MENGGUNAKAN PELAT DUA ARAH
Hernando Batuwael NRP : 0321043
Pembimbing : Daud Rachmat W., Ir., M.Sc. FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA BANDUNG
ABSTRAK
Pada umumnya Arsitek menginginkan desain struktur gedung dengan tinggi balok yang kecil sehingga bangunan tidak terkesan terlalu tinggi. Untuk mendapatkan tinggi balok yang lebih kecil pada sistem balok anak dan balok induk dengan pelat dua arah perlu dilakukan beberapa pemodelan jumlah balok anak yang dipakai. Disamping itu dari owner menginginkan desain struktur yang ekonomis, sehingga perlu menghitung RAB dari beberapa model yang ditinjau untuk mencari harga yang ekonomis. Pemodelan akan dilakukan untuk 3 model struktur. Model 1 jumlah balok anak 2 buah pada masing-masing bentang, model 2 jumlah balok anak 4 pada masing-masing bentang dan model 3 jumlah balok anak 6 pada masing-masing bentang.
Dengan adanya program komputer Etabs ver. 9.04 proses pencarian dimensi balok yang kecil dapat dilakukan tetapi masih memenuhi persyaratan kekuatan dan lendutan dengan cara coba -coba dengan memasukan input data pelat, balok anak, balok induk dan kolom. Perhitungan volume dan berat tulangan memakai persyaratan detailing yang berlaku untuk struktur bertulang tahan gempa sedangkan untuk harganya dipakai harga yang berlaku saat ini.
Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas Kasih Karunia dan
AnugerahNya serta pertolonganNya yang tidak pernah berkesudahan bagi saya,
khususnya da lam membimbing saya dari awal pembuatan tugas akhir ini hingga
sampai akhir penyusunan tugas akhir dapat terselesaikan dengan baik, biarlah
kiranya ini menjadi pembelajaran yang beharga bagi saya untuk menyerahkan
seluruh pembelajaran ini hanya kepada Alla h. Terima kasih Tuhan Yesus.
Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan program
pendidikan sarjana di Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Kristen
Maranatha Bandung.
Untuk memenuhi persyaratan tersebut dipilih bidang struktur dengan judul :
“ANALISIS DAN DESAIN STRUKTUR TAHAN GEMPA DENGAN SISTEM BALOK ANAK DAN BALOK INDUK MENGGUNAKAN PELAT DUA ARAH”.
Pada kesempatan ini saya ingin menyampaikan rasa terima kasih yang
sebesar– besarnya kepada semua pihak yang telah memberikan saran, arahan,
dukungan doa, semangat dan harapan. Dalam penyususunan tugas akhir ini, yaitu
kepada :
1. Bapak Daud Rachmat W., Ir., M.Sc., selaku dosen pembimbing tugas akhir yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan dukungan
4. Ibu Olga C. Pattipawaej, Ph.D, Bapak Anang Kristianto, ST., MT,
Bapak Yosafat Aji Pranata, ST., MT., selaku penguji yang telah bersedia
menguji saya dalam penyusunan tugas akhir ini
5. Papi, Mami dan adikku Erich, terimakasih atas dukungan doa,harapan,
semangat dan perhatiannya
6. Bang Candra, Bang Heber, Franky, Vanlie, Hadi, Saut, Rudy,
Pandapotan, Daniel, Boy (KTB dan KK), Anta, Niko (Saudara KK) serta
Bang Dedy, Irma, Lusy, Astri, Hadi, Nikki, Hendra, David, Wendy,
Sehat, Corry, dan Cindra (Teman-teman Satpelma). Terimakasih atas
dukungan doa, semangat dan nasehatnya serta perhatian yang diberikan
7. Ibu Eny, Tina, Wawa, Lanny, Ely, dan teman PMK yang lainnya.
Terimakasih atas dukungan doa, semangat dan nasehatnya serta
perhatian yang diberikan
8. Anton, David, and All Crew Civil Enggineering spesial ’03
Semua adalah Anugerah yang diberikan Allah pada kita, biarlah kiranya
Allah saja yang membalas semua kebaikan dari semua yang telah menolong
berjalannya tugas akhir ini sampai selesai. Tuhan Yesus Mengasihi kita semua.
Bandung, 10 Agustus 2007
Halaman
SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR...i
SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR...ii
ABSTRAK...iii
BAB I : PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah...11.2 Tujuan Penulisan...5
1.3 Ruang Lingkup Pembahasan...5
1.4 Sistematika Penulisan...6
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Struktur...72.2 Sistem Balok Anak dan Balok Induk...8
2.2.1 Penentuan Dimensi Balok...9
2.3.2 Menghitung Gaya Dalam Pelat...15
2.3.3 Menghitung Penulangan Pelat... 16
BAB III : ANALISIS DAN DESAIN STRUKTUR TAHAN
GEMPA
3.1 Beban Gempa di Indonesia... 183.2 Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK)...25
3.3 Analisis Struktur Gedung 3 Dimensi... 28
BAB IV : STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN
4.1 Pemodela n Sistem Balok Anak dan Balok Induk dengan Pelat Dua Arah………...314.1.1 Model 1...34
4.1.2 Model 2...45
4.1.3 Model 3...56
4.2 Pembahasan………...67
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan………...715.2 Saran………...72
DAFTAR PUSTAKA
………...732.1 Lendutan Izin Maksimum...13
2.2 Momen di dalam Pelat Persegi yang Menumpuh pada Keempat Tepinya akibat Beban terbagi rata...16
3.1 Percepatan Puncak Batuan Dasar dan Percepatan Puncak Muka Tanah untuk masing-masing Wilayah Gempa Indonesia...21
3.2 Spektrum Respons Gempa Rencana...25
3.3 Faktor Daktilitas Maksimum, Faktor Reduksi Gempa Maksimum, Faktor Tahanan lebih Struktur dan Tahanan lebih Total beberapa jenis Sistem dan Subsistem Struktur Gedung...27
4.1 Penulangan Struktur Model 1...43
4.2 Volume Beton Model 1…………...43
4.3 Berat Tulangan Model 1 …………...44
4.4 Penulangan Struktur Model 2...54
4.5 Volume Beton Model 2…………...54
4.6 Berat Tulangan Model 2 …………...55
4.7 Penulangan Struktur Model 3...65
4.8 Volume Beton Model 3…………...65
4.9 Berat Tulangan Model 3 …………...66
4.10 Dimensi Ketiga Model Struktur...67
4.11 Volume Beton dan Berat Tulangan Ketiga Model Struktur…...67
1.1 Struktur Model 1...3
1.2 Struktur Model 2...4
1.3 Struktur Model 3...4
2.1 Skema Sistem Struktur Rangka...8
2.2.a Pelat Satu Arah...12
2.2.b Pelat Dua Arah... 12
2.3.a Pelat Satu Arah...12
2.3.b Pelat Dua Arah... 12
3.1 Wilayah Gempa Indonesia dengan Percepatan Puncak Batuan Dasar dengan Periode Ulang 500 Tahun...20
3.2 Respons Spektrum Gempa Rencana...23
3.3 Mekanisme Keruntuhan Ideal suatu Struktur Gedung dengan Sendi Plastis terbentuk pada ujung-ujung Balok, kaki Kolom...26
4.1 Diagram Alir Desain Penulangan Struktur ...33
4.2 Tampak Atas Model 1…...34
4.3 Tampak Samping Model 1...35
4.4 3 Dimensi gedung Model 1...35
4.5 Hasil Desain Struktur untuk Balok Tepi Model 1...37
4.6 Hasil Desain Struktur untuk Balok Tengah Model 1...40
4.7 Hasil Desain Struktur untuk Kolom Model 1...42
4.8 Lendutan Maksimum (combo 2) Model 1 ...44
4.9 Tampak Atas Model 2…...45
4.13 Hasil Desain Struktur untuk Balok Tengah Model 2...51
4.14 Hasil Desain Struktur untuk Kolom Model 2...53
4.15 Lendutan Maksimum (combo 2) Model 2...55
4.16 Tampak Atas Model 3…...56
4.17 Tampak Samping Model 3...57
4.18 3 Dimensi gedung Model 3. ...57
4.19 Hasil Desain Struktur untuk Balok Tepi Model 3...59
4.20 Hasil Desain Struktur untuk Balok Tengah Model 3...62
4.21 Hasil Desain Struktur untuk Kolom Model 3...64
Ao = Ca = Percepatan puncak muka tanah akibat pengaruh Gempa Rencana yang bergantung pada Wilayah Gempa dan jenis tanah tempat struktur gedung berada
Am = Percepatan respons maksimum atau Faktor Respons Gempa maksimum pada Spektrum Respons Gempa Rencana
Ar = Cv = Pembilang dalam persamaan hiperbola Faktor Respons Gempa C pada Spektrum Respons Gempa Rencana
As = Luas tulangan utama
Av = Luas tulangan sengkang
b = Lebar balok
C = Faktor Respons Gempa dinyatakan dalam percepatan gravitasi yang nilainya bergantung pada waktu getar alami struktur gedung dan kurvanya ditampilkan dalam Spektrum Respons Gempa Rencana
C1 = Nilai Faktor Respons Gempa yang didapat dari Spektrum Respons Gempa Rencana untuk waktu getar alami fundamental dari struktur gedung
d = h = Tebal pelat
D = Diameter tulangan
DL = Berat sendiri
Ec = Modulus elastisitas beton
f = Faktor kuat lebih total yang terkandung di dalam struktur gedung secara keseluruhan, rasio antara beban gempa maksimum akibat pengaruh Gempa Rencana yang dapat diserap oleh struktur gedung pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan dan beban gempa nominal
fy = Kuat leleh tulangan longitudional non-prategang yang disyaratkan, MPa
F2 = Sumbu minor
g = Percepatan gravitasi; dalam subskrip menunjukkan momen yang bersifat momen guling
h = Tinggi balok
hmin = Tebal pelat minimum
hmax = Tebal pelat maksimun
I = Faktor Keutamaan gedung, faktor pengali dari pengaruh Gempa Rencana pada berbagai kategori gedung, untuk menyesuaikan perioda ulang gempa yang berkaitan dengan penyesuaian probabilitas dilampauinya pengaruh tersebut selama umur gedung itu dan penyesuaian umur gedung itu
I1 = Faktor Keutamaan gedung untuk menyesuaikan perioda ulang gempa yang berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung
I2 = Faktor Keutamaan gedung untuk menyesuaikan perioda ulang gempa yang berkaitan dengan penyesuaian umur gedung
jd = perkalian antara 0.9 dan tebal pelat
ln = Bentang bersih arah panjang
LL = Beban hidup
Mu = Momen maksimum
n = Jumlah tulangan
R = Faktor reduksi gempa, rasio antara beban gempa maksimum akibat pengaruh Gempa Rencana pada struktur gedung elastic penuh dan beban gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana pada struktur gedung daktail, bergantung pada faktor daktilitas struktur gedung tersebut; factor reduksi gempa representatif struktur gedung tidak beraturan
T = Waktu getar alami struktur gedung dinyatakan dalam detik yang menentukan besarnya Faktor Respons Gempa struktur gedung dan kurvanya ditampilkan dalam Spektrum Respons Gempa Rencana
Tc = Waktu getar alami sudut, yaitu waktu getar alami pada titik perubahan diagram C dari garis datar menjadi kurva hiperbola
pada Spektrum Respons Gempa Rencana
T1 = Waktu getar alami fundamental struktur gedung beraturan maupun tidak beraturan dinyatakan dalam detik
v = Volume (m3)
V = Beban (gaya) geser dasar nominal statik ekuivalen akibat pengaruh Gempa Rencana yang bekerja di tingkat dasar struktur gedung beraturan dengan tingkat daktilitas umum, dihitung berdasarkan waktu getar alami fundamental struktur gedung beraturan tersebut
Vc = Kuat geser nominal
Ve = Pembeba nan gempa maksimum akibat pengaruh Gempa Rencana yang dapat diserap oleh struktur gedung elastik penuh dalam kondisi di ambang keruntuhan
Vn = Kuat geser nominal yang dihitung
Vs = Gaya geser dasar nominal akibat beban gempa yang dipikul oleh suatu jenis subsistem struktur gedung tertentu di tingkat dasar
Vt = Gaya geser dasar nominal akibat pengaruh Gempa Rencana pada taraf pembebanan nominal yang bekerja di tingkat dasar struktur gedung dan yang didapat dari hasil analisis ragam spektrum respons atau dari hasil analisis respons dinamik riwayat waktu
Vu = Kuat geser terfaktor pada penampang yang ditinjau
V1 = Gaya geser dasar nominal yang bekerja di tingkat dasar struktur gedung tidak beraturan dengan tingkat daktilitas umum, dihitung berdasarkan waktu getar alami fundamental struktur gedung
am (delta-m) = Nilai rata-rata a untuk semua balok pada tepi-tepi dari suatu panel
ß (beta) = Perbandingan antara bentang bersih arah panjang dengan arah pendek
? (lamda) = Pengali untuk penambahan lendutan jangka -panjang seperti yang didefinisikan dalam SNI 03-1726-2002 pasal 11.5(2(5))
µ (mu) = Faktor daktilitas struktur gedung, rasio antara simpangan maksimum struktur gedung akibat pengaruh Gempa Rencana pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan dan simpangan struktur gedung pada saat terjadinya pelelehan pertama
(pi) = Faktor reduksi = 0,8
? (rou) = Rasio tulangan tekan
?min (rou min)= Rasio tulangan minimum
?max (rou max)= Rasio tulangan maksimum
?b (rou balance)= Rasio tulangan dalam kondisi seimbang
Lampiran 1 : Prosedur Analisis dan Desain Struktur menggunakan
Etabs ver. 9.04...74
Lampiran 2 : Output Etabs Ver. 9.04...108
Lampiran 3 : Langkah Perhitungan Volume Beton dan Berat Tulangan...110
LAMPIRAN 1 : Prosedur Analisis dan De sain Struktur menggunakan Etabs ver. 9.04
A. Prosedur Pemodelan Struktur Gedung (SRPMK) untuk Kontrol Simpangan Antar Tingkat Menggunakan Program ETABS v9.04
1. Input data-data pemodelan seperti :
Satuan : kg-m
Data-data dimensi gedung :
Jumlah lantai = 5
Tinggi lantai = 4,0 m
Jarak antar kolom (as-ke-as) = 10 m
Gambar L-1-1 Building Plan Grid System and Story Data Definition
Data-data material/bahan :
Berat per unit volume = 2400 kg/m3
Massa per unit = 244.648318 kg det2/m2
Mutu baja : fy = 400 Mpa (tulangan longitudinal)
fys = 400 Mpa (tulangan transversal)
modulus elastisitas beton : Ec = 2.6154 x 109 kg/m2
Gambar L-1 -2 Define Materials
Data-data dimensi kolom, balok, pelat :
Ukuran kolom dan balok
a. Kolom = 90 x 90 cm
Gambar L-1 -4 Rectangular Section
b. Balok induk = 75 x 90 cm
Gambar L-1 -6 Rectangular Section
c. Balok anak = 30 x 65 cm
Gambar L-1 -8 Rectangular Section
Ukuran pelat = 12 cm
Gambar L-1-10 Define Wall/Slab/Deck/ Sections
Perletakan
Jenis perletakan yang dipakai adalah jepit
Gambar L-1-12 Assign Restraints
2. Input beban-beban gravitasi yang bekerja pada struktur gedung (DL, SDL,
LL) :
Pada pelat atap : LL = 400 kg/m2
SDL = 140 kg/m2
Gambar L-1 -14 Unifrom Surface Loads
Pada pelat lantai : LL = 400 kg/m2
SDL = 140 kg/m2
Gambar L-1 -16 Unifrom Surface Loads
Pada balok tepi (beban dinding) : SDL = 1000 kg/m
Catatan :
- Berat sendiri struktur dimasukkan dalam DL, sehingga self weight
multipliernya = 1
Gambar L-1-18 Define Static Load Case Names
- Define mass source
Mass Definition : From Self and Specified Mass and Loads Define
Mass Multiplier for loads : sesuai dengan peraturan pembebanan hanya
3. Lakukan analisis tahap 1
Catatan :
SetAnalysis Options
Gambar L-1-20 Analysis Options
Set Dynamic Parameters : Type of Analysis = Eigenvectors
Set P-Delta Parameters : Non-iterative-Based on Mass
Suatu gedung yang tingginya diukur dari taraf penjepitan lateral
adalah ledih dari 10 – 40 m, harus diperhitungkan terhadap
pengaruh P-Delta, yaitu suatu gejala yang terjadi pada sturktur
gedung yang fleksibel, dimana simpangan ke samping yang besar
akibat beban gempa lateral menimbulkan beban lateral tambahan
akibat momen guling yang terjadi oleh gravitasi yang titik
tangkapnya menyimpang ke samping.
Gambar L-1 -22 P-Delta Parameters
4. Berdasarkan analisa tahap 1 dilakukan pengecekan terhadap :
Mode : apakah mode 1 dan mode 2 dominan translasi, bila dominan rotasi
maka struktur diperbaiki karena menunjukkan perilaku yang buruk dan
Gambar L-1-23 Plan View Mode 1
5. Buat diafragma tiap lantai
Gambar L-1 -25 Plan View Rigid Diaphragms
6. Input beban dinamik respons spektrum
Gunakan UBC 97 Response Spectrum. Menurut SNI 03 – 1726 -
2002, masukkan koefisien Ca dan Cv sesuai dengan wilayah
gempa Indonesia (lihat Gambar 3.2)
Wilayah gempa 4 tanah sedang : Ca = 0,28
Gambar L-1 -26 Response Spectrum UBC 97 Function Definition
Definisikan Respon Spectra Case, untuk arah U1 (sumbu mayor
gunakan SPECI) dan U2 (sumbu minor gunakan SPEC2)
Gunakan Damping = 5%, Modal Combination = CQC, Directional
Combination = SRSS, Scale Factor= 9,81 (percepatan gravitasi),
Excitation Angle = sudut sumbu utama yang telah ditentukan
7. Lakukan analisis tahap 2
8. Berdasarkan analisis tahap 2, dilakukan pemeriksaan sebagai berikut :
- Respon Spec Base Reaction : apakah menghasilkan nilai terbesar pada
arah sumbu utama (F1) dan 0 pada sumbu minor (F2), apabila belum
menghasilkan nilai seperti diatas maka arah gempa yang diberikan
belum tepat pada sumbu utama. Lakukan lagi dengan mengubah
sudutnya.
Gambar L-1 -29 Response Spectrum Base Reactions
Diketahui hasil ETABS : F1 = 171836,22 kg
F2 = -648080,69 kg
a = arc tan (L.1.1)
a = -75,49939°
Jadi sudutnya harus di ubah menjadi -79,01102224°, kemudian sumbu
- Nilai akhir respon dinamik struktur gedung terhadap pembebanan
gempa nominal akibat gempa rencana dalam satu arah tertentu, tidak
boleh diambil kurang dari 80% nilai respons ragam yang pertama.
Untuk memenuhinya, maka gaya geser tingkat akibat pengaruh gempa
rencana sepanjang tinggi struktur gedung hasil analisis ragam
spektrum respon dalam arah tertentu harus dikalikan dengan faktor
skala :
Dimana : Vs = gaya geser dasar statik (kg)
Vd = gaya geser dasar dinamik (kg)
R = faktor reduksi gempa (lihat Tabel 3.3)
- Hitung faktor skala dengan melihat output Respon Spec Base Reaction
untuk menentukan nilai Vd (gaya geser dinamik), sedangkan Vs (gaya
geser dasar statik) dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Dimana : Wt = berat total seluruh lantai kecuali base (kg)
Perhitungan faktor skala
Gambar L-1-30 adalah Massa perlantai gedung yang didapatkan dari
langkah perhitungan tahap 1 dan tahap 2.
Gambar L-1 -30 Assembled Point Masses
Gambar L-1-31 adalah periode getar atau waktu getar yang didapatkan
dari langkah perhitungan tahap 1 dan tahap 2.
Gambar L-1 -32 Response Spectrum Base Reactions
Diketahui : I = 1
R = 8,5
Ca = 0,28 ; Cv = 0,42
Dari ETABS : Wt = mt x g
= (1011272,04664 + 119849,44833 + 119849,45074 +
119849,45074) x 9,81
= 13447748,08 kg
T = 0,563720 det.
Vs = min [110743,9595 , 1178735,833]
Vs = 110743,9595 kg
f = max [0,03347 , 0,11765]
f = 0,11765
f* = f x g
= 0,11765 x 9,81
= 1,15415 m/det2
(kemudian f* dimasukkan ke dalam ETABS untuk analisis berikutnya)
Kemudian digunakan SPEC1 dan SPEC 2 dengan data sebagai berikut :
Directional Combination : SRSS
Input Response Spectra diisikan untuk SPEC1 dengan arah U1 dan SPEC2
9. Lakukan analisis tahap 3, kemudian lakukan control simpangan antar
tingkat berdasarkan output Etabs tersebut di atas.
(selain simpangan antar tingkat, batas lahan juga harus dikontrol. Akan
tetapi dalam tugas akhir ini, dianggap jarak gedung cukup jauh dari
bangunan-bangunan lainnya, sehingga batas lahan tidak perlu dikontrol
B. Prosedur Pemodelan Struktur Gedung (SRPMK) untuk Keperluan Analisis dan De sain dengan Menggunakan Program ETABS v9.04 dan Perhitungannya
Untuk langkah-langkah pemodelannya hampir sama dengan
langkah-langkah pemodelan untuk kontrol simpangan antar tingkat (sub bab
4.2.1) yaitu pada langkah 1 sampai dengan langkah 7. Untuk selanjutnya ada
sedikit perbedaan, seperti di bawah ini :
8. Berdasarkan analisis tahap 2, dilakukan pemeriksaan sebagai berikut :
- Response Spec Base Reaction : apakah menghasilkan nilai terbesar
pada arah sumbu utama (F1) dan 0 pada sumbu minor (F2), apabila
belum menghasilkan nilai seperti di atas maka arah gempa yang
diberikan belum tepat pada sumbu utama. Lakukan lagi dengan
mengubah sudutnya.
Diketahui hasil ETABS : F1 = 171836,22 kg
F2 = -648080,69 kg
a = arc tan (L.1.4)
a = -75,49939°
Jadi sudutnya harus di ubah menjadi -79,01102224°, kemudian sumbu
minornya menjadi -75,49939° + 90° = 14,85006°.
Nilai akhir respon dinamik struktur gedung terhadap pembebanan gempa nominal
akibat gempa rencana dalam satu arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari
80% nilai respons ragam yang pertama. Untuk memenuhinya, maka gaya geser
tingkat akibat pengaruh gempa rencana sepanjang tinggi struktur gedung hasil
analisis ragam spektrum respon dalam arah tertentu harus dikalikan dengan faktor
skala :
Dimana : Vs = gaya geser dasar statik (kg)
Vd = gaya geser dasar dinamik (kg)
R = faktor reduksi gempa (lihat Tabel 3.3)
- Hitung faktor skala dengan melihat output Respon Spec Base Reaction
untuk menentukan nilai Vd (gaya geser dinamik), sedangkan Vs (gaya
geser dasar statik) dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Dimana : Wt = berat total seluruh lantai kecuali base (kg)
TETABS = 1,2 Ta à T = TETABS (L.1.7)
T > 1,2 Ta à T = Ta (L.1.8)
Dimana : Ta = 0,0731 H¾
Perhitungan faktor skala
Gambar L-1-36 adalah Massa perlantai gedung yang didapatkan dari
langkah perhitungan tahap 1 dan tahap 2.
Gambar L-1-37 adalah periode getar atau waktu getar yang didapatkan
dari langkah perhitungan tahap 1 dan tahap 2.
Gambar L-1-37 Modal Participating Mass Ratios
Diketahui : I = 1
Vs = min [110743,9595 , 1178735,833]
f = max [0,03347 , 0,117647]
f = 0,117647
f* = f x g
= 0,11765 x 9,81
= 1,15415 m/det2
9. Berdasarkan analisis tahap 2, dilakukan pemeriksaan sebagai berikut :
Adapun kombinasinya adalah :
1) 1,4 DL + 1,4 SDL
Gambar L-1 -39 Load Combination Data
2) 1,2 DL + 1,2 SDL + 1,6 LL
3) 1,2 DL + 1,2 SDL + 0,5 LL ± E
Gambar L-1 -41 Load Combination Data
4) 0,9 DL + 0,9 SDL ± E
Pada tahap ini digunakan hanya SPEC1 dengan data sebagai berikut :
Directional Combination : ABS dengan Scale Factor = 0.3
(mengakomodasi 30% arah tegak lurus sumbu utama)
Input Response Spectra diisikan untuk arah U1 dan U2 dengan faktor
skala f* yang telah didapat di atas
Gambar L-1-43 Response Spectrum Case Data
Menurut SNI 03 – 1726 – 2002, untuk mensimulasi arah pengaruh Gempa Rencana yang sembarang terhadap struktur gedung, pengaruh pembebanan ke arah utama dianggap efektif 100% dan harus dianggap terjadi bersamaan dengan pengaruh pembebanan gempa dalam arah tegak lurus dari arah utama, tetapi dengan efektifitas hanya 30%
f* = faktor skala yang didapat dari perhitungan faktor skala (langkah 8)
10.Input faktor-faktor reduksi kapasitas untuk desain penulangannya.
Inputkan faktor-faktor sesuai dengan SNI 03 – 1726 – 2002, pada
Concrete Frame Design Preferences
Phi Bending Tension = 0,8
Phi Compression Tied = 0,65
Phi Compression Spiral = 0,7
Phi Shear = 0,75
Gambar L-1-44 Concrete Frame Design Preferences
11.Untuk jenis Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK), maka dapat
diinputkan pada Concrete Frame Design Overwrites dengan memberikan
Lampiran 2 : Output Etabs Ver. 9.04
Gambar L-2 -1 Longitudinal Reinforcing Model 1
Lampiran 3 : Langkah perhitungan volume beton dan berat tulangan
1. Volume beton
Langkah-langkah perhitungan Volume struktur gedung
2. Berat tulangan
Langkah-langkah perhitungan Berat sturktur gedung
Contoh perhitungan :
a) Kolom
Diketahui : Kolom ukuran 75/75
• Berat tulangan untuk 1 buah kolom/m3
= (184,8 + 53,32) / 2,25 = 105,83 K g
b) Balok
Diketahui : Balok ukuran 60/60
= [{(2 x (0,5 + 0,5 + 0,05)) + (0,5 + 0,1)} x 33,3 ] x
0,62
= 55,74 Kg
• Berat tulangan untuk 1 buah kolom/m3
= (119,08 + 55,74) / 1,1988 = 145,83 Kg
• Berat tulangan untuk 1 buah kolom/m3
= 119,08 Kg
• Berat tulangan untuk 1 buah kolom/m3
= (119,08 + 55,74) / 1,1988 = 145,83 Kg
• Tulangan (selimut beton = 15 mm)
= [2 x {(2,5 - 0,03) + (0,1 - 0,03)} x 2,5/0,16 buah] +
[2 x {(2,5 - 0,03) + (0,1 - 0,03)} x 2,5/0,16 buah] x Berat besi
= [2 x (2,47 + 0,07) x 15,625 buah] + [2 x (2,47 + 0,07) x 15,625 buah] x
0,62
= 98,425 Kg
• Berat tulangan untuk pelat lantai/m3
Lampiran 4 : Denah Penulangan 1. Penulangan Model 1
Gambar L-4 -1 Denah Penulangan Pelat
Pot. A-A Pot. B -B Pot. C-C Gambar L -4 -3 Potongan Penulangan Balok Induk
Pot. A-A Pot. B -B Pot. C-C Gambar L-4 -4 Potongan Penulangan Kolom
2. Penulangan Model 2
Gambar L -4 -6 Denah Penulangan Balok Induk dan Kolom
Pot. A-A Pot. B -B Pot. C-C Gambar L -4 -7 Potongan Penulangan Balok Induk
3. Penulangan Model 3
Gambar L-4 -9 Denah Penulangan Pelat
Pot. A-A Pot. B -B Pot. C -C Gambar L-4-11 Potongan Penulangan Balok Induk
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Sistem struktur sangat perlu untuk dipahami oleh seorang perencana
struktur agar dapat mendesain suatu struktur gedung yang baik. Pemahaman akan
akan sistem stuktur diperlukan sehubungan dengan negara Indonesia yang saat ini
sedang dalam pemulihan ekonomi memerlukan desain struktur yang ekonomis
dengan harga yang terjangkau oleh masyarakat. Selain hal yang telah
dikemukakan tadi, salah satu alternatif pemilihan desain struktur adalah
berdasarkan keinginan arsitek yaitu menginginkan agar tampilan desainnya
propors ional dan indah dari sudut pandang arsitek. Salah satu keinginan arsitek
adalah tinggi balok yang kecil sehingga bangunan tidak berkesan terlalu tinggi
dan juga jumlah anak tangganya tidak terlalu banyak. Masing-masing jenis sistem
struktur memiliki kelebihan dan kekurangannya, sehingga dapat diperoleh hasil
yang optimal dari masing-masing jenis sistem struktur tersebut. Dua parameter
yang bisa dijadikan tolak ukur bagi penilaian struktur adalah kecilnya tinggi balok
dan dimensi kolom dan ekonomisnya nilai bangunan.
Salah satu sistem struktur yang banyak dipakai adalah sistem struktur
balok anak dan balok induk. Pada sistem struktur balok anak dan balok induk ini,
perilaku strukturnya tergantung pada kondisi pelatnya. Untuk pelat yang
perbandingan antara bentang panjang dengan bentang pendek lebih kecil dua
disebut pelat dua arah. Variasi yang dapat dibuat pada sistem pelat dua arah ini
adalah dengan meletakkan sejumlah balok anak pada kedua arah yang membagi
panel pelat menjadi pelat dua arah. Dimensi balok anak yang membagi pelat
menjadi pelat dua arah dapat merupakan balok anak dengan dimensi yang sama
besarnya atau merupakan balok anak dengan dimensi yang berbeda. Untuk balok
anak yang dimensinya sama besarnya akan menghasilkan gaya dalam pada balok
induk yang hampir sama besarnya pada kedua arah, sehingga memberikan
penulangan yang ekonomis untuk kolom yang berbentuk bujur sangkar. Untuk
balok anak yang dimensinya berbeda akan menghasilkan gaya dalam pada balok
dari balok anak mengakibatkan salah satu balok anak memikul balok anak yang
lainnya, hal ini mengakibatkan penulangan pada kolomnya tidak ekonomis untuk
bentuk kolom bujur sangkar.
Pada Tugas Akhir ini akan dibahas sistem struktur balok anak dan balok
induk dengan pelat dua arah yang memakai balok anak pada kedua arah dengan
dimensi yang sama. Untuk mempelajari perilaku sistem struktur ini terhadap
kecilnya tinggi balok anak maupun balok induk serta ekonomisnya akan
dilakukan perhitungan struktur untuk beberapa model balok anak dengan jarak
yang berbeda-beda. Disini akan ditijau tiga model variasi peletakan balok anak,
yaitu model satu dengan satu buah balok anak pada kedua arah, model dua dengan
dua buah balok anak pada kedua arah dan model tiga dengan tiga buah balok anak
pada kedua arah. Gambar (1.1, 1.2 dan 1.3).
Gambar 1.1 Struktur Model 1
Keterangan :
Gambar 1.2 Struktur Model 2
Gambar 1.3 Struktur Model 3
Keterangan :
Jarak antar Balok Anak = 3,33m Dimensi Kolom = 80x80 cm Dimensi Balok Induk = 60x70 cm Dimensi Balok Anak = 30x40 cm
Keterangan :
1.2
Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Mencari dimensi yang terkecil untuk balok anak, balok induk dan kolom
yang masih memenuhi persyaratan kekuatan dan lendutan dengan cara
coba-coba pada program ETABS ver.9.04 untuk ketiga model yang
ditinjau
2. Menghitung volume beton dan berat tulangan untuk pelat, balok anak,
balok induk dan kolom untuk ketiga model yang ditinjau
3. Menghitung RAB (Rencana Anggaran Biaya) ketiga model untuk mencari
struktur yang paling ekonomis
1.3 Ruang Lingkup Pembahasan
Ruang lingkup pembahasan pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Struktur gedung yang ditinjau adalah struktur gedung lima lantai
2. Perhitungan struktur dipilih Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus
(SRPMK)
3. Beban gempa yang dipakai adalah beban gempa wilayah 4, tanah sedang
4. Perhitungan volume beton dan berat tulangan dilakukan tiap lantai, kecuali
sloof tidak dimasukkan didalam perhitungan
5. Panjang bentang struktur gedung pada masing-masing arah adalah 10 m
6. Model 1 jumlah balok anak 2 buah pada masing-masing bentang dengan
jarak 5 m
7. Model 2 jumlah balok anak 4 buah pada masing-masing bentang dengan
8. Model 3 jumlah balok anak 6 buah pada masing-masing bentang dengan
jarak 2,5 m
9. Output Desain Penulangan memanjang untuk balok dan kolom
10.Penulangan sengkang balok maupun kolom tidak dihitung melainkan
nilainya diasumsikan.
1.4 Sistematika Pembahasan
Secara garis besar sistematika penulisan tugas akhir ini sebagai berikut :
BAB I : Pendahuluan berisi tentang latar belakang masalah, tujuan
penulisan, ruang lingkup pembahasan dan sistematika tugas
akhir.
BAB II : Bab ini berisi teori mengenai sistem struktur balok anak dan
balok induk, penentuan tebal pelat, menghitung gaya dalam
pelat dan mendesain penulangan pelat dua arah.
BAB III : Bab ini berisi teori tentang analisis dan desain struktur
gedung tahan gempa
BAB IV : Bab ini menyajikan hasil desain penulangan struktur cara
program ETABS ver. 9.04 untuk tiga model struktur dan
membandingan volume, berat dan harga ketiga model
tersebut.
BAB V : Dari hasil perhitungan dan pembahasan cara program ETABS
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Setelah dilakukan analisis menggunakan program ETABS ver.9.04 pada
Bab IV, maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Makin kecil jarak balok anak, maka balok induk akan menerima beban
yang lebih besar. Karena pela t yang makin kaku sehingga gayanya
2. Semakin sedikit balok anak, harga semakin murah tetapi dimensi balok
anak lebih besar
3. Dari hasil pembahasan ketiga model struktur tersebut didapat besar
biaya pengeluaran per meter persegi dari tiap model struktur :
• Model 1 : Rp. 644.233,27 /m2 Rp. 645.000 /m2
• Model 2 : Rp. 835.949,63 /m2 Rp. 836.000 /m2
• Model 3 : Rp. 1.008.347,28 /m2 Rp. 1.009.000 /m2
Perbandingan persen per meter persegi struktur model 2 terhadap
struktur model 1 adalah 11,44 %, sedangkan struktur model 3 terhadap
struktur model 1 adalah 40 % dan struktur model 3 terhadap struktur
model 2 adalah 10%
Maka dapat disimpulkan struktur model 1 yang paling ekonomis
4. Struktur model 3 harganya lebih mahal dibandingkan struktur model 1
dan struktur model 2, tetapi mendapatkan dimensi balok induk dan
kolom yang lebih kecil.
5.2 SARAN
1. Untuk menghasilkan biaya struktur yang ekonomis, perencana struktur
harus mencoba -coba desain struktur yang paling cocok
2. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dengan memakai
pelat dua arah dapat dilakukan untuk struktur gedung yang lebih tinggi
DAFTAR PUSTAKA
1. Departemen Pekerjaan Umum, (2002), Standar Nasional Indonesia : SNI – 03 – 1726 – 2002, Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung. Badan Standarisasi Nasional, Jakarta.
2. Departemen Pekerjaan Umum, (2002), Standar Nasional Indonesia : SNI – 03 – 1726 – 2002, Tata cara perencanaan struktur beton untuk bangunan gedung. Badan Standarisasi Nasional, Jakarta.
3. Edward G. Nawy, (2003), Reinforced Concrete, Fifth Edition, Pearson Education, Inc., New Jersey.