Laporan Perhitungan Struktur Bangunan 9

LAPORAN

PERHITUNGAN STRUKTUR

BANGUNAN 9 LANTAI

KRITERIA PERENCANAAN

1. PENDAHULUAN

Laporan Perhitungan Struktur ini memuat Analisis dan Perencanaan Struktur Bangunan Gedung Kampus ISTN yang berlokasi di Jakarta.

Struktur bangunan dianalisis terhadap beban gravitasi dan gempa.

Pondasi dirancang menggunakan pondasi tiang pancang ukuran 30x30 cm dipancang sampai kedalaman tertentu hingga mencapai tanah keras untuk mendapatkan daya dukung ijin yang direkomendasikan oleh geotechnical engineer.

2. KONDISI TANAH

Mengacu kepada Laporan Hasil Penyelidikan Tanah yang dilakukan oleh PT Tribina Wahana Cipta tanggal...

3. MATERIAL/BAHAN

 MUTU BAHAN

Semua bahan untuk struktur harus dalam keadaan baru, bebas dari cacat dan terjamin mutunya, sesuai dengan standarisasi.

 MUTU BETON

Standard : Peraturan Beton Indonesia SNI-03-2847-2002 Designation : K-300

 MUTU BAJA TULANGAN/BESI BETON

Standard : Peraturan Beton Indonesia SNI-03-2847-2002 Designation : fy = 400 MPa untuk D ≥ 12 mm

: fy = 240 MPa untuk D ≤ 10 mm

 MUTU BAHAN STRUKTUR BAJA Standard : ASTM

Designation : A.36 atau setara dengan tegangan leleh Fy = 240 MPa.

 MUTU BAUT/BOLT

Untuk Baut Non-Struktural menggunakan : Black Bolt A.307/ST.37

Untuk Baut Struktural menggunakan : High-Strength Bolt ASTM A-325

 MUTU LAS

Standard : AWS Designation : E.70xx

4. KOMBINASI PEMBEBANAN

Mengacu kepada Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung dan Peraturan Gempa untuk Gedung di Indonesia.

Beban Mati (=DL)

Termasuk berat sendiri dari semua bahan bangunan dan semua komponen gedung. Beban Hidup (=LL)

Tabel 3.2 Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung Beban Gempa (=E)

Beban Gempa mengacu kepada Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia untuk Gedung SNI-1726-2002.

Jakarta masuk Wilayah/Zone-3 atau sebesar 0,15g.

Peraturan Beton Indonesia untuk Bangunan Gedung SNI 03-2847-2002 Pasal 11 :

 Kuat perlu U untuk menahan beban mati DL, beban hidup LL, paling tidak harus sama dengan

U = 1,2 DL + 1,6 LL (Pasal 11.2.1)

 Apabila ketahanan struktur terhadap beban gempa E harus diperhitungkan dalam perencanaan, maka nilai kuat perlu U harus diambil sebagai2) _:

U = 1,2 DL + 1,0 LL ± 1,0 E (Pasal 11.2.3)

2) _{Faktor beban untuk LL boleh direduksi menjadi 0,5 kecuali untuk ruangan garasi,} ruangan pertemuan dan semua ruangan yang beban hidup LL-nya lebih besar daripada 500 kg/m2_.

Oleh karena itu di dalam input data Staad.Pro, kombinasi pembebanan 5, 6 dan 7 adalah : LOAD 5 = 1,2 DL + 1,6 LL

LOAD 6 = 1,2 DL + 0,5 LL + 1,0 Ex (Gaya Gempa dalam arah X) LOAD 7 = 1,2 DL + 0,5 LL + 1,0 Ez (Gaya Gempa dalam arah Z)

5. STANDARD/CODE

 Peraturan Pembebanan Indonesia SNI-1727-1989-F

 Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia untuk Gedung SNI-1726-2002.

 Peraturan Beton Indonesian untuk Bangunan Gedung, SNI-03-2847-2002

 American Society of Testing Materials "ASTM Standards in Building Codes" vol. 1 & 2, 1986

 American Institute of Steel Constructions (AISC)

 American Concrete Institute "Building Code Requirements for Reinforced Concrete ACI 318RM-2002" and Commentary 2002

6. SOFTWARE/PERANGKAT LUNAK

GAMBAR ARSITEKTUR, STRUKTUR

dan GAMBAR 3D

DATA DAN

PERHITUNGAN

DATA :

 Tinggi Lantai Dasar : 5,00 meter

 Tinggi Lantai Tipikal di atasnya : 3,60 meter

 Dimensi Kolom semuanya : 600x600 mm

 Dimensi Balok Induk semuanya : 400x600 mm

 Dimensi Balok Anak semuanya : 300x600 mm

 Tebal Pelat Lantai dan atap : 120 mm Beban Mati pada lantai (DL) :

 Berat partisi = 200 kg/m2

 Berat screed + keramik, plafond, ME = 150 kg/m2 Beban Hidup (LL) untuk sekolah/kampus :

 Beban Hidup = 250 kg/m2 Beban Mati pada atap :

 Beban Mati Atap = 50 kg/m2 Beban Hidup pada atap :

 Beban Hidup Atap = 150 kg/m2

DATA DESIGN GEMPA :

 Lokasi gedung di Jakarta dengan Zona Gempa Wilayah 3

 Kondisi tanah di lokasi gedung termasuk dalam kategori tanah sedang Untuk tanah sedang : (Tabel 5. Pasal 4.7.2 SNI 1726-2002)

PERHITUNGAN BEBAN

(BEBAN MATI DAN BEBAN HIDUP)

PERHITUNGAN BEBAN MATI A. LANTAI TIPIKAL

1. Berat Pelat Lantai 120 mm = 0,12 x 2400 = 288 kg/m2

2. Berat screed, keramik, plafond & MEP = = 150 kg/m2

3. Berat partisi = = 200 kg/m2

DL = 638 kg/m2

B. LANTAI ATAP/ROOF

1. Berat Pelat Lantai 120 mm = 0,12 x 2400 = 288 kg/m2

2. Berat screed, keramik, plafond & MEP = = 80 kg/m2

3. Berat partisi = = 0 kg/m2

DL = 368 kg/m2

PERHITUNGAN BEBAN HIDUP A. LANTAI TIPIKAL

LL = 250 kg/m2

B. LANTAI ATAP/ROOF

PERHITUNGAN PELAT LANTAI :

(lihat spreed-sheet PERHITUNGAN PELAT LANTAI)

IDENTIFIKASI TIPE PELAT LANTAI S-1, S-2, S-3 dan S-4 Sisi panjang = 5.00 mtr = Ly

Sisi pendek = 3.00 mtr = Lx

Anggap ke-4 sisi terjepit elastis/menerus

WILLY C.WUNGO

A. DATA BAHAN STRUKTUR

Kuat tekan beton, K- 300 f_c' = 25 MPa

Tegangan leleh baja untuk tulangan lentur, f_y = 240 MPa

B. DATA PLAT LANTAI

Panjang bentang plat arah x, L_x = 3,00 m

Panjang bentang plat arah y, Ly = 5,00 m

Tebal plat lantai, h = 120 mm

Koefisien momen plat untuk : L_y / L_x = 1,67 KOEFISIEN MOMEN PLAT

Lapangan x Clx = 58

Lapangan y C_ly = 36

Tumpuan x Ctx = 79

Tumpuan y C_ty = 57

Diameter tulangan yang digunakan,  = 12 mm

Tebal bersih selimut beton, ts = 25 mm

C. BEBAN PLAT LANTAI

1. BEBAN MATI (DEAD LOAD )

No Jenis Beban Mati Berat satuan Tebal (m) Q (kN/m2) 1 Berat sendiri plat lantai (kN/m3) 24,0 0,12 2,880 2

3 Berat finish, plafon,ME dll (kN/m2) - 1,500

4 Berat partisi (kN/m2) - 2,000

Total beban mati, Q_D = 6,380

PERHITUNGAN PELAT LANTAI (SLAB )

2. BEBAN HIDUP (LIVE LOAD )

Beban hidup pada lantai bangunan = 250 kg/m2



Q_L = 2,500 kN/m2

3. BEBAN RENCANA TERFAKTOR

Beban rencana terfaktor, Q_u = 1.2 * Q_D + 1.6 * Q_L = 11,656 kN/m2

4. MOMEN PLAT AKIBAT BEBAN TERFAKTOR

Momen lapangan arah x, M_ulx = C_lx * 0.001 * Q_u * L_x2 = 6,084 kNm/m Momen lapangan arah y, Muly = Cly * 0.001 * Qu * Lx

2

= 3,777 kNm/m

Momen tumpuan arah x, M_utx = C_tx * 0.001 * Q_u * L_x2 = 8,287 kNm/m Momen tumpuan arah y, Muty = Cty * 0.001 * Qu * Lx

2

= 5,980 kNm/m

Momen rencana (maksimum) plat,



M_u = 8,287 kNm/m

D. PENULANGAN PLAT

Untuk : f_c' ≤ 30 MPa, b₁ = 0,85

Untuk : f_c' > 30 MPa, b₁ = 0.85 - 0.05 * ( f_c' - 30) / 7 = -Faktor bentuk distribusi tegangan beton,



b_{1 = 0,85} Rasio tulangan pada kondisi balance ,

rb = b1* 0.85 * fc'/ fy * 600 / ( 600 + fy ) = 0,0535 Faktor tahanan momen maksimum,

R_max = 0.75 * r_b * f_y * [ 1 – ½* 0.75 * r_b * f_y / ( 0.85 * f_c') ] = 7,4434 Faktor reduksi kekuatan lentur, f = 0,80

Jarak tulangan terhadap sisi luar beton, ds = ts +  / 2 = 31,0 mm

Tebal efektif plat lantai, d = h - d_s = 89,0 mm

Ditinjau plat lantai selebar 1 m,



b = 1000 mm

Momen nominal rencana, Mn = Mu / f = 10,359 kNm Faktor tahanan momen, R_n = M_n * 10-6 / ( b * d2 ) = 1,30782

Rasio tulangan yang diperlukan :

r = 0.85 * fc' / fy *[ 1 -  [ 1 – 2 * Rn / ( 0.85 * fc' ) ] = 0,0056

Rasio tulangan minimum, r_min = 0,0025

Rasio tulangan yang digunakan,



r = 0,0056

Luas tulangan yang diperlukan, A_s = r * b * d = 501 mm2

Jarak tulangan yang diperlukan, s = p / 4 * 2 * b / A_s = 226 mm

Jarak tulangan maksimum, s_max = 2 * h = 240 mm

Jarak tulangan maksimum, s_max = 200 mm

Jarak sengkang yang harus digunakan, s = 200 mm

Diambil jarak sengkang :



s = 200 mm

Digunakan tulangan,  12 - 200

Luas tulangan terpakai, As = p / 4 *  2

* b / s= 565 mm2

E. KONTROL LENDUTAN PLAT

Modulus elastis beton, E_c = 4700*√ f_c' = 23453 MPa

Modulus elastis baja tulangan, Es = 2,00E+05 MPa

Beban merata (tak terfaktor) padaplat, Q = Q_D + Q_L = 8,880 N/mm

Panjang bentang plat, L_x = 3000 mm

Batas lendutan maksimum yang diijinkan, Lx / 240 = 12,500 mm Momen inersia brutto penampang plat, I_g = 1/12 * b * h3 = 144000000 mm3 Modulus keruntuhan lentur beton, fr = 0.7 * √ fc' = 3,492992986 MPa Nilai perbandingan modulus elastis, n = E_s / E_c = 8,53

Jarak garis netral terhadap sisi atas beton, c = n * A_s / b = 4,822 mm Momen inersia penampang retak yang ditransformasikan ke beton dihitung sbb. :

I_cr = 1/3 * b * c3 + n * A_s * ( d - c )2 = 34207687 mm4

y_t = h / 2 = 60 mm

Momen retak : Mcr = fr * Ig / yt = 8383183 Nmm

Momen maksimum akibat beban (tanpa faktor beban) :

M_a = 1 / 8 * Q * L_x2 = 9990000 Nmm Inersia efektif untuk perhitungan lendutan,

Ie = ( Mcr / Ma ) 3 * Ig + [ 1 - ( Mcr / Ma ) 3 ] * Icr = 99086417 mm 4

Lendutan elastis seketika akibat beban mati dan beban hidup : de = 5 / 384 * Q * Lx

4

/ ( E_c * I_e ) = 4,030 mm Rasio tulangan slab lantai : r = As / ( b * d ) = 0,0064

Faktor ketergantungan waktu untuk beban mati (jangka waktu > 5 tahun), nilai :

z = 2,0

l = z / ( 1 + 50 * r ) = 1,5178 Lendutan jangka panjang akibat rangkak dan susut :

d_g = l * 5 / 384 * Q * L_x4 / ( E_c * I_e ) = 6,117 mm

Lendutan total, d_tot = d_e + d_g = 10,147 mm

Syarat : dtot

≤

Lx / 240

PERHITUNGAN BEBAN

(BEBAN GEMPA)

 Gedung ini dipergunakan sebagai ruang kuliah, Faktor Keutamaan Struktur, I = 1,00

(Tabel 1. Pasal 4.1.2 SNI 1726-2002)

 Untuk Gedung arah Utara-Selatan adalah Gedung dengan sistem Rangka Pemikul Momen Khusus, Faktor Reduksi Gempa, R = 8,5.

 Untuk Gedung arah Barat-Timur adalah Gedung dengan sistem Rangka Pemikul Momen Khusus, Faktor Reduksi Gempa, R = 8,5.

(Tabel 3. Pasal 4.3.6 SNI 1726-2002)

Lokasi bangunan di Jakarta termasuk dalam Wilayah/Zone 3 :

 Kondisi tanah setempat adalah termasuk kategori tanah sedang.

 Percepatan puncak batuan dasar = 0,15 g.

 Percepatan puncak muka tanah, A0 = 0,23 g. Tc = 0,60 detik

MENGHITUNG BERAT/MASSA STRUKTUR GEDUNG

Berat struktur lantai-1 :

 Berat kolom lantai-1

= (0,6 x 0,6 x 5) x 2400 x 20 + (0,6 x 0,6 x 1,8) x 2400 x 20

= 86.400 kg + 31.104 kg = 117.504 kg.

 Berat Balok Induk lantai-1 = (0,4 x 0,6 x 5,4) x 2400 x 16 +

(0,4 x 0,6 x 4,4) x 2400 x 15

= 49.766 kg + 38.016 = 87.782 kg.

 Berat Balok Anak lantai-1 = (0,3 x 0,6 x 4,6) x 2400 x 12

= 23.847 kg = 23.847 kg.

 Berat pelat lantai-1

= (24 x 15) x 0,12 x 2400 = 103.680 kg. Berat struktur lantai-2,3,4,5,6,7,8 :

 Berat kolom lantai

= (0,6 x 0,6 x 3,6) x 2400 x 20

= 86.400 kg = 62.208 kg.

 Berat Balok lantai-1

= (0,4 x 0,6 x 5,4) x 2400 x 16 + (0,4 x 0,6 x 4,4) x 2400 x 15

= 49.766 kg + 38.016 = 87.782 kg.

 Berat Balok Anak lantai-1 = (0,3 x 0,6 x 4,6) x 2400 x 12

= 23.847 kg = 23.847 kg.

 Berat pelat lantai-1

= (24 x 15) x 0,12 x 2400 = 103.680 kg. Berat struktur lantai-9 (atap) :

 Berat kolom lantai

 Berat Balok lantai-1

= (0,4 x 0,6 x 5,4) x 2400 x 16 + (0,4 x 0,6 x 4,4) x 2400 x 15

= 49.766 kg + 38.016 = 87.782 kg.

 Berat Balok Anak lantai-1 = (0,3 x 0,6 x 4,6) x 2400 x 12

= 23.847 kg = 23.847 kg.

 Berat pelat lantai-1

= (24 x 15) x 0,12 x 2400 = 103.680 kg.

Beban Mati tiap lantai :

 = 350 kg/m2 x (24 x 15) = 126.000 kg. Beban Hidup tiap lantai :

 = 250 kg/m2 x (24 x 15) = 90.000 kg.

Beban Hidup dapat direduksi = 50% x 90.000 kg = 45.000 kg.

Beban Mati pada atap :

 = 50 kg/m2 x (24 x 15) = 18.000 kg. Beban Hidup pada atap :

 = 150 kg/m2 x (24 x 15) = 54.000 kg.

Beban Hidup dapat direduksi = 50% x 54.000 kg = 27.000 kg.

Berat Struktur/Massa per lantai :

 Berat Lantai – 1 :

= (117.504 + 87.782 + 23.847 + 103.680) + 126.000 kg + 45.000 kg = 503.813 kg.

 Berat Lantai – 2,3,4,5,6,7,8 :

= (62.208 + 87.782 + 23.847 + 103.680) + 126.000 kg + 45.000 kg = 448.517 kg.

 Berat Lantai – 9 (atap) :

Tabel-1 Berat Struktur/Massa per lantai

Tinggi Berat Lantai W_xh_x

h_x W_x (kg-m) (m) (kg) 9 33,8 291.413 9.849.759 8 30,2 448.517 13.545.213 7 26,6 448.517 11.930.552 6 23,0 448.517 10.315.891 5 19,4 448.517 8.701.230 4 15,8 448.517 7.086.569 3 12,2 448.517 5.471.907 2 8,6 448.517 3.857.246 1 5,0 503.813 2.519.065 S 3.934.845 73.277.433 Lantai PERIODE NATURAL  ARAH UTARA-SELATAN

Arah Utara-Selatan merupakan SRPM Beton

TU-S = 0,0731 (33,8)3/4 _{= 1,025 detik} T > Tc sehingga Faktor Respons Gempa :

Ar = Am x Tc = 0,550 x 0,6 = 0,330 Ct = Ar/T = 0,330/1,025 = 0,337

 ARAH BARAT - TIMUR

Arah Barat - Timur merupakan SRPM Beton

TB-T = 0,0731 (33,8)3/4 _{= 1,025 detik} T > Tc sehingga Faktor Respons Gempa :

Ar = Am x Tc = 0,550 x 0,6 = 0,330 Ct = Ar/T = 0,330/1,025 = 0,337

Base Shear

 ARAH UTARA – SELATAN

= 156.005 kg.

 ARAH BARAT - TIMUR

= 156.005 kg.

GAYA LATERAL EQUIVALENT

 Gaya Lateral Equivalent yang bekerja di lantai 9 arah Utara - Selatan adalah :

= 20.970 kg.

 Gaya Lateral Equivalent yang bekerja di lantai 9 arah Barat - Timur adalah :

= 20.970 kg.

Perbandingan antara tinggi gedung terhadap panjang denah dalam arah pembebanan gempa utara-selatan = 33,8/24 = 1,41 < 3 dan

Perbandingan antata tinggi gedung terhadap panjang denah dalam arah pembebanan gempa barat-timur = 33,8/15 = 2,25 < 3, sehingga tidak perlu ada beban horisontal terpusat 0,1Vb di lantai tingkat paling atas.

Gaya Lateral Equivalent untuk lantai lainnya (lengkap) dapat dilihat di dalam Tabel 2 dan Tabel 3. Tabel 2. Gaya Lateral Equivalent dan Gaya Geser per lantai arah Utara-Selatan

hx Wx Wxhx F Lateral V Story Fx Vx (m) (kg) (kg-m) (kg) (kg) 9 33,8 291.413 9.849.759 20.970 20.970 8 30,2 448.517 13.545.213 28.837 49.807 7 26,6 448.517 11.930.552 25.400 75.207 6 23,0 448.517 10.315.891 21.962 97.169 5 19,4 448.517 8.701.230 18.525 115.694 4 15,8 448.517 7.086.569 15.087 130.781 3 12,2 448.517 5.471.907 11.649 142.430 2 8,6 448.517 3.857.246 8.212 150.642 1 5,0 503.813 2.519.065 5.363 156.005

S

3.934.845 73.277.433 Lantai

Dalam contoh perhitungan ini ada 5 portal dalam arah Utara-Selatan, sehingga gaya gempa lateral equivalent yang bekerja untuk tiap portal di lantai 9 adalah 20.970/5 = 4194 kg.

Tabel 2. Gaya Lateral Equivalent dan Gaya Geser per lantai arah Barat-Timur

hx Wx Wxhx F Lateral V Story Fx Vx (m) (kg) (kg-m) (kg) (kg) 9 33,8 291.413 9.849.759 20.970 20.970 8 30,2 448.517 13.545.213 28.837 49.807 7 26,6 448.517 11.930.552 25.400 75.207 6 23,0 448.517 10.315.891 21.962 97.169 5 19,4 448.517 8.701.230 18.525 115.694 4 15,8 448.517 7.086.569 15.087 130.781 3 12,2 448.517 5.471.907 11.649 142.430 2 8,6 448.517 3.857.246 8.212 150.642 1 5,0 503.813 2.519.065 5.363 156.005

S

3.934.845 73.277.433 Lantai

Dalam contoh perhitungan ini ada 4 portal dalam arah Barat-Timur, sehingga gaya gempa lateral equivalent yang bekerja untuk tiap portal di lantai 9 adalah 20.970/4 = 5243 kg