TUGAS AKHIR
ANALISIS BALOK-RUSUK ( JOIST )
DAN DESAIN
Disusun Oleh :
MUCH TAMAM FAISAL
No. Mhs : 88310064
NIRM : 885014330060
AGUS BURHANUDIN
No. Mhs : 88310220
NIRM : 885014330188
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS ISLAM INDONESIAYOGYAKARTA
1995
it*.-. *-'u
TUGAS AKHIR
ANALISIS BALOK-RUSUK ( JOIST )
DAN DESAIN
Disusun Oleh :
MUCH TAMAM FAISAL
No. Mhs : 88310064 NIRM : 885014330060 AGUS BURHANUDIN No. Mhs : 88310220 NIRM : 885014330188
.
.... k ^ - ' '•'""'
\\
^-tr „;.••-••
•••••••,
Diajukan Guna Melengkapi i£efgyar~aian Untuk Memperoleh Derajat Sarjana Negara Jurusan Teknik Sipil
Pada Kopertis Wilayah V Yogyakarta
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA
YOGYAKARTA
1995
M O T T O
1. Berilah maaf, ajaklah kepada kebaikan, dan berpalingl dari
orang yang bodoh (Al A'raf : 198)
2. Earang siapa telah dapat menambah ilmunya, tetapi tidak *r-tambah kesadarannya, maka ia hanya akan bertambah jauh k i
Allah {Abu Manshur Ad Dailani Musnad Al Firdaus) .
3. Belajarlah sesuka hatimu, tetapi Allah tidak akan member
pahala sebelum engkau mengamalkannya (Ad Darimi : Mauqui
Hasan)
4. Jika engkau berada di waktu sore, maka janganlah engkau me
nunggu waktu pagi, dan jika engkau berada di waktu pagi ,
janganlah engkau menunggu waktu sore {Al-Hadits, Bukhary).
i n
Kupersembahkan kepada:
1. Ibunda tercinta
A B S T R A K S I
Balok merupakan salah satu elemen struktur yang sering
dijumpai pada bangunan gedung, bahkan balok ini berperanan pent-ing bagi gedung bertingkat sehubungan dengan fungsinya sebagai
sarana pendukung pelat.
Balok-rusuk, adalah komponen pendukung pelat berusuk (ribbed-slab) yang disusun dengan jarak yang beraturan dan dicor monolit dengan pelatnya. Ada yang direncanakan sebagai sistem satu arah (one way Joist system) dan sebagai sistem dua arah
{waffle-slab). Salah satu keistimewaan balok-rusuk ini adalah dapat direncanakan tanpa menggunakan tulangan geser.
Balok-rusuk pada bangunan-bangunan bertingkat tinggi telah
banyak dipakai di Indonesia, terutama pada bangunan-bangunan yang
membutuhkan luas ruangan yang cukup besar. Pemakaian
balok-rusuk ini sangat bermanfaat karena dapat memperbesar kekakuan
horisontal pada bangunan tersebut, sehingga tebal pelat lantai
menjadi lebih tipis. Kegunaan lainnya adalah dapat
mendistribusi-kan beban dan momen pada kedua arah bentangannya secara merata.
Tada Tugas Akhir ini, analisis dan desain balok-rusuk diren
canakan sebagai sistem dua arah yang saling bersilangan tegak lurus dan dicor monolit dengan pelatnya, sehingga pada persila-ngan terjadi buhul yang kaku. Sistem seperti ini dapat dianggap
sebagai suatu sistem grid. Dalam sistem grid, setiap buhul akan
mempunyai tiga derajat kebebasan yaitu dua rotasi dan satu
translasi. Mengingat hal ini maka akan didapat banyak persamaan simultan untuk mempermudah hitungan digunakan komputer program Microfeap P2,
Perhitungan meliputi lentur, geser dan puntir (torsi)
dengan disajikan contoh perhitungan untuk luasan 3x3 m2
dengan
beban hidup 2,5 kN/m2. Dari analisis dan desain tersebut
diapli-kasikan terhadap struktur riil berdasarkan Tata Cara Perhitungan
Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, SK SNI T-15-1991-03.
< < x: CO -H CD 4-' tin C cci •H X -id < co ai tip ni H C cci 'an C cd f-< o a> cn ai -tc! ai S a c« tin C! CD X) cci Xi ai ft X' O fn Eh CO x: CCi cci c CB Cu ~tl a! CCi e f-i X CO 0 X) u CC f-1 i •H x; •'-( CO •CJ cd cs i—i CC i-H •H S to •H XJ CC! U •r-l V CC X! ai x CCi c a> & cd tin "an C •H X cd to 'an 'an C c ai tin u CO CD CO tin C ai •H cd cn cd c e ~H •H C! ai -it! •H X! Xl ai tin C CD S ft 6 ai e +j CCJ 6i -C! CC f-i cd c ai cd ft tin C Sr. CD i cci E X S ai f-i "> >•-ai ft ai x: P X! Xi ai •H •H P x! ?H +-' C! cd f-i ai tin CD f-1 C ai xi ai CO tin C ai X) CO X! u e CO ai X) x: rH c: cd cd 'aP f-i C "-j <u Ji -o •-> c ai w c Xi ai X c a> cd ft c ai Xi •H ft •rH CO -it! -H C -it! CD E-< r-| ai i X -H ai CD e al •H CO cd c o X! cd —I ai co •H ai tin cci X CD CO f-1 •r-l X! -it! < cn cd tin E-< c CD E •H Xi ai cd ai •r—-j u cd cn CD U ai CD tin C cci is! 4-' ai ft cd X! c CD E •H e cd co M co ai 4-1 •H cn CD •H c 4-1 c ai X C Cd 'an C tti Xi c ai tin •H ft •H 03 •H a -it! CD Eh C cd CO 4-1 c c cd •rH •h ft •H W -it! •rH c -it! CD E-< tin &' ai Xi •H X -it| •M CCi "-H CG S3 CCi CC r-.( CC cn to cd cd •H Q G cd A' ft cci o tin C a> & ai X! +-) cd E X ai u C cd J* •H fn cd Xi s a* 6 c ai -it! •H cd cn CD rH CD CO •H X! +•' cd & CO X! cn CD CO CO CD cn ai a cd u Cd CO 4-1 4-1 C +-' •H X> CO c tip c cd Xi •H X +-) ai j-< ai fn ai >v CO cd E X X! CD co a co cd 0 ai o C ai co •H CO ai X ai B ft ai •H 4-1 CD cn C ai -it! X! ft B ai C CD E 4-1 ai rH cd £-"! •H 4-1 cd cn c ai tip c cci Xi C! ai ft ai E ai +j "j Sh CD 4-> •H tm o r-H o c -it! CD 4-1 C ai tm C cd X! E CD -it! ?H CD ft 4H CD 4-' C! ai E c; ai Xi ai E rH CD Xi E CD E 0 ai ft cd f.( ai X c a; tip C CD xi -it! ai E CD CO X! tin G cci B ai r-H cd cd X! U CD Xi E c cn 0! 4-' cd X u CD 4-1 c cd 'an c! CD x) C cd tin C ai 4J ai xi S a» ft S ai r-l ai Xi u ai co cci Xi c ai X cd Xl ai -H rH ttl 4-1 ai E 4-1 cd co X ai r-i cd co •H CO tin cd rQ CD co C cci •it! ai a tin •H xi ai co a! co C cd -it! ai CD E CO CCi ft •H CO •H 4J c cd tin c: CD B 4-1 -it! U 4-' CO c ai tip c cci o C ai fH CD ft E Cd <~\ ai Xi X! CD cn c rH •H X! -it! cd cci X cd ft tm a co <! co cd tin Eh 4-i c •H 4-' ai C fH CD 4-i ai C ai x' co X CO fl CD •H CO tm C ai co ai X X •H X) ai Xi •r-i cn -it! co c o -it] X! •H co cd a! E •H >H ai 4-1 c cd -it! •H cd ft E cd C CD E C ai & c Cd cn •rH r-H CCi cd xi cd ft CD cn cd cn u CD •H C! ai xi rH •H ft •r-l CG u ai •H c -it! CD E-' c: cd cn Zi S-i -it! a> Eh CO ai 4-1 -it! ai Cx, c cci -t<! a> Q tin O >< ai •H co CD 0 O Xi c M s ai rH CO M CO ai 4-1 •H CO u CD •H c -it! CO r~l CD CO w o CO o c o cd cd c cci o c CD fH CD ft c ai xi •H ft •H it! -H C o X! C •H ft •H o:i -it! •H C! -it! a> Eh C! ai CO E CO •—^ CO r-H CO cfl 4-1 •H CO f-l CD •H c !^-' CO •r-l f-l cd 4J CD U co Cd CD CO C cci cd c ai C.I c ai fH ft, c cd xi ai r-H CD cn w c ai ai f-i 4-1 co ai CO CO c ai ai c cd o a CD r-l CD ft CO •H CO tin £ cd Xl E cd ft CD Eh CO ai 4J fH cd -it! ai >-tm o >-co CD a o x> c r-l ai fH' ai X -it! < •H ft •H CO -it! •r-l C -it! CD E-< CO Cd 4H CO 4-' f-l ai -it] ai tin o -it; ai •H ft •H CO E cci r~l CO M CD cd &H cfl •H CO CD C M tin C •H Xl E •H Xi E CD ft C CD CO o M M tm a •H X E •H Xl 6 CD ft a CD CO O a -it; cci r-l CD CO ai —i CD co W O CO CD o X X! f-i 3 -H tin xi CD cd Eh W 2S <t! f-i f-i
6. Staf Pengajar dan Administrasi Jurusan Teknik Sipil
7. rekan-rekan seangkatan di Fakultas Teknik Sipil dan
Perenca-naan Universitas Islam Indonesia Yogyakarta,
yang telah member! bekal ilmu pengetahuan, pengarahan, bimbingan
dan semangat selama masa perkuliahan di Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Islam Indonesia
Yogyakarta.
Akhir kata semoga Allah SWT memberikan imbalan atas
kebai-kannya. Amin.Wassalaamu'alaikum warahmatullaahi wabarakaatuh
V I
Yogyakarta, Juli 1995
J-.
V
*-«•-=.-'
j--.;"-.?*"*
D A F T A R I S I
HALAMAN JUDUL i
LEMBAR PENGESAHAN i i
MOTTO DAN PERSEMBAHAN iii
ABSTRAKSI iv
PRAKATA v
DAFTAR -ISI vii
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ix
DAFTAR GAMBAR xii
BAB 1 . TENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Dan Pembatasan Masalah 3
1. 3 Tu juan dan Manf aat 3
BAB 2. LANDASAN TEORI 5
2.1. Tinjauan Pustaka 5
2.2. Dasar Asumsi Struktur 6
2.2.1. Struktur Pelat Berusuk 6
2.2.2. Struktur Balok-Rusuk (Joist) 9
2.3. Kerangka Pikir 12
BAB 3 . ANALISIS DAN DESAIN 14
3.1. Uraian Umum 14
3.2. Tinjauan Terhadap Lentur 17
3.3. Tinjauan Terhadap Geser 18
3.4. Tinjauan Terhadap Torsi 18
BAB 4 . TEMBAHASAN 25
4.1. Analisis Beban 25
4.2. Desain on
4.2.1. Desain Pelat Berusuk o<
4.2.2. Desain Balok-Rusuk 4.3. Pembahasan
4.4. Hitungan Manual
BAB 5. Kesimpulan Dan Saran
5.1. Kesimpulan 5.2. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN V I 1 1 !9 30 38 40 44 44 45
D A F T A R N O T A S I D A N S X M B O L
Ag = luas penampang brutto beton (mm2).
A± = luas total penampang baja longitudinal penahan torsi (mm2)
As = luas penampang baja tulangan tarik (mm2).
As' = luas penampang baja tulangan tekan (mm2).
A
T - luas penampang baja yang ditransformasi (mm2)
Av = luas penampang baja untuk sengkang pendukung geser (mm2),
a
= tinggi balok persegi ekivalen pada beton yang
diperhitung-kan sebagai daerah tediperhitung-kan pada penampang (mm).
b
= lebar muka tekan dari penampang beton yang mendukung lentur
(mm) .
be
= lebar
efektif
penampang
beton
yang diperhitungkan dalam
analisis lentur pada balok (mm).
bw
= lebar badan penampang beton yang mendukung geser (mm).
Ct
= konstanta yang
menghubungkan
penampang
efektif geser dan
torsi pada suatu tampang balok.
D = diameter tulangan (mm).
d = jarak pusat tulangan tarik dari serat tekan terluar beton (mm) .
d'
= jarak
pusat
tulangan tekan dari serat tekan terluar beton
(mm) .E = Modulus Elastisitas bahan (MPa).
Ec = Modulus Elastisitas beton (MPa).
Es = Modulus Elastisitas baja (MPa).
f'c = kuat desak'beton (MPa). fr = kuat tarik beton (MPa).
fy = kuat tarik baja tulangan (MPa).
I X
4
'-G - Modulus geser bahan.
h = tinggi elemen struktur total.
Ig
= Momen Inersia
penampang
bruto beton terhadap sumbu pusat
dengan mengabaikan tulangan (mm4).
Ie = Momen Inersia efektif penampang (mm4).
1 = panjang bentangan.
Mcr = momen retak penampang (Nmm).
MD = momen tak berfaktor akibat beban mati (Nmm).
ML = momen tak berfaktor akibat beban hidup (Nmm).
Mn
= momen nominal yang harus tersedia pada penampang (Nmm).
MT = momen yang mampu didukung penampang (Nmm).
Mu
= momen ultimit, merupakan
kombinasi
momen berfaktor akibat
beban hidup dan beban mati (Nmm).
n = jumlah tulangan.
q = intensitas beban (kN/mm2).
qD = intensitas beban mati (kN/mm2).
qL = intensitas beban hidup (kN/mm2).
qu
= intensitas beban ultimit = 1,2 qD + 1,6 qL
(kN/mm2).
qw
= intensitas beban kerja
= qD + qL
(kN/mm2).
Rn
= reaksi nominal akibat momen pada penampang = M / (b d2 ).
S = spasi tulangan (mm).
TD = torsi tak berfaktor akibat beban mati.
TL
= torsi tak berfaktor akibat beban hidup.
Tn
= torsi nominal yang harus tersedia pada penampang.
Tu
= torsi ultimit
berfaktor
akibat kombinasi torsi beban mati
dan beban hidup.
VD = gaya geser tak berfaktor akibat beban mati (N). VL = gaya geser tak berfaktor akibat beban hidup (N).
= gaya geser nominal yang harus disediakan penampang (N).
= kuat geser yang disumbangkan oleh tulangan geser (N).
Vu = gaya geser ultimit berfaktor akibat kombinasi gaya geser
akibat beban hidup dan beban mati (N).
wD = lendutan akibat beban mati. wL = lendutan akibat beban hidup. ww = lendutan akibat beban kerja.
X = ukuran pendek bagian persegi dari penampang (mm),
xl = dimensi pusat ke pusat yang pendek dari sengkang persegi
tertutup.
Y = ukuran panjang bagian persegi dari penampang (mm),
yl
= dimensi
pusat ke
pusat yang panjang dari sengkang persegi
tertutup.
yt = jarak sumbu pusat penampang bruto terhadap serat tarik ter
luar dengan tulangan.
j3 = faktor reduksi kekuatan bahan.
f = rasio luas tulangan tarik terhadap penampang bruto beton. f = rasio luas tulangan tekan terhadap penampang bruto beton.
fb
= rasio
tulangan
yang
memberikan
kondisi
regangan
yang
seimbang antara baja dan beton.
0
= faktor reduksi
kekuatan
untuk
penampang
terhadap gaya
dalam.
v = angka pembanding Poisson untuk material.
Vn Vs
D A F T A R G A M B A R
Gambar 1.1 Tampang balok-rusuk 1
Gambar 2.1 Diagram tegangan tarik pada tampang beton 7
Gambar 2.2 Diagram alir kerangka pikir 13
Gambar 3.1 Waffle-slab dan struktur pendukungnya 16
Gambar 3.2 Diagram alir desain tulangan lentur balok rusuk 21
Gambar 3.3 Diagram alir desain tulangan geser rusuk 22
Gambar 3.4 Diagram alir desain tulangan torsi 23
Gambar 4.1 Pelat berusuk yang dianalisis 25
Cambar 4.2 Sistem grid untuk pelat 3x3 m2 28
Gambar 4.3 Balok tampang persegi 33
Gambar 4.4 Balok tampang T 34
Gambar 4.5 Diagram tegangan lentur pada tumpuan 38
Gambar 4.6 Pelat dan balok-rusuk yang dihitung 40
Gambar 4.7 Balok-rusuk yang dihitung 41
Gambar 4.8 Diagram SFD dan BMD 42
