LAPORAN TUGAS BESAR SI 3112 STRUKTUR BET

(1)

SI-3112 STRUKTUR BETON SEMESTER I TAHUN 2014/2015

DESAIN BANGUNAN STRUKTUR Diajukan untuk memenuhi syarat kelulusan

Mata Kuliah SI-3112 Struktur Beton

Dosen:

Prof. Ir. R. Bambang Budiono, ME, Ph. D.

Asisten:

Michael Alexandra Jonathan 25014066

Dita Faridah 25014059

Disusun Oleh :

Kholid Samthohana 15012078

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

(2)

Kholid Samthohana 15012078 i LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN TUGAS BESAR STRUKTUR BETON SEMESTER I TAHUN 2014/2015

Diajukan untuk memenuhi syarat Mata Kuliah SI-3112 Struktur Beton

Disusun Oleh:

Kholid Samthohana 15012078

Telah Disetujui dan Disahkan Oleh:

Asisten

(3)

Kholid Samthohana 15012078 ii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji dan syukur Penulis ucapkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas besar ini dengan sebaik-baiknya. Laporan Tugas Besar SI-3112 Struktur Beton ini dibuat sebagai syarat kelulusan Mata Kuliah SI-3112 Struktur Beton Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung.

Proses penyelesaian laporan tugas besar ini tidak terlepas dari berbagai kendala. Akan tetapi, dengan kerja keras dan selalu memberikan usaha yang terbaik, Penulis dapat mengatasi berbagai kendala-kendala tersebut.

Penyelesaian laporan tugas besar ini tidak terlepas dari berbagai pihak yang senantiasa membantu, mendukung, serta memberikan kritik dan saran, sehingga Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Orang tua yang selalu mendoakan serta memberikan dukungannya dalam proses penyelesaian laporan tugas besar ini.

2. Dosen Mata Kuliah SI-3112, yaitu Bapak Prof. Ir. R. Bambang Budiono, ME, Ph.D yang telah memberikan bimbingan kepada Penulis dalam pembuatan laporan tugas besar ini.

3. Asisten tugas besar Struktur Beton, Michael Alexandra Jonathan dan Dita Faridah.

4. Teman-teman yang selalu memberi bantuan dan semangat kepada Penulis selama proses pembuatan laporan tugas besar ini.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas besar ini masih belum sempurna, baik dari segi isi dan metode penulisan. Oleh karena itu, Penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca sekalian. Terakhir, Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada pembaca dan semoga laporan tugas besar ini bermanfaat.

Bandung, Desember 2014

(4)

Kholid Samthohana 15012078 iii

Daftar Isi

LEMBAR PENGESAHAN ... i

KATA PENGANTAR ... ii

Daftar Isi ... iii

Daftar Tabel ... v

Daftar Gambar ... vi

BAB I PENDAHULUAN ...1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 1

1.3 Tujuan ... 1

BAB II KRITERIA DESAIN ...2

2.1 Proses Desain ... 2

2.2 Peraturan Acuan ... 2

2.2.1 Balok dan Pelat... 2

2.2.2 Kolom ... 3

2.2.3 Kombinasi Beban... 4

2.2.4 Asumsi Desain ... 4

2.2.5 Beban Lentur dan Aksial ... 5

2.2.6 Beban Geser ... 5

2.2.7 Batasan Spasi antar tulangan ... 6

2.2.8 Kuat rencana ... 7

2.2.9 Lendutan/Defleksi ... 8

BAB III PEMODELAN DAN PEMBEBANAN STRUKTUR ...9

3.1 Hasil Preliminary Design ... 9

3.2 Pembebanan ... 13

3.3 Load Combination ... 13

3.4 Pemodelan di ETABS ... 14

BAB IV ANALISIS STRUKTUR ... 16

4.1 Gaya Dalam ... 16

4.2 Defleksi ... 18

BAB V DESAIN TULANGAN DAN CEK LENDUTAN ... 20

(5)

Kholid Samthohana 15012078 iv

5.1.1 Desain Tulangan Balok ... 20

5.1.2 Desain Tulangan Kolom ... 25

5.1.3 Desain Tulangan Pelat ... 31

5.2 Cek Lendutan ... 35

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 37

6.1 Kesimpulan ... 37

6.2 Saran ... 37

DAFTAR PUSTAKA ... 38

(6)

Kholid Samthohana 15012078 v

Daftar Tabel

Tabel 2.1 Peraturan Dimensi Balok dan Pelat ... 3

Tabel 2.2 Lendutan izin maksimum yang dihitung ... 8

Tabel 3.1 Perhitungan gaya aksial akibat beban sendiri pada balok ... 12

Tabel 3.2 Perhitungan gaya aksial akibat beban sendiri pada pelat ... 12

Tabel 3.3 Perhitungan dimensi kolom interior ... 12

Tabel 3.4 Perhitungan dimensi kolom eksterior ... 13

Tabel 4.1 Gaya dalam paling kritis balok panjang ... 17

Tabel 4.2 Gaya dalam paling kritis balok pendek ... 17

Tabel 4.3 Gaya dalam paling kritis pelat lantai 2 ... 17

Tabel 4.4 Gaya dalam paling kritis pelat lantai 1 ... 17

Tabel 4.5 Gaya dalam paling kritis pelat kolom interior ... 17

Tabel 4.6 Gaya dalam paling kritis pelat kolom eksterior ... 17

Tabel 4.7 Defleksi akibat beban hidup (live load) balok lantai 2 ... 18

Tabel 4.8 Defleksi akibat beban hidup (live load) pada balok lantai 1 ... 19

Tabel 5.1 Perhitungan tulangan momen positif balok panjang ... 22

Tabel 5.2 Perhitungan tulangan momen negatif balok panjang... 22

Tabel 5.3 Perhitungan tulangan momen positif balok pendek ... 23

Tabel 5.4 Perhitungan tulangan momen negatif balok pendek ... 23

Tabel 5.5 Perhitungan tulangan geser balok pendek ... 24

Tabel 5.6 Momen ekivalen kolom interior ... 28

Tabel 5.7 Momen ekivalen kolom eksterior ... 29

Tabel 5.8 Perhitungan tulangan geser kolom eksterior ... 30

Tabel 5.9 Perhitungan tulangan geser kolom interior ... 31

Tabel 5.10 Perhitungan tulangan arah X lantai 2 ... 33

Tabel 5.11 Perhitungan tulangan arah Y lantai 2 ... 34

Tabel 5.12 Perhitungan tulangan arah X lantai 1 ... 34

Tabel 5.13 Perhitungan tulangan arah Y lantai 2 ... 35

Tabel 5.14 Perbandingan batas lendutan pada lendutan balok lantai 2 ... 36

(7)

Kholid Samthohana 15012078 vi

Daftar Gambar

Gambar 2.1 Zonasi Tulangan Geser ... 6

Gambar 3.1 Tributary Area kolom interior ... 10

Gambar 3.2 Tributary Area kolom eksterior ... 10

Gambar 3.3 Tampak atas struktur ... 14

Gambar 3.4 Struktur 3 dimensi ... 15

Gambar 3.5 Tampak samping arah bidang Y-Z ... 15

Gambar 3.6 Tampak samping arah bidang X-Z ... 15

Gambar 4.1 Diagram momen balok pada ETABS ... 16

Gambar 4.2 Diagram geser balok pada ETABS... 16

Gambar 5.1 Diagram Interaksi Kolom ... 28

(8)

Kholid Samthohana 15012078 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Struktur beton merupakan struktur yang paling banyak digunakan di dunia. Mulai dari bangunan sederhana seperti rumah atau perkantoran, hingga bangunan yang rumit seperti bendungan ataupun gedung pencakar langit, hampir semua menggunakan beton sebagai material utama untuk membangunnya.

Beton merupakan material bangunan yang terbentuk dari campuran antara agregat halus, agregat kasar, pasir, dan air. Hampir semua struktur beton merupakan beton bertulang karena pada dasarnya beton tidak kuat terhadap gaya tarik, hanya sekitar 8%-15% dari kekuatan tekannya, sehingga perlu dikombinasikan dengan baja sehingga gaya tarik akibat beban dapat dipikul oleh baja. Kelemahan beton dalam tekuk akibat bentuk baja yang langsing juga akan dihilangkan karena baja ada pada beton sehingga tidak akan mengalami tekuk. Oleh karena itu, kombinasi dari kedua material ini menghasilkan sifat-sifat yang lebih baik dibandingkan sifat masing-masing bahan jika berdiri sendiri. Perencanaan struktur pada sebuah struktur sederhana seperti rumah toko harus memenuhi beberapa aspek agar penggunaan struktur ini dapat berjalan sebagai mana mestinya. Perencanaan suatu struktur sederhana meliputi perencanaan kolom, pelat, dan balok. Semua komponen struktur haruslah memenuhi kaidah-kaidah yang berlaku yang berasal dari sains, hasil penelitian, maupun standar yang berlaku untuk memenuhi nilai kekuatan, keamanan, dan kenyamanan bagi penggunanya.

1.2 Rumusan Masalah

a. Bagaimana mendesain tulangan untuk suatu struktur rumah toko sederhana? b. Bagaimana menentukan kemampuan layan suatu struktur rumah toko sederhana?

1.3 Tujuan

Tujuan dari pembuatan laporan kali ini adalah:

(9)

BAB II

KRITERIA DESAIN

2.1 Proses Desain

Proses desain meliputi desain balok, pelat, dan kolom pada struktur rumah toko ini dimulai dengan menghitung preliminary design untuk ketiga komponen struktur tersebut sehingga mendapatkan dimensi yang sesuai. Setelah mendapatkan dimensi yang sesuai, dilakukan pemodelan struktur, pembebanan, dan analisis gaya dengan menggunakan bantuan software ETABS. Dalam pemodelan, perlu didefinisikan elemen struktur seperti penampang, material, dan pembebanan. Langkah selanjutnya adalah analisis gaya-gaya dan pendesainan tulangan sesuai dengan SNI sehingga struktur dapat menahan pengaruh beban terfaktor yang bekerja. Langkah terakhir adalah menggambarkan desain penulangan ketiga komponen struktur tersebut dengan menggunakan software AutoCAD.

2.2 Peraturan Acuan

Perencanaan suatu struktur harus memenuhi standar nasional yang diatur dalam SNI-2847-2013 mengenai persyaratan beton struktural untuk bangunan gedung, meliputi balok, kolom, dan peraturan mengenai tulangan, spasi tulangan, dll. Selain itu, peraturan yang perlu dipenuhi yaitu SNI-1727-2013 mengenai beban untuk perencanaan perencanaan bengunan atau struktur lain.

2.2.1 Balok dan Pelat

(10)

Tabel 2.1 Peraturan Dimensi Balok dan Pelat

Untuk laporan kali ini, untuk kemudahan, dimensi tinggi balok ditentukan dengan menggunakan persamaan ℎ = dengan L adalah panjang bentang balok. Untuk lebar balok, digunakan persamaan =ℎ. Kedua dimensi tersebut dibulatkan ke atas dengan kelipatan 50 mm agar mudah dalam pembuatan dan pengerjaan di lapangan.

2.2.2 Kolom

Kolom merupakan komponen struktural yang menyalurkan beban dari balok ke pondasi bawah. Kolom menerima beban aksial tekan dan torsi akibat dari beban di atasnya dan beban pada balok dan pelat. Momen torsi yang disalurkan dapat berupa momen uniaksial (1 sumbu) ataupun biaksial (2 sumbu).

Desain kolom dirancang sedemikian rupa sehingga pengaruh tekuk tidak dominan sehingga keruntuhan pada kolom terjadi bukan akibat dari tekuk, melainkan terjadi akibat beban luar yang bekerja saja. Berdasarkan pasal 10.10.1 SNI-2847-2013, dimensi kolom agar tidak terjadi pengaruh tekuk harus memenuhi persamaan berikut

�

Dengan k: rasio kelangsingan l: panjang batang

: Radius of gyration = √�

�

Dalam referensi lain, persamaan kolom agar tidak tekuk adalah sebagai berikut

�

(11)

Kholid Samthohana 15012078 4 Pada laporan kali ini, persamaan yang digunakan adalah persamaan yang kedua.

2.2.3 Kombinasi Beban

Dalam perencanaan struktur, beban harus dikombinasikan dengan faktor-faktor tertentu sehingga mendapatkan envelope dari keseluruhan beban yang menghasilkan beban ultimate sebagai dasar perencanaan. Kombinasi beban terfaktor diatur dalam SNI-1727-2013 pasal 2.3.2 yaitu sebagai berikut.

1. 1.4 D

Dengan D: dead load (beban mati) E: beban gempa

L: live load (beban hidup) Lr: beban hidup atap S: beban salju R: beban hujan W: beban angin 2.2.4 Asumsi Desain

Desain pada komponen struktur didasarkan pada asumsi yang diatur pula dalam SNI-2847-2013. Asumsi yang digunakan antara lain.

 Regangan maksimum yang dapat dimanfaatkan pada serat tekan beton terluar adalah 0.003

 Tegangan tulangan � = × � �

 Distribusi tegangan beton dianggap berbentuk persegi ekivalen

(12)

Kholid Samthohana 15012078 5 2.2.5 Beban Lentur dan Aksial

SNI-2847-2013 mengatur mengenai beban lentur dan beban aksial pada komponen struktur pada pasal 10. Secara umum, peraturan mengenai beban lentur dan aksial adalah sebagai berikut.

 Desain beban aksial ØPn dari komponen struktur tekan tidak boleh melebihi ØPnmax

yang dihitung dengan persamaan

∅� = . ∅[ . ′ _{� − � + � ]}

untuk komponen struktur dengan tulangan spiral, dan

∅� = . ∅[ . ′ _{� − � + � ]}

untuk komponen struktur dengan tulangan pengikat  Luas tulangan minimum pada komponen struktur lentur:

� = . √ ′ tapi tidak lebih kecil dari .

 Luas tulangan maksimum pada komponen struktur lentur:

� = � = . ′�1 .

. +�� dengan smax = 0.004

2.2.6 Beban Geser

SNI-2847-2013 mengatur mengenai beban geser pada komponen struktur pada pasal 11. Secara umum, peraturan mengenai beban lentur dan aksial adalah sebagai berikut.

 Desain penampang yang dikenai geser harus didasarkan pada ∅� � dimana Vu adalah gaya geser terfaktor pada penampang dan Vn adalah kekuatan geser nominal yang dihitung dengan persamaan � = � + � dengan Vc adalah gaya geser yang disediakan oleh beton dan Vs adalah gaya geser yang disediakan oleh tulangan sengkang.

 Nilai Vc diatur dalam persamaan berikut

o Komponen struktur yang dikenai beban geser dan lentur saja

� = ( . �√ ′_{+ �} � _{) +}

Tetapi tidak lebih besar dari . �√ ′ dan � tidak boleh lebih dari 1. o Komponen struktur yang dikenai tekan aksial

� = . ( + � )�√ ′

 Tulangan geser diatur dengan persamaan

(13)

Kholid Samthohana 15012078 6  Tulangan geser dibutuhkan bila � ∅�

 Zonasi tulangan geser diatur dalam tabel di bawah ini

Gambar 2.1 Zonasi Tulangan Geser

2.2.7 Batasan Spasi antar tulangan

Batasan spasi antar tulangan yang diatur dalam SNI antara lain.

 Jarak bersih antara tulangan sejajar dalam lapis yang sama, tidak boleh kurang dari db

ataupun 25 mm.

 Bila tulangan sejajar tersebut diletakkan dalam dua lapis atau lebih, tulangan pada lapis atas harus diletakkan tepat di atas tulangan di bawahnya dengan spasi bersih antar lapisan tidak boleh kurang dari 25 mm.

 Pada komponen struktur tekan yang diberi tulangan spiral atau sengkang pengikat, jarak bersih antar tulangan longitudinal tidak boleh kurang dari 1,5db ataupun 40 mm.

 Pembatasan jarak bersih antar batang tulangan ini juga berlaku untuk jarak bersih antara suatu sambungan lewatan dengan sambungan lewatan lainnya atau dengan batang tulangan yang berdekatan.

 Pada dinding dan pelat lantai yang bukan berupa konstruksi pelat rusuk, tulangan lentur utama harus berjarak tidak lebih dari tiga kali tebal dinding atau pelat lantai, ataupun 500 mm.

 Bundel tulangan :

o Kumpulan dari tulangan sejajar yang diikat dalam satu bundel sehingga bekerja dalam satu kesatuan tidak boleh terdiri lebih dari empat tulangan per bundel.

(14)

Kholid Samthohana 15012078 7 o Pada balok, tulangan yang lebih besar dari D-36 tidak boleh dibundel

o Masing-masing batang tulangan yang terdapat dalam satu bundel tulangan yang berakhir dalam bentang komponen struktur lentur harus diakhiri pada titik yang berlainan, paling sedikit dengan jarak 40db secara berselang

o Jika pembatasan jarak dan selimut beton minumum didasarkan pada diameter tulangan db maka satu unit bundel tulangan harus diperhitungkan sebagai tulangan

tunggal dengan diameter yang didapat dariluas ekuivalen penampang gabungan. 2.2.8 Kuat rencana

Kuat rencana suatu komponen struktur, sambungannya dengan komponen struktur lain, dan penampangnya, sehubungan dengan perilaku lentur, beban normal, geser, dan torsi, harus diambil sebagai hasil kali kuat nominal, yang dihitung berdasarkan ketentuan dan asumsi dari tata cara ini, dengan suatu faktor reduksi kekuatan ø.

Faktor reduksi kekuatan ø ditentukan sebagai berikut :

 Lentur, tanpa beban aksial. ø = 0,80

 Beban aksial, dan beban aksial dengan lentur. (untuk beban aksial dengan lentur, kedua nilai kuat norminal dari beban aksial dan momen harus dikalikan dengan nilai ø tunggal yang sesuai) :

o Aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur. ø = 0,80 o Aksial tekan dan aksial tekan dengan lentur.

 Komponen struktur dengan tulangan spiral. ø = 0,70

 Komponen struktur lainnya. ø = 0,65

o Geser dan torsi ø = 0,75

 Faktor reduksi untuk geser pada komponen struktur penahan gempa yang kuat geser nominalnya lebih kecil dari pada gaya geser yang timbul sehubungan dengan pengembangan kuat lentur nominalnya.

ø = 0,55

 Faktor reduksi untuk geser pada diafragma tidak boleh melebihi faktor reduksi minimum untuk geser yang digunakan pada komponen vertikal dari sistem pemikul beban lateral.

 Geser pada hubungan balok-kolom dan pada balok perangkai yang diberi

(15)

Kholid Samthohana 15012078 8 o Tumpuan pada beton kecuali untuk daerah pengakuran pasca tarik.

ø = 0,65

o Daerah pengakuran pasca tarik. ø = 0,85

o Penampang lentur tanpa beban aksial pada komponen struktur pratarik dimana panjang penanaman strand-nya kurang dari panjang penyaluran yang ditetapkan.

ø = 0,75 2.2.9 Lendutan/Defleksi

Lendutan/ defleksi ditentukan untuk menentukan apakah suatu struktur tersebut memenuhi kemampuan layan suatu struktur. Lendutan pada struktur diatur dalam SNI-2847-2013 pada pasal 9.5 yang ditampilkan dalam tabel berikut.

(16)

BAB III

PEMODELAN DAN PEMBEBANAN STRUKTUR

3.1 Hasil Preliminary Design

Sebelum menghitung preliminary design, perlu diketahui dahulu gambaran umum dari struktur. Untuk gambaran umum pada struktur rumah toko yang dibuat dijelaskan sebagai berikut.

 Bentang arah Y: 8500 mm

 Bentang arah X: ¾ x 8500 = 6375 mm  Lantai dasar ke lantai 1: 4 m

 Lantai 1 ke lantai 2: 3.5 m  Panjang overstake: 2 m

Untuk spesifikasi material yang digunakan ialah sebagai berikut.  f ’ alok da pelat: MPa.

Setelah itu dihitung preliminary design pada struktur untuk mendesain awal ukuran balok, pelat, dan kolom pada suatu system bangunan.

a. Preliminary Design Balok panjang (arah Y)

Panjang bentang dari balok telah ditentukan sebelumnya yaitu 8500 mm. Sesuai dengan aturan yang berlaku, tinggi balok ini mengikuti rumus ℎ = dan dibulatkan ke atas dengan kelipatan 50 mm. Dari panjang bentang 8500 mm, didapatkan tinggi balok yaitu 750 mm. setelah ditentukan tinggi balok, ditentukan lebar balok. Lebar balok mengikuti aturan =ℎ dengan pembulatan ke atas dengan kelipatan 50 mm. didapatkan lebar balok yaitu 400 mm.

b. Preliminary Design Balok pendek (arah X)

(17)

Kholid Samthohana 15012078 10 balok. Lebar balok mengikuti aturan =ℎ dan dibulatan ke atas dengan kelipatan 50 mm. didapatkan lebar balok yaitu 300 mm.

c. Preliminary Pelat

Ukuran pelat sudah ditentukan sebelumnya yaitu memiliki tinggi 150 mm. d. Preliminary Kolom

Untuk desain kolom, ditentukan dahulu tributary area untuk setiap kolom dan dicari kolom yang paling kritis untuk bagian interior dan eksterior. Untuk kolom interior, tributary areanya adalah

Gambar 3.1 Tributary Area kolom interior

Sedangkan untuk kolom eksterior, tributary area yang paling kritis adalah sebagai berikut:

Gambar 3.2 Tributary Area kolom eksterior

(18)

Kholid Samthohana 15012078 11 Beberapa nilai yang digunakan dalam preliminary design kolom ini adalah sebagai berikut:

 � = / = /

 ′ = �

 � = / = /

 = /

Berikut adalah contoh perhitungan untuk preliminary design kolom interior: Lantai 2: lantai 1 berbeda, yaitu sebesar 2400 N/m2_.

� = ×

(19)

� = � + . + � + .

= . + . . + . + . . =

� = _{. ×}� _′_{= . × =}

= √� = √ = . dan dilbulatkan ke atas menjadi 350 mm

Karena didapatkan kolom lantai 1 sebesar 350 mm dan lantai 2 sebesar 250, maka kolom lantai 2 disamakan dengan kolom lantai 1. Dengan mengganti dimensi kolom lantai 2, maka Pu lantai 1 akan lebih besar. Namun dari hasil perhitungan, perbesaran kolom lantai 2 ini masih aman dipikul oleh kolom lantai 1 yang memiliki dimensi s sebesar 350 mm, sehingga kolom interior dipilih dimensi sebesar 350 mm. Untuk perhitungan lengkap kolom interior dan hasil kolom eksterior dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Perhitungan preliminary design dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel 3.1 Perhitungan gaya aksial akibat beban sendiri pada balok

Tabel 3.2 Perhitungan gaya aksial akibat beban sendiri pada pelat

Tabel 3.3 Perhitungan dimensi kolom interior

Balok L (mm) h (mm) b (mm) Luas (mm2) volume (m3) P (kN)

panjang 8500 750 400 300000 2.55 61.2

pendek 6375 550 300 165000 1.051875 25.245

overstake 2000 750 400 300000 0.6 14.4

h (mm) Luas (mm2) volume (m3) P (kN) Luas (m2)

150 54187500 8.128125 195.075 54.1875

overstake 150 12750000 1.9125 45.9 12.75

Pelat

Kolom

Interior DL (kN) SIDL (kN) LL (kN) Pu (kN) Pu (N) Ag (mm

2₎ _{s (mm)} _{s dibulatkan}

Lt 2 281.52 93.2025 54.1875 536.367 536367 53636.7 231.596 250

Lt 1 281.52 93.2025 130.05 1199.364 1199364 119936.4 346.3184 350

DL (kN) SIDL (kN) LL (kN) Pu (kN) Pu (N) Ag (mm2) s (mm) s dibulatkan

Lt 2 536.367 350

Lt 1 281.52 93.2025 130.05 1204.404 1204404 120440.4 347.0452 350

(20)

Tabel 3.4 Perhitungan dimensi kolom eksterior

Setelah mendapatkan dimensi kolom, dicek kembali apakah kolom tersebut terkena pengaruh tekuk atau tidak. Untuk mengetahuinya, digunakan persamaan pada subbab 2.2.2 mengenai tekuk yaitu

Karena kolom tersebut memenuhi persamaan di atas sehingga dapat disimpulkan bahwa kolom tersebut aman dari bahaya tekuk.

Setelah mendapatkan dimensi dari balok, pelat, dan kolom, nilai tersebut dimasukkan ke dalam pemodelan dengan dibantu software ETABS.

3.2 Pembebanan

Pembebanan pada struktur ditentukan sebelumnya berdasarkan aturan yang sudah berlaku. Pada laporan kali ini, aturan beban yang dipikul oleh struktur adalah sebagai berikut:

 ρbeton: 24 kN/m

 SIDL: 1720 N/m2

 Live load atap: 1000 N/m2

 Live load lantai 1: 2400 N/m2

 Beban hujan yang diterima atap: dengan asumsi genangan maksimum 20 cm, maka beban yang diterima sebesar 2000 N/m2

3.3 Load Combination

Load combination sudah diatur dalam SNI-1727-2013 seperti yang telah dijelaskan pada subbab 2.2.3. Dalam pemodelan pembebanan kali ini, hanya digunakan 3 kombinasi serta ditambah dengan

Kolom

eksterior DL (kN) SIDL (kN) LL (kN) Pu (kN) Pu (N) Ag (mm

2₎ _{s (mm)} _{s dibulatkan}

Lt 2 238.9275 68.53125 54.1875 455.6505 455650.5 45565.05 213.4597 250

Lt 1 238.9275 68.53125 95.625 982.851 982851 98285.1 313.5045 350

DL (kN) SIDL (kN) LL (kN) Pu (kN) Pu (N) Ag (mm2) s (mm) s dibulatkan

Lt 2 455.6505 350

Lt 1 238.9275 68.53125 95.625 987.891 987891 98789.1 314.3073 350

(21)

Kholid Samthohana 15012078 14 envelope dari ketiga kombinasi dari standar tersebut karena beban yang didefinisikan sebelumnya hanya terdapat pada 3 kombinasi. Kombinasi yang dimaksud yaitu:

1. 1.4 DL

2. 1.2 DL + 1.6 LL + 0.5 R 3. 1.2 DL + 1.6 LL

4. Envelope dari ketiga kombinasi tersebut.

3.4 Pemodelan di ETABS

Pemodelan dimulai dengan melakukan pendefinisian terhadap material dan penampang yang digunakan berdasarkan gambaran umum yang telah dijabarkan pada subbab 3.1. Setelah itu, setiap komponen struktur digambar ke dalam ETABS. Gambar pemodelan struktur di ETABS dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

(22)

Gambar 3.4 Struktur 3 dimensi

Gambar 3.5 Tampak samping arah bidang Y-Z

(23)

BAB IV

ANALISIS STRUKTUR

4.1 Gaya Dalam

Gaya dalam dapat diketahui dengan menggunakan bantuan software ETABS. Gaya dalam digunakan untuk mendesain tulangan yang sesuai dengan kondisi dari struktur. Adapun gaya dalam yang didapat untuk setiap komponen struktur adalah sebagai berikut:

 Gaya dalam balok

Balok yang dicari gaya dalamnya dibedakan menjadi balok panjang (arah Y) dan balok pendek (arah X). Gaya dalam maksimum yang didapat ialah sebagai berikut.

Gambar 4.1 Diagram momen balok pada ETABS

(24)

Tabel 4.1 Gaya dalam paling kritis balok panjang

Mmax 24563473.73 Nmm

Mmin -138852104 Nmm

Vmax 56475.71 N

Vmin -56475.71 N

Tabel 4.2 Gaya dalam paling kritis balok pendek

Mmax 15517465.04

Mmin -17862687.1

Vmax 18924.3

Vmin -18924.3

 Gaya dalam pelat

Tabel 4.3 Gaya dalam paling kritis pelat lantai 2

M max 0.24 0.38

M min -0.36 -1.51

M dipilih 0.36 1.51

Tabel 4.4 Gaya dalam paling kritis pelat lantai 1

M max 0.19 0.37

M min -0.36 -1.64

M dipilih 0.36 1.64

 Gaya dalam kolom

Tabel 4.5 Gaya dalam paling kritis pelat kolom interior

P (kN) M2 (kNm) M3 (kNm)

-497.05 0 0.049

-508.37 0 0.624

-1205.84 0 -0.202

-567.97 0 -0.624

Tabel 4.6 Gaya dalam paling kritis pelat kolom eksterior

(25)

4.2 Defleksi

Defleksi dapat diketahui dari ETABS. Defleksi digunakan untuk menentukan kemampuan layan dari suatu struktur. Defleksi juga harus dicek sehingga besarnya defleksi harus kurang dari batas defleksi yang diatur dalam SNI-2847-2013. Defleksi yang didapat dari ETABS adalah sebagai berikut.

Gambar 4.3 Llabel nama pada balok

Tabel 4.7 Defleksi akibat beban hidup (live load) balok lantai 2

(26)

Tabel 4.8 Defleksi akibat beban hidup (live load) pada balok lantai 1

Balok lendutan

(mm) Balok

lendutan (mm)

B56 0.015 B40 0.016

B57 0.033 B41 0.115

B58 0.015 B42 0.115

B59 0.004 B43 0.016

B60 0.014 B44 0.026

B61 0.004 B45 0.194

B62 0.006 B46 0.194

B63 0.01 B47 0.026

B64 0.006 B48 0.026

B65 0.004 B49 0.194

B66 0.014 B50 0.194

B67 0.004 B51 0.026

B68 0.015 B52 0.016

B69 0.033 B53 0.115

B70 0.015 B54 0.115

(27)

BAB V

DESAIN TULANGAN DAN CEK LENDUTAN

5.1 Desain Tulangan

5.1.1 Desain Tulangan Balok

Untuk medesain tulangan balok, dibedakan menjadi balok panjang dan balok pendek sesuai dengan gaya dalam yang telah didapat pada subbab sebelumnya. Berikut contoh langkah-langkah perhitungan untuk mendesain tulangan pada balok panjang (arah Y).

a. Tulangan Lentur

 Mmax: 24563473.7 Nmm digunakan untuk mendesain tulangan saat momen positif, sehingga tulangan tarik berada pada bagian bawah balok.

 Mmin = 138852104 Nmm, digunakan untuk mendesain tulangan saat momen negatif, sehingga tulangan tarik berada pada bagian atas balok.

(28)

Kholid Samthohana 15012078 21  Penentuan As min

� =√ ′ × × =√ ×_× × = .

� = . × × = . × × = .

Dipilih Asmin yang paling besar dari kedua persamaan tersebut, yaitu 960.4 mm2.

 Penentuan As max

� = . ′× ( .

. + . )

= . × × . × ._{× .} × × = .

 Dipilih dahulu As sembarang dengan Asmin < Asdipilih < Asmax. Dengan tulangan tarik yang

berdiameter 22 mm, dipilih tulangan sebanyak 5 buah sehingga As sebesar 1900.66 mm2_.

U tuk As’, tula ga erdia eter dipasa g seluas . As da di ulatka ke atas. Didapatka tula ga teka se a yak uah sehi gga As’ e pu yai luas sebesar 1134.11 mm2_.

 Pada perhitungan Mn, tulangan tekan diabaikan karena tidak berpengaruh terlalu besar pada Mn yang didapat.

 Kemudian dicari c yang menyebabkan C dan T memiliki nilai yang sama. Setelah iterasi, didapatkan c yang sesuai yaitu 87.7 mm.

Berikut perhitungan untuk mendapatkan Mn.

� = − × . = . − ._. × . = . %

Karena s lebih dari 0.002, maka fs = fy = 400 MPa.

 Menghitung Cc

(29)

Kholid Samthohana 15012078 22  Menghitung Ts

= � × = . × =

Dengan Cc dan Ts sama dan nilai c lebih dari jarak tulangan ke tepi beton, maka nilat tersebut dapat dianggap benar.

 Menghitung Mn dan

∅

= × − . × = × − . × . × . = . ×

∅ = . =

 Syarat kekuatan beton yaitu >

∅, Ø digunakan nilai sebesar 0.9 karena s > 0.005. Dari

nilai-nilai di atas, syarat kekuatan tersebut terpenuhi sehingga desain tulangan sudah dapat diterima.

Untuk momen negatif, dilakukan cara yang sama, namun nilai

∅ digunakan momen negatif.

Hasil perhitungan penentuan tulangan lentur pada balok dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel 5.1 perhitungan tulangan momen positif balok panjang:

Tabel 5.2 perhitungan tulangan momen negatif balok panjang:

As min dipilih 960.4 mm2

As max 6372.45 mm2

dsteel nsteel As

Pilih As 1900.663555 mm2

dsteel'

As max 6372.45 mm2

dsteel 22 mm

nsteel

As 1900.663555 mm2

Pilih As 1900.663555 mm2

(30)

Tabel 5.3 perhitungan tulangan momen positif balok pendek:

Tabel 5.4 perhitungan tulangan momen negatif balok pendek:

b. Tulangan sengkang

 Vu yang didapat dari tabel pada ETABS yaitu 56475.75 N. Dengan asumsi Ø = 0.75, didapatkan

� =�_∅= _. = .

 Vn design didapatkan dari nilai geser pada jarak d dari tepi balok. Nilai Vn design didapatkan sebagai berikut

� = − × � = − × =

 Penentuan Vc

� = . √ ′_{= . × √ ×} _× ₌

 Penentuan Zona

Setelah didapatkan Vn design dan Vc, kemudian kedua nilai tersebut dibandingkan untuk menentukan zona tulangan geser. Karena Vndesign < 0.5 Vn, maka penulangan geser masuk

pada zona 1, yang membutuhkan sengkang minimum. 499.1121805

510.3

As max 3385.944643 mm2

dsteel 22

nsteel 4

As 1520.530844

Pilih As 1520.530844 mm2

dsteel' 19

nsteel' 3

As' 850.586211 mm2

As min _c _{93.53515382 mm}

s' 0.100% As min dipilih 510.3 mm2 As max 3385.944643 mm2

dsteel 22 mm

nsteel 4

As 1520.530844 mm2

Pilih As 1520.530844 mm2

(31)

Kholid Samthohana 15012078 24  Penentuan jarak sengkang

Dengan diameter sengkang 13 mm, didapatkan luas sengkang yaitu 132.73 mm2_{. Setelah itu}

ditentukan jarak sengkang yang diperlukan.

� ×

= × × . ×

. = . × =

Dipilih s yang paling kecil yaitu 343 mm, dan dibulatkan ke bawah sehingga jarak sengkang yang digunakan yaitu 300 mm.

Hasil perhitungan tulangan geser untuk balok panjang dan pendek adalah sebagai berikut:

Tabel 5.5 Perhitungan tulangan geser balok pendek:

(32)

Kholid Samthohana 15012078 25 5.1.2 Desain Tulangan Kolom

a. Tulangan Lentur

Untuk mendesain tulangan lentur pada kolom, digunakan software PCAColumn. Dari PCA Column didapatkan bahwa tulangan yang dibutuhkan adalah 4 tulangan dengan diameter 22-mm. Untuk membuktikan kebenaran dari kekuatan kolom, dibuatlah diagram interaksi manual dengan menggunakan excel. Berikut langkah-langkah mencari diagram interaksi kolom.

Diketahui f ’ = MPa fy = 400 MPa dsteel = 22mm

As = 2 x ¼  x 222_{= 760.26 mm}2

d = 286 mm

Untuk membuat diagram interaksi Pn dan Mn, dibuat dahulu diagram tarik tekan pada penampang. Lalu, s dibagi-bagi agar mendapatkan Mn dan Pn untuk setiap regangan pada baja.

Berikut ini beberapa contoh perhitungan untuk menentukan Mn dan Pn.  s = 0.0018 (tekan)

� = . → = . × = �

. = −

(33)

�′ ₌ − _{× .} ₌ − _{× .} _{= .} _{→ ′ =} _�

Karena c > 350, maka seluruh bagian balok tertekan, sehingga

= . ′_× _{× ℎ = . ×} _× _× ₌

′₌ ′_{× �} ′₌ _× _. ₌ _.

= × � ′₌ _× _. ₌ _.

� = + ′₊ ₌

= − + ′ ₋ ′ ₋ ₋

= − + . − − . −

= .

Dari perhitungan, didapatkan untuk s=0.0018, Pn = 4742802 N dan Mn = 3375578.5 Nmm.

 s = 0

� = → = � =

�′ ₌ − _{× .} ₌ − _{× .} _{= .} _{→ ′ =} _�

= . ′_× _× _{= . ×} _{× .} _× ₌

′₌ ′_{× �} ′₌ _× _. ₌ _.

� = + ′ ₌

= − + ′ ₋ ′ ₋ ₋

= ( − . × ) + . − = ×

(34)

Kholid Samthohana 15012078 27  Saat b = 0.002 (tarik)

� = . → = �

. = . + . ⇔ = .

�′ ₌ − _{× .} ₌ . −

. × . = . → ′ = �

= . ′_× _× _{= . ×} _{× .} _× _{. ×} ₌

′₌ ′_{× �} ′₌ _× _. ₌ _.

= × � ′₌ _× _. ₌ _.

� = + ′₋ ₌

= − + ′ ₋ ′ ₊ ₋

= ( − . × . ) + . − + . −

=

Dari perhitungan didapatkan saat s=0.002(tarik) Pnb=1571798 N dan Mnb=237527202 Nmm.

Perhitungan dilakukan sehingga mendapatkan cukup titik (Mn, Pn) sehingga diagram interaksi dapat digambar. Untuk keamanan, digunakan faktor reduksi Ø berdasarkan regangan baja yang terjadi. Saat regangan baja lebih kecil dari bal (0.002 tarik), maka Ø yang digunakan adalah 0.65.

Saat s > bal, maka Ø yang digunakan adalah 0.9. Sedangkan saat 0.002 < s < 0.005, Ø yang

(35)

Gambar 5.1 Diagram Interaksi Kolom

Setelah dibuat diagram interaksi, dilakukan pengecekan terhadap beban yang terjadi pada kolom tersebut. Momen yang terjadi secara biaksial sehingga perlu dicek terhadap momen ekivalen. Berikut contoh perhitungan dalam menentukan kuat tidaknya kolom dalam momen biaksial: Kombinasi eksterior 1:

Dari data gaya dalam pada kolom yang didapat dari ETABS, didapat: P = 250760 N

Mx = 9197000 Nmm My = 8449000 Nmm

Meqv x = +

ℎ= + × =

Berikut momen ekivalen kolom interior dan kolom eksterior

Tabel 5.6 Momen ekivalen kolom interior

P M2 (kNm) M3 (kNm) M eqv

-50000000 0 50000000 100000000 150000000 200000000 250000000 300000000

P

n

Mn

Diagram Interaksi

(36)

Tabel 5.7 Momen ekivalen kolom eksterior

P (kN) M2 (kNm) M3 (kNm) M eqv

Lalu dimasukkan ke dalam grafik diagram interaksi yang sudah dibuat dan dibuat untuk semua kombinasi.

Gambar 5.2 Pengecekan Beban terhadap Diagram Interaksi

Hasilnya titik-titik kombinasi semua beban berada di dalam grafik sehingga kolom kuat menahan beban dan momen biaksial.

b. Tulangan sengkang

Untuk perencanaan tulangan sengkang pada kolom, pendesainan dilakukan dengan cara yang sama dengan pelat maupun balok. Berikut merupakan contoh perhitungan untuk mendesain tulangan sengkang pada kolom eksterior.

 Vu yang didapat dari tabel pada ETABS yaitu 19010 N. Dengan asumsi Ø = 0.75, didapatkan

� =�_∅= _. = . .

(37)

� = − × � = − × . = .

 Penentuan Vc

� = √ ′_{= √ ×} _× ₌

 Penentuan Zona

Setelah didapatkan Vn design dan Vc, kemudian kedua nilai tersebut dibandingkan untuk menentukan zona tulangan geser. Karena Vndesign < 0.5 Vn, maka penulangan geser masuk

pada zona 1, yang membutuhkan sengkang minimum.  Penentuan jarak sengkang

Dengan diameter sengkang 13 mm, didapatkan luas sengkang yaitu 132.73 mm2_{. Setelah itu}

ditentukan jarak sengkang yang diperlukan.

� ×

= × × . × = .

. = . × = .

Dipilih s yang paling kecil yaitu 149.5 mm, dan dibulatkan ke bawah sehingga jarak sengkang yang digunakan yaitu 100 mm.

Hasil perhitungan tulangan geser untuk kolom adalah sebagai berikut:

Tabel 5.8 Perhitungan tulangan geser kolom eksterior

(38)

Tabel 5.9 Perhitungan tulangan geser kolom interior

5.1.3 Desain Tulangan Pelat

Pada pelat hanya didesain tulangan untuk memikul gaya lentur. Pelat tidak perlu ditambah sengkang karena pada pelat tidak pernah terjadi failure terhadap geser. Gaya geser kontribusi beton (Vc) sudah cukup untuk menahan geser dari luar disebabkan oleh lebat pelat yang cukup lebar sehingga menghasilkan Vc yang bernilai besar.

Untuk mendesain tulangan lentur pada pelat, digunakan cara yang sama dengan pendesainan tulangan pada balok, namun berbeda pada lebarnya saja. Tulangan pada pelat didesain untuk tiap 1 m, sehingga lebar (b) pelat adalah 1000 mm. Untuk penyederhanaan, momen yang dipilih untuk desain tulangan yaitu saat momen positif dan negatif yang memiliki nilai yang paling besar. Berikut contoh perhitungan desain tulangan arah-X pada pelat lantai 1.

 Mmax: 1640000 Nmm didapat dari ETABS

(39)

Kholid Samthohana 15012078 32 o Jarak tepi beton ke tulangan tekan = 25 mm

o d = 150 – cover – ½ dtarik = 150 – 20 – ½ 16 = 122 mm

 Penentuan As’ min

� ′ = � = . % × × = .

 Penentuan As min

Penentuan luas tulangan tarik minimum ditentukan seperti balok yaitu dengan persamaan

� =√ ′ = _×√ × = .

� = . = . × =

Dari kedua nilai tersebut dippilih As min yang terbesar yaitu 427 mm2_.

 Luas tulangan kemudian dipilih sehingga memenuhi syarat As min

 Syarat yang lain yaitu salah satu tulangan harus menjadi tulangan tekan. Jika dihasilkan semua tulangan menjadi tarik, maka desain tulangan harus diulang dengan mengganti jumlah tulangannya.

 Setelah diiterasi, didapatkan As tarik = 8Ø16 dan As tekan = 3Ø10

 Kemudian dicari c yang menyebabkan C dan T memiliki nilai yang sama.

Setelah iterasi, didapatkan c yang sesuai yaitu 28.8 mm. Nilai tersebut memenuhi syarat bahwa tulangan atas merupakan tulangan tekan.

 Berikut perhitungan untuk mendapatkan Mn.

� ′ = − ′× . = . −_. × . = . × −

 Lokasi resultan gaya tekan C

� = × . + ×

′ +

(40)

Kholid Samthohana 15012078 33  Menghitung Mn dan

∅

= × − � = × − . =

∅ = . =

Syarat kekuatan beton yaitu >

∅, Ø digunakan nilai sebesar 0.9 karena s > 0.005. Dari

nilai-nilai di atas, syarat kekuatan tersebut terpenuhi sehingga desain tulangan sudah dapat diterima.

Berikut merupakan tabel perhitungan tulangan pada pelat.

Tabel 5.10 Perhitungan tulangan arah X lantai 2

As min 219.6 mm2

Mn/(Mu max/Ø) 41.94544851

(41)

Tabel 5.11 Perhitungan tulangan arah Y lantai 2

As' min 190.8 mm2

Tabel 5.12 Perhitungan tulangan arah X lantai 1

(42)

Mn/(Mu max/Ø) 41.94544851

Status oke

Tabel 5.13 Perhitungan tulangan arah Y lantai 2

As' min 190.8 mm2

(43)

Kholid Samthohana 15012078 36 Dengan panjang balok pendek 6375 mm, lendutan maksimumnya adalah 17.7083 mm. Untuk balok panjang, dengan panjang 8500 mm, lendutan maksimumnya 23.61 mm. Sedangkan untuk balok overstake, dengan panjang 2000 mm, lendutan maksimumnya 5.56 mm.

Di bawah ini merupakan tabel perbandingan lendutan maksimum dan batas lendutan.

Tabel 5.14 Perbandingan batas lendutan pada lendutan balok lantai 2

Balok lt 2 Lendutan Maksimum

Batas lendutan (L/360) balok

pendek 0.023 17.70833333

balok

panjang 0.076 23.61111111

overstake 0.011 5.555555556

Tabel 5.15 Perbandingan batas lendutan pada lendutan balok lantai 1

Balok lt 1 Lendutan Maksimum

Batas lendutan (L/360) balok

pendek 0.033 17.70833333

balok

panjang 0.194 23.61111111

overstake 0.026 5.555555556

(44)

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Dari perhitungan di bab sebelumnya, didapatkan bahwa:

a. Pada balok panjang, menggunakan tulangan tarik 22 mm, tulangan tekan 19 mm, dan tulangan sengkang 13 mm memiliki jumlah sebagai berikut:

 Tulangan momen positif sebanyak 5 untuk tulangan tarik dan 4 untuk tulangan tekan.  Tulangan momen negatif sebanyak 5 untuk tulangan tarik dan 4 untuk tulangan tekan.  Tulangan sengkang dengan jarak antar sengkang 200 mm.

b. Pada balok panjang, menggunakan tulangan tarik 22 mm, tulangan tekan 19 mm, dan tulangan sengkang 13 mm memiliki jumlah sebagai berikut:

 Tulangan momen positif sebanyak 4 untuk tulangan tarik dan 3 untuk tulangan tekan.  Tulangan momen negatif sebanyak 4 untuk tulangan tarik dan 3 untuk tulangan tekan.  Tulangan sengkang dengan jarak antar sengkang 300 mm.

c. Pada kolom, menggunakan tulangan tarik 22 mm, dan tulangan sengkang 13 mm, memiliki jumlah sebagai berikut:

 Tulangan longitudinal sebanyak 4 buah.

 Tulangan sengkang dengan jarak antar sengkang 100 mm.

d. Pada pelat, dengan menggunakan tulangan tarik 16 mm, tulangan tekan 10 mm memiliki jumlah sebagai berikut:

 Tulangan tekan sebanyak 3 buah untuk pelat arah X maupun Y.

 Tulangan tarik pada pelat arah X sebanyak 8 buah, pada arah Y sebanyak 9 buah.

e. Struktur tersebut masih dalam kemampuan layannya karena lendutan maksimum dari struktur masih di bawah batas lendutan yang ditentukan SNI-2847-2013.

6.2 Saran

(45)

DAFTAR PUSTAKA

SNI-2847-2013 SNI-1727-2013

(46)