, balok sloof, fondasi, pedestal, dan pile cap.

(4)

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penggunaan Material Baja Sebagai Elemen Struktur Gedung

Perencanaan struktur bertujuan untuk menghasilkan suatu struktur yang stabil, kuat, mampu layan, awet, dan memenuhi tujuan-tujuan lain yang telah direncanakan seperti ekonomis dan kemudahan dalam pelaksanaan. Salah satu tahapan penting dalam perencanaan bangunan struktur adalah pemilihan jenis material yang akan digunakan.

Kelebihan baja sebagai material konstruksi :

1. Memiliki kekuatan yang tinggi sehingga bisa mengurangi ukuran dimensi penampang elemen struktur yang akan berdampak [ada berkurangnya berat sendiri struktur.

2. Keseragaman bahan penyusun dan keawetan yang lebih lama jika perawatan dilaksanakan sebagaimana mestinya sesuai ketentuan. 3. Daktilitas baja yang cukup tinggi ketika menerima tegangan tarik yang

tinggi maka baja akan mengalami regangan yang besar sebelum terjadi keruntuhan.

4. Waktu pelaksanaan pekerjaan konstruksi akan lebih cepat.

2.2 Komponen Struktur Lentur

Sebuah balok yang memikul beban lentur murni terfaktor Mu, harus

direncanakan sedemikian rupa sehingga selalu terpenuhi hubungan : Mu ≤ ϕMn

Di mana :

Mu = adalah momen lentur terfaktor

ϕ = adalah faktor reduksi = 0,9

Mn = adalah kuat nominal dari momen lentur penampang

2.3 Komponen Struktur Tekan

2.3.1 Perencanaan akibat gaya tekan

Suatu komponen struktur yang megalami gaya tekan konsentris akibat beban terfaktor (Nu) harus memenuhi persyaratan sebagai berikut;

Nu < ϕn Nn

Dimana:

ϕ n = faktor reduksi kekuatan

Nn = kuat tekan nominal komponen struktur

Keruntuhan batang tekan dapat dikategorikan menjadi dua, yaitu ;

1. Keruntuhan yang diakibatkan tegangan lelehnya dilampui. Hal

semacam ini terjadi pada batang tekan yang pendek (stocky column). 2. Keruntuhan yang diakibatkan oleh terjadinya tekuk. Hal semacam ini

terjadi pada batan tekan yang langsing (slender column).

(5)

5

Kelangsingan batang tekan bergantung dari jari-jari kelembaban (r) dan panjang tekuk (Lk).

Karena batang mempunyai 2 jari-jari kelembaban, umumnya akan terdapat 2 harga λ. Kelansingan batang tekan yang menentukan adalah harga λ yang terbesar atau dengan jari-jari kelembaban (r) yang terkecil.

2.4 Batas-Batas Lendutan

Batas-batas lendutan untuk keadaan kemampuan-layan batas harus sesuai dengan struktur, fungsi penggunaan, sifat pembebanan, serta elemen-elemen yang didukung oleh struktur tersebut.

2.5 Komponen Struktur Komposit

Penggunaan balok baja untuk menopang suatu pelat beton sudah ditemukan sejak lama, namun pada saat itu pelat beton dan balok baja tidak dihubungkan dengan suatu penghubung geser sehingga yang dihasilkan adalah penampang non komposit, namun seiring dengan berkembangnya metode pengelasan menjadi lebih baik dan ditemukan penghubung geser untuk menahan gaya geser horisontal maka kemampuan lekatan antara balok baja dan pelat beton dapat ditingkatkan menjadi satu kesatuan komponen struktur yang disebut komponen struktur komposit.

2.6 Penghubung Geser

Gaya geser yang terjadi antara pelat beton dengan profil baja harus dipikul oleh sejumlah penghubung geser sehingga tidak terjadi slip pada saat masa layan. Besarnya gaya geser horizontal yang harus dipikul oleh penghubung geser diatur

dalam SNI-03-1729-2002 pasal 12.6.2 yang menyatakan bahwa untuk aksi

komposit dimana beton mengalami gaya tekan akibat lentur, gaya geser total yang bekerja pada daerah yang dibatasi oleh titik momen positif maksimum dan momen nol yang berdekatan harus diambil nilai terkecil dari : As.fy, 0,85f’c.Ac . 2.7 Sambungan Baut

Sambungan merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari sebuah struktur baja. Sambungan berfungsi untuk menyalurkan gaya-gaya dalam (momen, lintang/geser, dan/atau aksial) antar komponen-komponen struktur yang disambung, sesuai dengan perilaku struktur yang direncanakan. Keandalan sebuah struktur baja untuk bekerja dengan mekanisme yang direncanakan sangat tergantung oleh keandalan sambungan.

Berdasarkan perilaku struktur yang direncanakan, sambungan dapat dibagi menjadi :

1. Sambungan kaku adalah sambungan yang memiliki kekakuan cukup untuk mempertahankan sudut-sudut di antara komponen-komponen struktur yang disambungkan. Hal ini disebabkan sambungan mampu memikul momen yang bekerja, sehingga deformasi titik kumpul tidak terlalu berpengaruh terhadap distribusi gaya dalam maupun terhadap deformasi keseluruhan struktur. 2. Sambungan semi-kaku adalah sambungan yang tidak memiliki kekakuan

yang cukup untuk mempertahankan sudut-sudut antara komponen struktur yang disambung. Akan tetapi memiliki kapasitas yang cukup untuk

(6)

6

memberikan kekangan yang dapat diukur terhadap besarnya perubahan sudut-sudut tersebut.

3. Sambungan sederhana adalah sambungan yang tidak memiliki kekakuan yang cukup untuk mempertahankan sudut-sudut di antara komponen struktur yang disambung. Ujung komponen struktur yang disambung dianggap tidak menahan kekangan sehingga dianggap bebas momen.

2.8 Perencanaan Fondasi Tiang Pancang

2.8.1 Kapasitas Daya Dukung Aksial Fondasi Tiang

Fondasi tiang dapat dibedakan menjadi :

- Tiang pancang yang dipancang masuk sampai mencapai lapisan tanah keras, sehingga daya dukungnya lebih dipengaruhi pada tahanan ujungnya. Tiang pancang seperti ini disebut End Bearing Pile.

- Apabila tiang pancang tidak mencapai lapisan tanah keras, maka untuk menahan beban yang diterima, mobilisasi tahanan sebagian besar ditimbulakan oleh gesekan antara tiang pancang dengan tanah (Skin Friction), yang disebut dengan Friction Pile.

2.8.2 Kapasitas Daya Dukung Fondasi Tiang Dalam Grup

Jarak antara tiang dalam grup sangat mempengaruhi perhitungan kapasitas garup tiang. Untuk bekerja sebagai grup, jarak anatar tiang (S) biasanya tunduk pada peraturan bangunan daerah masing - masing.

Pada umumnya S bervariasi antara :

- Jarak minimum S = 2d

- Jarak maksimum S = 6d

Tergantung dari fungsi tiang, misalnya : - Sebagai friction pile, minimum S = 3d - Sebagai end bearing pile, minimum S = 2,5d Tergantung dari klasifikasi tanah :

- Kalau terletak pada lapisan tanah liat keras, minimum S = 3,5d - Kalau didaerah lapis padat, minimum S = 2d

(7)

7

BAB III

METODOLOGI

3.1 Bagan Alur Penyelesaian Tugas Akhir

Gambar 3.1 Langkah – Langkah Penyelesaian Tugas Akhir Mulai

Pengumpulan Data

Studi literatur

Preliminary Desain Dan Pembebanan

Perencanaan Struktur Atas

Pemodelan Dan Analisis Struktur

Selesai Kontrol Desain

Perencanaan Pondasi OK

Not OK

(8)

8 3.2 Data Umum Bangunan

Berikut data umum perencanaan perluasan gedung Toserba Yogya :

 Nama gedung : Toserba Yogya

 Lokasi : Kota Ciamis

 Fungsi gedung : Toserba

 Banyak Tingkat : 4 Lantai

 Panjang gedung : 59,28 meter

 Lebar gedung : 8 meter

 Tinggi gedung : 15,15 meter

 Struktur utama : Baja

Gambar 3.2 Tampak depan gedung

Gambar 3.3 Tampak samping gedung

(9)

9 Gambar 3.5 Denah penempatan bresing

(10)

10

BAB IV

PERENCANAAN STRUKTUR ATAS

4.1 Pre Liminary Design

Penentuan dimensi penampang elemen pada struktur seperti kolom, balok, bresing, dan balok anak dipilih dengan cara trial and error, dimensi tersebut dipilih dengan pertimbangan kemampuannya dalam menahan beban dengan rasio tegangan yang mencukupi, dengan cara mensubstitusi elemen struktur yang menunjukan kegagalan dengan elemen yang lebih kuat. Hasil akhir dimensi penampang yang dipilih tersebut dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 4.1a Dimensi elemen struktur kolom

Lantai Kolom Profil A (cm2) 4 WF 500 × 300 163,5 3 WF 500 × 300 163,5 2 WF 500 × 300 163,5 1 WF 500 × 300 163,5

Tabel 4.1b Dimensi elemen struktur balok

Lantai Balok Induk 1 Balok Induk 2

Profil A (cm2) Profil A (cm2)

4 WF 500 × 200 101,3 WF 400 × 200 84.12

3 WF 500 × 200 101,3 WF 400 × 200 84.12

2 WF 500 × 200 101,3 WF 400 × 200 84.12

1 WF 500 × 200 101,3 WF 400 × 200 84.12

Tabel 4.1c Dimensi elemen struktur balok

Lantai Balok Anak 1 Balok Anak 2

Profil A (cm2) WF 350 × 250 88,15

4 WF 400 × 200 84.12 WF 350 × 250 88,15

3 WF 400 × 200 84.12 WF 350 × 250 88,15

2 WF 400 × 200 84.12 WF 350 × 250 88,15

1 WF 400 × 200 84.12 WF 350 × 250 88,15

Tabel 4.1d Dimensi elemen struktur bresing

Lantai Bresing Profil A (cm2) 4 WF 200 × 200 63,53 3 WF 200 × 200 63,53 2 WF 200 × 200 63,53 1 WF 200 × 200 63,53

(11)

11 4.2 Perencanaan Pelat Lantai dan Balok Anak

4.2.1 Perencanaan Pelat Lantai

Pelat direncanakan sebagai sistem pelat komposit, dimana dalam perencanaan ini memakai bondek produk dari PT. Alsun Suksesindo dengan ketebalan 0,75 mm.

Gambar 4.1 Tabel perencanaan praktis

Gambar 4.2 Properties metal deck Pembebanan

a. Beban Hidup = 250 kg/m2

(12)

12

Panjang balok anak adalah 8 m.

Dengan beban hidup yang dipakai 300 kg/m2 Dari gambar 4.1 didapat :

Tebal pelat beton diambil = 10 cm

Luas tulangan negatif = 2,06 cm2/m

b.

Beban mati = 334,1 kg/m2

direncanakan memakai tulangan dengan Ø = 10 mm (As = 78,50 mm2 = 0,7850 cm2)

banyaknya tulangan yang diperlukan tiap 1 m = A

As = 2,06

0,7850 = 2,7 buah ≈ 4 buah

Jarak antar tulangan negatif per-meter = 1000mm/4 = 250 mm. Jadi, dipasang tulangan negatif Ø 10-250

Gambar 4.3 Potongan Pelat lantai

4.2.2 Perencanaan Balok Anak Pembebanan :

Beban Hidup = 500 kg/m2

Beban Mati = 668,2 kg/m2

Perhitungan qu, Mu max, da, Vu max

qu = 1,2.qd + 1,6 ql = 1889,84 kg/m2 Mu max = 1 8 x qu x l 2 = 15118,72 kgm Vu max = 1 2 x qu x l Tulangan ϕ10 – 250 Pelat bondek t = 0,75

(13)

13

= 7559,36 kg

Perhitungan Ix Perlu untuk memenuhi syarat lendutan

∆ = 5.𝑞.𝐿 4 384 .𝐸𝐼 = 5.𝑀.𝐿2 48.𝐸𝐼 ∆ = 5.𝑀.𝐿 2 48.𝐸𝐼 = 5×15,11872 .107×80002 48×200000 ×23700 .104 ∆ = 21,3 mm< 𝐿 360 (22,22 mm)

Perencanaan profil WF untuk balok anak

Dipakai profil WF 400.200.8.13 A = 84,12 cm2 tf = 13 mm W = 66 kg/m tw = 8 mm d = 400 mm h = 342 mm b = 200 mm Zx = 1290,458 cm3 ix = 16,8 cm Zy = 5204,79 cm3 iy = 4,54 cm r = 16 mm Ix = 23700 cm4 Iy = 1740 cm4 Mutu baja BJ 41 fu = 4100 kg/cm2 fy = 2500 kg/cm2  Kontrol kuat geser

h = d – 2.(tf + r) = 400 – 2.(13 + 16) = 342 mm h/tw = 342/8 = 42,75 kn = 5 + 5 a h 2 = 5 + 5 8000 342 2 = 5,009 1,10 𝑘𝑛 .𝐸 𝑓𝑦 = 1,10 5,009×200000 250 = 69,63 Dengan, (h/tw)≤ 1,10 𝑘𝑛 .𝐸 𝑓𝑦

maka kuat geser nominal pelat badan adalah: Vn = 0,6 fy. Aw = 0,6 × 2500 × 34,2 = 51300 kg

Vu ≤ϕ Vn

7559,36 ≤ 0,9 × 51300 = 46170  ok  Kontrol Kuat Rencana Lentur

Cek kelangsingan penampang

Pelat sayap λ = 𝑏 2𝑡𝑓 = 200 2.13 = 7,69 λp = 170 𝑓𝑦 = 170 250 = 10,75

(14)

14 ke = 4 𝑕 𝑡𝑤 = 4 342 8 = 0,612  0,35 < 0,612 < 0,763 … OK λr = 420 ( 𝑓𝑦 − 𝑓𝑟 )/𝑘𝑒 = 420 ( 250 − 70 )/0,612 = 24,49 λ≤λp  Penampang kompak Pelat badan λ = 𝑕 𝑡𝑤 342 8 = 42,75 λp = 1680 𝑓𝑦 = 1680 250 = 106,25 λr = 2550 𝑓𝑦 = 2550 250 = 161,28 λ≤λp  Penampang kompak

Karena penampang profil kompak, maka Mn = Mp

Mn = Mp = fy × Zx = 2500 × 1290,458 = 3226145 kgcm = 32261,45 kgm Tekuk lateral Lb = 8000 mm Lp = 1,76 ry 𝐸 𝑓𝑦 = 1,76 × 20,69 × (200000 250 ) = 1029,96 mm Lr = ry 𝑋1 𝑓𝐿 1 + 1 + 𝑋2 𝑓𝐿 Lr = 20,69 15168 ,84 180 1 + 1 + 1,36889. 10 −4 × 180 Lr = 2473,33 mm

Karena Lr < Lb, maka balok termasuk bentang panjang, Mn = Mcr ≤ Mp Mcr = Cb 𝜋 𝐿 𝐸 𝐼𝑦 𝐺 𝐽 + 𝜋𝐸 𝐿 2 𝐼𝑦 𝐼𝑤 < Mp Cb = 12,5 𝑀𝑚𝑎𝑥 2,5 𝑀𝑚𝑎𝑥+ 3 𝑀𝐴+ 4 𝑀𝐵+ 3 𝑀𝐶 ≤ 2,3

(15)

15 Cb = 12,5 × 15118 ,72 2,5 × 15118 ,72 + 3 ×11339 ,04 + 4 × 15118 ,72 + 3 ×11339 ,04 = Cb = 1,136 ≤ 2,3 Mcr = 1,136× 3,14 800 2. 10 6× 1740 × 8. 105× 49,1077 + 3,14×2.106 800 2 × 1740 × 648999 = 2025215,988 kgcm = 20252,15988 kgm Mcr = 20252,16 < Mp = 32261,45 Mu ≤ϕ Mn 15118,72 ≤ 0,9 × 20252,16 = 18226,95 ok

Kondisi balok induk setelah komposit Menghitung momen nominal

kontrol kriteria penampang Pelat sayap λ = 𝑏 2𝑡𝑓 = 200 2.13 = 7,69 λp = 170 𝑓𝑦 = 170 250 = 10,75 ke = 4 𝑕 𝑡𝑤 = 4 342 8 = 0,612  0,35 < 0,612 < 0,763 … OK λr = 420 ( 𝑓𝑦 − 𝑓𝑟 )/𝑘𝑒 = 420 ( 250 − 70 )/0,612 = 24,49 λ≤λp  Penampang kompak Pelat badan λ = 𝑕 𝑡𝑤 342 8 = 42,75 λp = 1680 𝑓𝑦 = 1680 250 = 106,25 λr = 2550 𝑓𝑦 = 2550 250 = 161,28 λ≤λp  Penampang kompak

Profil penampang kompak, dengan 𝜙𝑏 = 0,85 dan 𝑀𝑛

dihitung berdasarkan distribusi tegangan plastis pada penampang komposit (SNI 03-1729-2002 : 12.4.2.1).

Mencari lebar efektif untuk balok interior : bE = L 4= 800 4 = 200 cm

(16)

16 Ebeton = 4700 𝑓′𝑐 = 4700 25 = 23500 MPa Ebaja = 200000 MPa n = 𝐸𝑏𝑎𝑗𝑎 𝐸𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 = 200000 23500 = 8,51 ≈ 8

pelat beton ditransformasi ke penampang baja, sehingga : Lebar efektif ekivalen : 𝑏𝐸

𝑛 = 2000

8 = 250 mm = 25 cm

Menentukan lokasi sumbu netral transformasi: Luas Transformasi A (cm2) Lengan Momen y (cm) A.y (cm3) Pelat beton 225 5 1125 Profil WF 84,12 30 2523,6 Σ 309,12 3648,6 𝑦 = 𝛴𝐴.𝑦 𝛴𝐴 = 3648 ,6

309 ,12 = 11,8 cm (dari tepi atas)

Besarnya gaya tekan :

𝐶 = As.fy = 84,12 × 2500 = 210300 kg

Cc = 0,85.f’c.Ac = 0,85 × 250 × (200 × 10) = 425000 kg

Karena Cc > C, maka garis netral jatuh pada pelat beton.

Maka gaya tekan C dalam beton, karena balok diasumsikan berperilaku komposit penuh maka diambil nilai terkecil dari As.fy

dan 0,85.f’c.Ac

a = 𝐶

0,85.𝑓′𝑐.𝑏𝐸 =

210300

0,85×250 ×200 = 4,95 cm

Gaya tekan resuktan C terletak pada jarak a/2 dari serat atas beton. Gaya tarik resultan T terletak pada titik berat profil WF, lengan momen dari momen kopel C dan T adalah sebesar :

y = d/2 + t – a/2 = (400/2) + 100 – (49,5/2) = 275,25 mm kuat lentur nominal dari struktur komposit tersebut : Mn = C.y = 210300×27,525 = 5788507,5 kg.cm

Kuat lentur rencana :

ϕbMn = 0,85 × 5788507,5= 4920231,38 = 49202,3138 kg.m

Maka : Mu ≤ϕb. Mn

(17)

17

Mu = 15118,72 ≤ϕb. Mn = 49202,3138  OK

Kekuatan nominal penampang komposit lebih besar daripada momen akibat beban berfaktor, sehingga penampang mampu menahan beban yang terjadi.

Perhitungan perencanaan penghubung geser

Data : Balok anak IWF 400.200.8.13 f’c = 25 MPa

t = 100 mm L = 8000 mm

Gaya geser Vh akibat aksi komposit penuh adalah :

Vh = C = 210300 kg

Diameter maksimum stud yang diizinkan : 2,5.tf = 2,5×10 = 25 mm

Digunakan stud ∅19,05 mm × 50mm.

Luas penampang melintang satu buah stud connector : Asc =

𝜋×19,052

4 = 285,03 mm

2

Modulus elastisitas beton :

Ec = 0,041.𝑤1,5 𝑓′𝑐 = 0,041.(2400)1,5 25 = 24102,98 MPa

Kuat geser satu buah stud connector : Qn = 0,5.Asc 𝑓′𝑐. 𝐸𝑐 ≤ Asc. fu

Qn = 0,5×285,03 25 × 24102,98 = 110628,23 N

= 11062,823 kg

Asc. fu = 285,03×400 = 114012 N

Qn ≤ Asc. fu

Jumlah stud yang diperlukan : N = 𝑉𝑕

𝑄𝑛 = 210300

11062 ,823 = 19,1 ≈ 20 buah

Digunakan minimum 20 stud untuk setengah bentang balok,atau 40 buah untuk keseluruhan bentang. Jika satu buah stud dipasang tiap penampang melintang, jarak antar stud adalah :

s = 8000 40/2 = 400 mm

4.3 Analisis Struktur

4.3.1 Input Beban Gempa

Analisis struktur untuk mendapatkan gaya – gaya dalam dilakukan

dengan menggunakan program ETBAS. Besaran beban gempa Fi yang

(18)

18 Tabel 4.2 Nominal beban gempa tiap lantai

Lantai (kg) Wi (kg) Hi (m) Wi.Hi Fi 4 134452.71 15,15 2036958.481 25195,468 3 150682.19 12 1808186.232 22365,747 2 150682.19 7,5 1130116.395 13978,592 1 147346.35 3 442039.062 5467,652 Σ Wi.Hi 5417300.170

Beban Fi kemudian diaplikasikan pada pusat eksentrisitas massa bangunan, yang disajikan dalam table berikut :

Tabel 4.3a Eksentrisitas rencana bangunan arah X

Lantai XCM YCM XCR YCR e b 1,5e+0,05b e-0,05b ed x y

4 29650.2 4000 30853.05 4000 0 5928 296.40 -296.40 296.40 30853.05 3703.60

3 29712.39 4000 30835.26 4000 0 5928 296.40 -296.40 296.40 30835.26 3703.60

2 29727.41 4000 30821.77 4000 0 5928 296.40 -296.40 296.40 30821.77 3703.60

1 29710.75 4000 30840.28 4000 0 5928 296.40 -296.40 296.40 30840.28 3703.60

Tabel 4.3b Eksentrisitas rencana bangunan arah Y

Lantai XCM YCM XCR YCR e b 1,5e+0,05b e-0,05b ed x y

4 29650.20 4000 30853.05 4000 1202.85 8000 2204.28 802.85 2204.28 28648.77 4000

3 29712.39 4000 30835.26 4000 1122.87 8000 2084.30 722.87 2084.30 28750.96 4000

2 29727.41 4000 30821.77 4000 1094.35 8000 2041.53 694.35 2041.53 28780.24 4000

1 29710.75 4000 30840.28 4000 1129.54 8000 2094.30 729.54 2094.30 28745.98 4000

4.3.2 Kombinasi pembebanan

Berikut kombinasi pembebanan yang di aplikasikan pada struktur dalam tugas akhir ini :

COMB1 =1,4DL

COMB2 = 1,2DL + 1,6LL

COMB3 = 1,2 DL + 1 LL + 2,2 (0,3Ex + 1,0 Ey) COMB4 = 1,2 DL + 1 LL + 2,2 (0,3Ex - 1,0 Ey) COMB5 = 1,2 DL + 1 LL + 2,2 (-0,3Ex + 1,0 Ey) COMB6 = 1,2 DL + 1 LL + 2,2 (-0,3Ex - 1,0 Ey) COMB7 = 1,2 DL + 1 LL + 2,2 (1,0 Ex + 0,3 Ey) COMB8 = 1,2 DL + 1 LL + 2,2 (1,0 Ex - 0,3 Ey) COMB9 = 1,2 DL + 1 LL + 2,2 (-1,0 Ex + 0,3 Ey) COMB10 = 1,2 DL + 1 LL + 2,2 (-1,0 Ex - 0,3 Ey) COMB11 = 0,9 DL – 2,2 (0,3Ex + 1,0 Ey)

COMB12 = 0,9 DL – 2,2 (0,3Ex - 1,0 Ey) COMB13 = 0,9 DL – 2,2 (-0,3Ex + 1,0 Ey) COMB14 = 0,9 DL – 2,2 (-0,3Ex - 1,0 Ey) COMB15 = 0,9 DL – 2,2 (1,0 Ex + 0,3 Ey)

(19)

19 COMB16 = 0,9 DL – 2,2 (1,0 Ex - 0,3 Ey) COMB17 = 0,9 DL – 2,2 (-1,0 Ex + 0,3 Ey) COMB18 = 0,9 DL – 2,2 (-1,0 Ex - 0,3 Ey) Dimana : DL :beban mati LL : beban hidup

EX : beban gempa arah X EY : beban gempa arah Y

4.3.3 Waktu Getar Alami Gedung

Analisis waktu getar struktur dilakukan dengan cara

membandingkan waktu getar yang telah didapatkan dengan cara empiris yaitu TE = 0,65 harus lebih kecil dari waktu getar yang dihitung dengan

cara T-RAYLEIGH :

Tabel 4.4a T-rayleigh dalam arah X (Tx)

Lantai Wi (kg) di-x2 (cm) Fi (kg) di-x(cm) Wi.di-x2 Fi.di-x

4 134452,705 0,1947 25195,468 0,4413 26184,085 11118,760

3 150682,186 0,1537 22365,747 0,3921 23166,242 8769,609

2 150682,186 0,0653 13978,592 0,2556 9844,272 3572,928

1 147346,354 0,0090 5467,652 0,0947 1321,415 517,787

60516,015 23979,084

Tabel 4.4b T-rayleigh dalam arah Y (Ty)

Lantai Wi (kg) di-y2 (cm) Fi (kg) di-y(cm) Wi.di-y2 Fi.di-y

4 134452,705 0,6542 25195,468 0,8088 87953,237 20378,094 3 150682,186 0,4560 22365,747 0,6753 68715,611 15103,589 2 150682,186 0,1612 13978,592 0,4015 24290,307 5612,405 1 147346,354 0,0128 5467,652 0,1131 1884,797 618,391 182843,953 41712,479 TR-x = 6,3 𝑊𝑖 .𝑑𝑖 −𝑥2 𝑛 𝑖=1 𝑔 𝑛𝑖=1𝐹𝑖 .𝑑𝑖 −𝑥 TR-y = 6,3 𝑊𝑖 .𝑑𝑖 −𝑦2 𝑛 𝑖=1 𝑔 𝑛𝑖=1𝐹𝑖 .𝑑𝑖 −𝑦 TR-x = 6,3 60516 ,015 981 × 23979 ,084 = 0,32 TR-y = 6,3 182843 ,953 981 × 41712 ,479 = 0,42 TE < TR-x + 20% TR-x  0,65 > 0,384 TE < TR-y + 20% TR-y  0,65 > 0,504

Karena waktu getar alami fundamental yang dihitung dengan Rumus T-Rayleigh lebih kecil dari waktu getar struktur bangunan yang didapat dengan rumus empiris (TE = 0,65), maka perlu dilakukan

perhitungan ulang untuk penentuan distribusi beban gempa pada struktur portal tinjauan. dengan mengambil nilai TR.

C = 0,70 V = C.I

(20)

20

= 0,70.1

5,6 . 583163,43

= 72895,429 kg

Sementara beban gempa static ekivalen untuk tiap lantai disajikan dalam table berikut :

Tabel 4.5 Nominal beban gempa tiap lantai Lantai (kg) Wi (kg) Hi (m) Wi.Hi Fi 4 134452,71 15,15 2036958,481 27409,403 3 150682,19 12 1808186,232 24331,033 2 150682,19 7,5 1130116,395 15206,896 1 147346,35 3 442039,062 5948,097 Σ Wi.Hi 5417300,170

Tabel 4.6a T-rayleigh dalam arah X (Tx)

Lantai Wi (kg) di-x2 (cm) Fi (kg) di-x(cm) Wi.di-x2 Fi.di-x

4 134452,705 0,3158 27409,403 0.562 42466,080 15404,084

3 150682,186 0,2465 24331,033 0.4965 37145,005 12080,358

2 150682,186 0,1037 15206,896 0.322 15623,332 4896,620

1 147346,354 0,0132 5948,097 0.1147 1938,502 682,247

97172,919 33063,310

Tabel 4.6b T-rayleigh dalam arah Y (Ty)

Lantai Wi (kg) di-y2 (cm) Fi (kg) di-y(cm) Wi.di-y2 Fi.di-y

4 134452,705 1,3825 27409,403 1.1758 185881,623 32227,976 3 150682,186 0,9696 24331,033 0.9847 146106,584 23958,768 2 150682,186 0,3494 15206,896 0.5911 52648,237 8988,796 1 147346,354 0,0294 5948,097 0.1716 4338,843 1020,693 388975,287 66196,234 TR-x = 6,3 𝑊𝑖 .𝑑𝑖 −𝑥2 𝑛 𝑖=1 𝑔 𝑛𝑖=1𝐹𝑖 .𝑑𝑖 −𝑥 TR-y = 6,3 𝑊𝑖 .𝑑𝑖 −𝑦2 𝑛 𝑖=1 𝑔 𝑛𝑖=1𝐹𝑖 .𝑑𝑖 −𝑦 TR-x = 6,3 60516 ,015 981 × 26086 ,135 = 0,35 TR-y = 6,3 182843 ,953 981 × 45377 ,770 = 0,49 TR-x < TR-x + 20% TR-x  0,32 < 0,42  OK

TR-y < TR-y + 20% TR-y  0,42 < 0,588  OK 4.3.4 Kinerja Batas Layan (s)

Kinerja batas layan struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat akibat pengaruh gempa rencana, hal itu dimaksudkan untuk menjaga kenyamanan penghuni gedung, mencegah kerusakan non struktur, membatasi pelelehan baja dan beton yang berlebihan. Untuk

(21)

21

memenuhi persyaratan ∆s, SNI 03-1726-2002 Pasal 8.1 membatasi

simpangan antar tingkat tidak boleh lebih besar dari

0,03

R*hi atau 30 mm

Dimana hi adalah tingkat yang ditinjau, diambil mana yang mempunyai nilai terkecil. Simpangan anatar tingkat dihitung dalam table berikut:

Tabel 4.7a Analisa ∆s akibat gempa arah X

Lantai hi (mm) ∆s (mm) Drift ∆s antar tingkat (mm) Syarat drift ∆s (mm) Keterangan 4 3150 2,65 0,33 16,88 OK 3 4500 2,32 0,82 24,11 OK 2 4500 1,50 0,97 24,11 OK 1 3000 0,53 0,53 16,07 OK

Tabel 4.7b Analisa ∆s akibat gempa arah Y

Lantai hi (mm) ∆s (mm) Drift ∆s antar tingkat (mm) Syarat drift ∆s (mm) Keterangan 4 3150 6,51 1,07 16,88 OK 3 4500 5,44 2,14 24,11 OK 2 4500 3,30 2,32 24,11 OK 1 3000 0,98 0,98 16,07 OK

4.3.5 Kinerja Batas Ultimit (m)

Kinerja batas ultimit ∆m ditentukan oleh simpangan dan

simpangan antar tingkat maksimum struktur gedung akibat gempa rencana dalam kondisi struktur gedung tersebut dalam ambang keruntuhan. Dimaksudkan untuk membatasi kemungkinan adanya keruntuhan struktur gedung yang dapat menimbulkan korban jiwa dan benturan dengan gedung lain.

Sesuai SNI 03-1726-2002 Pasal 8.2 simpangan dan simpangan antar tingkat ini harus dihitung dari simpangan struktur grdung akibat pembebanan beban gempa nominal, dikalikan dengan suatu factor pengali

ξ.

∆ = ξ x ∆s

Dimana ξ = 0,7 x R (untuk gedung beraturan)

Untuk memenuhi persyaratan, kinerja batas ultimit ∆m tidak boleh lebih besar dari 0,02.hi, dihitung dalam table berikut :

Tabel 4.8a Analisa ∆m akibat gempa arah X

Lantai hi (mm) Drift ∆s antar tingkat (mm) Drift ∆m antar tingkat (mm) Syarat drift ∆m (mm) Keterangan 4 3150 0,33 1,29 63,00 OK

(22)

22

3 4500 0,82 3,21 90,00 OK

2 4500 0,97 3,80 90,00 OK

1 3000 0,53 2,08 60,00 OK

Tabel 4.8b Analisa ∆m akibat gempa arah Y

Lantai hi (mm) Drift ∆s antar tingkat (mm) Drift ∆m antar tingkat (mm) Syarat drift ∆m (mm) Keterangan 4 3150 1,07 4,19 63,00 OK 3 4500 2,14 8,39 90,00 OK 2 4500 2,32 9,09 90,00 OK 1 3000 0,98 3,84 60,00 OK 4.4 Perencanaan Sambungan

4.4.1 Sambungan balok anak dengan balok induk

Hasil perhitungan sambungan terlihat pada gambar berikut :

(23)

23 4.4.2 Sambungan balok induk dengan kolom

Hasil perhitungan sambungan terlihat pada gambar berikut :

(24)

24 4.4.3 Sambungan kolom dengan kolom

(25)

25 4.4.4 Sambungan balok induk ke flens kolom

Gambar 4.6 Detail sambungan Balok induk pada flens kolom

4.4.5 Sambungan Bresing

(26)

26 Gambar 4.7b Detail sambungan bresing di titik 2

(27)

27

BAB V

PERENCANAAN STRUKTUR BAWAH

5.1 Perencanaan Pelat Dasar Kolom ( Column Base Plate)

fc’ beton = 30 MPa

Pu = 170004,46 kg.

Mu = 1700591 kgcm

Kolom = Profil IWF 500.300..11.18

Plat BJ41, fy = 250 MPa

Direncanakan dimensi base plate 70×70 cm, dengan tebal 2,4 cm. hasil perhitungan ditampilkan dalam gambar berikut :

(28)

28 5.2 Perencanaan Fondasi Tiang Pancang

Direncanakan fondasi tiang pancang yang dipancang sampai kedalaman 15 meter dari permukaan tanah. Digunakan tiang pancang pra-tekan tipe pencil shoe produk dari WIKA beton dengan spesifikasi sebagai berikut :

Diameter = 50 mm

Class = A2

Bending momen crack = 12,50 ton.m

Bending momen ultimate = 18,75 ton.m

Allowable axial load = 181,70 ton

Gambar 5.2 Denah rencana fondasi

Dari hasil perhitungan fondasi didapat hasil akhir seperti tergambar berikut ini :

(29)

29

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

5.3 Kesimpulan

- Walaupun bentuk gedung simetris, tetapi pada aktualnya pusat massa gedung tidak berada ditengah – tengah akibat distribusi beban pada masa layan, maka dari itu perlu direncanakan eksentrisitas rencana terhadap titik tangkap gaya gempa.

- Struktur rangka baja dengan pengekang bresing mampu memberikan

kekakuan yang cukup pada struktur terbukti pada simpangan antar lantai yang masih cukup jauh dari batas maksimum yang di ijinkan.

- Dimensi elemen struktur masih bisa diperkecil lagi, mengingat rasio kapasitas penampang terhadap gaya yang bekerja masih sangat aman.

- Fondasi yang digunakan adalah fondasi tiang pancang yang mana untuk jumlah kebutuhan jumlahnya lebih dipengaruhi oleh gaya aksial.

5.4 Saran

Untuk studi lebih lanjut, bisa dibuat beberapa model struktur gedung dengan penempatan bresing yang berbeda. Sehinggga setelah proses analisis bisa di simpulkan model struktur yang paling baik.

(30)

30

DAFTAR PUSTAKA

Andika, Aditya C. (2012). Perencanaan Struktur Rumah Sakit Dengan Konstruksi Dinding Geser. Program S1 Universitas Siliwangi Tasikmalaya. Tidak Diterbitkan.

Departemen Pekerjaan Umum (1987). Pedoman Perencanaan Pembebanan Unutk

Rumah Dan Gedung (SKBI 1.3.53.1987). Jakarta: Yayasan Badan

Penerbit PU.

Departemen Pekerjaan Umum (2002). Standar Perencanaan Ketahanan Gempa

Untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002). Jakarta: Yayasan

Badan Penerbit PU.

Departemen Pekerjaan Umum (2002). Tata Cara Perhitungan Struktur Baja

Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002). Jakarta: Yayasan Badan

Penerbit PU.

Departemen Pekerjaan Umum (2002). Tata Cara Perhitungan Struktur Beton

Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2002). Jakarta: Yayasan Badan

Penerbit PU.

Gunawan, Rudy. Dengan Petuntuk Ir. Morisco. (1987). Tabel Profil Konstruksi Baja. Yogyakarta: Penerbit Ka

Hadihardaja, Joetata. Rekayasa Fundasi II (ISBN : 979 – 8382 – 50 – 1). Jakarta: Penerbir Gunadarma

Hardiyatmo, H.C. (20008). Teknik Fondasi 2. Yogyakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama.

Salmon, Charles G., dan Johnson John E. (1996). Struktur Baja Desain dan Perilaku 2. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama

Setiawan, Agus. (1996). Perencanaan Struktur Baja Dengan Metode LRFD. Semarang: Penerbir Erlangga

Gambar

Gambar 3.1 Langkah – Langkah Penyelesaian Tugas Akhir
Gambar 3.3 Tampak samping gedung
Gambar 3.5 Denah penempatan bresing
Tabel 4.1a Dimensi elemen struktur kolom
+7

Referensi

Dokumen terkait

Tujuan yang ingin dicapai dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah untuk merencanakan struktur bangunan gedung perkantoran 4 lantai tahan gempa yang berlokasi di Sukoharjo

elemen struktur beton pada suatu bangunan pada Tabel 2.5. Hubungan Tanah Dengan Cuaca Dalam Kondisi Gedung.. Teori Analisis Struktur Beton. a.

untuk bangunan gedung serta standar kriteria desain gempa menggunakan SNI 1726 : 2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung

Tujuan penelitian ini adalah melakukan perencanaan struktur gedung baja tahan gempa berdasarkan peraturan SNI 02-1726-2002 dan FEMA 450, dan pembahasan meliputi penentuan

Sesuai dengan filosofi perencanaan bangunan tahan gempa di Indonesia menurut PPTGIUG 83 bahwa perencanaan dari suatu struktur gedung pada daerah gempa haruslah

M n = Momen nominal suatu penampang unsur struktur gedung akibat pengaruh Gempa Rencana pada taraf pembebanan nominal, atau akibat pengaruh momen leleh sendi plastis yang

Indonesia merupakan negara yang sebagian besar wilayahnya mempunyai potensi gempa.Untuk mengantisipasi kejadian gempa, struktur bangunan gedung bertingkat tinggi

Pembahasan meliputi penentuan profil baja yang akan digunakan sebagai elemen struktur balok dan kolom, gaya geser, desain sambungan, penentuan profil Bresing.. Hasil desain