Embed Size (px)
Citation preview
i
DESAIN GEDUNG KULIAH 21 LANTAI
DI UNIVERSITAS TRUNOJOYO BANGKALAN
MADURA TAHUN 2016
TUGAS AKHIR
diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Sipil S1
Oleh
Muhammad Eko Prasetyo NIM.5113412073
Damar Wicaksono NIM.5113412080
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2016
ii
20
iii
iv
v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
Motto dan Persembahan dari Muhammad Eko Prasetyo
MOTTO :
1. Yang tidak punya ilmu dan prinsip akan mudah tergerus degradasi jaman.
2. Keberuntungan adalah sesuatu yang terjadi ketika kesempatan bertemu dengan
kesiapan.
3. Bila pondasi adalah tiang penyangga bangunan, maka harapanku adalah tiang
penyangga dunia.
PERSEMBAHAN :
1. Allah SWT atas segala Rahmat dan Karunia-Nya sehingga tugas akhir ini
dapat dibuat dan selesai pada waktunya.
2. Untuk bapak dan ibu tercinta, Bapak Khamidi dan Ibu Wasidah yang telah
memberikan dukungan moril dan materi serta doa sehingga bisa
menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Untuk keluarga, adik adik saya (Hendy Waluyo dan Irba Rizqi Aufa) yang
telah memberikan dukungan dan semangat.
4. Dosen Pembimbing Tugas Akhir, Bapak Drs. Henry Apriyatno,M.T dan
Bapak Ir. Agung Sutarto,M.T. , Dosen Penguji Ibu Endah Kanti
Pangestuti,S.T., MT. terima kasih untuk bimbingan, nasehat dan kesabaran
selama proses penyusunan tugas akhir ini.
5. Dosen wali Bapak Hanggoro Tri Cahyo A, S.T., M.T dan seluruh Dosen
pengajar di Jurusan Teknik Sipil Unnes, terima kasih untuk ilmu yang telah
diajarkan.
6. Rekan tugas akhir saya Damar Wicaksono, teman-teman satu bimbingan Intan,
Bima, Esti, Ulin, Nathali, Shinta, Rosa, Distya, Ririn, Kijul, teman-teman
Cremona rombel dua, teman-teman Teknik Sipil Unnes 2012. Terima kasih
canda tawa, tangis dan perjuangan yang kita lewati bersama.
vi
Motto dan Persembahan dari Damar Wicaksono
MOTTO :
1. Sesungguhnya setelah sesudah kesulitan itu ada kemudahan (Al-Insyirah:6).
2. Hanya seseorang yang bijak yang dapat mengamalkan ilmunya kepada orang
lain. Karena kepintaran tak akan ada artinya jika tak ada gunanya untuk orang
lain.
3. Janganlah memikirkan akhirnya, jika memulai saja tak berani.
PERSEMBAHAN :
1. Allah SWT atas segala Rahmat dan Karunia-Nya sehingga tugas akhir ini
dapat dibuat dan selesai pada waktunya.
2. Untuk bapak (Sarwono) dan ibu saya (Sutijah) yang telah memberikan
dukungan moril dan materiil serta mendoakan saya sehingga bisa
menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Untuk saudara-saudara saya ( Permanita Putrisari, Setyo Ardi P, Elfara Dewi
R, dan Novida Ayu S) yang telah memberikan dukungan dan semangat.
4. Untuk keluarga, sahabat,dan kekasih tercinta (Artika Biasutra) yang selalu
menemani, membantu, serta memberikan motivasi dan semangat dalam
penyusunan tugas akhir.
5. Rekan tugas akhir saya M. Eko Prasetyo, teman-teman satu bimbingan Intan,
Bima, Esti, Ulin, Nathali, Shinta, Rosa, Distya, Ririn, Kijul, teman-teman
Cremona rombel dua, teman-teman Teknik Sipil Unnes 2012. Terima kasih
canda tawa, tangis dan perjuangan yang kita lewati bersama.
6. Untuk teman suka dan duka pepy,cipi,agil,rian dan rivan.
7. Dan untuk Cremona dan seluruh mahasiswa teknik sipil S1 angkatan 2012
yang berjuang bersama, selalu mendukung dan memberikan semangat serta
semua pihak yang tidak bisa saya sebutkan, saya ucapkan terimakasih
vii
ABSTRAK
Oleh
Muhammad Eko Prasetyo dan Damar Wicaksono
“Desain Gedung Kuliah 21 Lantai di Universitas Trunojoyo Bangkalan
Madura Tahun 2016”
Teknik Sipil S1 – Jurusan Teknik Sipil – Fakultas Teknik
Universitas Negeri Semarang
2016
Kebutuhan gedung tinggi menjadi sangat penting seiring perkembangan
jaman saat terbatasnya lahan untuk mendirikan bangunan. Suatu bangunan
gedung yang berlantai banyak perlu direncanakan dengan tepat dan teliti agar
memenuhi kriteria kekuatan, kenyamanan, keselamatan dan umur rencana
bangunan.
Gedung didesain dengan tingkat daktilitas tinggi, agar saat terjadi gempa
kuat struktur gedung tidak runtuh. Dengan menentukan kategori seismik
berdasarkan kategori resiko gempa, bangunan masuk kategori D. Gedung
termasuk ke dalam kategori resiko IV dengan faktor keutamaan gempa Ie =
1,5. Tanah di lokasi yang tergolong tanah lunak didapat dari hasil penyelidikan
tanah dengan N-SPT kedalaman sampai 30 meter. Parameter percepatan
gempa, spektrum respons percepatan dan respons spektrum desain dapat
diketahui secara detail melalui situs online Dinas PU di link:
http://puskim.go.id/Aplikasi/desainspektraindonesia2011/. Struktur didesain
menggunakan Sistem Ganda yaitu gabungan dari sistem rangka pemikul
momen dengan dinding geser dengan nilai koefisien modifikasi respons (R) 7.
Rangka pemikul momen sekurang-kurangnya mampu menahan 25% dari gaya
lateral total dan sisanya ditahan oleh dinding geser. Faktor kegempaan
dirancang menggunakan statik ekivalen dan dinamik respons spektrum.
Periode maksimum untuk syarat batas periode gedung adalah 3,12 detik.
Waktu getar gedung untuk mode satu didapatkan sebesar 1,373 detik dan
mode dua sebesar 1,234 detik, sehingga batasan periode terpenuhi. Persentase
base shear rangka pemikul momen telah memenuhi syarat minimum yaitu 25%
dari gaya lateral total gedung. Simpangan antar lantai baik gempa statik dan
dinamik arah x dan y tidak melebihi simpangan yang diijinkan sehingga
struktur tahan terhadap gempa.
Kata Kunci : Building Frame System , Sistem Ganda, Gempa
viii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah YME, atas
segala Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir, yang berjudul “Desain Gedung Kuliah 21 Lantai Di Universitas
Trunojoyo Bangkalan Madura Tahun 2016”. Shalawat dan salam senantiasa
tercurah kepada Nabi Muhammad SAW, para sahabatnya, hingga kepada umatnya
hingga akhir jaman. Amiin
Penulisan Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
memperoleh gelar Sarjana pada program studi S1 Teknik Sipil, Jurusan Teknik
Sipil, Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang. Penulis menyadari bahwa
tulisan ini jauh dari kata sempurna baik teori dan metodologinya tanpa bantuan
dari berbagai pihak, oleh karena itu dengan ketulusan dan kerendahan hati,
penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya, kepada:
1. Prof. Dr. Fathur Rockman,M.Hum., Rektor Universitas Negeri Semarang atas
kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menempuh studi di
Universitas Negeri Semarang.
2. Dr. Nur Qudus, M.T., Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang
3. Dra. Sri Handayani, M.Pd. Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Negeri
Semarang
4. Dr. Rini Kusumawardani, S.T.,M.T.,M.Sc. Ketua Prodi Teknik Sipil S1
Universitas Negeri Semarang
5. Hanggoro Tri Cahyo A,S.T,M.T., dosen wali rombel dua Prodi Teknik Sipil
S1 Universitas Negeri Semarang
6. Drs. Henry Apriyatno, M.T. selaku dosen pembimbing pertama dan Ir. Agung
Sutarto, M.T. selaku dosen pembimbing kedua tugas akhir yang penuh
kesabaran dalam membimbing, memberikan masukan, arahan serta motivasi
kepada penulis sehingga tugas akhir ini dapat selesai.
ix
7. Endah Kanti Pangestuti, S.T., M. T., selaku penguji sidang tugas akhir , yang
telah memberikan saran dan masukkan dalam perbaikan tugas akhir.
8. Bapak Ibu tercinta atas semangat dan kasih sayangnya, serta yang tiada
hentinya memanjatkan doa untuk kebahagiaan dan keberhasilan penulis.
9. Seseorang yang selalu ada, yang senantiasa memberikan motivasi, bantuan
dan semangat dalam penyusunan tugas akhir.
10. Semua teman – teman teknik sipil 2012 yang selalu mendukung, memberikan
semangat, motivasi, dan membantu dalam penulisan tugas akhir semua pihak
yang telah berkenan membantu penulis selama penelitian dan penyusunan
tugas akhir ini, yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna,
sehingga masukan, kritik, dan saran yang membangun sangat penulis harapkan.
Penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang
terkait pada umumnya dan bagi penulis pada khususnya.
Semarang, September 2016
Penulis
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING ii
HALAMAN PENGESAHAN iii
LEMBAR KEASLIAN KARYA ILMIAH iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN v
ABSTRAK vii
KATA PENGANTAR viii
DAFTAR ISI x
DAFTAR TABEL xix
DAFTAR GAMBAR xxi
DAFTAR LAMPIRAN xxiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Batasan Masalah 3
1.4 Maksud dan Tujuan 4
1.5 Sistematika PenyusunanTugas Akhir 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tanah 6
2.1.1 Definisi Tanah 6
2.2 Gempa 9
2.2.1 Definisi Gempa 9
2.2.2 Gaya Gempa 9
2.2.3 Faktor Keutamaan dan Kategori Risiko Struktur Bangunan 10
2.2.3.1 Kategori Risiko Gempa 10
2.2.3.2 Faktor Keutamaan Gempa 12
2.3 Beton 12
xi
2.3.1 Definisi Beton 12
2.4 Mutu Baja 13
2.5 Struktur Bawah 14
2.5.1 Pondasi 14
2.5.1.1 Definisi Pondasi 14
2.5.1.2 Tipe Pondasi 16
2.5.1.3 Kapasitas Dukung Tiang Pancang 16
2.5.1.3.1 Jumlah Tiang 16
2.5.1.3.2 Jarak Tiang 17
2.5.1.3.3 Susunan Tiang 17
2.5.1.3.4 Efisiensi Kelompok Tiang 17
2.5.2 Tie Beam 18
2.6 Struktur Atas 18
2.6.1 Kolom 18
2.6.2 Balok 19
2.6.3 Plat Lantai 20
2.6.4 Shearwall 20
2.6.4.1 Definisi Shearwall 20
2.6.4.2 Sistem Dinding Geser 21
2.7 Beban beban pada struktur bangunan bertingkat 22
2.7.1 Beban pokok yang bekerja 22
2.7.1.1 Beban Vertikal (Gravitasi) 22
2.7.1.2 Beban Horizontal (Lateral) 23
2.7.2 Kombinasi Pembebanan 24
2.8 ETABS v9.6.0 25
2.9 MathCad v.14 25
2.10 Syarat syarat umum perencanaan struktur gedung 25
2.10.1 Syarat Stabilitas 25
2.10.2 Syarat Kekuatan 26
xii
2.10.3 Syarat Daktailitas 27
2.10.3.1 Elastik 27
2.10.3.2 Daktailitas Parsial 28
2.10.3.3 Daktailitas Penuh 28
2.10.4 Syarat Layak Pakai dalam keadaan Layan 28
2.10.4.1 Arti Lendutan 28
2.10.4.2 Kontrol Lendutan 28
2.10.4.3 Simpangan bangunan dan Simpangan antar Tingkat 29
2.10.4.4 Retakan 30
2.10.4.5 Kontrol Retak Lentur 31
2.10.5 Syarat Durabilitas 32
2.10.5.1 Kuat Tekan Minimum Beton 32
2.10.5.2 Tebal Selimut Beton 32
2.10.5.3 Jenis dan Kandungan Semen 34
2.10.5.4 Tinjauan Korosi 34
2.10.6 Syarat Ketahanan terhadap Kebakaran 35
2.10.6.1 Dimensi Minimum Elemen/ Komponen Struktur 35
2.10.7 Syarat Intergritas 36
2.10.8 Syarat yang Berhubungan dengan Pelaksanaan Konstruksi 37
BAB III METODOLOGI PERENCANAAN
3.1 Diagram Alur Perencanaan 38
3.2 Tahap Pngumpulan Data 39
3.2.1 Data Tanah 39
3.2.2 Data Lokasi Perencanaan 39
3.2.3 Pemilihan Kriteria Desain 40
3.2.4 Perencanaan Dimensi 41
3.2.4.1 Perencanaan Dimensi Balok 41
3.2.4.2 Perencanaan Dimensi Kolom 41
3.2.4.3 Perencanaan Dimensi Dinding Geser 41
xiii
3.2.5 Pembebanan 41
3.2.5.1 Kombinasi Pembebanan 41
3.2.5.2 Beban Gempa 42
3.3 Rumus Perhitungan Desain Struktur 44
3.3.1 Perencanaan Pelat Lantai 44
3.3.1.1 Menentukan Pembebanan Pelat Lantai 44
3.3.1.2 Perencanaan Tulangan Pelat Lantai 45
3.3.2 Perencanaan Tangga dan Bordes 48
3.3.2.1 Perhitungan Dimensi Tangga 48
3.3.2.2 Pembebanan Tangga 49
3.3.2.3 Perencanaan Tulangan Pelat Tangga 49
3.3.2.4 Perencanaan Tulangan Pelat Bordes 50
3.3.2.5 Perencanaan Balok Bordes Tangga 51
3.3.3 Perencanaan Balok 54
3.3.3.1 Menentukan Persyaratan Komponen Struktur Balok 54
3.3.3.2 Perhitungan Tulangan utama secara Manual 54
3.3.3.3 Penulangan Balok Daerah Tumpuan dan Lapangan 55
3.3.3.4 Perencanaan Tulangan Geser 59
3.3.3.5 Perhitungan Gaya Geser 60
3.3.3.6 Perencanaan Tulangan Torsi 63
3.3.3.7 Perencanaan Tulangan Badan 63
3.3.3.8 Perencanaan Panjang Penyaluran(Ld) 64
3.3.4 Perencanaan Kolom 64
3.3.4.1 Gaya dalam pada Kolom 64
3.3.4.2 Penentuan Stuktur Rangka Portal Bergoyang atau Tidak
Bergoyang 65
3.3.4.3 Perhitungan Faktor Panjang Tekuk Efektif Kolom 65
3.3.4.4 Faktor Pembesaran Momen 68
3.3.4.5 Perhitungan Tulangan Geser 69
3.3.4.6 Panjang Penyaluran pada Tulangan Kolom 72
xiv
3.3.5 Perencanaan Hubungan Balok- Kolom 73
3.3.5.1 Tinjauan hunbungan Balok-Kolom di tengah portal 73
3.3.6 Perencanaan Dinding Geser (Shearwall) 75
3.3.6.1 Penentuan Tebal Dinding Geser 75
3.3.6.2 Menentukan Kuat Geser sesuai SNI 03-2847-2013 Pasal 11.9.6
(Ketentuan untuk Dinding) 75
3.3.6.3 Ketentuan Tambahan Khusus untuk Shearwall Penahan Gempa 76
3.3.7 Perencanaan Pondasi Tiang Pancang 76
3.3.7.1 Menghitung Daya Dukung Ujung Tiang Ultimate 76
3.3.7.2 Penentuan Kapasitas Tiang Group 76
3.3.7.3 Menentukan Jumlah tiang dan Konfigurasi titik tiang 77
3.3.7.4 Cek terhadap geser Pons 77
3.3.7.5 Cek terhadap geser Lentur 78
3.3.7.6 Perhitungan Penulangan Pile Cap 78
3.3.8 Perencanaan Tie Beam 79
3.3.8.1 Gaya Aksial 79
3.3.8.2 Pembebanan Tie Beam 79
3.3.8.3 Perhitungan Tulangan Utama 80
3.3.8.4 Perhitungan Tulangan Transversal (Sengkang) 80
BAB IV DESAIN STRUKTUR
4.1 Permodelan Struktur 81
4.1.1 Material Struktur 82
4.1.1.1 Beton 82
4.1.1.2 Baja Profil 82
4.1.2 Pembebanan Gedung 82
4.1.2.1 Kombinasi Pembebanan 83
4.1.2.2 Perhitungan Beban Mati (Dead Load) 84
4.1.2.3 Perhitungan Beban Hidup (Live Load) 86
4.1.3 Analisis Beban Gempa 87
4.1.3.1 Tahap Analisis Gempa 87
xv
4.1.3.1.1 Menentukan Katagori Resiko Struktur Bangunan dan
Faktor Keutamaan 87
4.1.3.1.2 Menentukan Kelas Situs 87
4.1.3.1.3 Menentukan Parameter Percepatan Gempa (Ss,S1) 89
4.1.3.1.4 Menentukan Koefisien Situs dan Parameter Respons
Spectra Percepatan Gempa 90
4.1.3.1.5 Menentukan Spektrum Respon Desain 91
4.1.3.1.6 Menentukan Kategori Desain Seismik 91
4.1.3.1.7 Menghitung Periode Struktur 92
4.1.3.2 Gempa Statik Ekivalen 96
4.1.3.2.1 Menghitung Berat Struktur 96
4.1.3.2.2 Menghitung Koefisien Respons Seismik 100
4.1.3.2.3 Menghitung Gaya Geser Dasar 101
4.1.3.3 Gempa Dinamik Respons Spektrum 101
4.1.3.3.1 Input Respons Spektrum Gempa Rencana 101
4.1.3.3.2 Menentukan Tipe Analisis Ragam Respons Spektrum 103
4.1.3.3.3 Kontrol Partisispasi Massa 103
4.1.3.3.4 Gaya Geser Dasar Nominal, V (Base Shear) 101
4.1.3.3.5 Kontrol Sistem Ganda 105
4.1.3.3.6 Simpangan Antar Lantai 106
4.2 Perhitungan Praktis Dengan ETABS v9.6.0 109
4.2.1 Perhitungan Plat Lantai 110
4.2.2 Perhitungan Balok Induk 112
4.2.2.1 Perhitungan Tulangan Utama 112
4.2.2.2 Desain Tulangan Geser Balok 113
4.2.2.3 Desain Tulangan Torsi 115
4.2.3 Perhitungan Kolom 118
4.2.3.1 Desain Tulangan Utama Kolom 118
4.2.3.2 Desain Tulangan Geser Kolom 120
4.3 Perhitungan Manual dengan Bantuan Mathcad v.14 122
xvi
4.3.1 Perencanaan Plat Lantai 122
4.3.1.1 Menentukan Pembebanan Pelat Lantai 122
4.3.1.2 Perencanaan Tulangan Pelat Lantai 123
4.3.1.2.1 Menentukan syarat- syarat batas dan bentang perencanaan
plat lantai 123
4.3.1.2.2 Menentukan tulangan pokok daerah lapangan dan tumpuan 127
4.3.2 Perencanaan Tangga dan Bordes 135
4.3.2.1 Perhitungan Dimensi Tangga 135
4.3.2.2 Pembebanan Tangga 136
4.3.2.3 Perencanaan Tulangan Plat Tangga 137
4.3.2.3.1 Desain penulangan plat tangga untuk arah X 137
4.3.2.3.2 Desain penulangan plat tangga untuk arah Y 139
4.3.2.4 Perencanaan Tulangan Plat Bordes 140
4.3.2.4.1 Desain penulangan plat bordes untuk arah X 140
4.3.2.4.2 Desain penulangan plat bordes untuk arah Y 141
4.3.2.5 Perencanaan Balok Bordes Tangga 143
4.3.2.5.1 Pembebanan Balok Tangga 143
4.3.2.4.2 Perhitungan Tulangan Balok Bordes Tangga 143
4.3.3 Perencanaan Balok 148
4.3.3.1 Menentukan Persyaratan Komponen Struktur Balok 148
4.3.3.2 Perhitungan Tulangan utama 150
4.3.3.3 Penulangan Balok Daerah Tumpuan 151
4.3.3.4 Penulangan Balok Daerah Lapangan 154
4.3.3.5 Perhitungan Tulangan Geser 157
4.3.3.6 Perhitungan Gaya Geser 160
4.3.3.7 Perencanaan Tulangan Torsi 164
4.3.3.8 Perencanaan Tulangan Badan 165
4.3.3.9 Perencanaan Panjang Penyaluran(Ld) 166
4.3.4 Perencanaan Kolom 168
4.3.4.1 Denah Struktur Kolom yang ditinjau 168
xvii
4.3.4.2 Gaya dalam pada Kolom 169
4.3.4.3 Penentuan Stuktur Rangka Portal Bergoyang atau Tidak
Bergoyang 169
4.3.4.4 Perhitungan Faktor Panjang Tekuk Efektif Kolom 169
4.3.4.5 Faktor Pembesaran Momen 175
4.3.4.6 Diagram Interaksi Kolom 179
4.3.4.7 Perhitungan Tulangan Geser 180
4.3.4.8 Panjang Penyaluran pada Tulangan Kolom 185
4.3.5 Perencanaan Hubungan Balok- Kolom 187
4.3.5.1 Tinjauan hunbungan Balok-Kolom di tengah portal 187
4.3.6 Perencanaan Shearwall 191
4.3.6.1 Menentukan Kuat Geser sesuai SNI 03-2847-2013 Pasal 11.9.6
(Ketentuan untuk Dinding) 191
4.3.6.2 Ketentuan Tambahan Khusus untuk Shearwall Penahan Gempa193
4.3.7 Perencanaan Pondasi Tiang Pancang 195
4.3.7.1 Pekerjaan Penyelidikan Tanah 195
4.3.7.2 Spesifikasi Pondasi Tiang Pancang 195
4.3.7.3 Prediksi Kapasitas Dukung Tiang Tunggal (Q) 197
4.3.7.4 Cek terhadap Kekuatan Bahan Tiang Pancang 198
4.3.7.5 Penentuan Kapasitas Tiang Group 198
4.3.7.6 Menentukan Jumlah tiang dan Konfigurasi titik tiang 199
4.3.7.7 Distribusi beban kolom ke masing masing tiang 199
4.3.7.8 Kapasitas Ijin Tiang Tunggal Terhadap Beban Horizontal 201
4.3.7.9 Menghitung Tinggi pile cap dan Penulangannya 204
4.3.7.10 Cek Terhadap geser Pons 204
4.3.7.11 Cek Terhadap geser Lentur 205
4.3.7.12 Perhitungan Penulangan Pile Cap 205
4.3.8 Perencanaan Tie Beam 209
4.3.8.1 Gaya Aksial yang bekerja pada tie beam diambil dari kolom
diatasnya 209
xviii
4.3.8.2 Pembebanan Tie Beam 210
4.3.8.3 Perhitungan Tulangan Longitudinal 210
4.3.8.4 Perhitungan Tulangan Transversal (Sengkang) 211
BAB V SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan 214
5.2 Saran 216
DAFTAR PUSTAKA........................................................................................ 217
LAMPIRAN
xix
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Klasifikasi Kelas Tanah ................................................................. 7
Tabel 2.2 Nilai SPT rata-rata dari titik BH2 .................................................. 8
Tabel 2.3 Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung untuk
beban gempa ............................................................................. 10
Tabel 2.4 Faktor keutamaan gempa ............................................................. 12
Tabel 2.5 Perhitungan lendutan maksimum yang diizinkan ........................ 29
Tabel 2.6 Tabel selimut beton ...................................................................... 33
Tabel 2.7 Tebal minimum pelat satu arah bila lendutan tidak
dihitung ..................................................................................... 36
Tabel 3.1 Klasifikasi Kelas Tanah ............................................................... 43
Tabel 4.1 Kombinasi Pembebanan pada Struktur Gedung .......................... 84
Tabel 4.2 Jenis Beban Mati pada Gedung .................................................... 85
Tabel 4.3 Nilai N-SPT data tanah ................................................................. 88
Tabel 4.4 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons
Percepatan pada periode pendek ............................................... 91
Tabel 4.5 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons
Percepatan pada Perioda 1 detik ............................................... 92
Tabel 4.6 Nilai Parameter Pendekatan untuk Ct dan x ................................ 93
Tabel 4.7 Koefisien Batas Atas Periode yang Dihitung ............................... 95
Tabel 4.8 Berat Struktur Gedung ................................................................. 99
Tabel 4.9 Nilai Kurva Spektrum gempa ..................................................... 102
Tabel 4.10 Besarnya gaya geser dasar (Base Shear) Nominal
untuk masing-masing Gempa .................................................. 104
Tabel 4.11 Nilai Cek Persentase antara Base Shear SRPM dan
Shearwall dari kombinasi beban Gempa................................. 105
Tabel 4.12 Simpangan Struktur Akibat Gempa Statik arah X dan
Y .............................................................................................. 107
Tabel 4.13 Simpangan Struktur Akibat Gempa Dinamik arah X
dan Y ....................................................................................... 108
Tabel 4.14 Rekapitulasi Penulangan Plat Lantai ....................................... 133
xx
Tabel 4.15 Momen pada tangga ................................................................. 137
Tabel 4.16 Momen pada Bordes ................................................................ 140
Tabel 4.17 Tabel Momen Balok B1-40x80 (B114-Lantai 4) ....................... 148
Tabel 4.18 Posisi Garis Netral dan Nilai Momen Nominal
Tumpuan ................................................................................. 152
Tabel 4.19 Posisi Garis Netral dan Nilai Momen Nominal
Lapangan ................................................................................. 155
Tabel 4.20 Kebutuhan Tulangan Utama (B1-40x80)................................. 156
Tabel 4.21 Data Spesifikasi Pondasi Tiang Pancang ................................. 196
Tabel 4.22 Nilai SPT untuk perhitungan Q friksi BH2 ............................. 197
Tabel 4.23 Gaya- gaya Terfaktor output ETABS v9.6.0 point 91............. 198
Tabel 4.24 Nilai distribusi beban ke tiang ................................................. 201
Tabel 5.1 Perbandingan Perhitungan Praktis dan Perhitungan
Manual..................................................................................... 215
xxi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Kelompok tiang ...................................................................... 16
Gambar 2.2 Ilustrasi simpangan .................................................................. 30
Gambar 3.1 Diagram Alur Perencanaan ...................................................... 38
Gambar 3.2 Lokasi Perencanaan di Bangkalan Madura ................................ 39
Gambar 3.3 Lokasi Perencanaan di Lingkungan Universitas Trunojoyo,
Bangkalan Madura ...................................................................... 40
Gambar 3.4 Diagram Regangan -Tegangan Balok ........................................ 55
Gambar 3.5 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kanan ........................ 61
Gambar 3.6 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kiri ............................ 61
Gambar 3.7 Hubungan Balok-Kolom di Tengah Portal ................................ 73
Gambar 4.1 Rencana Pemodelan Struktur Gedung Kuliah 21 Lantai ........... 81
Gambar 4.2 Input Data Kota pada Website puskim pu.go.id ........................ 89
Gambar 4.3 Ouput Desain Spektra pada Website puskim.pu.go.id .............. 90
Gambar 4.4 Respons Spektrum Desain Berdasarkan Website
puskim.pu.go.id ........................................................................... 91
Gambar 4.5 Peristiwa Bergetarnya Struktur dalam 1 Periode ....................... 92
Gambar 4.6 Waktu Getar Struktur Mode 1 (arah Y) dengan T1 =
1,3739 detik ................................................................................. 94
Gambar 4.7 Waktu Getar Struktur Mode 2 (arah X) dengan T2 =
1,2345 detik ................................................................................. 94
Gambar 4.8 Berat dan massa bangunan tiap lantai ........................................... 96
Gambar 4.9 Nilai Partisipasi Massa unruk Arah X dan Arah Y .................. 104
Gambar 4.10 Pendefinisian Struktur Pemikul Momen Khusus
(SRPMK) pada ETABS ............................................................ 109
Gambar 4.11 Analysis Option pada ETABS ............................................... 110
Gambar 4.12 Tegangan yang Terjadi pada Plat Akibat Beban Mati
dan Hidup .................................................................................. 111
Gambar 4.13 Luas Tulangan Utama Balok Arah Memanjang (Satuan :
mm) ........................................................................................... 112
xxii
Gambar 4.14 Tampak Luas Tulangan Geser (sengkang) Arah
Memanjang (Satuan : mm) ........................................................ 114
Gambar 4.15 Tampak Luas Tulangan Torsi Arah Memanjang (Satuan :
mm) ........................................................................................... 116
Gambar 4.16 Diagram Momen Akibat Beban Mati dan Beban Hidup ........ 117
Gambar 4.17 Diagram Momen Akibat Beban Mati, Beban Hidup dan
gempa Statik .............................................................................. 118
Gambar 4.18 Diagram Momen Akibat Beban Mati, Beban Hidup dan
gempa Dinamik ......................................................................... 119
Gambar 4.19 Tampak Luas Tulangan Utama Kolom Arah Memanjang ..... 119
Gambar 4.20 Detail Informasi Luas Tulangan, Momen, Gaya Geser, dan
Torsi, Kolom yang Ditinjau ...................................................... 120
Gambar 4.21 Diagram Interaksi Kolom yang diinjau .................................. 120
Gambar 4.22 Tampak Luas Tulangan Geser (sengkang) Kolom Arah
Memanjang ................................................................................ 121
Gambar 4.23 Momen arah 1-1 (M11) .......................................................... 125
Gambar 4.24 Momen arah 2-2 (M22) .......................................................... 126
Gambar 4.25 Penulangan Plat Lantai Tipe S2 ............................................. 134
Gambar 4.26 Detail Potongan A-A Penulangan Memanjang Pelat
Lantai Tipe S2 ........................................................................... 134
Gambar 4.27 Detail Potongan B-B Penulangan Melintang Pelat
Lantai Tipe S2 ........................................................................... 134
Gambar 4.28 Permodelan Tangga dengan SAP ........................................... 137
Gambar 4.29 Detail Penulangan Tangga ..................................................... 142
Gambar 4.30 Detail Penulangan Balok Bordes ........................................... 147
Gambar 4.31 Diagram bidang momen pada balok yang ditinjau
(B1-40x80) ................................................................................. 149
Gambar 4.32 Nilai geser makasimum pada balok (B1-40x80) .................... 160
Gambar 4.33 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kanan .................... 161
Gambar 4.34 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kiri ........................ 162
Gambar 4.35 Nilai torsi balok yang ditinjau ................................................ 165
Gambar 4.36 Panjang penyaluran pada balok (satuan: mm) ....................... 167
Gambar 4.37 Detail Penulangan Balok B1-40x80 ....................................... 167
xxiii
Gambar 4.38 Kolom yang ditinjau ............................................................... 168
Gambar 4.39 Gaya Dalam yang bekerja pada ujung-ujung Kolom ............ 176
Gambar 4.40 Diagram Interaksi Kolom Kolom........................................... 180
Gambar 4.41 Potongan Melintang dan Detail Kolom K1-100x120 .......... 186
Gambar 4.42 Gaya-gaya yang Bekerja pada Hubungan Balok-Kolom
di Tengah Portal ........................................................................ 187
Gambar 4.43 Detail Tulangan pada Hubungan Balok-Kolom ..................... 190
Gambar 4.44 Cek Syarat Batas Maksimum Rasio Penulangan ................... 191
Gambar 4.45 Detail Pondasi Tipe P14 ......................................................... 200
Gambar 4.46 Grafik Broms Tahanan Lateral ultimit (Das,2004) ................ 203
Gambar 4.47 Detail Penulangan dan Potonga Pile Cap Tipe 14 ................. 208
Gambar 4.48 Diagram Momen Tumpuan dan Geser ................................... 210
Gambar 4.49 Diagram Momen Lapangan ................................................... 210
Gambar 4.50 Diagram interaksi pada tie beam ............................................ 210
Gambar 4.51 Hasil Analisis PCA column ................................................... 211
Gambar 4.52 Detail Penulangan Tie Beam .................................................. 213
xxiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data Tanah
Lampiran 2. Gambar Kerja
Lampiran 3. Rencana Kerja dan Syarat
Lampiran 4. Rencana Anggaran Biaya
BAB I - 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pembangunan dalam jumlah banyak menyebabkan semakin
sempitnya lahan yang dapat digunakan. Pembangunan gedung ke arah
vertikal di kota-kota besar menjadi solusi masalah keterbatasan lahan. Suatu
bangunan gedung yang berlantai banyak perlu direncanakan dengan tepat dan
teliti agar memenuhi kriteria kekuatan (strength), kenyamanan
(serviceability), keselamatan (safey), dan umur rencana bangunan (durability)
(Hartono,1999).
Gempa bumi sering terjadi di wilayah Indonesia, baik yang bersifat
tektonik maupun vulkanik menimbulkan dampak kerusakan yang tidak
sedikit khususnya pada sarana dan prasarana maupun infrastruktur secara
umum. Salah satu kerusakan yang sering terjadi adalah pada bangunan sarana
pendidikan terutama gedung perkuliahan lantai tinggi. Bangkalan Madura
menjadi lokasi berdirinya salah satu Universitas Negeri di Indonesia yaitu
Universitas Trunojoyo.
Sebelum mendirikan bangunan, harus diketahui dahulu jenis tanah
yang akan menentukan jenis pondasi yang dipilih untuk mentransfer beban ke
lapisan yang lebih dalam untuk mencapai kedalaman tertentu sampai didapat
jenis tanah yang mendukung daya beban struktur bangunan. Pondasi harus
didesain untuk menahan gaya yang dihasilkan dan mengakomodasi
pergerakan yang disalurkan ke struktur oleh gerak tanah desain.
Pemilihan sistem rangka pemikul momen sangat berpengaruh
terhadap kekuatan dan kestabilan struktur. Maka struktur perlu direncanakan
dengan Sitem Ganda yaitu Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus dan
Dinding Geser. Menurut SNI 03-1726-2012 pasal 7.2.5.1 bahwa Sistem
BAB I - 2
Rangka pemikul momen sekurang-kurangnya mampu menahan 25% dari
gaya lateral total dan sisanya ditahan oleh dinding geser.
Bangunan tahan gempa merupakan bangunan yang mampu meredam
energi gempa yang terjadi, melalui kombinasi gaya dalam bangunan yang
dihasilkan dari komponen struktur dan non struktur bangunan. Syarat-syarat
bangunan tahan gempa sebagai berikut : Bila terkena gempa bumi yang lemah,
bangunan tersebut tidak mengalami kerusakan sama sekali ; Bila terkena
gempa bumi sedang, bangunan tersebut boleh rusak pada elemen-elemen
non-struktural (dinding, plafon, penutup atap, dll), tetapi tidak boleh rusak
pada elemen-elemen struktur ; Bila terkena gempa bumi yang sangat kuat,
bangunan tersebut dapat mengalami dua kondisi: bangunan tidak
mengalami keruntuhan baik sebagian maupun keseluruhan, bangunan tidak
boleh mengalami kerusakan yang tidak dapat diperbaiki, bangunan boleh
mengalami kerusakan, tetapi kerusakan yang terjadi dapat diperbaiki dengan
cepat sehingga dapat berfungsi kembali.
Dari latar belakang maka Tugas Akhir diambil dengan judul
“DESAIN GEDUNG KULIAH 21 LANTAI DI UNIVERSITAS
TRUNOJOYO BANGKALAN MADURA TAHUN 2016”
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan pertimbangan dari gagasan-gagasan latar belakang, maka
didapat beberapa permasalahan sebagai berikut:
1. Bagaimana merencanakan struktur gedung kuliah 21 lantai tahan
gempa yang dapat menahan beban yang bekerja, dengan
memperhitungkan faktor keamanan yang menyangkut kekuatan dan
kestabilan struktur?
BAB I - 3
2. Bagaimana merencanakan dimensi komponen struktur atas dan bawah
secara praktis dengan Program ETABS v9.6.0 dan secara manual
dengan bantuan Mathcad v.14?
3. Bagaimana merencanakan Rencana Anggaran Biaya dari bangunan
gedung kuliah 21 lantai serta Rencana Kerja dan Syarat dari rencana
gedung yang akan dibuat?
1.3. Batasan Masalah
Agar penulisan tugas akhir dapat terarah dan terencana, maka dibuat
suatu batasan masalah sebagai berikut:
1. Struktur gedung yang ditinjau adalah Gedung Kuliah 21 lantai
direncanakan tahan gempa dengan menggunakan Program ETABS
v9.6.0.
2. Perancangan meliputi struktur bawah yaitu pondasi tiang pancang dan
dan tie beam , serta struktur atas yaitu kolom, balok, plat lantai,
shearwall, tangga serta hubungan balok-kolom menggunakan struktur
beton bertulang yang ditinjau hanya satu titik saja.
3. Struktur dirancang dengan menggunakan Sistem Ganda yaitu Sistem
Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dan Dinding Geser
4. Perancangan elemen struktur menggunakan analisis yang mengacu
pada Persyaratan Beton Struktur untuk Bangunan Gedung SNI 03-
2847-2013
5. Analisis perencanaan ketahanan gempa mengacu pada Tata Cara
Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung SNI 03-
1726-2012.
6. Analisis pembebanan menggunakan beban mati, beban hidup, dan
beban gempa sesuai dengan Beban minimum untuk perancangan
bangunan gedung dan struktur lain SNI 1727:2015
7. Analisis beban gempa menggunakan metode Statik Ekuivalen dan
Metode Dinamik (Response Spectrum)
BAB I - 4
8. Perhitungan pengecekan manual dimensi dan penulangan
menggunakan bantuan Program Mathcad v.14
1.4. Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan penyusunan Tugas Akhir adalah:
1. Merencanakan struktur gedung bertingkat berdasarkan SNI 03-1726-
2012 (Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur
Bangunan Gedung dan Non Gedung) dan SNI 03-2847-2013
(Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung).
2. Merencanakan dimensi komponen struktur atas dan struktur bawah
dari output gaya-gaya dalam pada struktur secara praktis dengan
Program ETABS versi 9.6.0 dan secara manual dengan bantuan
Program Mathcad v.14
3. Merencanakan Rencana Anggaran Biaya yang dibutuhkan serta
Rencana Kerja dan Syarat.
1.5. Sistematika Penyusunan Tugas Akhir
1. BAB I (Pendahuluan)
Berisi mengenai latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan
masalah, tujuan dan manfaat Tugas Akhir, serta sistematika penulisan.
2. BAB II (Tinjauan Pustaka)
BAB I - 5
Berisi uraian tentang teori-teori tanah, pondasi, gempa, beton, mutu
baja, struktur atas, tie beam, Syarat bangunan tinggi, syarat bangunan
tahan gempa, ETABS versi 9.6.0, MathCad versi 14.
3. BAB III (Metodologi Perencanaan)
Berisi mengenai langkah-langkah perncanaan struktur, aturan-aturan,
dan rumus yang dipakai dalam perhitungan gedung tinggi meliputi
perhitungan pondasi, tie beam, kolom, balok, plat lantai, shearwall,
tangga serta hubungan balok-kolom.
4. BAB IV (Desain Struktur)
Berisi uraian perhitungan perencanaan gedung kuliah 21 lantai.
Pemodelan Struktur gedung, perhitungan struktur yang didapat dari
software ETABS versi 9.6.0 dan pengecekan manual dimensi struktur
menggunakan sortware MathCAD versi 14, meliputi perhitungan
pondasi, tie beam, kolom, balok, plat lantai, shearwall, tangga dan
hubungan balok-kolom yang hanya ditinjau satu titik saja, perhitungan
Rencana Anggaran Biaya desain struktur gedung serta Rencana Kerja
dan Syarat.
5. BAB V (Penutup)
Berisi mengenai Simpulan dan Saran Tugas Akhir
BAB I - 6
BAB III - 38
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tanah
2.1.1 Definisi Tanah
Tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat
(butiran) mineral-mineral padat yang tersementasi satu sama lain dan dari
bahan organik yang telah melapuk disertai dengan zat cair dan gas yang
mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut (Das,
1991:68)
Secara umum tanah dapat dibedakan menjadi dua yaitu tanah tak
berkohesif dan tanah berkohesif. Tanah tak kohesif adalah tanah yang
berada dalam keadaan basah akibat gaya tarik permukaan di dalam air,
contohnya adalah tanah berpasir. Tanah berkohesif adalah tanah apabila
karakteristik fisis yang selalu terdapat pembasahan dan pengeringan yang
menyusun butiran tanah bersatu sesamanya sehingga sesuatu gaya akan
diperlakukan untuk memisahkan dalam keadaan kering, contohnya pada
tanah lempung (Bowles, 1991:72)
Getaran yang disebabkan oleh gempa cenderung membesar pada
tanah lunak dibandingkan pada tanah keras atau batuan. Proses penentuan
klasifikasi tanah berdasarkan atas data tanah pada kedalaman hingga 30 m,
karena menurut penelitian hanya lapisan-lapisan tanah sampai kedalaman
30 m saja yang menentukan pembesaran gelombang gempa
(Wangsadinata, 2006).
Data tanah tersebut adalah shear wave velocity (kecepatan rambat
gelombang geser), standard penetration resistance (Uji Penetrasi Standard
SPT) dan undrained shear strength (kuat geser undrained). Dari 3 (tiga)
BAB III - 39
parameter tersebut, minimal harus dipenuhi 2 (dua), dimana data yang
terbaik adalah Vs (shear wave velocity) dan data yang digunakan harus
dimulai dari permukaan tanah, bukan dari bawah basement.
Tanah keras yang bergetar akibat gempa, getarannya cenderung
mempunyai kandungan frekuensi tinggi. Getaran frekuensi tinggi tersebut
akan mempunyai panjang gelombang yang relatif pendek. Menurut ilmu
fisika bahwa kemampuan suatu material untuk menyerap energi akan
berbanding terbalik dengan panjang gelombang. Oleh karena itu
gelombang frekuensi tinggi relatif lebih mudah diserap energinya oleh
media yang dilalui oleh gelombang gempa. Dengan demikian pada tanah
keras, intensitas gempa akan beratenuasi lebih cepat atau amplifikasi
spektrum semakin besar pada tanah yang lunak.
Berikut merupakan klasifikasi jenis tanah menurut SNI 03-1726-
2012
Tabel 2.1 Klasifikasi Kelas Tanah
Kelas situs ῡs (m/detik) N atau Nch Su (kPa)
SA (batuan keras) >1500 N/A N/A
SA (batuan) 750 sampai 1500 N/A N/A
SC (tanah keras,
sangat padat dan
batuan lunak) 350 sampai 750 >50 ≥100
SD (tanah sedang) 175 sampai 350 15 sampai 60 50 sampai 60
SE (tanah lunak) <175 <15 <50
Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih
dari 3 m tanah dengan karakteristik sebagai
berikut :
1. Indeks plastisitas, PI > 20
2. Kadar air, w ≥ 40 %
3. Kuat geser niralir, Su <25 kPa
SF (tanah khusus
yang
membutuhkan
investigasi
geoteknik spesifik
dan analisis
Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu
atau lebih dari karakteristik berikut :
- Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh
akibat beban gempa seperti mudah
likuifaksi, lempung sangat sensitif, tanah
tersementasi lemah
BAB III - 40
respons spesifik-
situs yang
mengikuti 6.10.1)
- Lempung sangat organik dan/atau gambut
(ketebalan H>3 m)
- Lempung berplastisitas sangat tinggi
(ketebalan H > 7,5 m dengan Indeks
Plastisitas PI > 75)
Lapisan lempung lunak/setengah teguh dengan
ketebalan H > 35 m dengan Su < 50 kPa
CATATAN : N/A = tidak dapat dipakai
Jenis tanah di lokasi perencanaan yaitu tanah lunak yang didapat
dari perhitungan data SPT dengan hasil nilai N kurang dari 15.
Tabel 2.2 Nilai SPT rata-rata dari titik BH2
LAPIS KEDALAMAN
(M)
TEBAL
(M)
BH2
N
SPT N'= TEBAL/NSPT
1 1.75 2 7 0.286
2 3.75 2 10 0.200
3 5.75 2 10 0.200
4 7.75 2 21 0.095
5 9.75 2 23 0.087
6 11.75 2 8 0.250
7 13.75 2 14 0.143
8 15.75 2 15 0.133
9 17.75 2 18 0.111
10 19.75 2 21 0.095
11 21.75 2 19 0.105
12 23.75 2 20 0.100
13 25.75 2 18 0.111
14 27.75 2 16 0.125
15 29.75 2 18 0.111
30 2.153
N 13.9344729
BAB III - 41
2.2. Gempa
2.2.1 Definisi Gempa
Gempa bumi merupakan sebagian dari proses alam yang
membentuk permukaan bumi dan terbentuknya gunung, bukit dan lembah-
lembah. Gempa bumi yang sering terjadi adalah gempa tektonik yaitu
terlepasnya energi pada kerak bumi yang dilepaskan secara tiba-tiba
sehingga menimbulkan arah gaya yang tidak beraturan.
Pada prinsipnya gempa bekerja sebanding dengan berat massa
bangunan dan dapat dirumuskan dengan hukum newton F=m.a (m=massa
bangunan ; a=percepatan yang dihasilkan). Sehingga semakin berat massa
bangunan semakin besar gaya yang bekerja pada bangunan tersebut. Hal
ini sangat berpengaruh pada konsep dasar perencanaan bangunan untuk
dapat bertahan terhadap gaya gempa yang timbul.
2.2.2 Gaya Gempa
Gaya gempa yang bekerja pada elemen struktur dapat dibedakan
menjadi dua, yaitu:
2.2.2.1 Gaya vertikal yang berpengaruh terhadap elemen bangunan
pedukung gaya normal, seperti kolom, jenis balok kantilever dan
dinding pendukung.
2.2.2.2 Gaya horizontal yang bekerja pada bangunan akibat respons
bangunan dan sistem pondasinya dan bukan disebabkan oleh
percepatan gerakan tanah. Muatan gempa horizontal dianggap
bekerja dalam arah sumbu-sumbu utama bangunan yang pada
bangunan bertingkat tinggi gaya yang lebih menonjol adalah
gaya-gaya dorong yang berasal dari tiap lantai.
BAB III - 42
2.2.3 Faktor Keutamaan dan Kategori Risiko Struktur Bangunan
2.2.3.1 Kategori Risiko Gempa
Untuk kategori risiko struktur bangunan gedung dan non gedung
sesuai dengan SNI 03-1726-2012 ditentukan berdasarkan jenis
pemanfaatan bangunan yang ditunjukkan dengan Tabel 2.3
Tabel 2.3 Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung untuk
beban gempa.
Jenis Pemanfaatan Kategori
Resiko
Gedung dan non gedung yang memiliki resiko rendah terhadap
jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk tapi tidak
dibatasi untuk, antara lain :
- Fasilitas pertanian, perkebunan, peternakan, dan
perikanan
- Fasilitas sementara
- Gudang penyimpanan
- Rumah jaga dan struktur kecil lainnya
I
Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam
kategori resiko I, III, IV, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk :
- Perumahan
- Rumah toko dan rumah kantor
- Pasar
- Gedung perkantoran
- Gedung Apartemen/rimah susun
- Pusat perbelanjaan/mall
- Bangunan industri
- Fasilitas manufaktur
- Pabrik
II
Gedung dan non gedung yang memiliki resiko tinggi terhadap
jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak
dibatasi untuk :
- Bioskop
- Gedung pertemuan
- Stadion
- Fasilitas kesehatan yang memiliki unit bedah dan unit
gawat darurat
III
BAB III - 43
- Fasilitas penitipan anak
- Penjara
- Bangunan untuk orang jompo
Gedung dan non gedung, tidak termasuk kedalam kategori
resiko IV, yang memiliki potensi untuk menyebabkan dampak
ekonomi yang besar dan/atau gangguan massal terhadap
kehidupan masyarakat sehari-hari bila terjadi kegaga;an,
termasuk, tapi tidak dibatasi untuk :
- Pusat pembangkit listrik biasa
- Fasilitas penanganan air
- Fasilitas penanganan limbah
- Pusat telekomunikasi
Gedung dan non gedung yang tidak termasuk dalam kategori
resiko IV, (termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas
manufaktur, prosses, penanganan, penyimpanan, penggunaan
atau tempat pembuangan atau tempat pembuangan bahan bakar
berbahaya, bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya,atau
bahan yang mudah meledak) yang mengandung bahan beracun
atau peledak dimana jumlah kandungan bahannyamelebihi nilai
batas yab=ng diisyaratkan oleh instansi yang berwenang dan
cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat jika terjadi
kebocoran.
Gedung dan non gedung yang ditunjukkan sebagai fasilitas
yang penting, termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk :
- Bangunan-bangunan monumental
- Gedung sekolah dan fasilitas pendidikan
- Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang
memiliki fasilitas bedah dan unit gawat darurat
- Fasilitas pemadam kebakaran, ambulans, dan kantor
polisi, setta garasi kendaraan darurat lainya
- Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi
dan fasilitas lainnya untuk tanggap darurat
- Struktur tambahan (temasuk menara telekominikasi,
tangki penyimpanan bahan bakar, menara pendingin,
struktur stasiun listrik, tangki air pemadam kebakaran
atau struktur rumah atau struktur pendukung air atau
material atau peralatan pemadam kebakaran) yang
diisyaratkan untuk operasi pada saat keadaan darurat
Gedung dan non gedung yang dibutuhkan untuk
mempertahankan fungsi struktur bangunan lain yang masuk ke
dalam kategori risiko IV
IV
BAB III - 44
2.2.3.2 Faktor Keutamaan Gempa
Tabel 2.4 Faktor keutamaan gempa
Kategori risiko Faktor keutamaan gempa, Ie
I atau II 1,0
III 1,25
IV 1,50
Dari tabel 2.4 Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung
untuk beban gempa, dengan jenis pemanfaatan bangunan sebagai
gedung sekolah dan fasilitas pendidikan dengan kategori risiko IV
maka faktor keutamaan gempa (Ie) yaitu 1,50 yang dapat dilihat dari
tabel 2.4.
2.3. Beton
2.3.1 Definisi Beton
Beton merupakan suatu material yang menyerupai batu yang
diperoleh dengan membuat suatu campuran yang mempunyai proporsi
tertentu dari semen, pasir dan angregat kasar, serta air untuk membuat
campuran tersebut menjadi keras dalam cetakan sesuai dengan bentuk dan
dimensi struktur yang diinginkan (Winter, 1993).
Beton dari berbagai variasi sifat kekuatan dapat diperoleh dengan
pengaturan yang susuai dari perbandingan jumlah material pembentuknya.
Variasi ini tergantung pada proporsi dari campurannya, pada
kesempurnaan dari adukan bahan-bahan pembentuk campuran tersebut
dan pada kondisi kelembaban dan temperatur pada tempat diletakkannya
BAB III - 45
campuran tersebut sejak saat ditempatkannya campuran tersebut dalam
cetakan hingga mengeras sepenuhnya (Winter,1993)
Modulus Elastisitas beton yaitu perbandingan antara tegangan dan
regangan. Nilai Modulus elastisitas dapat ditentukan secara empiris, yaitu
dari nilai kuat tekan beton. Semakin besar kuat tekan beton, semakin besar
pula nilai modulus elastisitasnya . hubungan modulus elastisitas terdapat
kuat tekan beton menurut SNI 03-2847-2013 pasal 8.5.1 adalah sebagai
berikut:
E = 4700√fc
Mutu Beton yang digunakan dalam perencanaan adalah fc:30 Mpa
untuk struktur pondasi, balok, plat lantai, tangga, dan tie beam, fc:35 Mpa
untuk struktur kolom dan shearwall.
2.4. Mutu Baja
Baja tulangan merupakan material berkekuatan tinggi, yang memiliki
kekuatan tarik maupun tekan, kekuatan lelehnya kurang lebih sepuluh kali
dari kekuatan tekan struktur beton yang umum, atau seratus kali dari
kekuatan tariknya. (Winter,1993)
Baja Tulangan yang dipakai ada 2 jenis, yaitu
1. Baja Tulangan Polos (BJTP)
2. Baja Tulangan Ulir atau Deform (BJTD)
Tulangan polos digunakan untuk tulangan geser/begel/sengkang, dan
mempunyai tegangan leleh (fy) sebesar 240 MPa (disebut BJTP-24),
dengan ukuran diameter ≤ 13 mm. Sedangkan tulangan ulir/deform
digunakan untuk tulangan longitudinal atau tulangan memanjang, dan
BAB III - 46
mempunyai tegangan leleh (fy) 400 Mpa dengan ukuran diameter ≥ 13
mm.
Salah satu parameter yang paling berpengaruh terhadap perilaku
plastifikasi yang dihasilkan pada elemen struktur tahan gempa adalah
kondisi permukaan baja tulangan yang digunakan. Penggunaan tulangan
polos sebagai baja tulangan struktur dapat memberi dampak yang negatif
terhadap kinerja plastifikasi yang dihasilkan. Kuat lekatan baja tulangan
polos pada beton, yang pada dasarnya hanya terdiri atas mekanisme adhesi
dan friksi, diketahui hanyalah sekitar 10% kuat lekatan tulangan ulir.
Selain itu, degradasi lekatan akibat beban bolak-balik disaat terjadi gempa
pada tulangan polos sangatlah derastis dibandingkan dengan degradasi
lekatan pada tulangan ulir. SNI 03-2847-2013 hanya mengijinkan
penggunaan baja tulangan polos pada tulangan spiral. Sedangkan untuk
penulangan lainnya, disyaratkan untuk menggunakan baja tulangan ulir.
2.5. Struktur Bawah
Komponen – komponen struktus bawah gedung antara lain:
2.5.1. Pondasi
2.5.1.1. Definisi Pondasi
Pondasi merupakan suatu bagian dari konstruksi bangunan yang
berfungsi untuk menempatkan bangunan dan meneruskan beban yang
disalurkan dari struktur atas ke tanah dasar pondasi yang cukup kuat
menahannya tanpa terjadinya differential settlement pada sistem
strukturnya. Pondasi tiang digunakan untuk mendukung bangunan bila
lapisan tanah kuat terletak di dalam. Pondasi tiang juga digunakan untuk
mendukung bangunan yang menahan gaya angkat ke atas, oleh gaya-gaya
pengulingan akibat beban angin. (Hardiyatmo, 2011:76)
BAB III - 47
Pondasi tiang digunakan untuk beberapa maksud, antara lain:
(Hardiyatmo, 2011:76)
1) Untuk meneruskan beban bangunan yang terletak di atas
tanah lunak, ke pendukung yang kuat.
2) Untuk meneruskan beban ke tanah yang relatif lunak sampai
kedalaman tertentu sehingga pondasi bangunan mampu
memberikan dukungan yang cukup untuk mendukung beban
tersebut oleh gesekan sisi tiang dengan tanah disekitarnya.
3) Untuk menahan gaya-gaya horizontal dan gaya yang arahnya
miring.
Pondasi sebagai struktur bawah tidak boleh gagal dari struktur atas.
Desain detail kekuatan (strength) struktur bawah harus memenuhi
persyaratan beban gempa rencana berdasarkan kombinasi beban untuk
metode ultimit (Indarto,2013:58)
Analisis deformasi dan analisis lain seperti likuifaksi, rambatan
gelombang, penurunan total dan diferensial, tekanan tanah lateral,
deformasi tanah lateral, reduksi kuat geser, reduksi daya dukung akibat
deformasi, reduksi daya dukung aksial dan lateral pondasi tiang
pengapuran (flotation) struktur bawah tanah, dan lain-lain, dapat dilakukan
sesuai dengan persyaratan beban kerja (working stress) yang besarnya
minimum sesuai dengan kombinasi beban untuk metode tegangan ijin
(Indarto, 2013:76)
Pengikat pondasi (pile cap) tiang individu, tiang bor, atau kaison
harus dihubungkan satu sama lain dengan pengikat. Semua pengikat harus
mempunyai kuat tarik atau tekan desain paling sedikit sama dengan gaya
yang sama dengan 10 persen SDs kali beban mati terfaktor ditambah
beban hidup terfaktor pur tiang atau kolom yang lebih besar kecuali bila
ditunjukkan bahwa kekangan ekuivalen akan disediakan oleh balok beton
bertulang dalam plat diatas tanah atau pelat beton bertulang diatas tanah
BAB III - 48
atau pengekangan oleh batu yang memenuhi syarat, tanah kohesif keras,
tanah berbutir sangat padat, atau cara lainnya yang disetujui
(Indarto,2013:76)
2.5.1.2.Tipe Pondasi
Penggunaan tipe pondasi dalam disesuaikan dengan besarnya beban,
kondisi lingkungan, dan lapisan tanah. Klasifikasi tiang yang didasarkan
pada metode pelaksanaan adalah sebagai berikut: Tiang pancang (driven
pile), dipasang dengan cara membuat bahan berbentuk nulat atau bujur
sangkar memanjang yang dicetak lebih dulu dan kemudian dipancang atau
ditekan ke dalam tanah. (Hardiyatmo, 2011:77).
2.5.1.3. Kapasitas Dukung Tiang Pancang
Untuk menghitung nilai kapasitas dukung kelompok tiang, ada
bebarapa hal yang harus diperhatikan terlebih dahulu, yaitu jumlah tiang
dalam satu kelompok, jarak tiang, susunan tiang dan efisiensi kelompok
tiang. Kelompok tiang dapat dilihat pada gambar berikut ini:
Gambar 2.1 Kelompok tiang
2.5.1.3.1. Jumlah Tiang (n)
BAB III - 49
Untuk menentukan jumlah tiang yang akan dipasang didasarkan
beban yang bekerja pada pondasi dan kapasitas dukung ijin tiang.
2.5.1.3.2. Jarak Tiang (S)
Jarak antar tiang pancang didalam kelompok tiang sangat
mempengaruhi perhitungan kapasitas dukung dari kelompok tiang
tersebut. Untuk bekerja sebagai kelompok tiang, jarak antar tiang yang
dipakai adalah menurut peraturan – peraturan bangunan pada daerah
masing–masing. Menurut K. Basah Suryolelono (1994), pada
prinsipnya jarak tiang (S) makin rapat, ukuran pile cap makin kecil dan
secara tidak langsung biaya lebih murah. Tetapi bila pondasi memikul
beban momen maka jarak tiang perlu diperbesar yang berarti
menambah atau memperbesar tahanan momen.
2.5.1.3.3. Susunan Tiang
Susunan tiang sangat berpengaruh terhadap luas denah pile cap,
yang secara tidak langsung tergantung dari jarak tiang. Bila jarak tiang
kurang teratur atau terlalu lebar, maka luas denah pile cap akan
bertambah besar dan berakibat volume beton menjadi bertambah besar
sehingga biaya konstruksi membengkak (K. Basah Suryolelono, 1994).
2.5.1.3.4. Efisiensi Kelompok Tiang
Efisiensi tiang bergantung pada beberapa faktor, yaitu :
a. Jumlah, panjang, diameter, susunan dan jarak tiang.
b. Model transfer beban (tahanan gesek terhadap tahanan
dukung ujung).
c. Prosedur pelaksanaan pemasangan tiang.
d. Urutan pemasangan tiang
BAB III - 50
e. Macam tanah.
f. Waktu setelah pemasangan.
g. Interaksi antara pelat penutup tiang (pile cap) dengan tanah.
h. Arah dari beban yang bekerja.
2.5.2. Tie Beam
Tie Beam merupakan konstruksi pengaku yang mengikat atau
menghubungkan pondasi satu dengan pondasi yang lainnya. Fungsi dari
Tie Beam adalah untuk mengurangi penurunan akibat pembebanan pada
struktur, khususnya beban lateral akibat gempa bumi dan apabila terjadi
penurunan, maka penurunanya pun seimbang/bersamaan.
2.6. Struktur Atas
Komponen – komponen struktus atas gedung antara lain:
2.6.1 Kolom
Kolom merupakan komponen yang memiliki peran penting
dalam suatu bangunan. Fungsi kolom adalah penerus beban seluruh
bangunan ke pondasi. Kolom termasuk struktur utama untuk
meneruskan berat bangunan dan beban lain seperti beban hidup.
Menurut SNI 03-2847-2013, kolom harus dirancang untuk
menahan gaya aksial dari beban terfaktor pada semua lantai atau atap
dan momen maksimum dari bahan terfaktor pada satu bentang lantai
atau atap bersebelahan yang ditinjau. Kondisi pembebanan yang
memberikan rasio momen maksimum terhadap beban aksial harus juga
ditinjau.
Pada rangka atau konstruksi menerus, pertimbangan harus
diberikan pada pengaruh beban lantai atau atap tak seimbang baik
BAB III - 51
kolom interior dan eksterior serta dari pembebanan eksentris akibat
penyebab lainnya (SNI 03-2847-2013)
2.6.2 Balok
Balok adalah bagian dari struktur yang berfungsi untuk
menopang lantai di atasnya serta sebagai penyalur momen ke kolom –
kolom yang menopangnya. Balok yang bertumpu langsung pada
kolom disebut dengan balok induk, sedangkan yang bertumpu pada
balok induk disebut balok anak. Tulangan rangkap pada perancangan
balok pada umumnya ditujukan untuk meningkatkan daktilitas
tampang, pengendalian defleksi jangka panjang akibat adanya rangkak
dan susut. (McCormac,2003).
Berdasarkan jenis keruntuhannya ada beberapa keruntuhan yang
terjadi pada balok diantaranya:
1. Penampang seimbang (balance)
Tulangan tarik beton mulai leleh tepat pada saat beton mencapai
regangan batas dan akan hancur karena tekan. Pada saat awal
terjadinya keruntuhan, regangan tekan yang diijinkan pada serat tepi
yang tertekan adalah 0,003 sedangkan regangan baja sama dengan
regangan lelehnya yaitu Ey = fy/Ec .
2. Penampang over reinforced
Pada keadaan ini keruntuhan ditandai dengan hancurnya beton
yang tertekan. Pada awal keruntuhan, regangan baja Es yang terjadi
masih lebih kecil dari regangan lelehnya Ey. Dengan demikian
tegangan baja fs juga lebih kecil dari tegangan lelehnya fy. Kondisi ini
BAB III - 52
terjadi apabila tulangan yang digunakan lebih banyak dari yang
diperlukan dalam keaadaan balance.
3. Penampang under reinforced
Keruntuhan terjadi ditandai dengan lelehnya tulangan baja.
Kondisi penampang yang demikian dapat terjadi apabila tulangan tarik
yang dipakai pada balok kurang dari yang diperlukan untuk kondisi
seimbang.
2.6.3 Plat Lantai
Plat lantai adalah lantai yang tidak terletak di atas tanah langsung,
jadi merupakan lantai tingkat. Plat lantai ini didukung oleh balok-balok
yang bertumpu pada kolom-kolom bangunan.
Ketebalan plat lantai di tentukan oleh :
a. Besar lendutan yang diijinkan.
b. Lebar bentangan atau jarak antara balok-balok
pendukung.
c. Bahan konstruksi dan plat lantai.
2.6.4 ShearWall
2.6.4.1. Definisi ShearWall
Dinding Geser (shearwall) adalah suatu struktur balok
kantilever tipis yang langsing vertikal, untuk digunakan menahan
gaya lateral. Biasanya dinding geser berbentuk persegi panjang,
Box core suatu tangga, elevator atau shaft lainnya. Dan biasanya
diletakkan di sekeliling lift, tangga atau shaft guna menahan beban
lateral tanpa mengganggu penyusunan ruang dalam bangunan.
BAB III - 53
Pada umumnya dinding geser dikategorikan berdasarkan
geometrinya, yaitu :
1. Flexural wall (dinding langsing), yaitu dinding geser yang
memiliki rasio hw/l= 2, dimana desain dikontrol terhadap
perilaku lentur,
2. Squat wall (dinding pendek), yaitu dinding geser yang memiliki
rasio hw=2, dimana desain dikontrol terhadap perilaku lentur,
3. Coupled shear wall (dinding berangkai), dimana momen guling
yang terjadi akibat beban gempa ditahan oleh sepasang dinding
geser yang dihubungkan dengan balok-balok penghubung
sebagai gaya tarik dan tekan yang bekerja pada masing-masing
dasar dinding tersebut.
Dalam merencanakan dinding geser, perlu diperhatikan
bahwa dinding geser yang berfungsi untuk menahan gaya lateral
yang besar akibat beban gempa tidak boleh runtuh akibat gaya
lateral, karena apabila dinding geser runtuh karena gaya lateral
maka keseluruhan struktur bangunan akan runtuh karena tidak ada
elemen struktur yang mampu menahan gaya lateral. Oleh karena
itu, dinding geser harus didesain untuk mampu menahan gaya
lateral yang mungkin terjadi akibat beban gempa, dimana
berdasarkan SNI 03-2847-2013 pasal 14.5.3.1, tebal minimum
dinding geser (td) tidak boleh kurang dari 100 mm.
2.6.4.2. Sistem Dinding Geser
Dalam pelaksanaannya dinding geser selalu dihubungkan
dengan sistem rangka pemikul momen. Dinding struktural yang
biasa digunakan pada gedung tinggi adalah dinding geser
kantilever, dinding geser berangkai, dan sistem rangka-dinding
geser (dual system). Kerja sama antara sistem rangka penahan
BAB III - 54
momen dan dinding geser merupakan suatu keadaan khusus,
dimana dua struktur yang berbeda sifat dan perilakunya
digabungkan sehingga diperoleh struktur yang lebih ekonomis.
Kerja sama ini dapat dibedakan menjadi beberapa macam sistem
struktur berdasarkan SNI 03-1726-2012 pasal 7.2.5.1, namun yang
digunakan dalam perencanaan yaitu:
Sistem ganda yaitu sistem struktur yang merupakan
gabungan dari sistem rangka pemikul momen dengan dinding geser
atau bresing. Rangka pemikul momen sekurang-kurangnya mampu
menahan 25% dari gaya lateral dan sisanya ditahan oleh dinding
geser. Nilai koefisien modifikasi respons (R) yang
direkomendasikan untuk sistem ganda dengan Sistem Rangka
Pemikul Momen Khusus (SRPMK) adalah 7.
2.7. Beban-beban pada Struktur Bangunan Bertingkat
Pada perencanaan bangunan bertingkat tinggi, komponen struktur
direncanakan cukup kuat untuk memikul semua beban kerjanya.
2.7.1 Beban Pokok yang Bekerja
Beban-beban pada struktur bangunan bertingkat, menurut arah
bekerjanya dapat dibagi menjadi dua, yaitu :
2.7.1.1 Beban Vertikal (Gravitasi).
2.7.1.1.1 Beban mati (Dead Load).
Beban mati adalah berat dari semua bagian bangunan yang
bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan, pekerjaan
pelengkap (finishing), serta alat atau mesin yang merupakan bagian
tak terpisahkan dari rangka bangunannya
BAB III - 55
Beban mati merupakan berat sendiri bangunan yang
senantiasa bekerja sepanjang waktu selama bangunan tersebut ada
atau sepanjang umur bangunan. Pada perhitungan berat sendiri ini,
seorang analisis struktur tidak mungkin dapat menghitung secara
tepat seluruh elemen yang ada dalam konstruksi, seperti berat
plafond, pipa-pipa ducting, dan lain-lain. Oleh karena itu, dalam
menghitung berat sendiri konstruksi ini dapat meleset sekitar 15 %
- 20 %
2.7.1.1.2 Beban Hidup (Live Load).
Beban hidup adalah berat dari penghuni dan atau barang-
barang yang dapat berpindah, yang bukan merupakan bagian dari
bangunan. Sedangkan pada atap, beban hidup termasuk air hujan
yang menggenang.
2.7.1.2 Beban Horizontal (Lateral).
2.7.1.2.1 Beban Gempa (Earthquake).
Beban gempa adalah besarnya getaran yang terjadi di dalam
struktur Pada dasarnya ada dua metode Analisa Perencanaan
Gempa, yaitu :
a. Analisis Beban Statik Ekuivalen (Equivalent Static Load
Analysis).
Analisis ini adalah suatu cara analisa struktur, dimana pengaruh
gempa pada struktur dianggap sebagai beban statik horizontal
untuk menirukan pengaruh gempa yang sesungguhnya akibat
gerakan tanah. Metode ini digunakan untuk bangunan struktur
yang beraturan dengan ketinggian tidak lebih dari 40 m.
BAB III - 56
b. Analisis Dinamik (Dynamic Analysis).
Metode ini digunakan untuk bangunan dengan struktur yang
tidak beraturan. Perhitungan gempa dengan analisis dinamik ini
terdiri dari :
a) Analisa Ragam Spektrum Respons.
Analisa Ragam Spektrum Respons adalah suatu cara
analisa dinamik struktur, dimana suatu model dari
matematik struktur diberlakukan suatu spektrum respons
gempa rencana, dan ditentukan respons struktur terhadap
gempa rencana tersebut.
b) Analisa Respons Riwayat Waktu.
Analisa Respons Riwayat Waktu adalah suatu cara analisa
dinamik struktur, dimana suatu model matematik dari
struktur dikenakan riwayat waktu dari gempa-gempa hasil
pencatatan atau gempa-gempa tiruan terhadap riwayat
waktu dari respons struktur ditentukan.
2.7.2 Kombinasi Pembebanan
Struktur, komponen, dan pondasi harus dirancang sedemikian rupa
sehingga kekuatan desainnya sama atau melebihi efek dari beban terfaktor
dalam kobinasi berikut : (SNI 03-1726-2012)
1. 1,4 DL
2. 1,2 DL + 1,6 LL + 0,5 (Lr atau R)
3. 1,2 DL + 1,0 E + LL
4. 0,9 DL + 1,0 E
DL = Beban mati (Dead Load)
LL = Beban Hidup (Live Load)
Lr = Beban hidup pada atap (roof live load)
E = Beban gempa (Earthquake load )
BAB III - 57
2.8. ETABS v9.6.0
ETABS (Extended Three dimension Analysis of Building Systems)
adalah program komputer yang digunakan untuk membantu dalam
perencanaan gedung bertingkat tinggi dengan konstruksi beton bertulang,
baja, dan komposit. Program komputer ini dikembangkan oleh perusahaan
CSI (Computers and Structures Inc) yaitu salah satu perusahaan software
untuk perencanaan struktur.
2.9. MathCad v.14
MathCAD merupakan suatu software perhitungan matematika.
MathCAD mempunyai kemampuan untuk menurunkan rumus yang masih
dinyatakan dalam variabel dengan bantuan symbolic evaluation. Software
ini dikembangkan oleh MathSoft.Inc. MathCAD berbeda dengan software
perhitungan matematika lainnya, karena pengguna seolah-olah berhadapan
dengan kertas-kertas buram dimana-mana, pengguna dapat menempatkan
sembarang simbol matematis, operasi aritmetika, satuan sebuah besaran,
serta memasukkan gambar ke dalam kalkulasi.
2.10. Syarat-syarat Umum Perencanaan Struktur Gedung
2.10.1 Syarat Stabilitas
Kestabilan memiliki arti bangunan tidak akan runtuh (collapse) jika
mendapat pengaruh gaya-gaya dari luar. Setidaknya ada 3 cara yang bisa
dilakukan untuk membuat struktur yang stabil:
a. Pemasangan pengaku (diagonal bracing) pada struktur
BAB III - 58
Pemasangan pengaku, selain untuk membuat struktur stabil,
dilakukan untuk membantu mencegah struktur mengalami deformasi
yang besar pada arah horizontal. Pengaku banyak dipasang pada
strukur yang terbuat dari kayu atau baja. Pada struktur bangunan tinggi
(lebih dari 30 meter), pemasangan pengaku lebih sering dilakukan
dibandingkan dengan struktur bangunan yang rendah dengan alasan
struktur yang rendah masih sangat rigid (deformasinya kecil) dan tidak
membutuhkan bantuan bracing.
b. Pembuatan bidang rangka yang kaku (diaphragm)
Bidang rangka kaku atau biasa disebut diaphragm adalah sistem
di mana dinding atau pelat lantai dipasang sangat kaku pada rangka
struktur. Hal ini menyebabkan sambungan (joint) tidak lagi berperilaku
sebagai sendi, namun sambungan ini akan kaku dan berubah fungsi
sebagai jepit.
c. Pemasangan sambungan yang kaku (rigid)
Jika pada sistem diaphragm memasang bidang yang akan
mengubah perilaku sambungan, maka pada cara yang ketiga ini,
sambungan secara langsung dipasang dengan kaku tanpa perlu bantuan
dinding atau pelat. Biasanya sistem seperti ini bisa dilakukan pada
sambungan las baja atau sambungan balok kolom pada beton
bertulang.
Untuk membuat sistem struktur yang stabil, paling tidak
diperlukan sejumlah elemen-elemen minimum yang dipasang pada
struktur. Struktur pada kondisi sudah dibuat kaku sudah stabil, namun
jika ada gaya horizontal pada arah tegak lurus bracing, struktur akan
mengalami torsi yang cukup besar akibat pemasangan struktur yang
tidak simetris. Untuk itulah diperlukan pemasangan elemen-elemen
yang simetris pada struktur.
BAB III - 59
2.10.2 Syarat Kekuatan
Syarat kekuatan ini mencakup seluruh elemen struktur baik plat,
kolom, balok, dan shearwall. Cara mengeceknya pun sesuai dengan
perilaku elemen-elemen tersebut. Misalnya kolom, cari terlebih dahulu
diagram interaksi dan tentukan dimana titik Pu, Mu maksimum pada
diagram interaksi tersebut, jika titik tersebut berada di luar dan di bawah
keadaan balance, maka terjadi kegagalan tarik. Jika berada di luar sebelah
atas keadaan balance maka terjadi kegagalan tekan. Sedangkan pada balok
dan plat, di cek dengan mengukur kemampuan balok dengan ukuran dan
tulangan terpasang kemudian bandingkan dengan momen yang terjadi.
Bila momen kapasitas balok di atas momen yang terjadi di lapangan, baik
itu tekan maupun tarik, maka balok dan pelat tersebut aman. Sedangkan
pada shearwall, ada beberapa pakar yang mengasumsikan shearwall
sebagai kolom pendek karena itu pengecekannya pun sama dengan kolom,
yaitu dengan mencari diagram interaksi tersebut.
2.10.3 Syarat Daktilitas
Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung
SNI 03-1726-2012, memberikan pengertian daktilitas dan faktor daktilitas.
Daktilitas adalah kemampuan struktur gedung untuk mengalami
simpangan pasca-elastik yang besar secara berulang kali dan bolak-balik
akibat beban gempa di atas beban gempa yang menyebabkan terjadinya
pelelehan pertama, sambil mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang
cukup, sehingga struktur gedung tersebut tetap berdiri, walaupun sudah
berada dalam kondisi di ambang keruntuhan.
Faktor daktilitas adalah rasio antara simpangan maksimum struktur
gedung pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan dan simpangan
struktur gedung pada saat terjadinya pelelehan pertama di dalam struktur
gedung.
BAB III - 60
2.10.3.1 Elastik (Fully Elastic)
Elastik adalah suatu tingkat daktilitas struktur gedung dengan nilai
faktor daktilitas sebesar 1,0.
2.10.3.2 Daktilitas Parsial
Daktilitas parsial adalah seluruh tingkat daktilitas struktur
gedung dengan nilai faktor daktilias diantara untuk struktur gedung
yang elastik penuh sebesar 1,0 dan untuk struktur gedung yang daktail
penuh sebesar 5,3
2.10.3.3 Daktilitas Penuh (Full Ductility)
Daktilitas penuh adalah suatu tingkat daktilitas struktur gedung,
di mana strukturnya mampu mengalami simpangan pasca-elastik pada
saat mencapai kondisi diambang keruntuhan yang paling besar, yaitu
dengan mencapai nilai faktor daktilitas sebesar 5,3
2.10.4 Syarat Layak Pakai dalam keadaan Layan
2.10.4.1 Arti Lendutan
Besarnya lendutan pada batang-batang beton menjadi sangat
penting saat batang struktur didesain dengan ukuran relatif langsing.
Lendutan yang berlebihan pada balok dan plat dapat menyebabkan
penurunan lantai, cekungan pada atap datar, getaran yang berlebihan,
dan bahkan mengganggu operasi mesin yang ditopang struktur.
Lendutan seperti ini biasanya merusak partisi bata ringan
(McCormac,2003:158)
BAB III - 61
2.10.4.2 Kontrol Lendutan
Salah satu cara terbaik untuk mengurangi lendutan adalah dengan
meningkatkan ketebalan struktur. Spesifikasi beton bertulang biasanya
membatasi lendutan dengan cara menentukan batas maksimum
lendutan hasil perhitungan yang diizinkan.
Tabel 2.5 Perhitungan lendutan maksimum yang diizinkan
Jenis batang struktur Lendutan yang harus
diperhitungkan
Batas
lendutan
Atap datar yang tidak menopang atau
menempel pada batang nonstruktural
yang dapat rusak karena lendutan
besar
Lendutan yang segera
terjadi karena beban
hidup L
L/180
Lantai yang tidak menopang atau
menempel pada batang nonstruktural
yang dapat rusak karena lendutan
besar
Lendutan yang segera
terjadi karena beban
hidup L
L/360
Konstruksi atap atau lantai yang
menopang atau menempel pada batang
nonstruktural yang dapat rusak karena
lendutan besar
Bagian dari lendutan
total yang terjadi
setelah
L/480
Konstruksi atap atau lantai yang
menopang atau menempel pada batang
nonstruktural yang tidak akan rusak
karena lendutan besar
L/240
2.10.4.3 Simpangan Bangunan dan Simpangan Antar Lantai
Suatu struktur harus memiliki kekakuan yang cukup sehingga
pergerakkannya dapat dibatasi. Kekakuan struktur dapat diukur dari
besarnya simpangan antar lantai (drift) bangunan, semakin kecil
simpangan struktur maka bangunan tersebut akan semakin kaku
Ada perbedaan antara displacement dan drift, displacement adalah
simpangan suatu lantai di ukur dari dasar lantai sedangkan drift adalah
simpangan suatu lantai di ukur dari dasar lantai di bawahnya. Kekakuan
BAB III - 62
bahan itu sendiri dipengaruhi oleh modulus elastisitas bahan dan ukuran
elemen tersebut. Dan modulus elastisitas berbanding lurus dengan
kekuatan bahan, maka semakin kuat bahan maka bahan tersebut juga
semakin kaku. Namun bahan yang terlalu kaku bisa menjadi getas (patah
seketika).
SNI 03-1726-2012 pasal 7.12.1 dengan kategori resiko IV
mensyaratkan simpangan antar lantai yang terjadi tidak boleh melampaui
0,015 kali tinggi tingkat yang bersangkutan. SNI 03-1726-2012
menetapkan ini untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan peretakan
beton yang berlebihan, di samping untuk mencegah kerusakan non
struktural dan ketidaknyamanan penghuni. Hal ini diperlukan untuk
membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur yang akan
membawa korban jiwa manusia (Purwono, 2005:77).
Gambar 2.2 Ilustrasi simpangan
2.10.4.4 Retakan
Retak Lentur adalah retak vertikal yang memanjang dari sisi tarik
balok dan mengarah ke atas sampai daerah sumbu netralnya. Jika
balok mempunyai web yang sangat tinggi (lebih dari 3 atau 4 ft), jarak
BAB III - 63
retak akan sangat dekat, dengan sebagian retak terjadi bersamaan
sampai di atas tulangan, dan sebagian lagi tidak sampai ke tulangan.
Retak ini akan lebih lebar di pertengahan balok daripada di bagian
dasarnya (McCormac,2003:175)
Retak miring karena geser dapat terjadi pada bagian web balok
beton bertulang baik sebagai retak bebas atau perpanjangan retak
lentur. Kadang-kadang retak miring akan berkembang secara bebas
pada balok meskipun tidak ada retak lentur pada daerah tersebut. Retak
ini, yang disebut retak geser web, kadang-kadang terjadi pada web–
web penampang prategang, terutama penampang dengan flens yang
besar dan web yang tipis.
Retak puntir (tension crack), cukup mirip dengan retak geser
terkecuali retak puntir ini melingkar di sekeliling balok. Jika sebuah
batang beton tanpa tulangan menerima torsi murni, batang tersebut
akan retak dan runtuh di sepanjang garis spiral 45º karena tarik
diagonal yang disebabkan tegangan puntir. Meskipun tegangan puntir
sangat mirip dengan tegangan geser, namun tegangan puntir terjadi di
seluruh permukaan batang. Akibatnya, tegangan puntir ini menambah
tegangan geser pada satu sisi dan mengurangi tegangan geser pada sisi
yang lain.
Retak juga dapat terjadi pada beton akibat penyusutan, perubahan
temperatur, penurunan, dan sebagainya.
2.10.4.5 Kontrol Retak Lentur
Retak akan terjadi pada struktur beton bertulang karena kekuatan
tarik beton yang rendah. Untuk batang dengan tegangan tulangan yang
lebih rendah pada saat menerima beban layan, retak yang terjadi akan
sangat kecil. (McCormac,2003:176)
BAB III - 64
Meskipun retak tidak dapat dicegah, namun ukurannya dapat
dibatasi dengan menyebar atau mendistribusikan tulangan. Dengan
kata lain, retak akan lebih kecil dihasilkan jika beberapa tulangan kecil
digunakan dengan jarak yang sedang ketimbang menggunakan lebih
sedikit tulangan besar dengan jarak yang yang lebar. Praktek seperti ini
biasanya akan menghasilkan kontrol retak yang memuaskan bahkan
untuk baja mutu 60 atau 75. Acuan yang benar mengenai retak adalah
jangan menggunakan tulangan lebih besar dari 9 in.
(McCormac,2003:177)
Lebar retak maksimum yang dapat diterima bervariasi dari
sekitar 0,004 sampai 0,016 in. Tergantung lokasi, jenis struktur, tekstur
permukaan beton, iluminasi, dan faktor-faktor lain. Lebar retak yang
lebih kecil mungkin diperlukan untuk batang yang terekspos dengan
lingkungan yang sangat agresif, seperti larutan bahan kimia,dan
percikan air asin (McCormac,2003:177)
2.10.5 Syarat Durabilitas
2.10.5.1 Kuat Tekan Minimum Beton
Kuat tekan beton (fc) sesuai pasal 21.1.4 SNI 2847-2013 untuk
rangka momen khusus,dinding struktur khusus, dan semua komponen
dinding struktur khusus termasuk balok kopel dan pier dinding tidak
boleh kurang dari 20 Mpa. Kuat tekan beton 20 MPa atau lebih
dipandang menjamin kualitas perilaku beton. Pemakaian beton ringan
harus memenuhi syarat yang tercantum di pasal 21.4.3
2.10.5.2 Tebal Selimut Beton
BAB III - 65
Berdasarkan SNI 03-2847 2013 pasal 7.5.2.1 Toleransi untuk d
dan untuk selimut beton minimum pada struktur lentur, dinding, dan
komponen struktur tekan harus sebagai berikut:
Tabel 2.6 Tabel selimut beton
Kecuali bahwa ketentuan toleransi untuk jarak bersih ke sisi
bawah (soffits) harus minus 6 mm. Sebagai tambahan, toleransi untuk
selimut tidak boleh melampaui minus 1/3 beton yang disyaratkan.
Berdasarkan SNI 03 2847-2013 Tebal selimut beton untuk beton
non-prategang tidak boleh kurang dari berikut:
a. Beton yang di cor selalu berhubungan dengan tanah : 75 mm
b. Beton yang berhubungan dengan tanah dan cuaca:
Batang tulangan D-19 hingga D-57 : 50 mm
Batang tulangan D-16, kawat M-16 ulir atau polos, dan yang
lebih kecil : 40 mm
c. Beton yang tidak berhubungan dengan cuaca atau berhubungan
dengan tanah:
Slab, dinding, balok usuk:
Batang tulangan D-44 san D-57 : 40 mm
Batang tulangan D-36 dan yang lebih kecil : 20 mm
Balok, Kolom:
Tulangan utama, pengikat, sengkang, spiral : 40 mm
Komponen struktur cangkang, pelat lipat:
Batang tulangan D-19 dan yang lebih besar : 20 mm
Batang tulangan D-16, kawat M-16 ulir atau polos, dan
yang lebih kecil :13 mm
BAB III - 66
2.10.5.3 Jenis dan Kandungan Semen
Berdasarkan SNI 03 2847-2013, material semen harus
memenuhi salah satu dari ketentuan berikut:
a. Semen Portland: ASTM C150M
b. Semen hidrolis blended: ASTM C595M Kecuali tipe IS
(≥70), yang tidak diperuntukan sebagai unsur pengikat
utama beton struktural
c. Semen hidrolis ekspansif: ASTM C845
d. Semen hidrolis: ASTM C1157M
e. Abu terbang (fly ash) dan pozzolan alami: ASTM C618
f. Semen flag: ASTM C989
g. Silica fume: ASTM C1240
2.10.5.4 Tinjauan Korosi
Menurut SNI 03 2847-2013 Pasal 7.7.6 Pada lingkungan korosif
atau kondidi paparan parah lainnya, selimut beton harus ditingkatkan
bilamana diperlukan. Sebagai tambahan untuk proteksi korosi, seimut
beton yang ditetapkan untuk tulangan tidak kuang dari 50 mm untuk
dinding dan slab dan tidak kurang dari 65 mm untuk komponen
struktur lainnya direkomendasikan. Untuk komponen struktur beton
pracetak yang dibuat dibawah kondisi kontrol pabrik, selimut beton
yang ditetapkan tidak kurang dari 40 mm untuk dinding dan slab dan
tidak kurang dari 50 mm untuk komponen struktur lainnya
direkomendasikan.
BAB III - 67
2.10.6 Syarat Ketahanan terhadap Kebakaran
Dimana standar ini mensyaratkan tebal selimut beton untuk perlindungan
terhadap kebakaran sebih besar dari tebal minimum selimut beton diatas,
tebal yang lebih besar tersebut harus disyaratkan.
2.10.6.1 Dimensi minimum Elemen/Komponen Struktur
a. Pelat
Tinggi minimum pelat satu arah
Tabel 2.7 Tebal minimum pelat satu arah bila lendutan tidak dihitung
Komponen
Struktur Tebal minimum h
Tertumpu
sederhana
Satu ujung
menerus
Kedua
ujung
menerus
Kantilever
Komponen struktur tidak menumpu atau tidak
berhubungan dengan partisi atau konstruksi lainnya
yang mungkin rusak oleh lendutan yang besar
Pelat masif
satu arah l/20 l/24 l/28 l/10
Balok atau
pelat rusuk
satu arah l/16 l/18.5 l/21 l/18
Dikutip dari tabel 9.5 (a) SNI 2847:2013 halaman 70
BAB III - 68
Luasan tulangan susut dan suhu harus menyediakan paling
sedikit memiliki rasio luas tulangan terhadap luas bruto penampang
beton sebagai berikut, tetapi tidak kurang dari 0,0014:
a. Batang tulangan ulir mutu 280 atau 350, Asmin= 0,002 b h
b. Batang tulangan ulir mutu 420, Asmin = 0,0018 b h
c. Batang tulangan ulir mutu >420, Asmin =b h
Spasi tulangan utama, dipilih nilai yang terkecil dari:
a. s < 3 h ( h = tebal pelat )
b. s < 450 mm.
Spasi tulangan susut dan suhu, dipilih nilai yang terkecil dari:
c. s < 5 h ( h = tebal pelat )
d. s < 450 mm.
b. Balok
Menentukan nilai h (pembulatan keatas kelipatan 50 mm) dengan:
a. Tinggi balok minimum yang disyaratkan agar lendutan tidak
diperiksa.
b. Bila haktual < hmin balok, lendutan perlu diperiksa sesuai dengan
tabel 9.5(a) SNI 2847:2013.
c. bw > 0,3 h atau bw ≥ 250 mm (Pasal 21.5.1.3 SNI 2847:2013).
c. Kolom
Estimasi dimensi kolom ditentukan berdasarkan beban aksial
yang bekerja diatas kolom tersebut. Beban yang bekerja meliputi
beban mati dan hidup balok, pelat, serta berat dari lantai di atas kolom
tersebut. Untuk komponen struktur non-prategang dengan tulangan
sengkang berdasarkan pasal 10.3.6.2 SNI 2847:2013:
ФPn(max)= 0,8 Ф [ 0,85 f’ c (Ag – Ast) + fy Ast ]
Dengan nilai Ф = 0,65
BAB III - 69
2.10.7 Syarat Integritas
Dalam pendetailan tulangan dan sambungan, komponen struktur
harus diikat secara efektif bersama untuk meningkatkan integritas
struktur secara menyeluruh.
Persyaratan minimum untuk konstruksi cor di tempat:
a. Pada konstruksi balok usuk, paling sedikit terdapat satu batang
tulangan bawah yang menerus atau harus disambung lewatan
dengan sambungan lewatan tarik kelas B atau sambungan mekanis
atau las yang memenuhi paling sedikit 1,25fy dan pada tumpuan
tak menerus harus diangkur untuk mengembangkan fy pada muka
tumpuan menggunakan kait standar yang memenuhi penyaluran
kait satandar dalam kondisi tarik atau batang tulangan ulir
berkepala
b. Balok sepanjang perimeter struktur harus memiliki tulangan
menerus melebihi panjang bentang yang melalui daerah yang
dibatasi oleh tulangan longitudinal
c. Tulangan menerus diperlukan pada poin (b) harus dilingkupi oleh
tulangan transversal yang tidak perlu diteruskan melalui kolom
d. Bilamana sambungan tulangan diperlukan poin (b) pada ujung
tulangan harus disambung pada atau dekat dengan tengah bentang
dan dibawah tulangan harus disambung pada atau dekat
tumpuannya.
BAB III - 70
2.10.8 Syarat yang berhubungan dengan Pelaksanaan Konstruksi
Pemilihan metode konstruksi yang tepat untuk diterapkan pada
daerah lokasi perencanaan, bahan bangunan yang digunakan serta mutu
bahan yang tersedia, meninjau kendala pelaksanaan seperti cuaca serta
kondisi medan, selain itu sumber daya tenaga kerja di daerah tersebut.
BAB III - 71
ya
BAB III
METODOLOGI PERENCANAAN
3.1. Diagram Alur Perencanaan
Alur Perencanaan Desain Gedung Kuliah 21 lantai dapat dilihat sebagai
berikut:
Gambar 3.1 Diagram Alur Perencanaan
Analisis Gempa
Perhitungan Praktis dengan ETABS
versi 9.6.0 meliputi Plat, Balok, dan
Kolom
Gambar Kerja,RAB, RKS
tidak
Mulai
Data Tanah berupa N-SPT, Kriteria desain,
Penentuan kelas Gempa, Parameter input data,
pembebanan
Selesai
Pembuatan model struktur di software
ETABS versi 9.6.0 dan menentukan balok
terlemah
Perhitungan manual dengan bantuan
Mathcad versi 14 meliputi perhitungan
Pondasi Tiang Pancang, Plat lantai,
Tangga, Balok, Kolom, tie beam, dan
Shearwall
BAB III - 72
3.2. Tahap Pengumpulan Data
3.2.1 Data Tanah
Pekerjaan Bor dan Tes SPT
Pada rencana lokasi perencanaan gedung kuliah 21 lantai, yang
berlokasikan di Bangkalan Madura dapat dikemukakan sebagai berikut:
Pada data tanah BH-2
0.0 – 02.10 dengan jenis tanah Lempung (CH)
02.10 – 06.00 dengan jenis tanah Lempung (CL)
06.00 – 12.00 dengan jenis tanah Lanau
12.00 – 30.00 dengan jenis tanah lempung (CH)
3.2.2. Data Lokasi Perencanaan.
Gambar 3.2 Lokasi Perencanaan di Bangkalan Madura
BAB III - 73
Gambar 3.3 Lokasi Perencanaan di Universitas Trunojoyo, Bangkalan
Madura
3.2.3. Pemilihan Kriteria Desain
Type bangunan : Gedung Pendidikan
Tinggi bangunan : 73,5 m
Jumlah lantai : 21 lantai
Struktur bangunan : Beton bertulang
Struktur pondasi : Pondasi Tiang Pancang
Mutu beton (f’c) : 30 MPa (Pondasi, Balok ,Plat lantai, dan
Tangga)
35 MPa (Kolom dan Shearwall)
Mutu baja (fy) : BJTP 240 MPa BJTD 400 MPa
Atap : Dak
BAB III - 74
3.2.4. Perencanaan Dimensi
3.2.4.1. Perencanaan Dimensi Balok
Menurut SNI 03-2847-2013 dalam tabel 8 disebutkan
tebal minimum balok di atas dua tumpuan sederhana
disyaratkan L /16.
3.2.4.2. Perencanaan Dimensi Kolom
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 10.8.1 : kolom harus
direncanakan untuk memikul beban aksial terfaktor yang
bekerja pada semua lantai atau atap dan momen maksimum
dari beban terfaktor pada satu bentang terdekat dari lantai
atau atap yang ditinjau.
3.2.4.3. Perencanaan Dimensi Dinding Geser
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 16.5.3.(1) : ketebalan
dinding pendukung tidak boleh kurang daripada L/25 tinggi
atau panjang bagian dinding yang ditopang secara lateral,
diambil yang terkecil, dan tidak kurang daripada 100 mm.
3.2.5. Pembebanan
3.2.5.1. Kombinasi Pembebanan
Berdasarkan SNI 1726:2012 bahwa : Struktur,
komponen, dan fondasi harus dirancang sedemikian rupa
sehingga kekuatan desainnya sama atau melebihi efek dari
beban terfaktor dalam kombinasi berikut:
5. 1,4 DL
6. 1,2 DL + 1,6 LL + 0,5 (Lr atau R)
7. 1,2 DL + 1,0 E + LL
8. 0,9 DL + 1,0 E
BAB III - 75
DL = Beban mati (Dead Load)
LL = Beban Hidup (Live Load)
Lr = Beban hidup pada atap (roof live load)
E = Beban gempa (Earthquake load )
3.2.5.2. Beban Gempa
Perhitungan analisis struktur gedung terhadap beban
gempa mengacu pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa
untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 03-1726-
2012) dengan tahapan sebagai berikut.
a).Menentukan Katagori Resiko Struktur Bangunan dan Faktor
Keutamaan
Berdasarkan Pasal 4.1.2 SNI 03-1726-2012 disebutkan
bahwa Gedung Apartemen atau Rumah Susun termasuk dalam
katagori resiko IV dengan faktor keutamaan gempa Ie sebesar
1,5.
b). Menentukan Kelas Situs
Getaran yang disebabkan oleh gempa cenderung
membesar pada tanah lunak dibandingkan pada tanah keras atau
batuan. Proses penentuan klasifikasi tanah tersebut berdasarkan
data tanah pada kedalaman hingga 30 m, karena menurut
penelitian hanya lapisan- lapisan tanah sampai kedalaman 30 m
saja yang menentukan pembesaran gelombang gempa
(Wangsadinata, 2006). Data tanah tersebut adalah :
Shear wave velocity (kecepatan rambat gelombang geser),
Standard penetration resistance (uji penetrasi standard SPT),
Undrained shear strength (kuat geser undrained,Cu/Su).
BAB III - 76
Dari data tanah yang akan digunakan, diketahui nilai N-SPT.
∑
∑
Dimana , : nilai hasil test penetrasi standar rata- rata,
ti : tebal lapisan tanah ke-i,
Ni :hasil test penetrasi lapisan tanah ke-i.
Dari nilai rata-rata hasil N-SPT yang didapatkan, dapat
ditentukan kelas situs berdasarkan SNI Gempa 03-1726- 2012
Pasal 5.3.
Tabel 3.1 Klasifikasi Kelas Tanah
Kelas situs ῡs (m/detik) N atau Nch Su (kPa)
SA (batuan keras) >1500 N/A N/A
SA (batuan) 750 sampai 1500 N/A N/A
SC (tanah keras,
sangat padat dan
batuan lunak)
350 sampai 750 >50 ≥100
SD (tanah sedang) 175 sampai 350 15 sampai 60 50 sampai 60
SE (tanah lunak) <175 <15 <50
Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3
m tanah dengan karakteristik sebagai berikut :
4. Indeks plastisitas, PI > 20
5. Kadar air, w ≥ 40 %
6. Kuat geser niralir, Su <25 kPa
SF (tanah khusus
yang
membutuhkan
investigasi
geoteknik spesifik
dan analisis
respons spesifik-
situs yang
mengikuti 6.10.1)
Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu
atau lebih dari karakteristik berikut :
- Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat
beban gempa seperti mudah likuifaksi, lempung
sangat sensitif, tanah tersementasi lemah
- Lempung sangat organik dan/atau gambut
(ketebalan H>3 m)
- Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan
H > 7,5 m dengan Indeks Plastisitas PI > 75)
Lapisan lempung lunak/setengah teguh dengan
ketebalan H > 35 m dengan Su < 50 kPa
BAB III - 77
3.3. Rumus Perhitungan Desain Struktur
3.3.1 Perencanaan Plat Lantai
Perencanaan plat lantai seluruhnya menggunakan beton bertulang
dengan mutu beton f’c =30 MPa dan baja untuk tulangan menggunakan
mutu baja fy = 240 MPa. Asumsi perhitungan plat lantai dilakukan
dengan menganggap bahwa setiap plat lantai dibatasi oleh balok, baik
balok anak maupun balok induk.
Langkah- langkah perencanaan plat lantai meliputi :
a. Menentukan syarat- syarat batas dan bentang plat lantai.
b. Menentukan tebal plat lantai
c. Menghitung beban yang bekerja pada plat lantai
yang meliputi beban mati dan hidup.
d. Menentukan nilai momen yang paling berpengaruh.
e. Menghitung keamanan plat lantai dalam memikul beban.
3.3.1.1 Menentukan Pembebanan Plat Lantai
Jenis beban yang bekerja pada plat lantai yaitu
1. Beban Mati (D)
Beban mati merata yang bekerja pada Lantai dasar – lantai 21
meliputi
a. Beban plat lantai
b. Beban pasir setebal 1 cm
c. Beban spesi setebal 3 cm
d. Beban keramik setebal 1 cm
e. Beban plafond menggantung
f. Beban instalasi ME
2. Beban Hidup (L)
a. Beban hidup ditentukan yaitu:
BAB III - 78
b. Ruang Kelas : 1,92 KN/m2
c. Koridor di atas lantai pertama : 3,83 KN/m2
d. Koridor lantai pertama : 4,79 KN/m2
3. Beban Rencana (Wu) = 1,2 D + 1,6 L
3.3.1.2 Perencanaan Tulangan Plat Lantai
Perencanaan penulangan plat lantai dilakukan dengan
mengambil lebar plat lantai (b) sebesar 1 satuan panjang (b = 1
meter atau 1000 mm). Cara perhitungan tulangan pada plat lantai
adalah sebagai berikut.
3.3.1.2.1. Menentukan syarat- syarat batas dan bentang
perencanaan plat lantai
Bentang terpanjang, selanjutnya disebut ly
Bentang pendek, selanjutnya disebut Ix
=Iy
Ix
1. Menentukan Tebal Plat Lantai
Berdasarkan peraturan SNI 03-2847-2013, rasio kekakuan
lentur balok terhadap plat lantai ditentukan dengan langkah
sebagai berikut:
a. Sisi balok induk ataupun anak
I=EcbIb
EcpIp
b. Rasio kekuatan rata-rata
m= 1 . . . . . ke n
n
BAB III - 79
2. Menentukan Tebal Selimut Beton
Berdasarkan SNI 03-2847-2013 untuk:
a. D ≤ 36 mm, ts = 20 mm
b. D > 36 mm, ts = 40 mm
3. Menentukan Nilai momen
Nilai momen dapat diperoleh dari output ETABS.v9.6.0
4. Menghitung tinggi efektif Plat Lantai (dx)
dx = h – ts – (0.5 x D)
5. Menentukan besarnya Nilai
f’c ≤ 30 MPa, = 0,85
f’c > 30 MPa, = 0,85 – 0,008 (f’c – 30)
balance
=0.85 f
c
fy[600
(600 fy)]
6. Menentukan besarnya rasio penulangan minumum dan maksimum
min=1,4
fy
min=√fc
4xfy
maks
=0,75 x balance
3.3.1.2.2. Menentukan tulangan pokok daerah lapangan dan
tumpuan
Faktor Tahanan Momen
Mn= (Mu
)
Rn= (Mn
b. x2)
BAB III - 80
m= (fy
0.85xfc)
Rasio penulangan
=1
m*1 √1
2.m.Rn
fy+
Rnb= bx fy [1 1
2x
b x m]
Jika Rn < R maks, maka digunakan tulangan tunggal
Rasio penulangan
min
maks
Luas tulangan yang dibutuhkan
Ast = min. b .dx
Tinggi balok regangan,
a = (As. Fy
0,85 . fc.xb)
Momen nominal,
Mn = As. Fy. (d-a/2) .10-6
Kontrol Kekuatan
ΦMn ≥ Mu
Jarak Antar Tulangan
S =(0,25 . .
2. b
As)
BAB III - 81
3.3.2. Perencanaan Tangga dan Bordes
Perencanaan tangga dan bordes meliputi dimensi, kemiringan,dan
penulangan plat tangga. Perencanaan struktur tangga menggunakan
beton bertulang dengan mutu beton f’c = 30 MPa.
3.3.2.1. Perhitungan Dimensi Tangga
Perhitungan anak tangga meliputi jumlah antrede (injakan),
optrade (tanjakan), dan plat tangga adalah sebagai berikut :
1. Menghitung antrede (injakan)
a. Menghitung sudut kemiringan tangga ( )
tan =H 2
L
b. Menghitung panjang antrede (injakan)
Menurut Diktat Konstruksi Bangunan Sipil karangan Ir.
Supriyono :
2X + Y = 61~65
2 ( Y. tan ) Y = 61~65
2. Menghitung optrade (tanjakan)
a. Menghitung tinggi optrade (tanjakan)
X = Y . tan
b. Menghitung jumlah optrade (tanjakan)
Jumlah optrade = H 2
X
c. Menghitung tebal plat tangga
Tinggi dari plat tangga minimal (hmin) adalah sebagai
berikut :hmin=L
27
BAB III - 82
3.3.2.2.Pembebanan Tangga
Beban yang bekerja pada struktur tangga meliputi beban
mati dan hidup. Distribusi beban yang bekerja pada elemen tangga
ditunjukkan sebagai berikut:
a. Beban Mati tangga dan bordes = 150 Kg/m2
b. Beban Hidup tangga dan bordes = 500 Kg/m2
3.3.2.3.Perencanaan Tulangan Plat Tangga
Penulangan plat tangga direncanakan arah X dan Y. (arah X
menggunakan M11 dan arah Y menggunakan M22)
a. Tinggi efektif plat bordes (d)
dx= h – ts – 0,5 x Ø
b. Momen nominal
M11 = Mu
Mn =Mu
c. Rasio tulangan ( )
min =1.4
4fy
balance
=0.85 f
c
fy[600
(600 fy)]
maks
=0,75 balance
m =fy
0,85.fc
Rn =Mn
b x dx2
BAB III - 83
=1
m (1 √1
2(m)(Rn)
fy)
Jika min
, maka dipakai min
d. Kebutuhan Tulangan
As = x b x d
Luas satu tulangan,
As = ¼ x x D2
Jumlah tulangan
N = Ast/As
Jarak antar tulangan :
s = (0,25 x x D x b
Ast)
3.3.2.4.Perencanaan Tulangan Plat Bordes
Desain penulangan plat bordes meliputi arah X dan arah Y adalah
sebagai berikut : (arah X menggunakan M11 dan arah Y menggunakan
M22)
a. Tinggi efektif plat bordes (d)
dx= h – ts – 0,5 x Ø
b. Momen nominal
M11 = Mu
c. Rasio tulangan ( )
min =1.4
4fy
BAB III - 84
balance
=0.85 f
c
fy[600
(600 fy)]
maks
=0,75 balance
m =fy
0,85.fc
Rn =Mn
b x dx2
=1
m (1 √1
2(m)(Rn)
fy)
Jika min
, maka dipakai min
d. Kebutuhan Tulangan
As = x b x d
Luas satu tulangan,
As = ¼ x x D2
Jumlah tulangan
N = Ast/As
Jarak antar tulangan :
s = (0,25 x x D x b
Ast)
3.3.2.5. Perencanaan Balok Bordes Tangga
Balok bordes tangga direncanakan dengan dimensi tinggi h =
(1/10 – 1/15) L dan lebar b = (1/2 – 2/3) h. Pembebanan Balok
Tangga
3.3.2.5.1. Pembebanan Balok Tangga
a. Beban Mati (D)
Berat plat bordes
BAB III - 85
Spesi
Keramik
Berat dinding
Berat sendiri balok
Beban mati total, DL
b. Beban Hidup (L) = 3 kN/m2
Beban rencana (Wu) = 1,2 DL + 1,6 LL
Gaya dalam yang terjadi :
Mtump = 1/12 x Wu x L2
Mlap = 1/24 x Wu x L2
Vu = ½ x Wu x L2
3.3.2.5.2. Perhitungan Tulangan Balok Bordes Tangga
a. Tinggi Efektif
d = h – ts – ds – 0,5 x D
b. Perhitungan Tulangan
Meliputi perhitungan tulangan tekan dan tulangan lentur di
tumpuan
Mu = didapat dari output ETABS v9.6.0
Mn =Mu
Rn =Mn
b x dx2
m =fy
0,85.fc
balance
=0.85 f
c
fy[600
(600 fy)]
BAB III - 86
Menghitung rasio tulangan :
=1
m (1 √1
2(m)(Rn)
fy)
maks
=0,75 balance
Jika min
, maka dipakai min
Menghitung luas tulangan yang dibutuhkan :
As = min
x b x d
Tulangan yang dibutuhkan (n) :
n = Ast/As
c. Perhitungn Tulangan Geser
Dari hasil perhitungan gaya dalam pada balok bordes tangga
didapat nilai bidang geser Vu
Vc =1
6√f c x b x d
Ø Vc = 0,75 .Vc
Vu > Ø Vc (KN)
Jika Vu ≥ Vc,maka diperlukan tulangan geser
Vs =Vu
- Vc
Vs max =2
3√f c x b x d
S =Av x fy x d
Vs
BAB III - 87
3.3.3. Perencanaan Balok
3.3.3.1. Menentukan Persyaratan Komponen Struktur Balok
Prinsip perencanaan balok induk SNI 03-2847-2013 Pasal 21.5.1.1
adalah sebagai berikut:
a. Gaya Tekan Terfaktor
Gaya aksial tekan terfaktor komponen struktur tidak melebihi
0.1 Ag f c
b. Bentang Bersih Balok
Bentang bersih komponen struktur tidak boleh kurang dari 4 kali
tinggi efektif elemen struktur.
Tinggi efektif, d = h – ts – ds – ½ dtul
c. Rasio Perbandingan Lebar dengan Tinggi
Perbandingan lebar terhadap tinggi balok (b/h) tidak boleh
kurang dari 0,3.
3.3.3.2. Perhitungan Tulangan Utama secara Manual
Tahapan perhitungan tulangan balok induk adalah sebagai berikut :
Tinggi efektif balok,
d = h – d’
= h – ts – ds – ½ dtul
Luas tulangan tarik tidak boleh kurang dari (SNI 03-2847-2013
Pasal 10.5.1) :
Asmin=√fc
4fy bw d
BAB III - 88
Dan tidak boleh lebih kecil dari (SNI 03-2847-2013 Pasal
10.5.1) :
Asmin=1,4
fy bw d
Rasio tulangan harus memenuhi min
< < maks
, dimana (SNI
03-2847-2013 B.8.4.2) :
balance
=0.85 f
c
fy[600
(600 fy)]
min=1,4 fy
m=fy (0.85 f c)
3.3.3.3. Penulangan Balok Daerah Tumpuan dan Lapamgan
Mu diperoleh dari output ETABS v9.6.0
Mn=Mu
0,8
Diagram regangan- tegangan pada balok yang ditinjau ditunjukkan
pada gambar 3.4 berikut.
Gambar 3.4. Diagram Regangan- Tegangan Balok
BAB III - 89
Asumsi :
Luas tulangan tekan diambil sebesar As’ = 0,5As
Tulangan Tekan Belum Leleh:
s
(c d )=0.003
c
s=c d
c 0.003
s=As S ES
Gaya Tekan pada Beton (SNI 03-2847-2013 Pasal 10.2.7.1) :
a=0,85 c
=0,85 f c a b
Tulangan Tarik Sudah Leleh:
Ts=As fy
Kesetimbangan Gaya Dalam :
Tekan = Tarik
s=Ts
Kesetimbangan Momen Terhadap T :
Mn
= (d
a
2) s(d d )
Cek asumsi :
min
maks
s=c d
c 0.003
s=d c
c 0.003
Maka Mn≥ Mu (SNI 03-2847-2013 Pasal 22.5.1)
BAB III - 90
Luas Tulangan Tarik (As)
As = x b x d
As = ¼ d2
Luas Tulangan Tekan (As’) :
As’= 0,5As
As = ¼ d2
Kontrol Kekuatan
Kontrol kekuatan dilakukan pada kondisi lentur negatif dan lentur
positif
Asumsi :
Tulangan Tekan Belum Leleh :
s
(c d )=0.003
c
s=c d
c 0.003
s=As S ES
Gaya Tekan pada Beton (SNI 03-2847-2013 Pasal 10.2.7.1):
a=0,85 c
=0,85 f c a b
Tulangan Tarik sudah Leleh :
Ts=Ast fy
Kesetimbangan Gaya Dalam :
Tekan = Tarik
s=Ts
BAB III - 91
Cek asumsi :
s=c d
c 0.003
s=d c
c 0.003
Asumsi tulangan tekan belum mengalami leleh dan tulangan tarik
sudah mengalami leleh sudah terpenuhi.
Kapasitas Momen terhadap T :
Mn= (d a
2) s(d d )
Cek Momen Nominal :
Mn≥ Mu
Berdasarkan SNI 2847-2013 pasal 21.1-8, untuk Sistem Rangka
Pemikul Momen Khusus (SRPMK) kuat lentur positif komponen
struktur lentur pada muka kolom tidak boleh lebih kecil dari setengah
kuat lentur negatifnya pada muka tersebut.
Periksa Kuat Lentur :
Mn+ ≥ 0,5 x Mn
-
Periksa Batasan Rasio Tulangan :
=As
b d
=As
b d
BAB III - 92
3.3.3.4. Perencanaan Tulangan Geser
Tahap perencanaan sengkang atau tulangan geser adalah
sebagai berikut.
1. Menentukan Kapasitas Momen Positif dan Negatif
Kapasitas momen positif dan negatif minimum pada sembarang
penampang disepanjang bentang balok tidak boleh kurang dari 1/4
kali kapasitas momen maksimum yang disediakan pada kedua muka
kolom-balok maka didapat nilai momen positif-negatif pada bentang,
dan kapasitas momen terkecil harus kurang dari 1/4 momen negatif
terbesar.
2. Kapasitas Momen Probabilitas
Geser seismik pada balok dihitung dengan mengasumsikan
sendi plastis terbentuk di ujung-ujung balok dengan tegangan
tulangan lentur mencapai hingga 1,25 x fy dan Ø = 1.
Asumsi :
Tulangan Tekan belum Leleh :
s
c d =0.003
c
s=c d
c 0.003
s=As S ES
Gaya Tekan pada Beton :
a=0,85 c
=0,85 f c a b
Tulangan Tarik sudah Leleh :
Ts=Ast fy
BAB III - 93
Kesetimbangan Gaya Dalam :
Tekan = Tarik
s=Ts
Cek asumsi :
s=c d
c 0.003
s=d c
c 0.003
Kapasitas Momen terhadap T :
Mn= (d a
2) s(d d )
Mpr1=Mn
3.3.3.5. Perhitungan Gaya Geser
Besarnya gaya geser ultimate dihitung sebagai berikut :
Vu = 1,2 VD + 1,6 VL (output ETABS v9.6.0)
Vgravitasi=Vu Ln
2
Besarnya gaya geser yang terjadi akibat pengaruh gempa
dihitung sebagai berikut.
a. Rangka Bergoyang ke Kanan
Arah gaya dalam yang bekerja akibat beban gempa ke arah kanan
ditunjukkan pada Gambar 3.5 berikut.
BAB III - 94
Gambar 3.5 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kanan
Vsway=Mpr1 Mpr2
ln
Vswaytotal=Mpr1 Mpr2
ln Vu Ln
2
b. Rangka Bergoyang ke Kiri
Arah gaya dalam yang bekerja akibat beban gempa ke arah kanan
ditunjukkan pada Gambar 3.6 berikut.
Gambar 3.6 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kiri
Vsway=Mpr1 Mpr2
ln
Vswaytotal=Mpr1 Mpr2
ln Vu Ln
2
BAB III - 95
Berdasarkan SNI 03-2847-2012 Pasal 21.5.4.2 nilai Vc dapat
diambil = 0, jika :
a. Gaya geser Vsway akibat sendi plastis di ujung-ujung balok
melebihi 1/2 atau lebih kuat geser perlu maksimum
b. Gaya tekan aksial terfaktor, termasuk akibat pembebanan
seismik kurang dari
Vsway=Ag f c
20
Maka :
1) Vsway > 0,5 Vu
2) Pu < Ag f c
20
Sehingga :
Vc=0
Karena Vc < Vu maka dibutuhkan tulangan geser.
Vs=VU
V
Vsmaks=2
3√f c bw d
Vs Vsmaks
s= As fy d
Vs
Tulangan Geser Lapangan :
Perhitungan gaya geser yang terjadi di daerah lapangan sebagai
berikut.
Vul=Gaya geser yang bekerja pada balok jarak per bentang
1 2L
BAB III - 96
Vs=Vul
Vc
Vsmaks=2
3√f c bw d
s= As fy d
Vs
Jarak Tulangan Geser:
Syarat spasi maksimum tulangan geser menurut SNI 03-2847-2013
Pasal 21.3.4.2
S < d/4
S < 8 db longitudinal terkecil
S < 24 db tulangan geser
S < 300 mm
Maksimum spasi yang dipasang pada balok :
Smak=d 2
3.3.3.6. Perencanaan Tulangan Torsi
Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2013 Pasal 11.5.1
disebutkan bahwa torsi/ puntir dapat diabaikan jika besarnya momen
puntir terfaktor (Tu) kurang dari
Tu < 0,083 √f c (A2cp
Pcp)
3.3.3.7. Perencanaan Tulangan Badan
Jika dimensi balok yang relatif tinggi (lebih dari 400 mm)
membuat resiko retak pada bagian badan semakin besar. Maka harus
diberi tulangan pinggang dengan jarak antar tulangan maksimal 400
mm.
BAB III - 97
3.3.3.8. Perencanaan Panjang Penyaluran (Ld)
Perhitungan panjang penyaluran adalah sebagai berikut :
a. Panjang Penyaluran Tulangan Momen Positif
Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2013 Pasal 12.11. disebutkan
bahwa tulangan harus diteruskan melampaui titik dimana tulangan
tersebut sudah tidak diperlukan lagi untuk menahan lentur sebesar
tinggi efektif dan tidak kurang dari 12 D.
Id≤Mn
Vu la
b. Tulangan Momen Negatif
Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2013 Pasal 12.12. tulangan
momen negatif harus diperpanjang tidak kurang dari d, 12 D, atau
1/16 ln.
3.3.4. Perencanaan Kolom
Perencanaan kolom meliputi perhitungan tulangan utama, tulangan
geser/ sengkang, dan panjang penyaluran. Langkah perencanaan kolom
sebagai berikut :
3.3.4.1.Gaya Dalam pada Kolom
Gaya dalam yang bekerja pada kolom yang ditinjau akibat
pengaruh kombinasi beban mati (D), beban hidup (L), dan beban
gempa (E) dapat dilihat pada Program ETABS v9.6.0
BAB III - 98
3.3.4.2.Penentuan Struktur Rangka Portal Bergoyang atau Tidak
Bergoyang
Peraturan SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.5.2 menyatakan bahwa
kolom suatu struktur boleh dianggap tak bergoyang, apabila nilai Q
tidak melebihi 5% dari momen- momen ujung orde- satu.
Q=∑ Pu 0Vu lc
≤0.05
Dimana:
Q = perbesaran momen-momen ujung akibat pengaruh orde dua
ΣPu = beban vertikal total pada tingkat yang ditinjau
Δo = simpangan relatif antar tingkat orde pertama pada tingkat yang
ditinjau akibat Vu
Vu = gaya geser lantai total pada tingkat yang ditinjau
lc = panjang komponen struktur tekan pada sistem rangka yang
diukur dari sumbu ke sumbu joint.
3.3.4.3.Perhitungan Faktor Panjang Tekuk Efektif Kolom
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.1, komponen tekan
yang tidak ditahan terhadap goyangan samping, pengaruh batas
kelangsingannya boleh diabaikan jika memenuhi persamaan berikut.
k lu
r ≤22
Faktor panjang efektif komponen struktur tekan atau kolom (k)
sangat dipengaruhi oleh rasio komponen struktur tekan terhadap
komponen struktur lentur pada salah satu ujung komponen struktur
tekan yang dihitung dalam bidang rangka yang ditinjau (Ψ).
BAB III - 99
=
∑(EcIklu)
∑(EcIblu)
Menghitung faktor panjang efektif kolom
a. Kolom yang ditinjau
d=
1,2 D
1,2D 1,6 L
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 8.5.1 :
Ec=4700 √f c
Ig= 1
12 bh
3
Maka
EIk= 0,4 EIg
1 d
b. Menghitung inersia balok
Menurut SNI 03-2847:2013 Pasal 8.5.1:
Ec = 4700√f’c
Ig= 1
12 bh
3
c. Kolom atas
d=
1,2 D
1,2D 1,6 L
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 8.5.1 :
Ec=4700 √f c
Ig= 1
12 bh
3
BAB III - 100
Maka
EIk= 0,4 EIg
1 d
Rasio kekakuan ujung kolom dihitung sebagai berikut.
=
(Ec2x Ic2H2
) (Ec1x Ic1H1
)
(E A1x I A
L1) (
E A2x I A2L2
)
Nilai faktor tekuk sebagai berikut.
avg= A
2
Cek terhadap kelangsingan kolom arah x dan arah y
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.1:
r=√I
A
k lu
r
Jika kolom bangunan yang ditinjau termasuk kolom panjang
(langsing), maka perlu dipertimbangkan besarnya beban tekut
atau beban kapasitas tekan (Pc) yang dihitung dengan rumus
menurut SNI 03-2847:2013 Pasal 10.10.6:
Pc= 2EIk
(k x lu)2
BAB III - 101
3.3.4.4.Faktor Pembesaran Momen
Nilai faktor pembesaran momen dihitung untuk arah X dan Y,
dengan memperhitungkan pengaruh momen sebagai berikut :
M1ns = Nilai momen yang lebih kecil dari momen- momen
ujung terfaktor akibat beban yang tidak menimbulkan
goyangan ke samping yang berarti (non sway).
M1s = Nilai momen yang lebih kecil dari momen- momen
ujung terfaktor akibat beban yang menimbulkan
goyangan ke samping yang berarti (sway).
M2ns = Nilai momen yang lebih besar dari momen- momen
ujung terfaktor akibat beban yang tidak menimbulkan
goyangan ke samping yang berarti (non sway).
M2s = Nilai momen yang lebih besar dari momen- momen
ujung terfaktor akibat beban yang menimbulkan
goyangan ke samping yang berarti (sway).
a. Faktor Pembesaran Momen arah X dan arah Y
Hasil analisis menggunakan program ETABS v9.6.0
didapatkan momen (M33 untuk arah X dan M22 untuk arah
Y) pada ujung- ujung kolom akibat beban mati, hidup, dan
gempa
Menghitung nilai faktor yang menghubungkan diagram
momen aktual dengan suatu diagram momen merata
ekuivalen (Cm)
m=0,6 0,4 M1
M2
Faktor pembesar momen
ns= m
1 ∑Pu0,75 Pc
BAB III - 102
Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2013 Pasal 10.10.6 syarat
nilai ns ≥ 1, maka diambil nilai ns = 1. Nilai momen
terfaktor yang diperbesar dapat dihitung menggunakan rumus
berdasarkan SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.7 sebagai berikut.
M1= M1ns M1s
M2= M2ns M2s
Nilai momen kolom (Mpr) yang dihitung berdasarkan disain
kapasitas pada sendi plastis di ujung-ujung balok tidak boleh
lebih kecil dari nilai momen hasil analisis struktur ETABS
v9.6.0 yang telah dikalikan dengan pembesaran momen
(Mu).
Balok direncanakan mengalami leleh terlebih dahulu
daripada kolom, sehingga kekuatan pada kolom perlu
dinaikkan sebesar 20% dari kekuatan balok. Kolom atas dan
kolom bawah memiliki nilai kekakuan yang sama, sehingga
didapat nilai DF = 0,5 untuk setiap kolom, maka:
Arah X
Mprkolom=1,2 x
(Mpr1balok
Mpr2balok)
2
Arah Y
Mprkolom=1,2 x
(Mpr1balok
Mpr2balok)
2
3.3.4.5.Perhitungan Tulangan Geser
Perencanaan tulangan sengkang meliputi sengkang yang
dipasang di sepanjang bentang lo dan di luar bentang lo.
a. Dalam Bentang lo
BAB III - 103
Perhitungan Ve
Ve tidak perlu lebih besar dari Vsway, maka :
Kekakuan kolom atas dan bawah sama, didapat nilai DF
kolom atas dan DF kolom bawah = 0,5, sehingga :
Vsway= Mpr topDFtop Mpr btm DFbtm
ln
Ve > Vsway , maka digunakan Vsway
Jika Ve ≥ Vu → OK
Perhitungan Ve
Vc dapat diambil = 0 jika :
1. Ve akibat gempa lebih besar dari 0,5Vu
Ve ≥ 0,5Vu
2. Gaya aksial terfaktor tidak melampaui Agf’c 20
Pu > Agf’c 20
Sehingga :
Vn= Vu
Vc= (1 Nu
14 Ag) (
√fc
6) bwd
Jika didapat 0,5Vc ≤ Vn ≤ Vc, sehingga digunakan tulangan
geser minimum.
Av
s=bw
3 fy
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 11.4.7.2:
Vs= Av x fy x d
s
Jarak tulangan dirumuskan sebagai berikut.
BAB III - 104
s= Av x fy x d
Vs
b. Diluar Bentang lo
Vc= (1 Nu
14 Ag) (
√fc
6) bwd
Jika Vu
≤ Vc untuk bentang di luar lo, maka hanya
dibutuhkan sengkang minimum.
Berdasarkan SNI 03-2847-2013 disebutkan bahwa luas total
penampang sengkang tertutup persegi tidak boleh kurang dari
salah satu yang terbesar antara dua persamaan berikut ini :
Ash=0,3 ( shc x f
c
fyh ) (
Ag
Ach-1 ) Persamaan 1
Ash= 0,09shc x f c
fyh Persamaan 2
Maka didapatkan :
Shc = bw – 2(p +0,5 db)
Ach = (bw – 2p)2
Berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 21.6.4.3, Spasi maksimum
adalah yang terkecil di antara :
1/4 cross section dimensi kolom
6 kali diameter tulangan longitudinal.
Sx menurut persamaan berikut :
hx = 2
3 hc
sx = 100 +
BAB III - 105
Nilai sx tidak perlu lebih besar dari pada 150 mm dan tidak
pula lebih kecil sama dengan 100 mm, maka digunakan spasi
150 mm.
Syarat : Ash_hoops ≤ As
Tulangan sengkang di atas diperlukan sepanjang lo dari
ujung-ujung kolom, lo dipilih yang terbesar antara :
Tinggi elemen struktur di joint (d)
1/6 tinggi bersih kolom
500 mm
Berdasarkan SNI 03-2847-2013 dinyatakan bahwa sepanjang
sisa bentang kolom bersih (bentang kolom total dikurangi lo
dari ujung-ujung kolom) diberi tulangan sengkang dengan
spasi minimum 150 mm.
3.3.4.6.Panjang Penyaluran pada Tulangan Kolom
Panjang penyaluran tulangan pada kolom dihitung dengan
persyaratan sebagai berikut :
a. Berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 12.17.2.4panjang
minimum sambungan lewatan tarik harus diambil
berdasarkan persyaratan kelas yang sesuai tetapi tidak
kurang dari 300 mm.
b. Berdasarkan SNI-2847-2013 sambungan lewatan hanya
boleh dipasang ditengah tinggi kolom, dan harus diikat
dengan tulangan sengkang (confinement) dengan spasi
tulangan sesuai dengan tulangan pengekang sebelumnya,
yaitu sejarak 100 mm.
BAB III - 106
c. Berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 12.2.3 sambungan
lewatan harus dipenuhi rumus berikut:
ld
db=
9 fy
10√f c x
( c Ktrdb
)
= 1,0
Ktr = 0 (asumsi)
nilai ( c + Ktr)/db ≤ 2,5 maka diambil (c Ktr ) db = 2,5
Id
db =
9fy
10√f c x
c Ktr
db
Maka :
Panjang penyaluran adalah: 1,3 x d
3.3.5. Perencanaan Hubungan Balok – Kolom
3.3.5.1.Tinjauan hubungan Balok-Kolom ditengah Portal
Gambar 3.7 Hubungan Balok-Kolom di Tengah Portal
Perhitungan hubungan balok-kolom ditengah portal untuk
setiap kondisi adalah sebgai berikut :
a. Kondisi 2 (Bagian Kiri)
BAB III - 107
Nilai gaya gaya yang bekerja pada balok arah melintang
dalam kondisi plastis berdasarkan tulangan tarik yang
terpasang, dihitung menggunakan rumus :
Ts= Ts2=1,25 Astx f
= 0,85 x f’c x a x b
s= Asx sx Es
b. Kondisi 1 (Bagian Kanan)
Kondisi 1 dihitung menggunakan cara yang sama
dengan perhitungan kondisi 2. Kekakuan kolom atas dan
kekakuan kolom pada joint memiliki nilai yang sama,
sehingga DF=0,5 untuk setiap kolom.
Vsway= Mpr topDFtop Mpr btm DFbtm
ln
Ve = V sway
Sehingga gaya geser yang bekerja pada joint adalah :
Vu= T1 T2 Ve
Batas ijin tegangan geser hubungan balok-kolom yang
terkekang pada keempat sisinya adalah :
Aj= bwx h
Vn=1,7 √f c x Aj
Dimana Vn < 1,7 √f c x Aj
Kebutuhan Tulangan Transversal :
Vc= (1 Nu
1,4.Ag)(√fc6) bw.d
Jika Vn > Vc maka digunakan pengekang tertutup.
BAB III - 108
3.3.6. Perencanaan Dinding Geser (Shear Wall)
Dalam perencanaan sebuah dinding geser proses desain dilakukan
dalam beberapa tahap yaitu permodelan dinding geser (shear wall),
perhitungan gaya-gaya yang terjadi pada struktur serta menggunakan
kombinasi pembebanan untuk desain, dan analisa struktur untuk
mendesain tulangan dinding geser (shear wall). Menurut SNI 03-2847-
2013 pasal 14.5.3.(1) : ketebalan dinding pendukung tidak boleh
kurang dari 1/25 tinggi atau panjang bagian dinding yang dipotong
secara lateral, diambil yang terkecil, dan tidak kurang dari 100 mm.
3.3.6.1.Menentukan Kuat Geser sesuai SNI 03-2847-2013 Pasal 11.9.6
(Ketentuan untuk Dinding)
Menentukan Kapasitas Geser:
Vc =0,27 √fc hd Nu d
4 lw
Dan Vc tidak boleh lebih besar dari:
Vc= *0,05 √fc Lw (0,1 √fc 2
NuLw h
)
MuVu
Lp2
+
Sesuai SNI 03-2847-2013 pasal 11.9.8: Apabila gaya geser
terfaktor Vu adalah kurang daripada Vc/2, dimana = 0,55 maka
tulangan harus sesuai dengan SNI 03-2847-2013 pasal 11.9.9 atau
sesuai ketentuan 03-2847-2013 pasal 14. Bila Vu melebihi Vc/2
tulangan geser harus dipasang menurut SNI 03-2847-2013 pasal
11.9.9
Maka : Vs =
BAB III - 109
Vn = (Vs+Vs)
3.3.6.2.Ketentuan Tambahan Khusus untuk Shearwall Penahan Gempa
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.9 sedikitnya harus
dipakai 2 tirai tulangan pada dinding apabila geser terfaktor melebihi
Vn= Acv(0,17x𝜆 √fc
Batas Kuat Geser sesuai SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.9.2
0,66 Acv √fc
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.9.1 Kuat geser tidak boleh
melebihi:
Vn=0,55 Acv[0,17 √fc t fy],
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.7 Rasio tulangan
transversal tidak kurang dari 0,0025 dan spasi tulangan masing-
masing lapis tidak lebih dari 450 mm
3.3.7. Perencanaan Pondasi Tiang Pancang
3.3.7.1. Menghitung Daya Dukung Ujung Tiang Ultimate
Q = 40 x N x ( L / D ) < 400 x N
Qultimit
= Aujung
.q + O. f
totsl
Qijin
= Qultimit / SF
3.3.7.2.Penentuan Kapasitas Tiang Group
Gaya- gaya yang diterima pondasi untuk beberapa kombinasi
terbesar ditunjukkan dari output ETABS v9.6.0
BAB III - 110
Perkiraan kebutuhan tiang dengan efisiensi:
Nilai efisiensi tiang kelompok (Eg) adalah:
Eg : 1,0 untuk End Bearing Pile
Eg : 0,7 untuk Floating/Friction Pile
3.3.7.3.Menentukan Jumlah tiang dan Konfigurasi titik tiang
n =
Fz
Qall group
Jarak antar as tiang pancang kelompok (pile group) adalah:
a) Syarat jarak tiang (jarak antar as tiang)
jarak tiang diambil 3.D
b) Syarat jarak as tiang ke tepi
Jarak ke tepi diambil 0,5 D + 25 cm
Distribusi beban kolom ke masing masing tiang dalam pile cap
adalah:
Qi =
±
( ) ±
( )
3.3.7.4.Cek terhadap geser Pons
Perhitungan geser pons bertujuan untuk mengetahui apakah tebal
pile cap cukup kuat untuk menahan beban terpusat yang terjadi. Bidang
kritis untuk perhitungan geser pons dapat dianggap tegak lurus
bidang plat yang terletak pada jarak 0,5d dari keliling beban reaksi
terpusat tersebut, dimana d adalah tinggi efektif plat.
Keliling bidang kritis geser pons (bo):
Bo = 2 (b + d) + 2 (h + d)
Φ Vc pons = 0,6 . 0,33 . √fc . bo. d
Vu pons Φ Vc pons
BAB III - 111
3.3.7.5.Cek Terhadap Geser Lentur
Pengecekan Geser Lentur perlu dilakukan karena untuk d = 170
cm tiang pancang sebagian berada di luar bidang geser yang
terbentuk.
Vu geser lentur = Total Qu di luar bidang geser yang terbentuk.
Φ Vc geser lentur = 0,6 . 0,17 . √fc . . d
Vu geser lentur Φ Vc geser lentur
Sehingga tebal pile cap (th) :
th = d + 15 cm + selimut beton + 0,5 diameter tulangan pile cap
3.3.7.6.Perhitungan Penulangan Pile Cap
Menghitung momen terhadap titik berat kolom
Mencari nilai 1
Jika fc ≤ 300 kg cm2, maka 1 = 0,85
fc > 300 kg cm2, maka 1 = 0,85-0,0008(fc-300)
Jika 1 0,65 maka 1 = 0,65
Jadi untuk fc =300 Mpa menggunakan 1 = 0,85
Mencari nilai Mn
Mn = Mu /0,8
Mencari Jenis Penulangan
K=Mn
d2.0,85.fc
F = 1- √
F max = 1 4500
6000 fy
BAB III - 112
Jika kondisi F < F max maka digunakan tulangan tunggal
As = F . . d. 0,85 . fc
fy
As min = p min . B. d
3.3.8. Perencanaan Tie Beam
Perencanaan tie beam (balok pengikat) meliputi penulangan
utama dan geser/sengkang. Balok pengikat yang didesain dan
ditempatkan pada dasar kolom-kolom struktur berfungsi untuk
menyeragamkan penurunan yang terjadi pada struktur tersebut dan
untuk mengantisipasi tarikan atau tekanan yang terjadi pada kolom
yang bergoyang.
3.3.8.1 Gaya Aksial
Penulangan tie beam didasarkan pada kondisi pembebanan dimana
beban yang diterima adalah beban aksial dan lentur , sehingga
perhitungan tulangan. Gaya aksial tarik yang diterima diasumsikan
sebesar 10% dari gaya tekan pada dasar kolom.
Besarnya gaya aksial pada kolom :
Pu = 10% x Pmaks
Tegangan ijin tarik beton :
frijin = 0,70√f c
Tegangan tarik yang terjadi :
fr = Pu
x b x h
Kontrol kemanan :
Tegangan tarik (fr) < Tegangan izin (frizin)
3.3.8.2 Pembebanan Tie Beam
BAB III - 113
Gaya dalam yang bekerja pada tie beam didapat dari output
ETABS v9.6.0
3.3.8.3.Perhitungan Tulangan Utama
Perencanaan tulangan tie beam didapat dari perhitungan
praktis dari output ETABS v9.6.0
3.3.8.4.Perhitungan Tulangan Transversal (Sengkang)
Besarnya gaya geser yang bekerja pada tie beam
Gaya geser nominal
Vn = Vu /
Kuat geser yang disumbangkan oleh beton untuk komponen
struktur yang dibebani tarik tarik aksial
Vc = (1 Nu
14Ag) x (
√f,c
6 ) x bw x d
Jika 0,5Vc ≤ Vn ≤ Vc, maka menggunakan persamaan :
Av
s =
bw
3fy
Apabila tulangan geser terdiri dari tulangan tunggal atau satu
kumpulan tunggal paralel tunggal yang semuanya
dibengkokkan pada jarak sama dari perletakan dimana (V-Vc)
tidak boleh melebihi 3/8√f c Sedangkan pada tempat-tempat
tertentu pada komponen struktur dimana nilai v > 1/2Vc perlu
dipasang sejumlah tulangan geser minimum :
Vs = Av x Fy x d
s
Persamaan jarak tulangan
s = Av x Fy x d
s
Syarat spasi maksimum tulangan geser adalah :
S < d/2
BAB III - 114
BAB IV - 81
BAB IV
DESAIN STRUKTUR
4.1. Pemodelan Struktur
Gedung pendidikan 21 lantai yang lokasi perencanaan berada di
Bangkalan Madura dengan kondisi tanah lunak direncanakan dengan struktur
beton. Sistem perencanaan dengan Sistem Ganda yaitu SRPMK (Struktur
Rangka Pemikul Momen Khusus) dan Dinding Geser, sehingga beban gempa
yang diperhitungkan dapat direduksi dengan faktor reduksi penuh (R = 7),
agar gedung mempunyai simpangan lebih besar dalam menerima beban
gempa yang bekerja dengan cara pembentukan sendi plastis pada ujung- ujung
balok dan dengan prinsip strong column weak beam.
Pemodelan struktur dibuat dengan Program ETABS v9.6.0 (Extended
Three- dimensional Analysis of Building Systems yang ditunjukkan pada
Gambar 4.1
Gambar 4.1 Rencana Pemodelan Struktur Gedung Kuliah 21 Lantai
BAB IV - 82
4.1.1. Material Struktur
Struktur gedung di desain menggunakan beton bertulang dengan mutu
dan persyaratan sesuai dengan standar peraturan yang ada sebagai berikut:
4.1.1.1.Beton
Kuat beton yang disyaratkan, fc = 35 MPa dan 30 MPa
Modulus Elastisitas beton, Ec = 4700 √fc
Angka poison, v = 0,2
Modulus Geser, G = Ec/(2(1+v))
4.1.1.2.Baja Profil
Mutu baja profil yang digunakan untuk struktur baja harus
memenuhi persyaratan setara dengan BJ 40 dengan tegangan leleh fy :
400 MPa. Bahan struktur beton yang digunakan adalah dengan spesifikasi
sebagai berikut:
Mass per unit volume = 2,4
fc = 35 MPa dan 30 MPa
fy = 400 MPa
fys = 240 MPa
4.1.2. Pembebanan Gedung
Jenis beban yang bekerja pada gedung meliputi :
1. Beban mati sendiri elemen struktur (Self Weight)
Meliputi : balok, kolom, shearwall, dan plat lantai.
2. Beban mati elemen tambahan
Meliputi : dinding, keramik, plesteran, plumbing, ME (mechanical
electrical) , dll.
3. Beban hidup (Live Load)
Meliputi : beban luasan per m² yang ditinjau berdasarkan fungsi bangunan.
BAB IV - 83
4. Beban Gempa (Earthquake Load)
Meliputi : beban gempa statik ekuivalen dan dinamik (respons spectrum).
4.1.2.1. Kombinasi Pembebanan
Struktur gedung dirancang mampu menahan beban mati, hidup,
dan gempa sesuai SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 4.1.1 dimana
gempa rencana ditetapkan mempunyai periode ulang 500 tahun, sehingga
probabilitas terjadinya terbatas pada 10 % selama umur gedung 50 tahun.
Kombinasi pembebanan yang digunakan mengacu pada SNI Beton 03-
2847-2013 sebagai berikut :
9. 1,4 DL
10. 1,2 DL + 1,6 LL + 0,5 (Lr atau R)
11. 1,2 DL + 1,0 E + LL
12. 0,9 DL + 1,0 E
Kererangan :
D : beban mati (dead load), meliputi berat sendiri gedung (self weight,
SW) dan beban mati tambahan (D),
L : beban hidup (live load) dengan fungsi bangunan gedung sekolah
Lr : beban hidup yang boleh direduksi dengan faktor pengali 0,5 kecuali
untuk gedung yang berfungsi sebagai garasi, ruang pertemuan, dan
ruangan yang beban hidupnya
E : beban gempa (earthquake load), ditinjau terhadap gempa statik
(EQX, EQY), dan gempa dinamik respons spektrum (RSPx, RSPy)
Kombinasi pembebanan yang dipilih adalah yang memberikan pengaruh
paling besar pada struktur. Rincian kombinasi beban yang direncanakan
ditunjukkan pada Tabel 4.1 berikut :
BAB IV - 84
Tabel 4.1. Kombinasi Pembebanan pada Struktur Gedung
Nama
Kombinasi
Kombinasi
Pembebanan
Jenis Kombinasi
Kombinasi 1
Kombinasi 2
1,4 D
1,2 D + 1,6 L
Kombinasi pembebanan tetap
(akibat beban mati dan hidup)
Kombinasi 3
Kombinasi 4
Kombinasi 5
Kombinasi 6
1,2 D + 1 L + 1 EQX
1,2 D + 1 L - 1 EQX
1,2 D + 1 L + 1 EQY
1,2 D + 1 L – 1 EQY
Kombinasi pembebanan
sementara (akibat beban mati,
hidup, dan gempa statik)
Kombinasi 7
Kombinasi 8
Kombinasi 9
Kombinasi 10
1,2 D + 1 L + 1 RSPX
1,2 D + 1 L – 1 RSPX
1,2 D + 1 L + 1 RSPY
1,2 D + 1 L – 1 RSPY
Kombinasi pembebanan
sementara (akibat beban mati,
hidup, dan gempa dinamik respons
spektrum)
Kombinasi 11
Kombinasi 12
Kombinasi 13
Kombinasi 14
0,9 D + 1 EQX
0,9 D - 1 EQX
0,9 D + 1 EQY
0,9 D – 1 EQY
Kombinasi pembebanan
sementara (akibat beban mati ,
dan gempa statik)
Kombinasi 15
Kombinasi 16
Kombinasi 17
Kombinasi 18
0,9 D + 1 RSPX
0,9 D– 1 RSPX
0,9 D + 1 RSPY
0,9 D – 1 RSPY
Kombinasi pembebanan
sementara (akibat beban mati, dan
gempa dinamik respons spektrum)
4.1.2.2. Perhitungan Beban Mati (Dead Load)
Beban mati adalah beban dari semua elemen gedung yang bersifat
permanen termasuk peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak
terpisahkan dari gedung. Jenis- jenis beban mati pada gedung ditunjukkan
pada Tabel 4.2 berikut :
BAB IV - 85
Tabel 4.2. Jenis Beban Mati pada Gedung
No
.
Jenis Beban Mati Berat Satua
n 1 Beton 22 kN/m3
2 Pasangan batu kali 22 kN/m3
3 Mortar, spesi 22 kN/m3
4 Beton bertulang 24 kN/m3
5 Pasir 16 kN/m3
6 Lapisan Aspal 14 kN/m3
7 Air 10 kN/m3
8 Dinding pasangan bata ½ batu 2,5 kN/m2
9 Curtain wall kaca + rangka 0,6 kN/m2
10 Langit- langit dan penggantung 0,2 kN/m2
11 Cladding metal sheet + rangka 0,2 kN/m2
12 Finishing lantai (tegel atau
keramik)
22 kN/m3
13 Instalasi plumbing (ME) 0,25 kN/m2
4.1.2.2.1. Beban Mati pada Plat Lantai
Beban mati yang bekerja pada plat lantai meliputi :
Beban pasir setebal 1 cm = 0,01 x 16 = 0,16
kN/m2
Beban spesi setebal 3 cm = 0,03 x 22 = 0,66
kN/m2
Beban keramik setebal 1 cm = 0,01 x 22 = 0,22
kN/m2
BAB IV - 86
Beban plafon dan penggantung = 0,2
kN/m2
Beban Instalasi ME = 0,25
kN/m2
Total beban mati pada plat lantai = 1,49 kN/m2
4.1.2.2.2. Beban Mati pada Plat Atap
Beban mati yang bekerja pada plat atap meliputi :
Berat waterproofing dengan aspal tebal 2 cm = 0,02 x 14 = 0,28 kN/m2
Berat plafon dan penggantung = 0,2
kN/m2
Berat Instalasi ME = 0,25 kN/m2
Total beban mati pada plat atap = 0,73 kN/m2
4.1.2.2.3. Beban Mati pada Balok
Beban mati yang bekerja pada balok meliputi:
Beban dinding pasangan bata ½ batu = 3,5 x 2,50 = 8,75 kN/m
Beban Curtain wall kaca + rangka = 3,5 x 0,6 = 2,1 Kn/m
Beban dinding partisi (cladding) = 3,5 x 0,20 = 0,70 kN/m
Beban reaksi pada balok akibat tangga = 13,65 kN/m
Beban reaksi pada balok akibat lift = 70 kN
4.1.2.3. Beban Hidup (Live Load)
BAB IV - 87
Beban hidup adalah beban yang bekerja pada lantai bangunan ruang
yang digunakan. Besarnya beban hidup lantai bangunan ditunjukkan
sebagai berikut :
e. Ruang Kelas : 1,92 KN/m2
f. Koridor di atas lantai pertama : 3,83 KN/m2
g. Koridor lantai pertama : 4,79 KN/m2
h. Lantai atap : 1 KN/m2
Reduksi beban dapat dilakukan dengan cara mengalikan beban
hidup dengan koefisien reduksi yang nilainya tergantung pada penggunaan
bangunan. Besarnya koefisien reduksi beban hidup untuk perencanaan gedung
pendidikan adalah 0,90 dan reduksi untuk gempa adalah 0,50.
4.1.3. Analisis Beban Gempa
Perhitungan analisis struktur gedung terhadap beban gempa mengacu
pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan
Gedung dan Non Gedung (SNI 03-1726-2012) dengan tahapan sebagai berikut.
4.1.3.1.Tahap Analisis Gempa
4.1.3.1.1 Menentukan Katagori Resiko Struktur Bangunan dan Faktor
Keutamaan
Berdasarkan Pasal 4.1.2 SNI 03-1726-2012 disebutkan bahwa
Gedung Sekolah dan fasilitas pendidikan termasuk dalam katagori
resiko IV dengan faktor keutamaan gempa I e sebesar 1,5.
4.1.3.1.2. Menentukan Kelas Situs
BAB IV - 88
Penetapan kelas situs melalui penyelidikan tanah dilakukan
dengan mengolah data N-SPT sampai kedalaman 30 m sesuai SNI
Gempa 03-1726-2012 Pasal 5.1. Hasil data tanah berdasarkan nilai SPT
(Soil Penetration Test) dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Dimana :
N : nilai hasil test penetrasi standar rata- rata,
ti : tebal lapisan tanah ke-i,
Ni : hasil test penetrasi standar lapisan tanah ke-i.
Tabel 4.3. Nilai N-SPT data tanah
LAPIS KEDALAMAN
(m)
TEBAL
(m)
BH2
N
SPT N'= TEBAL/NSPT
1 1.75 2 7 0.286
2 3.75 2 10 0.200
3 5.75 2 10 0.200
4 7.75 2 21 0.095
5 9.75 2 23 0.087
6 11.75 2 8 0.250
7 13.75 2 14 0.143
8 15.75 2 15 0.133
9 17.75 2 18 0.111
10 19.75 2 21 0.095
11 21.75 2 19 0.105
12 23.75 2 20 0.100
13 25.75 2 18 0.111
14 27.75 2 16 0.125
15 29.75 2 18 0.111
BAB IV - 89
30 2.153
N 13.9344729
Berdasarkan SNI Gempa 03-1726- 2012 Pasal 5.3, nilai rata- rata
N sebesar 13,93 masuk ke dalam katagori tanah lunak (SE)
4.1.3.1.3 Menentukan Parameter Percepatan Gempa (Ss, S1)
Parameter percepatan gempa (Ss, S1) dapat diketahui secara detail
melalui situs online Dinas PU di link :
http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/
Data yang diinput dalam situs tersebut adalah sebagai berikut :
Jenis input = diisikan Bangkalan Madura.
Jenis batuan = lunak.
Input parameter percepatan gempa melalui situs online PU ditunjukkan
pada Gambar 4.2. berikut.
Gambar 4.2. Input Data Kota pada Website puskim.pu.go.id
BAB IV - 90
Setelah input data akan didapatkan output seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 4.3. berikut :
Gambar 4.3. Output Desain Spektra pada Website puskim.pu.go.id
Hasil output percepatan gempa (Ss, S1) untuk lokasi perencanaan
gedung kuliah 21 di Bangkalan Madura adalah sebesar SS = 0,669 g dan S1 =
0,239.
4.1.3.1.4. Menentukan Koefisien Situs dan Parameter Respons
Spectra Percepatan Gempa
Berdasarkan website
http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/
didapatkan nilai parameter spektrum respons percepatan pada perioda
pendek (SMS) dan perioda 1 detik (SM1) sesuai ditunjukkan sebagai
berikut.
BAB IV - 91
SMS(g) =0,911
SM1(g) =0,728
SDS (g) =0,607
SD1(g) =0,486
4.1.3.1.5. Menentukan Spectrum Respon Desain
Penentuan respons spektrum desain berdasarkan website
resmi Dinas PU di link
http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/ yang
ditunjukkan pada Gambar 4.4 berikut.
Gambar 4.4. Respons Spektrum Desain Berdasarkan Website puskim.pu.go.id
4.1.3.1.6. Menentukan Kategori Desain Seismik
Penentuan Kategori Desain Seismik (KDS) berdasarkan kategori
risiko dan parameter respons spektral percepatan desain sesuai Tabel 6 dan
Tabel 7 SNI Gempa 03-1276-2012 Pasal 6.5 sebagai berikut.
Tabel 4.4 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan
pada periode pendek
BAB IV - 92
Tabel 4.5. Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons
Percepatan pada Perioda 1 detik
Berdasarkan perhitungan sebelumnya, didapatkan nilai parameter
percepatan respons spektral pada perioda pendek, SDS = 0,607g dan
parameter percepatan respons spektral pada perioda 1 detik, SD1 = 0,486g,
maka termasuk katagori resiko D.
4.1.3.1.7. Menghitung Periode Struktur (T)
BAB IV - 93
Waktu getar struktur adalah peristiwa bergetar dan bergoyangnya
struktur dalam 1 periode. Peristiwa tersebut dimodelkan sebagai model
massa terpusat (lump mass model) ditunjukkan pada Gambar 4.5 sebagai
berikut.
Gambar 4.5. Peristiwa Bergetarnya Struktur dalam 1 Periode
Perioda
BAB IV - 94
fundamental pendekatan Ta (detik) ditentukan dari persamaan Ta =
Ct . hx
n ,
Dimana :
hn : ketinggian struktur (m) di atas dasar sampai tingkat
tertinggi struktur, Ct
dan x : ditentukan sesuai SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 7.8.2.1
seperti pada Tabel 4.6 berikut :
Tabel 4.6. Nilai Parameter Pendekatan untuk Ct dan x
Tipe Struktur Ct x
Rangka baja pemikul momen
Rangka beton pemikul momen
Rangka baja dengan bresing eksentris
Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap
tekuk
Semua sistem struktur lainnya
0,0724
0,0466
0,0731
0,0731
0,0488
0,8
0,9
0,75
0,75
0,75
Perhitungan perkiraan periode struktur untuk rangka beton pemikul
momen adalah sebagai berikut:
Ta= tx hnx=0,0466 x 73,5
0,9= 2,228 detik
BAB IV - 95
Waktu getar analisis ETABS untuk Mode 1 ditunjukkan pada
Gambar 4.6. berikut.
Gambar 4.6. Waktu Getar Struktur Mode 1 (arah Y) dengan T1 = 1,3739 detik
Waktu getar struktur Mode 1 (Tcy) pada arah Y adalah sebesar
1,3739 detik,
Waktu getar gedung pada Mode 2 ditunjukkan pada Gambar 4.7 berikut.
Gambar 4.7. Waktu Getar Struktur Mode 2 (arah X) dengan T2 = 1,2345 detik
BAB IV - 96
Waktu getar struktur pada Mode 2 (Tcx) pada arah X adalah sebesar
1,2345 detik
Nilai waktu fundamental struktur awal bangunan (Tc) yang
didapatkan dari hasil analisis model program struktur dibatasi tidak boleh
melebihi hasil koefisien untuk batasan atas pada perioda yang dihitung (Cu)
dari Tabel 14 SNI 03-1726-2012 dan perioda fundamental pendekatan Ta
seperti ditunjukkan pada Tabel 4.7 berikut:
Tabel 4.7. Koefisien Batas Atas Periode yang Dihitung
Parameter percepatan respons spektral
desain pada 1 detik, SD1
Koefisien Cu
≥ 0,4
0,3
0,2
0,15
≤ 0,1
1,4
1,4
1,5
1,6
1,7
Dari perhitungan yang telah dilakukan didapatkan nilai SD1 sebesar
0,486 g dan Ta 2,228 detik. maka besarnya periode maksimum adalah
sebagai berikut :
= 1,4 x 2,228
= 3,120 detik.
Kontrol batasan waktu getar :
Tcx < Tmaks
1,2345 < 3,120 detik → OK, batasan periode terpenuhi.
Tcx < Tmaks
1,3739 < 3,120 detik → OK, batasan periode terpenuhi
BAB IV - 97
4.1.3.2. Gempa Statik Ekivalen
Beban gempa statik ekuivalen adalah penyederhanaan dari
perhitungan beban gempa yang sebenarnya, dengan asumsi tanah dasar
dianggap tetap (tidak bergetar), sehingga beban gempa diekuivalensikan
menjadi beban lateral statik yang bekerja pada pusat massa struktur tiap
lantai bangunan..
Tahap perhitungan gempa statik ekuivalen adalah sebagai berikut.
4.1.3.2.1. Menghitung Berat Struktur
Berat gedung (W) akibat berat sendiri secara otomatis dapat dihitung
dengan ETABS v9.6.0 dengan cara menyeleksi luasan masing- masing
lantai, hasil output berat gedung (W) akibat berat sendiri dapat dilihat
pada gambar 4.8 berikut:
Gambar 4.8 Berat dan massa bangunan tiap lantai
BAB IV - 98
Berat gedung tambahan seperti plesteran, dinding, keramik, dan
lain-lain harus dihitung secara manual ditambah dengan 30% beban hidup.
Beban Mati Tambahan
Beban Mati Tambahan Plat Lantai dasar – sampai 20 (Luas 837 m2)
Beban mati yang bekerja pada plat lantai gedung meliputi :
Beban Pasir setebal 1 cm = 0,01 x 16 = 0,16 KN/m2
Beban Spesi setebal 3 cm = 0,03 x 22 = 0,66 KN/m2
Beban keramik setebal 1 cm = 0,01 x 22 = 0,22 KN/m2
Beban Plafon dan penggantung = 0,2 KN/m2
Beban Instalasi ME = 0,25 KN/m2
Beban mati pada plat lantai dasar -20 = 1,49 KN/m2 x luas
lantai
= 1,49 x 837 = 1247.13 KN
Beban mati yang bekerja pada balok meliputi :
Beban dinding bata 3,5 m panjang total 60 m = 2,5 x 3,5 x 64,5 =
564,375 kN.
Beban dinding partisi 3,5 m panjang total 114 m = 0,2 x 3,5 x 114 =
79.8 kN.
Beban curtain wall + rangka 3,5 m panjang total 71,5 m = 0,6 x 3,5 x
71,5 = 150,15 KN
Total beban mati pada plat lantai Dasar- lantai 20
WD = 564,375 + 79,8 + 150,15 = 794,325 kN
Beban Mati Tambahan Plat Lantai Atap (Luas 864 m2)
Beban mati yang bekerja pada plat lantai gedung meliputi :
Beban waterproofing tebal 2 cm = 0,02 x 14 = 0,28 KN/m2
Beban Plafon dan penggantung = 0,2 KN/m2
BAB IV - 99
Beban Instalasi ME = 0,25 KN/m2
Beban mati pada plat lantai dak = 0,73 KN/m2 x luas lantai
= 0,73 x 864 = 630,72 KN
Beban HidupTambahan
Beban Hidup Tambahan Plat Lantai dasar – sampai 20 (Luas 837
m2)
Beban hidup yang bekerja pada ruang kuliah gedung pendidikan :
(1,92 KN/m2
Total Beban pada plat lantai dasar – 20 = 1,92 KN/m2 x luas lantai
= 1,92 x 540 = 1036,8 KN
Reduksi beban hidup sebesar 25% = 0,25 x 1036,8 = 259,2 KN
Beban hidup yang bekerja pada koridor selain lantai utama gedung
pendidikan : (3,83 KN/m2)
Total Beban pada plat lantai dasar – 20 = 3,83 KN/m2 x luas lantai
= 3,83 x 270 = 1034,1 KN
Reduksi beban hidup sebesar 25% = 0,25 x 1034,1 = 258,525 KN
Beban hidup yang bekerja pada koridor lantai utama gedung
pendidikan : (4,79 KN/m2)
Total Beban pada plat lantai dasar – 20 = 4,79 KN/m2 x luas lantai
= 4,79 x 270 = 1293,3 KN
Reduksi beban hidup sebesar 25% = 0,25 x 1293,3 = 323,325 KN
Beban hidup yang bekerja pada Dak: (1 KN/m2)
Total Beban pada plat lantai dasar – 20 = 1 KN/m2 x luas lantai
= 1 x 864 = 864 KN
BAB IV - 100
Reduksi beban hidup sebesar 25% = 0,25 x 864 = 216 KN
Berat struktur yang digunakan dalam perhitungan gempa
berdasarkan SNI Gempa 1726-2012 Pasal 7.7.2 adalah beban mati
sendiri struktur, beban mati tambahan, dan beban hidup tereduksi 25%
seperti ditunjukkan pada Tabel 4.8 berikut:
Tabel 4.8 Berat Struktur Gedung
Lantai
Beban Mati
Tambahan
(KN)
Beban Hidup
Tereduksi
(KN)
Berat
Sendiri
(KN)
Beban Total
(KN)
LANTAI DAK 630.72 216 7580.02 8426.74
LANTAI 20 794.325 517.725 3571.234 4883.284
LANTAI 19 794.325 517.725 3571.234 4883.284
LANTAI 18 794.325 517.725 3571.234 4883.284
LANTAI 17 794.325 517.725 3654.389 4966.439
LANTAI 16 794.325 517.725 3670.511 4982.561
LANTAI 15 794.325 517.725 3981.458 5293.508
LANTAI 14 794.325 517.725 3994.185 5306.235
LANTAI 13 794.325 517.725 3838.529 5150.579
LANTAI 12 794.325 517.725 3917.394 5229.444
LANTAI 11 794.325 517.725 3930.122 5242.172
LANTAI 10 794.325 517.725 4207.505 5519.555
LANTAI 09 794.325 517.725 4230.415 5542.465
LANTAI 08 794.325 517.725 4230.415 5542.465
LANTAI 07 794.325 517.725 4232.112 5544.162
LANTAI 06 794.325 517.725 4247.386 5559.436
LANTAI 05 794.325 517.725 4516.236 5828.286
LANTAI 04 794.325 517.725 4489.508 5801.558
LANTAI 03 794.325 517.725 4385.423 5697.473
LANTAI 02 794.325 517.725 4308.405 5620.455
LANTAI 01 794.325 582.525 4299.354 5676.204
LANTAI
DASAR 794.325 582.525 3598.953 4975.803
Beban Total
120555.392
BAB IV - 101
4.1.3.2.2. Menghitung Koefisien Respons Seismik
Koefisien respons seismik dihitung berdasarkan SNI 03-1726-2012
Pasal 7.8.1.1
V= s x W
s= SDS
(RIe)=0,607
(71,5)=0,130 g
Keterangan :
CS : koefisien respons seismic
W : berat seismic efektif
SDS : parameter percepatan spectrum respons desain dalam rentang
periode pendek seperti ditetukan dalam SNI 03-1726-2012
Pasal 7.8.1.1
Ie : faktor keutamaan gempa seperti ditentukan dalam SNI 03-
1726-2012 Pasal 4.1.2
Berdasarkan SNI 03-1726-2012 Pasal 7.8.1.1 nilai koefisien
respons seismik tidak boleh kurang dari :
Csmin = 0,044 SDS Ie ≥ 0,01
= 0,044 x 0,607 x 1,5 ≥ 0,01
= 0,040062 ≥ 0,01
smaks X = SDS
T (RIe)=
0,607
1,3739 (71,5)= 0,095 g
smaks Y = SDS
T (RIe)=
0,607
1,2345 (71,5)= 0,105 g
BAB IV - 102
4.1.3.2.3. Menghitung Gaya Geser Dasar
Perhitungan nilai gaya geser dalam arah yang ditentukan dihitung
berdasarkan SNI Gempa 1726-2012 Pasal 7.8.1 sebagai berikut :
Vx= sx x W= 0,095 x 120555,392 = 11413,358 KN
Vy= sy x W= 0,105 x 120555,392 = 12702,156 KN
4.1.3.3. Gempa Dinamik Respons Spektrum
Analisis beban gempa dinamik respons spektrum ditentukan oleh
percepatan gempa rencana dan massa total struktur. Dalam analisis
struktur terhadap beban gempa dinamik, massa bangunan sangat
menentukan besarnya gaya inersia akibat gempa. Maka massa
tambahan yang diinput pada ETABS v9.6.0 meliputi massa akibat beban
mati tambahan dan beban hidup yang direduksi dengan faktor reduksi 0,3
4.1.3.3.1. Input Respons Spektrum Gempa Rencana
Desain gempa dinamik respons spektrum disusun berdasarkan
respons terhadap percepatan tanah (ground acceleration) hasil rekaman
gempa. Desain kurva respons spektrum untuk untuk kondisi tanah lunak
ditunjukkan pada tabel 4.8. berikut:
BAB IV - 103
Tabel 4.9. Nilai Kurva Spektrum gempa
T Sa (g) T Sa (g)
0 0.243 0 0.243
T0 0.607 0.16 0.607
TS 0.607 0.799 0.607
TS+0 0.54 0.799 0.54
TS+0.1 0.486 0.899 0.486
TS+0.2 0.442 0.999 0.442
TS+0.3 0.405 1.099 0.405
TS+0.4 0.374 1.199 0.374
TS+0.5 0.347 1.299 0.347
TS+0.6 0.324 1.399 0.324
TS+0.7 0.304 1.499 0.304
TS+0.8 0.286 1.599 0.286
TS+0.9 0.27 1.699 0.27
TS+1 0.256 1.799 0.256
TS+1.1 0.243 1.899 0.243
TS+1.2 0.231 1.999 0.231
TS+1.3 0.221 2.099 0.221
TS+1.4 0.211 2.199 0.211
TS+1.5 0.202 2.299 0.202
TS+1.6 0.194 2.399 0.194
TS+1.7 0.187 2.499 0.187
TS+1.8 0.18 2.599 0.18
TS+1.9 0.173 2.699 0.173
TS+2 0.167 2.799 0.167
TS+2.1 0.162 2.899 0.162
TS+2.2 0.157 2.999 0.157
TS+2.3 0.152 3.099 0.152
TS+2.4 0.147 3.199 0.147
TS+2.5 0.143 3.299 0.143
TS+2.6 0.139 3.399 0.139
TS+2.7 0.135 3.499 0.135
TS+2.8 0.131 3.599 0.131
TS+2.9 0.128 3.699 0.128
TS+3 0.125 3.799 0.125
TS+3.1 0.121 3.899 0.121
4 0.121 3.999 0.121
BAB IV - 104
4.1.3.3.2. Menentukan Tipe Analisis Ragam Respons Spektrum
Penentuan tipe ragam respons spektrum mengacu SNI 03-1726-2012
Pasal 7.2.2 sebagai berikut :
1. CQC (Complete Quadratic Combination)
Jika struktur gedung memiliki waktu getar alami yang
berdekatan atau selisih nilainya kurang dari 15%
2. SRSS (Square Root of the Sum of Squares)
Jika struktur gedung memiliki waktu getar alami yang berjauhan.
3. Redaman struktur beton (damping) = 0,05
Merupakan perbandingan redaman struktur beton dengan redaman
kritis = 0,05.
4. Input Response Spectra
Faktor keutamaan (I) = 1,5 (untuk gedung pendidikan)
Faktor reduksi gempa (R) = 7 (untuk daktalitas penuh)
Faktor skala gempa arah X = (G x I)/ R = 9,81 x 1,5/ 7 = 2,1
Faktor skala gempa arah Y = 30% x Gempa arah X = 0,63
4.1.3.3.3. Kontrol Partisipasi Massa
Menurut SNI 03-1726-2012 Pasal 7.2.1 bahwa perhitungan
Respons Dinamik Struktur harus sedemikian rupa sehingga
Partisipasi Massa dalam menghasilkan Respons total harus
sekurang-kurangnya 90%.
BAB IV - 105
Gambar 4.9. Nilai Partisipasi Massa unruk Arah X dan Arah Y
4.1.3.3.4. Gaya Geser Dasar Nominal, V (Base Shear)
Pada SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 7.1.3 disebutkan
bahwa : Nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap
pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana dalam
suatu arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari 80% nilai
respons ragam yang pertama. Bila respons dinamik struktur gedung
dinyatakan dalam gaya geser dasar nominal V, seperti persamaan
berikut :
Vdinamik > 0,8 Vstatik
Tabel 4.10. Besarnya gaya geser dasar (Base Shear) Nominal untuk
masing-masing Gempa
Tipe Beban Gempa Fx Fy 80% Statik
X
80% Statik
Y
Statik Eqx -21718 0.32 -17374.048 0.256
Eqy 0.3 -19558 0.24 -15646.696
Dinamik RSPx 15274.9 5398.44
RSPy 5564.52 14051.9
BAB IV - 106
Dari nilai dari Tabel 4.9. tersebut dapat disimpulkan persyaratan
gaya geser gempa dinamik belum terpenuhi (V dinamik < 0,8 V statik),
maka besarnya V dinamik harus dikalikan nilainya dengan faktor skala
sebagai berikut:
Arah X= 17374,048
15274,9 = 1,137
Arah Y= 15646,696
14051,9 = 1,113
4.1.3.3.5. Kontrol Sistem Ganda
Menurut SNI 03-1726-2012 pasal 7.2.5.1 bahwa Sistem Rangka
Pemikul momen (SRPM) harus memikul minimum 25% dari beban
Geser Nominal Total yang bekerja dalam arah kerja beban gempa
tersebut. Maka dilakukan pengecekan presentase antara Base Shear
yang dihasilkan oleh SRPM dan Shearwall dari masing-masing
kombinasi Pembebanan Gempa.
Tabel 4.11 Nilai Cek Persentase antara Base Shear SRPM dan
Shearwall dari kombinasi beban Gempa
No Kombinasi
Presentase Dalam Menahan Gempa (%)
Fx Fy
SRPM Shearwall SRPM Shearwall
1 1,2D + 1L + 1EQx 76.56 23.44 83.68 16.32
2 1,2D + 1L - 1EQx 76.96 23.04 84.28 15.72
3 1,2D + 1L + 1EQy 88.58 11.42 77.10 22.90
4 1,2D + 1L - 1EQy 87.98 12.02 77.59 22.41
5 1,2D + 1L ± RSPx max 76.53 23.47 82.47 17.53
6 1,2D + 1L ± RSPx min 76.06 23.94 81.88 18.12
7 1,2D + 1L ± RSPx max 83.54 16.46 77.03 22.97
8 1,2D + 1L ± RSPx min 83.41 16.59 76.65 23.35
9 0,9D + 1EQx 75.48 24.52 80.75 19.25
BAB IV - 107
10 0,9D - 1EQx 76.05 23.95 81.45 18.55
11 0,9D + 1EQy 81.78 18.22 77.27 22.73
12 0,9D - 1EQy 78.80 21.20 77.42 22.58
13 0,9D ± RSPx max 76.17 23.83 78.77 21.23
14 0,9D ± RSPx min 76.10 23.90 78.14 21.86
15 0,9D ± RSPy max 77.50 22.50 76.92 23.08
16 0,9D ± RSPy min 77.31 22.69 76.75 23.25
Dari hasil tabel dapat diketahui bahwa persentase dari SRPM
untuk semua kombinasi Pembebanan Gempa selalu nilainya lebih
dari 25%, Sehingga Konfigurasi Struktur Gedung telah memenuhi
syarat sebagai Sruktur Sistem Ganda menurut SNI 03-1726-2012
pasal 7.2.5.1
4.1.3.3.6. Simpangan Antar Lantai
Kriteria persyaratan simpangan mengacu pada SNI Gempa
2012 dengan faktor- faktor sebagai berikut :
1. Faktor pembesaran defleksi (Cd) untuk SRPMK = 5,5 (Tabel 20
SNI 1726- 2012).
2. Faktor Keutamaan Gempa (Ie) = 1,5 (Tabel 2 SNI 1726- 2012).
3. Faktor redundansi untuk gedung dengan KDS D adalah =
1,3 (Pasal 7.3.4.2 1726-2012).
4. Simpangan antar lantai yang diijinkan untuk gedung dengan
kriteria resiko IV adalah a = (0,015) x H, dimana H : tinggi tingkat
(Tabel 16 SNI 1726- 2012).
BAB IV - 108
Besarnya simpangan struktur Akibat Gempa Statik arah X dan Y
ditunjukkan pada Tabel 4.12 berikut
Tabel 4.12. Simpangan Struktur Akibat Gempa Statik arah X dan Y
X (mm) Y (mm) X (mm) Y (mm) (mm)
20 73.5 0.738 0.111 0.029 0.883 52.500 OK
19 70 0.741 0.029 0.039 0.808 52.500 OK
18 66.5 0.797 0.027 0.040 0.875 52.500 OK
17 63 0.852 0.028 0.042 0.943 52.500 OK
16 59.5 0.906 0.030 0.043 1.011 52.500 OK
15 56 0.960 0.032 0.044 1.080 52.500 OK
14 52.5 0.992 0.033 0.045 1.116 52.500 OK
13 49 1.029 0.034 0.045 1.162 52.500 OK
12 45.5 1.063 0.036 0.046 1.205 52.500 OK
11 42 1.088 0.037 0.046 1.238 52.500 OK
10 38.5 1.106 0.037 0.046 1.265 52.500 OK
9 35 1.109 0.037 0.045 1.268 52.500 OK
8 31.5 1.096 0.037 0.043 1.253 52.500 OK
7 28 1.094 0.037 0.042 1.250 52.500 OK
6 24.5 1.079 0.036 0.041 1.235 52.500 OK
5 21 1.052 0.035 0.039 1.206 52.500 OK
4 17.5 1.011 0.033 0.037 1.161 52.500 OK
3 14 0.945 0.030 0.034 1.080 52.500 OK
2 10.5 0.886 0.028 0.032 1.012 52.500 OK
1 7 0.808 0.025 0.028 0.916 52.500 OK
Dasar 3.5 0.709 0.022 0.025 0.797 52.500 OK
KetArah ArahTingkat zi (m)
Statik X Statik Y Simpang
an yang
BAB IV - 109
Besarnya simpangan struktur Akibat Gempa Dinamik arah X dan Y
ditunjukkan pada Tabel 4.13
Tabel 4.13. Simpangan Struktur Akibat Gempa Dinamik arah X dan Y
X (mm) Y (mm) X (mm) Y (mm) (mm)
20 73.5 0.543 0.290 0.167 0.694 52.500 OK
19 70 0.577 0.200 0.184 0.617 52.500 OK
18 66.5 0.622 0.216 0.198 0.668 52.500 OK
17 63 0.664 0.232 0.211 0.719 52.500 OK
16 59.5 0.705 0.247 0.223 0.768 52.500 OK
15 56 0.744 0.262 0.235 0.815 52.500 OK
14 52.5 0.766 0.269 0.242 0.839 52.500 OK
13 49 0.792 0.278 0.250 0.868 52.500 OK
12 45.5 0.815 0.287 0.257 0.897 52.500 OK
11 42 0.832 0.294 0.262 0.919 52.500 OK
10 38.5 0.845 0.300 0.266 0.937 52.500 OK
9 35 0.847 0.300 0.266 0.940 52.500 OK
8 31.5 0.838 0.297 0.263 0.930 52.500 OK
7 28 0.837 0.297 0.262 0.930 52.500 OK
6 24.5 0.828 0.294 0.259 0.923 52.500 OK
5 21 0.811 0.289 0.254 0.906 52.500 OK
4 17.5 0.784 0.280 0.245 0.879 52.500 OK
3 14 0.737 0.262 0.230 0.825 52.500 OK
2 10.5 0.697 0.248 0.217 0.780 52.500 OK
1 7 0.641 0.227 0.200 0.714 52.500 OK
Dasar 3.5 0.568 0.200 0.177 0.629 52.500 OK
KetArah ArahTingkat zi (m)
Dinamik X Dinamik Y Simpang
an yang
BAB IV - 110
4.2. Perhitungan Praktis dengan ETABS v9.6.0
Perhitungan struktur secara praktis dengan ETABS v9.6.0 meliputi
desain plat lantai, balok, dan kolom. Struktur rangka direncanakan dengan
SRPMK (Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus) atau SMF (Special
Moment Frames) berdasarkan SNI Beton 03-2847-2012, khususnya untuk balok
induk dan kolom utama. Balok anak tidak didesain dengan SRPMK, karena
balok anak hanya berfungsi untuk menahan beban mati dan hidup, serta untuk
membagi luasan plat agar tidak melendut.
Pendefinisian sistem SRPMK pada ETABS v9.6.0 dilakukan dengan cara
Select – By Frame Sections – Pilih elemen balok induk dan kolom. Kemudian
Design – Concrete Frame Design – View/ Revise Overwrites – Elemen Type –
Sway Special.
Gambar 4.10. Pendefinisian Struktur Pemikul Momen Khusus
(SRPMK) pada ETABS v9.6.0
Analisis untuk mengetahui perilaku struktur dan besarnya gaya dalam
berupa momen, gaya geser, dan aksial dapat dilakukan dengan cara Analyze – Set
Analysis Options. Untuk analisis dinamik, jumlah mode diisi sesuai jumlah massa
tingkat
BAB IV - 111
Gambar 4.11 Analysis Option pada ETABS
Setelah analysis options didefinisikan, kemudian struktur bisa
dianalisis dengan cara Analize – Run Analysis. Gaya- gaya dalam berupa
momen, aksial, dan geser yang bekerja pada struktur dapat ditunjukkan
dengan cara Display – Show Member Forces/ Stress Diagram – Frame/
Pier/ Spandrel Forces.
4.2.1. Perhitungan Plat Lantai
Besarnya nilai tegangan yang terjadi pada plat lantai secara
otomatis dapat diketahui dengan cara Run – Display – Show Member
Forces/ Stress Diagram – Shell Stresses/ Forces sesuai ditunjukkan pada
Gambar 4.12 berikut.
BAB IV - 112
Gambar 4.12. Tegangan yang Terjadi pada Plat Akibat Beban Mati dan Hidup
Dari hasil analis didapatkan Mu = 5,9528 kNm
Digunakan tulangan polos P10- 150
Luas tulangan terpakai, As = ¼ x x d² x b/S
= ¼ x 3,14 x 10² x 1000/150 = 523,33 mm²
Tinggi blok regangan, a= As x fy
0,85 x fc x b
a= x 240
0,85 x 30 x 1000 = 4,92 mm
Momen nominal, Mn = As x fy x (d -a/2) x 10-6
= 523,33 x 240 x (85 – 4,92/2) x 10-6
= 10,36
kNm
Syarat : Mn ≥ Mu
0,8 x 10,36 ≥ 5,9528
8,28 ≥ 5,9528 → OK, Plat mampu menerima beban
6 m
4,5m
BAB IV - 113
4.2.2. Perhitungan Balok Induk
Perhitungan balok induk meliputi tulangan utama, tulangan geser/ sengkang
dan torsi.
4.2.2.1. Perhitungan Tulangan Utama
Perhitungan luas tulangan utama balok secara otomatis dapat
diketahui dengan cara Design – Concrete Frame Design – Display
Design Info – Longitudinal Reinforcing. Balok yang akan dianalisis
ditunjukkan pada Gambar 4.13 berikut.
Gambar 4.13 Luas Tulangan Utama Balok Arah Memanjang (Satuan : mm)
Detail luas tulangan utama yang ditinjau adalah sebagai berikut.
1645 611 1654
1103 873 1096
BAB IV - 114
Daerah tumpuan Daerah lapangan Daerah tumpuan
Digunakan tulangan ulir diameter 22
(D22) → As = ¼ Л d2
= ¼ x 3,14 x 222 = 379,94 mm
2
a. Tulangan utama daerah tumpuan :
Luas tulangan bagian atas = 1654 mm2 → jumlah tulangan = 1654 /
379,94 = 4,353 ≈ 5
Luas tulangan bagian bawah = 1103 mm2 → jumlah tulangan =
1103/ 379,94 = 2,903 ≈ 3
b. Tulangan utama daerah lapangan :
Luas tulangan bagian atas = 611 mm2 → jumlah tulangan = 611 /
379,94 = 1,6 ≈ 2
Luas tulangan bagian bawah = 873 mm2 → jumlah tulangan = 873 /
379,94 = 2,298 ≈ 3
4.2.2.2. Desain Tulangan Geser Balok
Luas tulangan geser (sengkang) secara otomatis dapat diketahui dengan
cara Design – Concrete Frame Design – Display Design Info – Shear
Reinforcing sesuai ditunjukkan pada Gambar 4.14 berikut.
BAB IV - 115
Gambar 4.14 Tampak Luas Tulangan Geser (sengkang) Arah
Memanjang (Satuan : mm)
Detail luas tulangan geser (sengkang) yang ditinjau adalah sebagai berikut.
Daerah tumpuan Daerah lapangan Daerah tumpuan
Digunakan tulangan polos diameter 10 → As = ¼ Л d2
= ¼ x 3,14 x 102
= 78,5 mm2
.
a. Tulangan geser daerah tumpuan :
Asumsi digunakan sengkang 2D10-70 (sengkang 2 kaki diameter
10 mm setiap jarak 70 mm),
maka luas tulangan per 1 m = 2 x ¼ Л d2
x 1000/70
= 2 x ¼ x 3,14 x 102
x 1000/70 = 2242,857 mm2
.
Sehingga luas tulangan per meter panjang = 2242,857 /1000 = 2,242
mm2
/ mm.
2,204 1,933 2,214
BAB IV - 116
Kontrol keamanan : 2,242 > 2,214 → OK, sengkang aman
digunakan.
b. Tulangan geser daerah lapangan :
Asumsi digunakan sengkang 2D10-80 (sengkang 2 kaki diameter
10 mm setiap jarak 80 mm),
maka luas tulangan per 1 m = 2 x ¼ Л d2
x 1000/80
= 2 x ¼ x 3,14 x 102
x 1000/80 = 1962,5 mm2
.
Sehingga luas tulangan per meter panjang=1962,5/1000=1,962mm2
/ mm.
Kontrol keamanan : 1,962 > 1,933 → sengkang aman dan
mampu menahan gaya geser
2.3. Desain Tulangan Torsi
Luas tulangan torsi secara otomatis dapat diketahui dengan cara Design –
Concrete Frame Design – Display Design Info – Torsion Reinforcing
sesuai ditunjukkan pada Gambar 4.15 berikut
BAB IV - 117
Gambar 4.15 Tampak Luas Tulangan Torsi Arah Memanjang (Satuan : mm)
Detail dari luas tulangan torsi pada balok yang adalah sebagai berikut
Bagian atas menunjukkan luas tulangan torsi untuk sengkang dan
bagian bawah menunjukkan luas tulangan torsi untuk tulangan utama (atas
dan bawah). Karena luas tulangan torsi lebih kecil dari luas tulangan
sengkang, maka tidak diperlukan tulangan untuk torsi. Namun karena luas
tulangan torsi bawah lebih besar dari luas tulangan utama, maka tulangan
torsi perlu untuk diperhitungkan.
Hitung tulangan longitudinal terhadap torsi,
Syarat diameter tulangan longitudinal minimum untuk torsi :
> 1/24 . spasi sengkang = 1/24 . 100 = 4,1 mm (OK)
> 10 mm (OK)
Dibutuhkan As = 1467 mm2
Digunakan 4D12 didaerah tengah = 4 . ¼ . 3,14 . 122 = 452 mm
2
Sisa luas tulangan = 1467 – 452 = 1015 mm2, dipakai 3D25 = 1139,82 mm
2
yaitu ditambahkan disisi atas dan bawah.
0,441 0,408 0,467
1467 1467 1467
BAB IV - 118
Contoh diagram momen yang terjadi akibat berbagai macam kombinasi
pembebanan ditunjukkan pada Gambar berikut
Gambar 4.16 Diagram Momen Akibat Beban Mati dan Beban Hidup
Gambar 4.17 Diagram Momen Akibat Beban Mati, Beban Hidup dan gempa
Statik
BAB IV - 119
Gambar 4.18 Diagram Momen Akibat Beban Mati, Beban Hidup dan gempa
Dinamik
4.2.3. Perhitungan Kolom
Perhitungan balok induk meliputi tulangan utama, tulangan geser/
sengkang dan torsi.
4.2.3.1.Desain Tulangan Utama Kolom
Luas tulangan utama kolom dapat diketahui dengan cara Design –
Concrete Frame Design – Display Design Info – Longitudinal
Reinforcing. Kolom yang akan dianalisis ditunjukkan pada Gambar
4.20 berikut.
BAB IV - 120
Gambar 4.19 Tampak Luas Tulangan Utama Kolom Arah Memanjang
Detail Informasi luas tulangan, momen, dan gaya geser dapat dilakukan dengan
klik kanan pada kolom yang ditinjau
Gambar 4.20 Detail Informasi Luas Tulangan, Momen, Gaya Geser, dan
Torsi, Kolom yang Ditinjau
BAB IV - 121
Untuk menampilkan diagram interaksi kolom yang ditinjau, dapat
dilakukan dengan cara klik kanan kolom, kemudian Interaction
Gambar 4.21 Diagram Interaksi Kolom yang diinjau
Detail dari luas tulangan utama kolom yang ditinjau = 12000 mm2
.
Digunakan tulangan ulir diameter 22 → As = ¼ Л d2
= ¼ x 3,14 x 222
= 380 mm2
Maka jumlah tulangan yang dibutuhkan = 12000/ 380 = 31,579
→ digunakan 32 tulangan agar dapat tersebar disemua sisi kolom.
Jadi tulangan utama kolom adalah 32D22.
4.3.3.2. Desain Tulangan Geser Kolom
Luas tulangan geser (sengkang) secara otomatis dapat diketahui dengan
cara Design – Concrete Frame Design – Display Design Info – Shear
Reinforcing sesuai ditunjukkan pada Gambar 4.22 berikut
BAB IV - 122
Gambar 4.22 Tampak Luas Tulangan Geser (sengkang) Kolom
Arah Memanjang
Dari ETABS v.9.6.0 detail luas tulangan geser (sengkang)
kolom yang ditinjau = 0,000 mm2
.
Digunakan tulangan polos 2D13 → As = 2 x ¼ Л d2
= 2 x ¼ x 3,14 x 132
= 265,33 mm2
Jarak sengkang = tidak diketahui → digunakan 200 mm (sesuai
persyaratan). Jadi tulangan geser (sengkang) kolom adalah 2D13-200
BAB IV - 123
4.3. Perhitungan Manual dengan Bantuan Mathcad v.14
4.3.1 Perencanaan Plat Lantai
Perencanaan plat lantai seluruhnya menggunakan beton bertulang
dengan mutu beton f’c =30 MPa dan baja untuk tulangan menggunakan mutu
baja fy = 240 MPa. Perhitungan plat lantai dilakukan dengan menganggap
bahwa setiap plat lantai dibatasi oleh balok, baik balok anak maupun balok
induk.
Langkah- langkah perencanaan plat lantai meliputi :
a. Menentukan syarat- syarat batas dan bentang plat lantai.
b. Menentukan tebal plat lantai.
c. Menghitung beban yang bekerja pada plat lantai yang meliputi
beban mati dan hidup.
d. Menentukan nilai momen yang paling berpengaruh.
e. Menghitung keamanan plat lantai dalam memikul beban.
5.3.1.1 Menentukan Pembebanan Plat Lantai
Jenis beban yang bekerja pada plat lantai yaitu
4. Beban Mati (D) = 4,37 kN/m2
Beban mati merata yang bekerja pada Lantai Dasar– 20 meliputi:
g. Beban plat lantai = 0,12 x 24 = 2,88 kN/m2
h. Beban pasir setebal 1 cm = 0,01 x 16 = 0,16 kN/m2
i. Beban spesi setebal 3 cm = 0,03 x 22 = 0,66 kN/m2
j. Beban keramik setebal 1 cm = 0,01 x 22 = 0,22 kN/m2
k. Beban plafond menggantung = 0,2 kN/m2
l. Beban instalasi ME = 0,25 kN/m2
Total beban mati pada plat lantai = 4,37 kN/m2
BAB IV - 124
5. Beban Hidup (L) = 4,79 kN/m2
Beban hidup ditentukan yaitu: Ruang Kelas : 1,92 KN/m2
Koridor di atas lantai pertama : 3,83 KN/m2
Koridor lantai pertama : 4,79 KN/m2
6. Beban Rencana (Wu) =1,2D+1,6L =1,2 x 4,37+1,6 x 4,79=
12,908 kN/m2
5.3.1.2 Perencanaan Tulangan Plat Lantai
Perencanaan penulangan plat lantai dilakukan dengan
mengambil lebar plat lantai (b) sebesar 1 satuan panjang (b = 1
meter atau 1000 mm). Cara perhitungan tulangan pada plat lantai
adalah sebagai berikut.
4.3.1.2.1. Menentukan syarat- syarat batas dan bentang perencanaan
plat lantai
Bentang terpanjang, ly = 4500 mm
Bentang pendek, Ix = 3000 mm
=Iy
Ix= 4500
3000=1,5
1. Menentukan Tebal Plat Lantai
Berdasarkan peraturan SNI 03-2847-2013 Pasal 9.5.3.3, rasio
kekakuan lentur balok terhadap plat lantai ditentukan dengan
langkah sebagai berikut:
c. Sisi balok induk B1
h = 800 mm, b = 400 mm, L = 3000 mm, dan
tebal plat lantai h = 120 mm
BAB IV - 125
I=EcbIb
EcpIp= 4700 x √30 x
112 x 400 x 800
4700 x √30 x 112 x 3000 x 120
=39,506
d. Sisi balok induk B2
h = 800 mm, b = 400 mm, L = 4500 mm, dan
tebal plat lantai h = 120 mm
2=EcbIb
EcpIp= 4700 x √30 x
112 x 400 x 800
4700 x √30 x 112 x 4500 x 120
=26,337
e. Sisi balok anak B3
h = 500 mm, b = 250 mm, L = 4500 mm, dan
tebal plat lantai h = 120 mm
3=EcbIb
EcpIp= 4700 x √30 x
112 x 250 x 500
4700 x √30 x 112 x 4500 x 120
=4,019
f. Rasio kekuatan rata-rata
m= 1 1 2 3
4=
39,506 39,506 26,337 4,019
4=27,342
Berdasarkan peraturan SNI 03-2847-2013 Pasal 9.5.3.3.
mengatur tebal plat lantai minimum dengan balok yang
menghubungkan tumpuan pada semua sisinya tidak boleh kurang
dari hmin. dimana tebal minimum plat lantai dengan m > 2 dihitung
sebagai berikut :
h=
In (0,8 fy1400
)
36 9
BAB IV - 126
hmin= 4500 (0,8
2401500
)
36 9 x 2,25=76,8 120 mm
Digunakan tebal plat h = 120 mm
2. Menentukan Tebal Selimut Beton
Berdasarkan SNI 03-2847-2013 untuk:
a. D ≤ 36 mm, ts = 20 mm
b. D > 36 mm, ts = 40 mm
Maka digunakan tebal selimut beton (ts) = 20 mm
3. Menentukan Nilai momen
Nilai momen dapat diperoleh dari output ETABS.v9.6.0
c
Gambar 4.23 Momen arah 1-1 (M11)
6 m
4,5m
BAB IV - 127
Gambar 4.24 Momen arah 2-2 (M22)
MIx (M11 lapangan arah x) = 5,9528 kNm
MIy (M22 lapangan arah y) = 2,7009 kNm
Mtx (M11 tumpuan arah x) = -6,8867 kNm
Mty (M22 tumpuan arah y) = -4.5783 kNm
4. Menghitung tinggi efektif Plat Lantai (dx)
Digunakan tulangan pokok Ø10
dx = h – ts - 0.5 x D
dx = 120 – 20 – 0,5 x 10 = 95 mm
5. Menentukan besarnya Nilai
f’c ≤ 30 MPa, = 0,85
f’c > 30 MPa, = 0,85 – 0,008 (f’c – 30)
6 m
4,5m
BAB IV - 128
balance
=0.85 f
c
fy[600
(600 fy)]
balance
=0.85 0,85 30
240[
600
(600 240)]=0,065
6. Menentukan besarnya rasio penulangan minumum dan maksimum
min=1,4
fy= 1,4
240=0,0058
min=√fc
4xfy= √30
4x240=0,0057
maks
=0,75 x balance
=0,75 x 0,065=0,048
4.3.1.2.2. Menentukan tulangan pokok daerah lapangan dan
tumpuan
1. Perhitungan tulangan pokok lapangan arah Ix
MIx = Mu = 5,9528 kNm
Faktor Tahanan Momen
Mn= (Mu
)=
5,9528
0,8= 7,441
Rn= (Mn
b. x2)=
7441000
1000 x 952= 0,824
m= (fy
0.85xfc)=
240
0.85x30= 9,412
Rasio penulangan
=1
m[1-√1-
2.m.Rn
fy]
=1
9,412*1-√1-
2.9,412.0,824
240+=0,001
BAB IV - 129
Rnb= bx fy *1-1
2x
b x m+
Rnb=0,065x 240 *1-1
2x 0,065 x 9,412+=10,782
Rmaks=0,75 x 10,782= 8,087
Karena Rn < R maks, maka digunakan tulangan tunggal
Rasio penulangan
min
maks
Luas tulangan yang dibutuhkan
Ast = min. b .dx=0,005833 x 1000 x 95=554.167 mm
Tinggi balok regangan,
a = (As. Fy
0,85 . fc.xb)=
554,167 . 240
0,85 . 30 . 1000= 5,216 mm
Momen nominal,
Mn = As. Fy. (d-a/2) .10-6
Mn = 554,167. 30 . (95 – 5,216/2) .10-6
= 12,288 kNm
Kontrol Kekuatan
ΦMn ≥ Mu
0,8 x 12,288 ≥ 5,9528
9,831 ≥ 5,9528 → OK
Jarak Antar Tulangan
S =(0,25 . .
2. b
As)=
0,25 . . 102. 1000
554,167=141,73 140 mm
Digunakan tulangan lapangan arah x Ø10-140
BAB IV - 130
2. Perhitungan tulangan pokok lapangan arah Iy
MIy = Mu = 2,7009 kNm
Faktor Tahanan Momen
Mn= (Mu
)=
2,7009
0,8= 3,376
Rn= (Mn
b. x2)=
3376000
1000 x 952= 0,374
m= (fy
0.85xfc)=
240
0.85x30= 9,412
Rasio penulangan
=1
m[1-√1-
2.m.Rn
fy]
=1
9,412*1-√1-
2.9,412.0,374
240+= 0,0002
Rnb= bx fy *1-1
2x
b x m+
Rnb=0,065x 240 *1-1
2x 0,065 x 9,412+=10,782
Rmaks=0,75 x 10,782= 8,087
Karena Rn < R maks, maka digunakan tulangan tunggal
Rasio penulangan
min
maks
Luas tulangan yang dibutuhkan
Ast = min. b .dx = 0,005833 x 1000 x 95 = 554.167 mm
BAB IV - 131
Tinggi balok regangan,
a = (As. Fy
0,85 . fc.xb)=
554,167 . 240
0,85 . 30 . 1000=5,216 mm
Momen nominal,
Mn = As. Fy. (d-a/2) .10-6
Mn = 554,167. 30 . (95 – 5,216/2) .10-6
= 12,288 kNm
Kontrol Kekuatan
ΦMn ≥ Mu
0,8 x 12,288 ≥ 2,7009
9,831 ≥ 2,7009 → OK
Jarak Antar Tulangan
S =(0,25 . .
2. b
As)=
0,25 . . 102. 1000
554,167=141,73 140 mm
Digunakan tulangan lapangan arah y Ø10-140
3. Perhitungan tulangan pokok daerah tumpuan
Perhitungan tulangan pokok tumpuan arah Ix
Mtx = Mu = 6,8867 kNm
Faktor tahanan momen
Mn= (Mu
)=6,8867
0,8= 8,608
Rn= (Mn
b. x2)=8608000
1000.95 = 0,954
m= (fy
0.85xfc)=
240
0,85 x 30= 9,412
Rasio Penulangan
=1
m[1-√1-
2.m.Rn
fy]
BAB IV - 132
=1
9,412*1-√1-
2.9,412.0,954
240+=0,0006
Rnb= bx fy *1-1
2x
b x m+
Rnb=0,065x 240 *1-1
2x 0,065 x 9,412+=10,782
Rmaks=0,75 x Rnb=0,75 x 10,782=8,087
Karena Rn < R maks, maka digunakan tulangan tunggal
Luas tulangan yang dibutuhkan
Ast = min. b .dx=0,005833 x 1000 x 95=554,167 mm
Tinggi blok regangan
a = (As. Fy
0,85 . fc.xb)=
554,167 . 240
0,85 . 30 . 1000=5,216 mm
Momen nominal,
Mn = As. Fy. (d-a/2) .10-6
Mn = 554,167. 30 . (95 – 5,216/2) .10-6
= 12,288 kNm
Kontrol Kekuatan
ΦMn ≥ Mu
0,8 x 12,288 ≥ 6,8867
9,831 ≥ 6,8867 → OK
Jarak antar tulangan
S =(0,25 . .
2. b
As)=
0,25 . . 102. 1000
554,167=141,73 140 mm
Digunakan tulangan tumpuan arah x Ø10-140
BAB IV - 133
4. Perhitungan tulangan pokok tumpuan arah Iy
Mty = Mu = 4.5783 kNm
Faktor tahanan momen
Mn= (Mu
)=3,3151
0,8= 5,723
Rn= (Mn
b. x2)=5723000
1000.95 = 0,634
m= (fy
0.85xfc)=
240
0,85 x 30= 9,412
Rasio Penulangan
=1
m[1-√1-
2.m.Rn
fy]
=1
9,412*1-√1-
2.9,412.0,634
240+=0,0004
Rnb= bx fy *1-1
2x
b x m+
Rnb=0,065x 240 [1 1
2x 0,065 x 9,412]= 10,782
Rmaks=0,75 x Rnb=0,75 x 10,782= 8,087
Karena Rn < R maks, maka digunakan tulangan tunggal
Luas tulangan yang dibutuhkan
Ast = min. b .dx=0,005833 x 1000 x 95=554,167 mm
Tinggi blok regangan
a = (As. Fy
0,85 . fc.xb)=
554,167 . 240
0,85 . 30 . 1000=5,216 mm
Momen nominal,
Mn = As. Fy. (d-a/2) .10-6
BAB IV - 134
Mn = 554,167. 30 . (95 – 5,216/2) .10-6
= 12,288 kNm
Kontrol Kekuatan
ΦMn ≥ Mu
0,8 x 12,288 ≥ 4.5783
9,831 ≥ 4.5783 → OK
Jarak antar tulangan
S =(0,25 . .
2. b
As)=
0,25 . . 102. 1000
554,167=141,73 140 mm
Digunakan tulangan tumpuan arah y Ø10-140
Tabel 4.14 Rekapitulasi Penulangan Plat Lantai
No Momen yang
ditinjau
Penulangan
Diameter
(mm)
Jarak (mm)
1 Mlx 10 140
2 Mly 10 140
3 Mtx 10 140
4 Mty 10 140
BAB IV - 135
Gambar detail penulangan plat lantai ditunjukan pada gambar berikut:
Gambar 4.25 Penulangan Plat Lantai Tipe S2
Gambar 4.26 Detail Potonga A-A Penulangan Memanjang Pelat Lantai Tipe S2
Gambar 4.27 Detail Potonga B-B Penulangan Melintang Pelat Lantai Tipe S2
BAB IV - 136
4.3.2. Perencanaan Tangga dan Bordes
Perencanaan tangga dan bordes meliputi dimensi, kemiringan,dan
penulangan plat tangga. Perencanaan struktur tangga menggunakan beton
bertulang dengan mutu beton f’c = 30 MPa. Tangga yang direncanakan
mempunyai konfigurasi yang sama setiap lantainya (typical) dengan
ketinggian 3,5 meter.
10.3.3.1 Perhitungan Dimensi Tangga
Perhitungan anak tangga meliputi jumlah antrede (injakan),
optrade (tanjakan), dan plat tangga adalah sebagai berikut :
3. Menghitung antrede (injakan)
c. Menghitung sudut kemiringan tangga ( )
=
= 0,777
tan = 37,5o
d. Menghitung panjang antrede (injakan)
Menurut Diktat Konstruksi Bangunan Sipil karangan Ir.
Supriyono :
2X + Y = 61~65
2 ( Y. tan ) Y = 61~65
2 ( Y. tan 37,5o ) + Y = 61~65
2,5 Y = 64
Y = 25,6 ≈ 30cm
Keterangan :
X = Optrade
Y = Antrede
4. Menghitung optrade (tanjakan)
d. Menghitung tinggi optrade (tanjakan)
BAB IV - 137
X = Y . tan
X = 30 . tan 37,5o
X = 20 cm
e. Menghitung jumlah optrade (tanjakan)
Jumlah optrade = 17,5/20 = 9 buah
Jumlah optrade = 9 – 1 = 8 buah
f. Menghitung tebal plat tangga
Tinggi dari plat tangga minimal (hmin) adalah sebagai berikut :
hmin=L
27 = √2250 1750
27=105,57 110 mm
Data perencanaan tangga adalah sebagai berikut :
1) Tinggi antar lantai , h = 3,5 m
2) Lebar tangga , L = 2250 mm
3) Tinggi optrade , O = 200 mm
4) Lebar antrede , A = 300 mm
5) Panjang bordes, Pb = 1370 mm
6) Kemiringan tangga, = 37,5 o
7) Diameter tulangan, D = 10 mm
8) Tebal selimut beton, ts = 20 mm
9) Tebal plat tangga, t = 150 mm
10.3.3.2 Pembebanan Tangga
Beban yang bekerja pada struktur tangga meliputi beban mati
dan hidup. Distribusi beban yang bekerja pada elemen tangga
ditunjukkan sebagai berikut:
c. Beban Mati tangga dan bordes = 150 Kg/m2
d. Beban Hidup tangga dan bordes = 500 Kg/m2
BAB IV - 138
10.3.3.3 Perencanaan Tulangan Plat Tangga
Gambar 4.28Permodelan Tangga dengan SAP
Penulangan plat tangga direncanakan arah X dan Y.
4.3.2.3.1. Desain penulangan plat tangga untuk arah X
Tabel 4.15 Momen pada tangga
Jenis
Struktur
Gaya
Dalam Momen (N.mm)
Tangga M11 6048
M22 7780
Direncanakan tulangan polos Ø 10
e. Tinggi efektif plat bordes (d)
dx = h – ts – 0,5 x Ø
= 150 – 20 – 0,5 x 10 = 125 mm
f. Momen nominal
M11 = Mu = 6048 Nmm
Mn =Mu
= 6048
0,8=7560 Nmm
g. Rasio tulangan ( )
BAB IV - 139
min =1.4
fy =
1,4
240 = 0,00583
balance
=0.85 f
c
fy*
600
(600 fy)+
=0.85 30 0,85
240*
600
(600 240)+= 0,0645
maks
=0,75 balance
=0,75 x 0,0645=0,048
m =fy
0,85.fc =
240
0,85.30=9,412
Rn =Mn
b x dx2 =
7560
1000 x 1252=0,0004838 MPa
=1
m (1-√1-
2(m)(Rn)
fy)
= 1
9,412 (1-√1-
2(9,412)(0,0004838)
240)= 0,00000202
Jika min, maka dipakai min = 0,00583
h. Kebutuhan Tulangan
Ast = min x b x d = 0,00583 x 1000 x 125 = 729,167 mm2
Digunakan tulangan polos Ø 10
Luas satu tulangan, As
As = ¼ x x D2 = ¼ x x 10
2 = 78,54 mm
2
Jumlah tulangan
N = Ast/As = 729,167/78,54 = 9,289 = 10 buah
Jarak antar tulangan :
s = (0,25 x x D x b
Ast)=(
0,25 x x 10 x 1000
729,167)= 107,657 = 100 mm
Jadi tulangan plat lantai arah X digunakan Ø10-100 mm
BAB IV - 140
4.3.2.3.2. Desain penulangan plat tangga untuk arah Y
Momen nominal
M22 = Mu = 7780 Nmm
=
= 9725 Nmm
a. Rasio tulangan ( )
m =fy
0,85.fc=
240
0,85.30=9,412
Rn =Mn
b x dx2 =
9725
1000 x 1252=0,000622
=1
m (1-√1-
2(m)(Rn)
fy)
= 1
9,412 (1-√1-
2(9,412)(0,000622)
240) = 0,00000259
Jika min
, maka dipakai min
0,0058
b. Kebutuhan Tulangan
Ast = min x b x d = 0,0058 x 1000 x 125 = 729,167 mm2
Digunakan tulangan polos Ø 10
Luas satu tulangan, As
As = ¼ x x D2 = ¼ x x 10
2 = 78,54 mm
2
Jumlah tulangan
N = Ast/As = 729,167/78,54 = 9,287 = 10 buah
Jarak antar tulangan :
s = (0,25 x x D x b
Ast)=(
) 107,657 = 100 mm
Jadi tulangan plat lantai arah Y digunakan Ø10-100 mm
BAB IV - 141
10.3.3.4 Perencanaan Tulangan Plat Bordes
4.3.2.4.1. Desain penulangan plat bordes untuk arah X
Direncanakan tulangan polos Ø 10.
Tabel 4.16 Momen pada Bordes
Jenis Struktur
Gaya
Dalam
Momen
(N.mm)
Bordes M11 -2653
M22 -5803
e. Tinggi efektif plat bordes (d)
dx = h – ts – 0,5 x Ø
= 150 – 20 – 0,5 x 10 = 125 mm
f. Momen nominal
M11 = Mu = 2653 Nmm
Mn =Mu
= 2653
0,8=3316,25 Nmm
g. Rasio tulangan ( )
min =1.4
fy =
1,4
240 = 0,00583
balance
=0.85 f
c
fy*
600
(600 fy)+
=0.85 30 0,85
240*
600
(600 240)+= 0,065
maks
=0,75 balance
=0,75 x 0,065=0,048
m =fy
0,85.fc =
240
0,85.30=9,412
Rn =Mn
b x dx2 =
3316,25
1000 x 1252=0,000212 MPa
=1
m (1-√1-
2(m)(Rn)
fy)
BAB IV - 142
= 1
9,412 (1-√1-
2(9,412)(0,000212)
240) = 0,000001
Jika min
, maka dipakai min
0,0058
h. Kebutuhan Tulangan
Ast = min x b x d = 0,0058 x 1000 x 125 = 729,167 mm2
Digunakan tulangan polos Ø 10
Luas satu tulangan, As
As = ¼ x x D2 = ¼ x x 10
2 = 78,54 mm
2
Jumlah tulangan
N = Ast/As = 729,167/78,54 = 9,289 = 10 buah
Jarak antar tulangan :
s = (0,25 x x D x b
Ast)=(
0,25 x x 10 x 1000
729,167)= 107,657 = 100 mm
Jadi tulangan plat lantai arah X digunakan Ø10-100 mm
4.3.2.4.2. Desain penulangan plat tangga untuk arah Y
a. Momen nominal
M22 = Mu = -5803 Nmm
Mn = Mu
= 5803
0,8=7253,75 Nmm
b. Rasio tulangan ( )
m =fy
0,85.fc =
240
0,85.30=9,412
Rn =Mn
b x dx2 =
7253,75
1000 x 1252=0,000464 MPa
=1
m (1-√1-
2(m)(Rn)
fy)
= 1
9,412 (1-√1-
2(9,412)(0,000464)
240)= 0,00000193
BAB IV - 143
Jika min
, maka dipakai min
0,0058
c. Kebutuhan Tulangan
Ast = min x b x d = 0,0058 x 1000 x 125 = 729,167 mm2
Luas satu tulangan,
As = ¼ x x D2 = ¼ x x 10
2 = 78,54 mm
2
Jumlah tulangan
N = Ast/As = 729,167/78,54 = 9,289 = 10 buah
Jarak antar tulangan :
s = (0,25 x x D x b
Ast) = (
0,25 x x 10 x 1000
729,167)= 107,657 = 100 mm
Jadi tulangan plat lantai arah Y digunakan Ø10-100 mm
Gambar 4.29 Detail Penulangan Tangga
BAB IV - 144
10.3.3.5 Perencanaan Balok Bordes Tangga
Balok bordes tangga direncanakan dengan dimensi tinggi h = (1/10 –
1/15) L dan lebar b = (1/2 – 2/3) h (Vis dan Gideon, 1997). Dimensi
balok bordes yang ditinjau (B) adalah h = mm dan b = mm.
4.3.2.5.1. Pembebanan Balok Tangga
c. Beban Mati (D)
Berat plat bordes = 0,20 x 1 x 24 =12 kN/m
Spesi = 0,02 x 1 x 21 = 0,42 kN/m
Keramik = 0,01 x 1 x 22 = 0,22 kN/m
Berat dinding = 1,85 x 2,5 = 4,62 kN/m
Berat sendiri balok = 0,2 x 0,4 x 24 = 1,92 kN/m
Beban mati total, DL =19,18 kN/m
d. Beban Hidul (L) = 3 kN/m2
Beban rencana (Wu) = 1,2 DL + 1,6 LL
= (1,2 x 19,18)+(1,6 x 3 x 1)=24,62 kN/m
Gaya dalam yang terjadi :
Mtump = 1/12 x Wu x L2 = 1/12 x 24,62 x 2,4
2 = 11,82 kN/m
Mlap = 1/24 x Wu x L2 = 1/24 x 24,62 x 2,4
2 = 5,91 kN/m
Vu = ½ x Wu x L2 = 1/2 x 24,62 X 2,4
2 = 70,91 kN/m
4.3.2.5.2. Perhitungan Tulangan Balok Bordes Tangga
Perhitungan tulangan pada balok bordes tangga (B) yang
direncanakan adalah B- 200 x 400 mm, dengan panjang L= 4500
mm dan kriteria desain sebagai berikut :
h = 400 mm Es= 200000 N/mm2 D = 13 mm
BAB IV - 145
b = 200 mm fy = 400 N/mm2 ds = 8 mm
ts = 30 mm f’c = 30 N mm2
c. Tinggi Efektif
d = h – ts – ds – 0,5 x D
= 400 – 30 – 8 – 0,5 x 13 = 355,5 mm
d. Perhitungan Tulangan
1. Menghitung Tulangan Tekan di Tumpuan
Mu = 11,82 kNm
Mn =Mu
=
11,82
0,8=14,77 kNm
Rn =Mn
b x dx2 =
14,77 x 1000000
200 x 355,52=0,585
m =fy
0,85.fc=
400
0,85 x 30=15,686
balance
=0.85 f
c
fy*
600
(600 fy)+
= 0.85 30 0,85
400*
600
(600 400)+=0,0325
Menghitung rasio tulangan :
=1
m (1-√1-
2(m)(Rn)
fy )
= 1
15,686 (1-√1-
2(15,686)(0,585)
400)
= 0,0015
maks
=0,75 balance
= 0.75 x 0,0325 =0,0243
Jika min
, maka dipakai min
= 0,0035
BAB IV - 146
Menghitung luas tulangan yang dibutuhkan :
Ast = min x b x d = 0,0035 x 200 x 355,5 = 248,85 mm2
Tulangan yang dibutuhkan (n) :
n = Ast/As = 248,85 ( 4 x 13 ) = 1,875 3 buah
Maka digunakan tulangan 3D13.
2. Perhitungan Tulangan Lentur di lapangan
Mu = 5,91 kNm
Mn =Mu
= 5,91
0,8=7,387 kNm
Rn =Mn
b x dx2= 7,39 x 1000000
200 x 3562
=0,29
m =fy
0,85.fc=
400
0,85.30=15,686
balance
=0.85 f
c
fy[600
(600 fy)]
= 0.85 30 0,85
400*
600
(600 400)+=0,0325
Menghitung rasio tulangan :
=1
m (1-√1-
2(m)(Rn)
fy)
= 1
15,686 (1-√1-
2(15,686)(0,292)
400)
= 0,0007
Jika min
, maka dipakai min
= 0,0035
Menghitung luas tulangan yang dibutuhkan :
BAB IV - 147
Ast = x b x d = 0,0035 x 200 x 355,5 = 248,85 mm2
Tulangan yang dibutuhkan (n) :
n = Ast/As = 248,85 ( 4 x 13 ) = 1,875 2 buah
Maka digunakan tulangan 2D13.
d. Perhitungan Tulangan Geser
Dari hasil perhitungan gaya dalam pada balok bordes tangga
didapat nilai bidang geser Vu = 70,91 kN
Vc =1
6√f c x b x d=
1
6√30 x 200 x 355,5 = 64905 N = 64,905 kN
Ø Vc = 0,75 .Vc = 0,75 x 64,905 = 48,68 kN
Vu = 70,91 kN > Ø Vc = 48,68 kN
Jika Vu ≥ Vc,maka diperlukan tulangan geser
Vs =Vu
- Vc=
70,91
0,75- 64,905=29,642 kN
Vs max =2
3√f c x b x d=
2
3√30 x 200 x 356 = 259 kN
Maka dipakai Vs = 29,642 kN
Digunakan sengkang 2 Ø 10 , Av = 2 x (1/4 x 3,14 x 102) =
157 mm²
S =Av x fy x d
Vs= 157 x 400 x 355,5
29,642 x 1000=753mm≈200mm
Digunakan sengkang 2Ø10-200 mm
BAB IV - 148
Detail penulangan balok bordes ditunjukkan pada gambar
beikut:
Gambar 4.30 Detail Penulangan Balok Bordes
BAB IV - 149
4.3.3. Perencanaan Balok
Tabel 4.17 Tabel Momen Balok B1-40x80 (B114-Lantai 4)
Nama Kombinasi Diagram Momen
Analisis ETABS
Besarnya Momen (kNm)
Mu Kiri Mu
Tengah
Mu
Kanan
Kombinasi 1
1,4 D
- 103,227 + 59,897 - 103,616
Kombinasi 2
1,2 D + 1,6 L
-155,250 +94,803 -161,535
Kombinasi 3
1,2 D + 0,5 L + 1 EQX
+246,898 +80,312 -519,643
Kombinasi 4
1,2 D + 0,5 L - 1 EQX
-518,381 +83,114 +240,011
Kombinasi 5
1,2 D + 0,5 L + 1 EQY
-105,214 +79,023 -162,559
Kombinasi 6
1,2 D + 0,5 L - 1 EQY
-166,269 +84,404 -117,073
Kombinasi 7
1,2 D + 0,5 L + RSPX
+151,672
-307,858
20,96
+83,256
-80,494
+147,379
-310,157
+23,87 Kombinasi 8
1,2 D + 0,5 L - RSPX
+151,672
-307,858
20,96
+83,256
-80,494
+147,379
-310,157
+23,87
Kombinasi 9
1,2 D + 0,5 L + RSPY
+9,629
-146,557
200,09
+84,174
-79,709
+13,609
-149,169
Kombinasi 10
1,2 D + 0,5 L - RSPY
+9,629
-146,557
200,09
+84,174
-79,709
+13,609
-149,169
BAB IV - 150
Diagram momen yang bekerja pada balok dapat digambarkan pada
gambar 4.28 sebagai berikut :
Gambar 4.31 Diagram bidang momen pada balok yang ditinjau (B1-40x80)
4.3.3.1. Menentukan Persyaratan Komponen Struktur Balok
Prinsip perencanaan balok induk berdasarkan SNI 03-2847-2013
Pasal 21.5.1.1 adalah sebagai berikut:
a. Gaya Tekan Terfaktor
Gaya aksial tekan terfaktor komponen struktur tidak melebihi
Agxf c/10
b. Bentang Bersih Balok
Bentang bersih komponen struktur tidak boleh kurang dari 4 kali
tinggi efektif elemen struktur.
Tinggi efektif, d = h–ts–ds–½ dtul = 800-40-10-(1/2x22) = 739 mm
Bentang bersih, Ln = 6000-1200 = 4800 mm = 4,8 m
4d = 4 x 739 mm= 2956mm = 2,95 m
Karena Ln = 4,8 m > 2,95 m (Terpenuhi)
c. Rasio Perbandingan Lebar dengan Tinggi
Perbandingan lebar terhadap tinggi balok (b/h) tidak boleh kurang
dari 0,3.
b/h = 400/800 = 0,5 > 0,3 (Terpenuhi)
518,381
KNm
519,643
KNm
94,803 KNm
BAB IV - 151
4.3.3.2. Perhitungan Tulangan Utama
Data perencanaan (B1-40x80) :
h = 800 mm
b = 400 mm
fc = 30 Mpa
D = 22 mm
ts = 40 mm
= 10 mm
fy = 400 Mpa
fys = 240 MPa
BAB IV - 152
Tahapan perhitungan tulangan balok induk adalah sebagai berikut :
Tinggi efektif balok,
d = h – d’
= h – ts – ds – ½ dtul
= 800 – 40 – 10 – ½ 22
= 739 mm
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.5.1 Luas tulangan tarik tidak
boleh kurang dari :
Asmin=√fc
4fy b d
= √30
4. 400 400 739 = 1011,917 cm
2
Dan tidak boleh lebih kecil dari (SNI 03-2847-2013 Pasal 10.5.1):
Asmin=1,4
fy b d
=1,4
400 350 739 = 1034,6 cm
2
Rasio tulangan harus memenuhi min
< < maks
, dimana (SNI 03-
2847-2013 B.8.4.2) :
balance
= 0.85 f
c
fy[600
(600 fy)]
= 0.85 0,85 30
400[
600
(600 400)]
= 0,033
maks
=0,75 balance
= 0,75x0,033 = 0,024
min=1,4 fy = 1,4/400 = 0,0035
BAB IV - 153
m=fy (0.85 f c) = 400/(0,85x30) = 15,686
4.3.3.3. Penulangan Balok Daerah Tumpuan
Mu = 519,643 KNm
Mn=Mu
0,8 = 649,553 KNm
Asumsi :
Luas tulangan tekan diambil sebesar As’ = 0,5As
Tulangan Tekan Belum Leleh:
s
(c d )=0.003
c
s=c d
c 0.003
s=As S ES=0,5 b d c 61
c 0.003 200000
s=88680000 c 61
c
Gaya Tekan pada Beton (SNI 03-2847-2013 Pasal 10.2.7.1):
a=0,85 c
=0,85 f c a b = 0,85 30 0,85c 400 = 8670 c N
Tulangan Tarik Sudah Leleh :
Ts=As fy
Ts= b d fy = 350 639 400= 118240000 N
Kesetimbangan Gaya Dalam :
Tekan = Tarik
s=Ts
BAB IV - 154
8670 c N 88680000 (c-61
c) 118240000 N
=8670c
2
118240000c 88680000(c 61) (1)
Kesetimbangan Momen Terhadap T :
Mn
= (d
a
2) s(d d )
Mn
=0,85 f c a b (d
a
2) 0,5 b d
c 61
c 0.003 200000 (d d )
...............................(2)
Subsitusi persamaan (1) ke dalam persamaan (2) diperoleh:
Mn
≤ *0,85 f c a b (d
a
2)+ *0,5(
8670c2
118240000c 88680000(c 61) ) b d
c 61
c 0.003 200000 (d d )+
Nilai c diperoleh dengan cara trial and error menggunakan program
Mathcad versi 14, sehingga memenuhi persamaan diatas. Hasil
perhitungan ditunjukkan pada tabel 4.18 berikut:
Tabel 4.18 Posisi Garis Netral dan Nilai Momen Nominal Tumpuan
c (mm) Mn/ ( KNm) Mn (KNm)
88 0,008 689,906 0,8 551,925
Cek asumsi :
min
maks
0,0035 < 0,009 < 0,024
s =c-61
c 0.003 = 0,001 < s=
400
20000= 0,002.........(OK)
BAB IV - 155
s=739-c
c 0.003 = 0,022 ≥ s=
400
20000= 0,002.........(OK)
Maka Mn≥Mu (SNI 03-2847-2013 Pasal 22.5.1)
551,925 KNm ≥ 519,643 KNm........... (OK)
Luas Tulangan Tarik (As)
As = x b x d = 0,008 x 400 x 739 = 2477,508 mm2
Dipakai tulangan D22 :
As = ¼ d2
= ¼ x 3,14 x 222 = 379,94 mm
2
Jumlah tulangan yang dibutuhkan : 2477,508 / 379,94
= 6,52 ≈ 7 buah
As terpasang = 7 D22 = 7 x 379,94 = 2659,58 mm2
Luas Tulangan Tekan (As’) :
As’= 0,5As = 0,5 x 2659,58 = 1329,79 mm2
Jumlah tulangan yang dibutuhkan : 1329,79 / 379,94
= 3,5 ≈ 4 buah
4.3.3.4. Penulangan Balok Daerah Lapangan
Mu = 94,803KNm
Mn=Mu
0,8 = 118,503 KNm
BAB IV - 156
Asumsi :
Luas tulangan tekan diambil sebesar As’ = 0,5As
Tulangan Tekan Belum Leleh:
s
(c d )=0.003
c
s=c d
c 0.003
s=As S ES=0,5 b d c 61
c 0.003 200000
s=88680000 c 61
c
Gaya Tekan pada Beton :
a=0,85 c
=0,85 f c a b = 0,85 30 0,85c 400 = 8670 c N
Tulangan Tarik Sudah Leleh :
Ts=As fy
Ts= b d fy = 400 739 400= 118240000 N
Kesetimbangan Gaya Dalam :
Tekan = Tarik
s=Ts
8670 c N 88680000 (c-61
c) 118240000 N
=8670 c
2
118240000c 88680000(c 61) (1)
Kesetimbangan Momen Terhadap T :
Mn
= (d
a
2) s(d d )
Mn
=0,85 f c a b (d
a
2) 0,5 b d
c 61
c 0.003 200000 (d d )
BAB IV - 157
...............................(2)
Subsitusi persamaan (1) ke dalam persamaan (2) diperoleh:
Mn
≤ *0,85 f c a b (d
a
2)+ *0,5(
8670c2
118240000c 88680000(c 61) ) b d
c 61
c 0.003 200000 (d d )+
Nilai c diperoleh dengan cara trial and error menggunakan
program Mathcad versi 14, sehingga memenuhi persamaan diatas.
Hasil perhitungan ditunjukkan pada tabel 4.19 berikut:
Tabel 4.19 Posisi Garis Netral dan Nilai Momen Nominal Lapangan
c (mm) Mn/ ( KNm) Mn (KNm)
63 0,005 398,056 0,8 318,445
Cek asumsi :
min
< maks
0,0035 < 0,005 < 0,024
s =c-61
c 0.003 = 0,001 < s=
400
20000= 0,002.........(OK)
s=739-c
c 0.003 = 0,032 ≥ s=
400
20000= 0,002.........(OK)
Maka Mn≥Mu
318,445 KNm ≥ 94,803 KNm........... (OK)
Luas Tulangan Tarik (As)
As = x b x d = 0,005 x 400 x 739 = 1398,83 mm2
Dipakai tulangan D22 :
As = ¼ d2
= ¼ x 3,14 x 222 = 379,94 mm
2
BAB IV - 158
Jumlah tulangan yang dibutuhkan : 1398,83 / 379,94
= 3,68 ≈ 4 buah
As terpasang = 4 D22 = 4 x 379,94 = 1519,76 mm2
Luas Tulangan Tekan (As’) :
As’= 0,5As = 0,5 x 1519,76 = 759,88 mm2
Jumlah tulangan yang dibutuhkan : 759,88 / 379,94
= 2 ≈ 3 buah
Tabel 4.20 Kebutuhan Tulangan Utama (B1-40x80)
Daerah Posisi Tulangan As Total
(mm2) Jumlah Diameter
(mm)
Luas (mm2)
Tumpuan Atas 7 22 379.94 2659,58
Bawah 4 22 379.94 1520,531
Lapangan Atas 3 22 379.94 1140,398
Bawah 4 22 379.94 1520,531
4.3.3.5. Perhitngan Tulangan Geser
1. Menentukan Kapasitas Momen Positif dan Negatif
Momen Positif-Negatif terbesar = 519,643 KNm
Kapasitas momen terkecil = 94,803 KNm
BAB IV - 159
Maka 94,803 < ¼ momen terbesar = 129,911 KNm (Terpenuhi)
2. Kapasitas Momen Probabilitas
Geser seismik pada balok dihitung dengan mengasumsikan
sendi plastis terbentuk di ujung-ujung balok dengan tegangan
tulangan lentur mencapai hingga 1,25 x fy dan Ø = 1.
a. Kondisi 1
Tulangan Tarik : 7D22 (As = 2659,58 mm2)
Tulangan Tekan : 4D22 (As = 1519,76 mm2)
Asumsi :
Tulangan Tekan belum Leleh :
s
c d =0.003
c
s=c d
c 0.003
s=As S ES=1519,76 c-61
c 0.003 200000= 911856
c-61
c N
Gaya Tekan pada Beton :
=0,85 c
=0,85 f c a b = 0,85 30 0,85 c 400 = 8670 cN
Tulangan Tarik sudah Leleh :
Ts=1,25 Ast fy = 1,25 2659,58 400 = 1329790 N
Kesetimbangan Gaya Dalam :
Tekan = Tarik
s=Ts
BAB IV - 160
8670 c + 911856 c-61
c = 1329790 N
Dari hasil coba-coba didapat:
c : 108 mm
Cek asumsi :
s =c-61
c 0.003 = 0,001 < s=
400
20000= 0,002.........(OK)
s=739-c
c 0.003 = 0,018 ≥ s=
400
20000= 0,002.........(OK)
Asumsi tulangan tekan belum mengalami leleh dan tulangan tarik
sudah mengalami leleh sudah terpenuhi
Kapasitas Momen terhadap T :
Mn= (d a
2) s(d d )
Mn= 936360 (739-91,8
2) 396826,22 (739-61) = 918,039 KNm
Mpr1=Mn = 918,039 KNm
b. Kondisi 2
Tulangan Tarik : 4D22 (As = 1519,76 mm2)
Tulangan Tekan : 7D22 (As = 2659,58 mm2)
Asumsi :
Tulangan Tekan belum Leleh :
s
c d =0.003
c
s=c d
c 0.003
s=As S ES= 2659,58 c-61
c 0.003 200000= 1595748
c-61
c N
BAB IV - 161
Gaya Tekan pada Beton :
=0,85 c
=0,85 f c a b = 0,85 30 0,85 c 400 = 8670 cN
Tulangan Tarik sudah Leleh :
Ts=1,25 Ast fy = 1,25 1519,76 400 = 759880 N
Kesetimbangan Gaya Dalam :
Tekan = Tarik
s=Ts
8670 c +1595748 c-61
c = 759880 N
Dari hasil coba-coba didapat:
c : 68,2 mm
Cek asumsi :
s =c-61
c 0.003 = 0,001 < s=
400
20000= 0,002.........(OK)
s=739-c
c 0.003 = 0,003 ≥ s=
400
20000= 0,002.........(OK)
Asumsi tulangan tekan belum mengalami leleh dan tulangan tarik
sudah mengalami leleh sudah terpenuhi
Kapasitas Momen terhadap T :
Mn= (d a
2) s(d d )
Mn= 591294 (739-57,97
2) 168466,065 (739-61) = 534,048 KNm
Mpr1=Mn = 534,048 KNm
BAB IV - 162
4.3.3.6. Perhitungan Gaya Geser
Gaya geser pada balok ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 4.32 Nilai geser makasimum pada balok (B1-40x80)
Besarnya gaya geser ultimate dihitung sebagai berikut :
Vu = 114,37 KNm
Vgravitasi=Vu Ln
2 =
114,37 4,8
2 = 274,488 KN
Besarnya gaya geser yang terjadi akibat pengaruh gempa
dihitung sebagai berikut.
a. Rangka Bergoyang ke Kanan
Arah gaya dalam yang bekerja akibat beban gempa ke arah kanan
ditunjukkan pada gambar berikut.
BAB IV - 163
Gambar 4.33 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kanan
Vsway=Mpr1 Mpr2
ln
=918,039 534,048
4,8 = 302,146 KN
Vswaytotal=Mpr1 Mpr2
ln Vu Ln
2
Total reaksi geser diujung kiri balok = 577,006 KN
Total reaksi geser diujung kanan balok = 28,030 KN
b. Rangka Bergoyang ke Kiri
Arah gaya dalam yang bekerja akibat beban gempa ke arah kanan
ditunjukkan pada Gambar sebagai berikut.
Gambar 4.34 Rangka Bergoyang Akibat Gempa Arah Kiri
BAB IV - 164
Vsway=Mpr1 Mpr2
ln
=918,039 534,048
4,8 = 302,146 KN
Vswaytotal=Mpr1 Mpr2
ln Vu Ln
2
Total reaksi geser diujung kiri balok = 28,030 KN
Total reaksi geser diujung kanan balok = 577,006 KN
Berdasarkan SNI 03-2847-2013 Pasal 21.5.4.2 nilai Vc dapat
diambil = 0, jika :
a. Gaya geser Vsway akibat sendi plastis di ujung-ujung balok
melebihi 1/2 atau lebih kuat geser perlu maksimum
b. Gaya tekan aksial terfaktor, termasuk akibat pembebanan
seismik kurang dari
Vsway=Ag f c
20
Maka :
1) Vsway > 0,5 Vu = 302,146 KN > 0,5 x 114,37 = 57,185 KN
2) Pu < Ag f c
20 = Pu <
= 367,5 KN
Sehingga :
Vc=0
Karena Vc < Vu maka dibutuhkan tulangan geser.
Vs=VU
-V =
577,006
0,75- 0 = 769,341 KN
Vsmaks=2
3√f c b d =
2
3√30 400 739 = 1079,379 KN
Vs Vsmaks = 769,341 KN < 1079,379 KN
BAB IV - 165
Direncanakan tulanagan geser tumpuan 2D12 (As = 226.08 mm2)
=
= 52,119 ==== 50 mm
Tulangan Geser Lapangan :
Perhitungan gaya geser yang terjadi di daerah lapangan sebagai
berikut.
Vul=Gaya geser yang bekerja pada balok jarak per bentang
1 2L
=
= 288,503 KN
Vs=Vul
-Vc =
= 384,671 KN
Vsmaks=2
3√f c b d =
2
3√30 400 739 = 1079,379 KN
Vs < Vsmaks = 384,671 KN < 1079,379 KN
Direncanakan tulanagan geser tumpuan 2D12 (As =226.08 mm2)
Jarak Tulangan Geser:
=
= 104,238 ==== 100 mm
Syarat spasi maksimum tulangan geser menurut SNI 03-2847-2013
Pasal 21.3.4.2
S = 100mm < d/4 = 184,75 mm
S = 100mm < 8 db longitudinal terkecil = 8 x 22 = 176 mm
S = 100 mm < 24 db tulangan geser = 24 x 113 = 312 mm
S = 100 mm < 300 mm
BAB IV - 166
Maksimum spasi yang dipasang pada balok :
Smak=d 2 = 739 /2 = 369,5 mm
4.3.3.7. Perencanaan Tulangan Torsi
Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2013 Pasal 11.5.1 disebutkan
bahwa torsi/ puntir dapat diabaikan jika besarnya momen puntir terfaktor
(Tu) kurang dari
0,083 √f c (A2cp
Pcp)
Gambar 4.35 Nilai torsi balok yang ditinjau
Cek:
Tu < 0,083 √f c (A2cp
Pcp)
4,16 KN < 0,75 x 0,083x1x√30 ((400x800)2
2x (400 800))
4,16 KN 14,547 ......... besarnya torsi dapat diabaikan
BAB IV - 167
4.3.3.8. Perencanaan Tulangan Badan
Dimensi balok yang relatif tinggi (lebih dari 400 mm) membuat
resiko retak pada bagian badan semakin besar. Maka harus diberi
tulangan pinggang dengan jarak antar tulangan maksimal 400 mm.
Maka dengan balok 800 mm digunakan 4 buah tulangan badan
pada masing masing sisi dengan diameter D22
4.3.3.9.Perencanaan Panjang Penyaluran (Ld)
Perhitungan panjang penyaluran adalah sebagai berikut :
a. Panjang Penyaluran Tulangan Momen Positif
Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2013 Pasal 12.11. disebutkan
bahwa tulangan harus diteruskan melampaui titik dimana tulangan
tersebut sudah tidak diperlukan lagi untuk menahan lentur sebesar
tinggi efektif dan tidak kurang dari 12 D.
Panjang Id = 12D = 12x 22 = 264 mm , dan tidak boleh kurang dari
tinggi efektif d = 739 mm
Id≤Mu
Vu la
264 ≤94,803
114,37 739 = 739,829 mm
Maka diambil panjang penyaluran = 740 mm
b. Tulangan Momen Negatif
BAB IV - 168
Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2013 Pasal 12.12. tulangan
momen negatif harus diperpanjang tidak kurang dari d, 12 D,
atau 1/16 ln.
d = 739 mm
12D = 12 x 22 = 264 mm
1/16 ln = 1/6 x 4800 = 300 mm
Maka diambil panjang penyaluran = 740 mm
Gambar 4.36 Panjang penyaluran pada balok (satuan: mm)
BAB IV - 169
Gambar 4.37 Detail Penulangan Balok B1-40x80
BAB IV - 170
4.3.4. Perencanaan Kolom
Perencanaan kolom meliputi perhitungan tulangan utama, tulangan
geser/sengkang, dan panjang penyaluran. Langkah perencanaan kolom
sebagai berikut :
4.3.4.1 Denah Struktur Kolom yang Ditinjau
Analisis struktur kolom menerima kombinasi lentur dan beban
aksial pada bangunan dengan kategori gedung Struktur Rangka
Pemikul Momen
Gambar 4.38 Kolom yang ditinjau
4.3.4.2 Gaya Dalam pada Kolom
BAB IV - 171
Gaya dalam yang bekerja pada kolom K1-100x120 akibat
pengaruh kombinasi beban mati (D), beban hidup (L), dan beban
gempa (E).
4.3.4.3 Penentuan Struktur Rangka Portal Bergoyang atau Tidak
Bergoyang
Peraturan SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.5.2 menyatakan
bahwa kolom suatu struktur boleh dianggap tak bergoyang, apabila
nilai Q tidak melebihi 5% dari momen- momen ujung orde- satu.
Q=∑ Pu 0Vu lc
≤0.05
Dimana:
Q = perbesaran momen-momen ujung akibat pengaruh orde
dua
ΣPu = beban vertikal total pada tingkat yang ditinjau
Δo = simpangan relatif antar tingkat orde pertama pada tingkat
yang ditinjau akibat Vu
Vu = gaya geser lantai total pada tingkat yang ditinjau
lc = panjang komponen struktur tekan pada sistem rangka yang
diukur dari sumbu ke sumbu joint.
4.3.4.4 Perhitungan Faktor Panjang Tekuk Efektif Kolom
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.1, komponen
tekan yang tidak ditahan terhadap goyangan samping, pengaruh
batas kelangsingannya boleh diabaikan jika memenuhi
persamaan berikut.
k lu
r ≤22
BAB IV - 172
Faktor panjang efektif komonen struktur tekan atau
kolom (k) sangat dipengaruhi oleh rasio komponen struktur
tekan terhadap komponen struktur lentur pada salah satu ujung
komponen struktur tekan yang dihitung dalam bidamg rangka
yang ditinjau (Ψ) sesuai yang tercantum pada SNI-2847-2013
sebagai berikut :
=
∑(EcIklu)
∑ (EcIblu)
Menghitung faktor panjang efektif kolom arah X = arah Y, ,
karena kolom mempunyai dimensi dan panjang yang sama.
Sisi atas kolom yang ditinjau
d. Kolom yang ditinjau
K1 1000 x 1200 mm
b = 1000 mm
h = 1200 mm
L = 3500 mm
Menurut SNI 03-2847:2013 Pasal 8.5.1:
d=
1,2 D
1,2D 1,6 L=
1,2 x 4084,78
1,2 x 4084,78 1,6 x 888,83=0,775
Ec=4700 √f c= 4700 √35=27805,574 N mm
Ig= 1
12 bh
3= 1
12 x 1000 x 1200
3= 14,4 x 10
10 mm4
Maka
EIk= 0,4 EIg
1 d
=0,4 x 27805,574 x 14,4 x 10
10
1 0,775=9,023 x 10
14 Nmm
BAB IV - 173
e. Menghitung inersia balok
Balok atas kanan = Balok atas kiri (B1 400 x 800)
b = 400 mm
h = 800 mm
L = 4000 mm kiri, 6000 mm kanan
Menurut SNI 03-2847:2013 pasal 8.5.1
Ec=4700 √f c= 4700 √30=25742,960 N mm
Ig= 1
12 bh
3= 1
12 x 400 x 800
3= 1,7 x 10
10 mm4
f. Kolom atas
K1 1000 x 1200 mm
b = 1000 mm
h = 1200 mm
L = 3500 mm
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 8.5.1 :
d=
1,2 D
1,2D 1,6 L=
1,2 x 4084,78
1,2 x 4084,78 1,6 x 888,83=0,775
Ec=4700 √f c=4700 √35=27805,574 N mm
Ig= 1
12 bh
3= 1
12 x 1000 x 1200
3= 14,4 x 10
10 mm4
Maka
EIk= 0,4 EIg
1 d
=0,4 x 27805,574 x 14,4 x 10
10
1 0,775=9,023 x 10
14 Nmm
Rasio kekakuan ujung kolom dihitung sebagai berikut.
=
(Ec2x Ic2H2
) (Ec1x Ic1H1
)
(E A1x I A
L1) (
E A2x I A2L2
)
BAB IV - 174
=
(4 x 1015
3500) (
4 x 1015
3500)
(4,39 x 10
14
4000) (
4,39 x 1014
6000)
=1,250
Sisi bawah kolom yang ditinjau :
a. Kolom bawah
K1B 1000 x 1200 mm
b = 1000 mm
h = 1200 mm
L = 3500 mm
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 8.5.1 :
d=
1,2 D
1,2D 1,6 L=
1,2 x 4084,78
1,2 x 4084,78 1,6 x 888,83=0,775
Ec=4700 √f c= 4700 √35=27805,574 N mm
Ig= 1
12 bh
3= 1
12 x 1000 x 1200
3= 14,4 x 10
10 mm4
Maka
EIk= 0,4 EIg
1 d
=0,4 x 27805,574 x 14,4 x 10
10
1 0,775=9,023 x 10
14 Nmm
b. Menghitung inersia balok
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 8.5.1 :
Balok atas kanan = Balok atas kiri (B1 400x800)
b = 400 mm
h = 800 mm
L = 4000 mm kiri, 6000 mm kanan
Ec=4700 √f c= 4700 √30=25742,960 N mm
BAB IV - 175
Ig= 1
12 bh
3= 1
12 x 400 x 800
3= 1,7 x 10
10 mm4
Rasio kekakuan ujung kolom dihitung sebagai berikut.
=
(Ec2x Ic2H2
) (Ec1x Ic1H1
)
(E A1x I A
L1) (
E A2x I A2L2
)
=
(4 x 1015
3500) (
4 x 1015
3500)
(4,39 x 10
14
4000) (
4,39 x 1014
6000)
=1,250
Nilai faktor tekuk sebagai berikut.
avg= A
2= 1,250 1,250
2=1,250 2
k= 20 avg
20√1 avg
k= 20 1,250
20√1 1,250=1,406
Cek terhadap kelangsingan kolom arah x dan kelangsingan
kolom arah y. Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.1 :
ℓu = 3500 – 1000 = 2500
r=√I
A=√112 x 1000 x 1200
3
1000 x 1200=346,41
k lu
r=1,406 x 2500
346,41=10,148 22
ℓu = 3500 – 1200 = 2300
r=√I
A=√112 x 1000 x 1200
3
1000 x 1200=346,41
BAB IV - 176
k lu
r=1,406 x 2300
346,41=9,336 22
Jika kolom bangunan yang ditinjau termasuk kolom panjang
(langsing), maka perlu dipertimbangkan besarnya beban tekut
atau beban kapasitas tekan (Pc) menurut SNI 03-2847:2013
Pasal 10.10.6
Pc= 2EIk
(k x lu)2=3,14
2 x 9,023 x 10
14
(1,406 x 2500)2=720005716 N 720005,72 kN
4.3.4.5 Faktor Pembesaran Momen
Nilai faktor pembesaran momen dihitung untuk arah X dan Y,
dengan memperhitungkan pengaruh momen sebagai berikut :
M1ns = Nilai momen yang lebih kecil dari momen- momen
ujung terfaktor akibat beban yang tidak menimbulkan
goyangan ke samping yang berarti (non sway).
M1s = Nilai momen yang lebih kecil dari momen- momen
ujung terfaktor akibat beban yang menimbulkan
goyangan ke samping yang berarti (sway).
M2ns = Nilai momen yang lebih besar dari momen- momen
ujung terfaktor akibat beban yang tidak menimbulkan
goyangan ke samping yang berarti (non sway).
M2s = Nilai momen yang lebih besar dari momen- momen
ujung terfaktor akibat beban yang menimbulkan
goyangan ke samping yang berarti (sway).
BAB IV - 177
b. Faktor Pembesaran Momen arah X
Hasil analisis menggunakan program ETABS didapatkan
momen M33 pada ujung- ujung kolom.
M1ns(combo2) = 4,23 kNm
M1s(combo7) = 144,09 kNm
M2ns(combo2) = 7,09 kNm
M2s(combo7) = 285,05 kNm
Gaya dalam yang bekerja pada ujung- ujung kolom akibat
beban mati, hidup, dan gempa dapat dilihat pada ETABS
v9.6.0 yang ditunjukkan pada gambar berikut
Gambar 4.39 Gaya Dalam yang bekerja pada ujung-ujung
Kolom
Combi 2 (akibat beban mati dan hidup)
Mytop = 4,23 kN
BAB IV - 178
Mybot = 7,09 kN
Combi 7 (akibat beban mati dan hidup serta beban gempa)
Mytop = 144,09 kN
Mybot = 285,05 kN
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.6.4 menghitung
nilai faktor yang menghubungkan diagram momen aktual
dengan suatu diagram momen merata ekuivalen (Cm) :
m=0,6 0,4 M1
M2=0,6 0,4
144,09
285,05=0,802
ΣPu = 6223,86 kN
Faktor pembesar momen, menurut SNI 03-2847-2013 Pasal
10.10.6 :
ns= m
1 ∑ Pu0,75 Pc
=0,802
1 6223,86
0,75 x 720005,716
=0,812
Berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 10.10.7.3 syarat nilai ns ≥ 1,
maka diambil nilai ns = 1. Nilai momen terfaktor yang
diperbesar dapat dihitung menggunakan rumus berdasarkan
SNI-2847-2013 Pasal 10.10.7 sebagai berikut :
M1= M1ns M1s
= 4,23 (1 x 144,09)= 148,32 kN
M2= M2ns M2s
= 7,09 (1 x 285,05)= 292,14 kN
c. Faktor Pembesaran Momen arah Y
Hasil analisis menggunakan program ETABS didapatkan
momen M22 pada ujung- ujung kolom.
BAB IV - 179
M1ns(combo2) = 21,33 kNm
M1s(combo7) = 78,83 kNm
M2ns(combo2) = 23,04 kNm
M2s(combo7) = 148,54 kNm
Gaya dalam yang bekerja pada ujung- ujung kolom akibat
beban mati, hidup, dan gempa dapat dilihat pada ETABS
v9.6.0
Menghitung nilai faktor yang menghubungkan diagram momen
aktual dengan suatu diagram momen merata ekuivalen (Cm),
menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.6.4 :
m=0,6 0,4 M1
M2=0,6 0,4
78,83
148,54= 0,812
ΣPu = 6223,86 kN
Faktor pembesar momen, menurut SNI 03-2847-2013 Pasal
10.10.6 :
ns= m
1 ∑Pu0,75 Pc
=0,812
1 6223,86
0,75 x 720005,716
=0,822
Berdasarkan SNI Beton 003-2847-2013 Pasal 10.10.6 syarat
nilai ns ≥ 1, maka diambil nilai ns = 1. Nilai momen terfaktor
yang diperbesar dapat dihitung menggunakan rumus
berdasarkan SNI 03-2847-2013 Pasal 10.10.7 sebagai berikut.
M1= M1ns M1s
= 21,33 (1 x 78,83)= 100,16 kN
M2= M2ns M2s
= 23,04 (1 x 148,54)= 171,58 kN
BAB IV - 180
Nilai momen kolom (Mpr) yang dihitung berdasarkan disain
kapasitas pada sendi plastis di ujung-ujung balok tidak boleh
lebih kecil dari nilai momen hasil analisis struktur ETABS
yang telah dikalikan dengan pembesaran momen (Mu).
Balok direncanakan mengalami leleh terlebih dahulu daripada
kolom, sehingga kekuatan pada kolom perlu dinaikkan sebesar
20% dari kekuatan balok. Kolom atas dan kolom bawah
memiliki nilai kekakuan yang sama, sehingga didapat nilai DF
= 0,5 untuk setiap kolom, maka
:
Arah X
Mprkolom=1,2 x
(Mpr1balok Mpr2balok
)
2
= 1,2 x 918,039 532,048
2=870,052
Arah Y
Mprkolom=1,2 x
(Mpr1balok Mpr2balok
)
2
= 1,2 x 1420,558 794,053
2=1328,767
4.3.4.6 Diagram Interaksi Kolom
Perhitungan kolom dilakukan dengan menggunakan
diagram interaksi, yaitu diagram yang menghubungkan
pasangan gaya aksial (P) dengan momen lentur (M) yang dapat
dipikul oleh suatu penampang kolom beton bertulang.
As = ρ x b x h (mm2)
= 0,011 x 1000 x 1200 = 13200
Digunakan tulangan ulir diameter 22→ As = ¼ Л d2
= ¼ x 3,14 x 22
2 =380 mm
2
BAB IV - 181
Maka jumlah tulangan yang dibutuhkan = As / Ast =
13200/380 = 34. Digunakan 36 tulangan agar dapat tersebar
disemua sisi kolom. Jadi tulangan utama kolom adalah 36D22.
Luas tulangan kolom Ast = 36 x 3,14 x 222 = 54711,36
4.3.4.7 Perhitungan Tulangan Geser
Berdasarkan SNI 03-2847-2013 pasal 21.5.4.1, kuat gaya
geser rencana Ve ditentukan dari kuat momen maksimum (Mpr)
dari setiap ujung komponen struktur yang bertemu di
Hubungan Balok Kolom yang bersangkutan. Namun pasal
tersebut juga dibatasi bahwa Ve tidak perlu lebih besar dari
gaya geser rencana yang ditentukan dari kuat Hubungan Balok-
Kolom berdasarkan Mpr balok- balok melintang dan tidak
boleh diambil kurang dari gaya geser terfaktor hasil analisis
struktur program PCA Col.
Gambar 4.40 Diagram Interaksi Kolom
Dari diagram interaksi P-M, setelah dimasukkan beban
aksial terfaktor Pu = 6223,86 Kn yang bekerja pada kolom
BAB IV - 182
yang ditinjau (K1- 1000 x 1200), setelah ditarik garis tegak
lurus didapatkan kuat momen kolom, Mpr = 4364,99 kNm.
Ve= Mut Mub
h=4364,99 4364,99
3,5= 2494,28 kN
Perencanaan tulangan sengkang meliputi sengkang yang
dipasang di sepanjang bentang lo dan di luar bentang lo.
b. Dalam Bentang lo
Mpr1 Balok = 918,039 kNm
Mpr2 Balok = 532,048 kNm
Perhitungan Ve
Ve tidak perlu lebih besar dari Vsway, maka :
Kekakuan kolom atas dan bawah sama, didapat nilai DF kolom
atas dan DF kolom bawah = 0,5, sehingga :
Vsway= Mpr topDFtop Mpr btm DFbtm
ln
= (918,039 532,048)x 0,5 (918,039 532,048)x 0,5
2,5=580,035 kN
Ve = 2494,28 kN > Vsway = 580,035, maka digunakan Vsway
Jika Ve = 2494,28 kN ≥ Vu= 157,82 kN → OK
Perhitungan Ve
Vc dapat diambil = 0 jika :
1. Ve akibat gempa lebih besar dari 0,5Vu
Ve = 2494,28 kN ≥ 0,5Vu = 0,5 x 157,82 =78,91 kN
(Terpenuhi)
2. Gaya aksial terfaktor tidak melampaui Agf’c 20
Pu 6223,86 kN > Agf’c 20 = (1000 x 1200) x 35 20 =
2100 Kn (Tidak Terpenuhi)
Sehingga :
BAB IV - 183
Vn= Vu
=157,82
0,75=210,427 kN
Vc= (1 Nu
14 Ag) (
√fc
6) bwd
Vc= (1 6223860
14 x 1000 x 1200)(√35
6) x 1000 x 949
=1282383,254 N=1282,383 Kn
1
2Vc=
1
2 x 1282,383 = 641,192 kN
Karena nilai Vn < 0,5 Vc, maka secara teoritis kolom
tidak membutuhkan tulangan geser lapangan. Namun, sesuai
SNI 2847:2013 dimana semua bagian struktur beton bertulang
harus menyediakan tulangan geser maka digunakan tulangan
geser dengan Av minimum.
Menghitung tulangan geser :
Spasi maksimum diambil antara nilai d/2 dengan 600 mm.
Smax=d
2=949
2= 474,5 mm
Spasi maksimum 474,5 mm → diambil spasi s = 150 mm
474,5 mm < 600 mm (OKE)
Avmin=bw
3 fy=1000 x 150
3 x 400= 125 mm
D13=2 x 0,25 x x D =2 x 0,25 x 3,14 x 13 = 265,33 mm >
125 mm²
digunakan sengkang D13 -150 (Av = 265 mm2)
c. Diluar Bentang lo
Vc= (1 Nu
14 Ag) (
√fc
6) bwd
Vc= (1 6223860
14 x 1000 x 1200)(√35
6) x 1000 x 949
BAB IV - 184
=1282383,254 N=1282,383 kN
Jika
untuk bentang di luar lo, maka hanya
dibutuhkan sengkang minimum.
Berdasarkan SNI 03-2847-2013 Pasal 21.6.4.4 disebutkan
bahwa luas total penampang sengkang tertutup persegi tidak
boleh kurang dari salah satu yang terbesar antara dua
persamaan berikut ini :
Ash=0,3 ( shc x f
c
fyh ) (
Ag
Ach-1 ) Persamaan 1
Ash= 0,09shc x f c
fyh Persamaan 2
Maka didapatkan :
Shc = bw – 2(p +0,5 db) = 1000 – 2(40 + 0,5 x 13) = 907 mm
Ach = (bw – 2p)2 = (1000 – 2 x 40)
2 = 846400 mm
2
Sehingga :
Ash
s = 0,3 (
shc x f c
fyh ) (
Ag
Ach-1 )
=0,3 ( 907 x 35
400 ) (
1200000
846400 1 )=9,946 mm mm
Ash
s= 0,09shc x f c
fyh=0,09 (
907 x 35
400 ) =7,142 mm
Berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 21.6.4.3, Spasi maksimum
adalah yang terkecil diantara :
1/4 cross section dimensi kolom = 1000/4 = 250 mm.
6 kali diameter tulangan longitudinal = 6 x 22= 132 mm
Sx menurut persamaan berikut :
hx =
hc =
2
3 x 910=606,667 mm
BAB IV - 185
sx = 100+ 350-hx
3 =100+
350- 606,67
3= 14,443mm≈20 mm
Nilai sx tidak perlu lebih besar dari pada 150 mm dan tidak
pula lebih kecil sama dengan 100 mm, maka digunakan spasi
150 mm.
Maka :
Ash_hoops1 = [ 9,946 mm2/mm x 100] = 994,6 mm
2
Ash_hoops2 = [ 7,142 mm2/mm x 100] = 714,2 mm
2
Syarat :
Ash_hoops ≤ As
994,6 mm2 ≤ 1061,85 mm
2 (Terpenuhi)
Tulangan sengkang di atas diperlukan sepanjang lo dari ujung-
ujung kolom, lo dipilih yang terbesar antara :
a. Tinggi elemen struktur di joint (d) = 1000 mm
b. 1/6 tinggi bersih kolom = 1/6 x 3500 = 583,33 mm
c. 500 mm
Dengan demikian diambil lo = 1000 mm
Menurut SNI 03-2847-2013 Pasal 21.6.4.5 dinyatakan bahwa
sepanjang sisa bentang kolom bersih (bentang kolom total
dikurangi l0 dari ujung-ujung kolom) diberi tulangan sengkang
dengan spasi minimum 150 mm.
4.3.4.8.Panjang Penyaluran pada Tulangan Kolom
Panjang penyaluran tulangan pada kolom dihitung dengan
persyaratan sebagai berikut :
BAB IV - 186
a. Berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 12.17.2.4, panjang
minimum sambunganlewatan tarik harus diambil berdasarkan
persyaratan kelas yang sesuai tetapi tidak kurang dari 300 mm.
b. Berdasarkan SNI-2846-2013, sambungan lewatan hanya boleh
dipasang di tengah tinggi kolom dan harus diikat dengan
tulangan sengkang (confinement) dengan spasi tulangan sesuai
dengan tulangan pengekang sebelumnya, yaitu sejarak 100 mm.
c. Berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 12.2.3, sambungan lewatan
harus dipenuhi rumus berikut :
ld
db=
9 fy
10√f c x
( c Ktrdb
)
Dimana nilai ( c + Ktr)/db ≤ 2,5
Nilai- nilai berikut diperoleh berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal
12.2.4, yaitu:
= 1,0 = 1,0
= 1,0 = 1,0
Ktr = 0 (asumsi)
c1= 40 + 13 +
= 64 mm
c2= ( )
=84 mm
Diambil nilai c terkecil, c = 64 mm
c Ktr
db=64 0
22= 2,91
Berdasarkan SNI-2847-2013 Pasal 12.2.3 nilai ( c + Ktr)/db ≤
2,5 maka diambil (c + Ktr ) / db = 2,5
Id
db =
9fy
10√f c x
c Ktr
db
=9 x 400
10√35 x1 x 1 x 1 x 1
2,5 = 24,340 mm/mm
Maka :
BAB IV - 187
Id = 24,340 x 22 =535,48 ~ 535 mm
Panjang penyaluran adalah:
1,3 x Id = 1,3 x 535 = 695,5 ~ 695 mm
Gambar 4.41 Potongan Melintang dan Detail Kolom K1-100x120
BAB IV - 188
4.3.5. Hubungan Balok dan Kolom
4.3.5.1.Tinjauan hubungan Balok-Kolom ditengah Portal
Gambar 4.42 Gaya-gaya yang Bekerja pada Hubungan Balok-
Kolom di Tengah Portal
Perhitungan hubungan balok-kolom ditengah portal untuk
setiap kondisi adalah sebgai berikut :
c. Kondisi 2 (Bagian Kiri)
Nilai gaya gaya yang bekerja pada balok arah melintang
dalam kondisi plastis berdasarkan tulangan tarik yang
terpasang 10D25
Ts= Ts2=1,25 Astx f = 1,25 x 4906,25 x 400 = 2453125 N
c = 0,85 x f’c x a x b = 0,85 x 30 x (0,85 x 737,5) x 400 =
6394125N
s= Asx sx Es = 4906,25 x (737,5-65,5
737,5)x 0,003 x 200000 =
2682305,085 N
BAB IV - 189
d. Kondisi 1 (Bagian Kanan)
Nilai gaya gaya yang bekerja pada balok arah melintang
dalam kondisi plastis berdasarkan tulangan tarik yang
terpasang 5D25
Ts= Ts2=1,25 Astx f = 1,25 x 2453,125 x 400 = 1226562,5
N
c = 0,85 x f’c x a x b = 0,85 x 30 x (0,85 x 737,5) x 400 =
15985,3125 N
s= Asx sx Es = 2453,125 x (737,5-65,5
737,5)x 0,003 x 200000 =
13941,152 N
Kekakuan kolom atas dan kekakuan kolom pada joint
memiliki nilai yang sama, sehingga DF=0,5 untuk setiap
kolom.
Mpr1 = 1626,305 kNm
Mpr2 = 847,17 kNm
Vsway= Mpr topDFtop Mpr btm DFbtm
ln
Vsway= (1626,305 847,17)x 0,5 (1626,305 847,17)x 0,5
4,8= 515,307 kN
Ve = V sway = 515,307 kN
Sehingga gaya geser yang bekerja pada joint adalah :
Vu= T1 T2 Ve
=1226,562 2453,125 515,307 = 3164,38 kN
Vn=Vu
=3164,38
0,8= 3955,475 kN
Batas ijin tegangan geser hubungan balok-kolom yang
terkekang pada keempat sisinya adalah :
BAB IV - 190
Aj= bwx h=1000 x 1200=1200000 mm
Vn=1,7 √f c x Aj=1,7 x √35 x 1200000
=12068802,757 N 12068,802 kN
Vn < 1,7 √f c x Aj
3955,475 kN < 12068,802 kN (TERPENUHI)
Kebutuhan Tulangan Transversal :
Nu = 6640,84 kN
Vnh = 12068,802 kN
Vc= (1 Nu
1,4.Ag) (
√fc
6) bw.d
Vc= (1 6640840
14 x 1000 x 1200) (
√35
6) 1000 x 949
= 1305608,212 N = 1305,608 kN
Jika Vnh > Vc maka digunakan pengekang tertutup.
Vs = Vnh – Vc = 12068802 – 1305608 = 10763194 N
Dipasang tulangan 8 D22 (As = 3041,062 mm2)
s = Av x fy x d
Vs=3041,062 x 400 x 949
10763194=107,253 mm ≈ 100 mm
Dipasang tulangan 8 D22-100 mm
BAB IV - 191
Detail tulangan pengekang yang terpasang pada hubungan balok
kolom dapat dilihat pada gambar 4.42 berikut
Gambar 4.43 Detail Tulangan pada Hubungan Balok-Kolom
8D22-100
BAB IV - 192
4.3.6. Perencaaan Shearwall
Output Hasil analisa ETABS versi 9.6.0 dalam mengevaluasi
Shearwall dalam menahan Kombinasi Beban Geser lebih kritis dalam
menerima beban geser terbesar, yaitu akibat Kombinasi Beban :0,9D – Eqx
Gambar 4.44 Cek Syarat Batas Maksimum Rasio Penulangan
4.3.6.1. Menentukan Kuat Geser sesuai SNI 03-2847-2013 Pasal 11.9.6
(Ketentuan untuk Dinding)
Pu = 4902315 N
Mu = 16298604 Nmm
Vu = 4831110 N
h = 400 mm
fc = 35 Mpa
Lw = 6000 mm
d = 0,8 lw = 4800 mm
Nu = Pu
= 1
BAB IV - 193
Menentukan Kapasitas Geser:
Vc = 0,27 √fc hd Nu d
4 lw
0,27 1 √35 400 (0,8 6000) 4902315 (0,8 6000)
4 6000
= 3066895,76 + 980463
= 4047358,76 N (terkecil)
Dan Vc tidak boleh lebih besar dari:
Vc= *0.05 √fc Lw (0.1 √fc 2
Nulw h
)
MuVu Lp2
+ hd
= [0.05 1 √35 6000 (0.1 1 √35 2
49023156000 400
)
16298,604 103
4831,110 60002
] (400 0,8 6000)
= [0,296 28061,223
373,667] 1920000
= 30832914,077 N
Sesuai SNI 03-2847-2013 pasal 11.9.8: Apabila gaya geser
terfaktor Vu adalah kurang daripada Vc/2, dimana = 0,55 maka
tulangan harus sesuai dengan SNI 03-2847-2013 pasal 11.9.9 atau sesuai
ketentuan 03-2847-2013 pasal 14. Bila Vu melebihi Vc/2 tulangan
geser harus dipasang menurut SNI 03-2847-2013 pasal 11.9.9
Maka Vc/2 = (0,55 x 4047358,76) /2
= 101183,969 N < Vu : 4831110 N
Sehingga harus dipasang tulangan sesuai SNI 03-2847-
2013 pasal 11.9.
BAB IV - 194
Direncanakan Tulangan Geser 2 19 – 150 mm (566,77 mm2)
Maka : Vs =
=
566,77 400 (0,8 6000)
150
= 7254656 N
Vn = (Vs+Vs)
= 0,55 (4047358,76 N + 7254656 N)
= 6216108,118 N
4.3.6.2.Ketentuan Tambahan Khusus untuk Shearwall Penahan Gempa
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.9 sedikitnya harus dipakai 2
tirai tulangan pada dinding apabila geser terfaktor melebihi Vn= Acv(0,17x𝜆
√fc. Maka: Vu : 4831110 N > (6000 x 400) x0,17x𝜆 x √35 = 2413760,552
N
Batas Kuat Geser sesuai SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.9.2
0,66 Acv √fc = 0,55 0,66 (400 6000) √35
= 5154088,707 N > Vu: 4831110 N
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.9.1 Kuat geser tidak boleh
melebihi:
Vn=0,55 Acv[0,17 √fc t fy], dengan t=
566,77
400 x 100=0,01
= 0,55 (400 6000)[0,17 1 √35 0,014 400]
= 6315144,303 N > Vu: 4831110 N
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 21.11.7 Rasio tulangan transversal
tidak kurang dari 0,0025 dan spasi tulangan masing-masing lapis tidak lebih
dari 450 mm
BAB IV - 195
Rasio Tulangan Transversal (2 19-150 mm):
566,77
400 150=0,009 > 0,0025
Jarak Kedua tulangan transversal adalah 150 mm < 450 mm
Dari hasil desain manual yaitu 2 19-150 mm sebesar 566,77 mm2
= 5667,7 mm2/m lebih besar daripada As yang terpasang dari desain
ETABS versi 9.6.0 sebesar 4254,875 mm2/m.
BAB IV - 196
4.3.7. Perencanaan Pondasi Tiang Pancang
Perencanaan Pondasi Tiang Pancang meliputi daya dukung tanah, daya
dukung pondasi, penentuan jumlah tiang pondasi, pile cap, dan
penulangannya. Pembebanan pada pondasi yang direncanakan berasal dari
beban kolom yang dimasukkan sebagai input data untuk program ETABS
v9.6.0 yang menghasilkan output berupa gaya- gaya dalam yang bekerja
pada pondasi (reaksi perletakan pada joint tumpuan)
4.3.7.1. Pekerjaan Penyelidikan Tanah
Pekerjaan penyelidikan tanah yang dilakukan yaitu dengan Uji
bor : berupa grafik bor log beserta tabel data hasil pengujian berupa
jenis lapisan tanah, ketebalan masing-masing lapisan tanah, nilai SPT,
dan kedalaman muka air tanah.
4.3.7.2. Spesifikasi Pondasi Tiang Pancang
Perencanaan pondasi tiang pancang menggunakan spesifikasi
produk dari PT. Wijaya Karya Beton (Wika Beton) pada Tabel 4.21
berikut.
BAB IV - 197
Tabel 4.21 Data Spesifikasi Pondasi Tiang Pancang
Data klasifikasi pondasi tiang pancang yang digunakan sebagai berikut :
1) Pondasi kelas = B
2) Diameter tiang pancang luar (DL) = 600 mm ~ 0,6 m
3) Panjang tiang (H) = 15 m per tiang
4) Luas penampang beton (Ab) =
=
= 0,2826 m2
5) Luas Selimut (Ap) = DH = x 0,6 x 10 = 18,84
m2
6) fc tiang pancang = K500 kg/cm2
= (500x0,83)/10 = 41,5 Mpa
7) fc pile cap = K350 kg/cm2
= (350x0,83)/10 = 30 Mpa
8) fy baja tulangan = 400 Mpa
BAB IV - 198
Daya Dukung berdasarkan spesifikasi pondasi tiang pancang dari
WIKA Beton, didapatkan daya dukung tiang Pu max = 238,3 ton/
2383 KN dengan nilai Mu max = 45 ton.m
4.3.7.3. Prediksi Kapasitas Dukung Tiang Tunggal (Q)
Daya Dukung berdasarkan Uji bor atau Soil Penetration Test (SPT)
dilakukan untuk mendapatkan nilai daya dukung ijin pondasi
berdasarkan data nilai N-SPT sampai kedalaman 30 meter ditunjukkan
pada Tabel 4.22 sebagai berikut
Tabel 4.22 Nilai SPT untuk perhitungan Q friksi BH2
No Lapisan Tanah Kedalaman
(m)
Tebal
Li (m) Ni fi
fi.Li
KN/m
1 Lempung (CH) 0 - 2,1 2.1 7 14 29.4
2 Lempung (CL) 2,1 - 6 3.9 10 20 78
3 Lanau 6 - 12 6 17.3333 34.667 208
4 Lempung (CH) 12 - 30 18 17.6667 35.333 636
951.4
Menghitung Daya Dukung Ujung Tiang Ultimate
Q = 40 x N x ( L / D ) < 400 x N
= 40 x 18 x (30 / 0,6) < 400 x 18
= 36000 kN/m2
Nilai maksimum q = 400 x N = 7200 kN/m2
,
sehingga diambil q = 7200 kN/m2
Qultimit
= Aujung
.q + O. f
totsl
= (( ¼ . 3,14. 0,62) x 7200) + ((3,14. 0,6) x 951,4)
= (0,2826 x 7200) + (1,884 x 951,4)
BAB IV - 199
= 2034,72 + 1792,4376
= 3827,1576 KN
= 382,715 ton
Untuk menghitung Q ijin, digunakan rumus rekomendasi oleh
Joseph E. Bowles dalam buku Analisis san Desain Pondasi Jilid 1
Edisi 4, dengan faktor keamanan sebesar 3.
Qijin
= Qultimit / SF
= 382,715/ 3
= 127,571 ton
4.3.7.4. Cek terhadap Kekuatan Bahan Tiang Pancang
Perbandingan hasil hitungan nilai daya dukung tanah (kuat bahan,
NSPT,) diambil nilai daya dukung tanah yang terkecil yaitu
berdasarkan NSPT yaitu Qijin = 127,571 ton
4.3.7.5. Penentuan Kapasitas Tiang Group
Gaya- gaya yang diterima pondasi untuk beberapa kombinasi
terbesar ditunjukkan pada Tabel 4.23 sebagai berikut.
Tabel 4.23 Gaya- gaya Terfaktor output ETABS v9.6.0 point 91
No
.
Kombinasi
Pembebanan
P (ton) Mx
(tm)
My
(tm)
1 1,2 D + 1,6 L 1093,625 -0,440 -13,457
2 1,2 D + 1 L +RSPx 1092,395 -15,051 -65,862
3 1,2 D + 1 L +RSPy 1022,199 -55,320 -28,753
BAB IV - 200
Perkiraan kebutuhan tiang dengan efisiensi:
Nilai efisiensi tiang kelompok (Eg) adalah:
Eg : 1,0 untuk End Bearing Pile
Eg : 0,7 untuk Floating/Friction Pile
Karena Pondasi direncanakan merupakan pondasi Floating/Friction
Pile, maka nilai Eg yang digunakan adalah 0,7
Qall group = Qijin x 0,7
= 127,571 x 0,7
= 89,3 ton
4.3.7.6. Menentukan Jumlah tiang dan Konfigurasi titik tiang
n =
Fz
Qall group= 1093,625 ton
89,3 ton =12,246 . . . . . . . . . . dipakai 14 tiang
Jarak antar as tiang pancang kelompok (pile group) adalah:
a) Syarat jarak tiang (jarak antar as tiang)
jarak tiang diambil 3.D
3D = 3 x 60 = 180 cm
b) Syarat jarak as tiang ke tepi
Jarak ke tepi diambil 0,5 D + 25 cm
0,5 D + 25 cm = 0,5.60 +25
= 55 cm
4.3.7.7. Distribusi beban kolom ke masing masing tiang
Setelah mengetahui jumlah pile yang dibutuhkan adalah 14 buah,
maka desain pile cap dapat dipilih dengan susunan seperti gambar 4.45
berikut:
BAB IV - 201
Gambar 4.45 Detail Pondasi Tipe P14
Distribusi beban kolom ke masing masing tiang dalam pile cap
dapat dihitung menggunakan rumus seperti yang tercantum dalam Diktat
Struktur Pondasi Tiang Pancang oleh Hanggoro Tri Cahyo A. :
Qi =
±
( ) ±
( )
Dimana:
n = 14 buah
P = Pu + Berat Pile Cap dan tiang
BAB IV - 202
Tabel 4.24 Nilai distribusi beban ke tiang
No. Xi Yi
Qi (ton) m m
1 -3.6 1.56 106.201
2 -1.8 1.56 105.925
3 0 1.56 105.650
4 1.8 1.56 105.374
5 3.6 1.56 105.099
6 -2.7 0 106.082
7 -0.9 0 105.806
8 0.9 0 105.531
9 2.7 0 105.255
10 -3.6 -1.56 106.239
11 -1.8 -1.56 105.963
12 0 -1.56 105.688
13 1.8 -1.56 105.412
14 3.6 -1.56 105.137
Nilai Qi maksimum yaitu tiang nomor 10 dengan nilai 106,239 ton
< Qall group 127,572 ton...........OK
4.3.7.8. Kapasitas Ijin Tiang Tunggal Terhadap Beban Horizontal
Untuk menghitung besarnya daya dukung akibat gaya lateral,
Broms membedakan antara perilaku tiang pendek dan panjang serta
membedakan kondisi kepala tiang dalam kondisi bebas dan terjepit. Oleh
karena itu, harus ditentukan terlebih dahulu tiang pancang yang
direncanakan termasuk tiang panjang atau tiang pendek.
=
= 50 > 20
BAB IV - 203
Dapat disimpulkan bahwa tiang yang direncanakan termasuk
tiang panjang dengan kondisi kepala tiang terjepit. Maka digunakan
rumus :
My/Cu.d3
Dimana :
My : 45 ton.m (momen ultimate tiang pancang D60 kelas B)
d : diameter tiang
Karena tidak terdapat nilai Cu, maka dapat digunakan korelasi
antara nilai Cu dan N-SPT untuk tanah lempung sebesar 6,5 N
(Terzaghi dan Peck, 1967)
BH2 = 6,5 N
= 6,5 x 13,934 (N didapat dari rata-rata N-SPT dari semua
kedalaman pada BH2)
= 90,571 KN/m2
= 9,0571 ton/m2
Maka : My/Cu.d3
= 45/0,0571 x (0,63)
= 23,002
Setelah mengetahui nilai My/Cu.d3, selanjtnya mencari nilai
Hu/Cu.d2
berdasarkan grafik Broms berikut:
BAB IV - 204
Gambar 4.46.Grafik Broms Tahanan Lateral ultimit (Das,2004)
Dari grafik maka diperoleh nilai Hu/Cu.d2
adalah 18
Maka nilai Hu = 18 x 9,0571 x 0,62
= 58,69 ton
H ijin = Hu / SF
= 58,69 / 3 = 19,563
Pengecekan Beban Horizontal Terhadap H Ijin
Untuk pengecekan beban horizontal terhadap H ijin, dengan
ketentuan Fx/n dan Fy/n < H ijin. Dengan Pembebanan Fx dan Fy
didapatkan dari kombinasi pembebanan 1,2 DL + 1,6 LL sebagai
berikut:
Fx = 13,260
Fy = 0,178
Fx/n= 0,947
Fy/n= 0,012
BAB IV - 205
Didapatkan hasil Fx/n dan Fy/n < H ijin ( < 19,563 ton ) OK
4.3.7.9. Menghitung Tinggi pile cap dan Penulangannya
Untuk menghitung besarnya momen, geser satu arah dan geser
pons, diperluan data perhitungan:
Dimensi kolom 100 cm x 120 cm
Beban aksial kolom (P) = 1093,625 ton
Dari perhitungan sebelumnya, direncanakan dimensi penampang
pile cap pada Gambar yaitu:
p = 8300 mm
l = 4220 mm
t = 1200 mm
4.3.7.10. Cek terhadap geser Pons
Perhitungan geser pons bertujuan untuk mengetahui apakah tebal
pile cap cukup kuat untuk menahan beban terpusat yang terjadi.
Bidang kritis untuk perhitungan geser pons dapat dianggap tegak
lurus bidang pelat yang terletak pada jarak 0,5d dari keliling
beban reaksi terpusat tersebut, dimana d adalah tinggi efektif pelat.
Vu Pons = Pu = 1093,625 ton
Keliling bidang kritis geser pons (bo):
Bo = 2 (b + d) + 2 (h + d)
= 2 (1200 + 1200) + 2(1000 + 1200)
= 9200 mm
BAB IV - 206
Φ Vc pons = 0,6 . 0,33 . √fc . bo. d
= 0,6. 0,33 . √30. 9200 . 1200
= 12081620 N
= 1208,162 ton
Vu pons Φ Vc pons = 1093,625 ton 1208,162 ton........OK
4.3.7.11. Cek Terhadap Geser Lentur
Pengecekan Geser Lentur perlu dilakukan karena untuk d = 170
cm tiang pancang sebagian berada di luar bidang geser yang terbentuk.
Vu geser lentur = Total Qu di luar bidang geser yang terbentuk.
= Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q9+Q10+Q11+Q12+
Q13+ Q14
= 1268.023 ton
Φ Vc geser lentur = 0,6 . 0,17 . √fc . . d
= 0,6 . 0,17 . √30 . 8300 . 1200
= 556,442 ton
Vu geser lentur > Φ Vc geser lentur = 1268,023 ton > 556,442
ton........OK
Sehingga tebal pile cap (th) :
th = d + 15 cm + selimut beton + 0,5 diameter tulangan pile cap
= 120 + 15 + 5 + (0,5 . 2,5)
= 141,25 cm ==== 142 cm
BAB IV - 207
4.3.7.12. Perhitungan Penulangan Pile Cap
Menghitung momen terhadap titik berat kolom
Mu = Q10 . 3,923
= 106,239 . 3,923 ton.m
= 416,775 x 105 kg.cm
d = 120 cm
fc = 30 Mpa
fy = 400 Mpa
Mencari nilai 1
Jika fc ≤ 300 kg cm2, maka 1 = 0,85
fc > 300 kg/cm2, maka 1 = 0,85-0,0008(fc-300)
Jika 1 0,65 maka 1 = 0,65
Jadi untuk fc =300 Mpa menggunakan 1 = 0,85
Mencari nilai Mn
Mn = Mu /0,8
= 416,775 x 105 / 0,8
= 520,969 x105 kg/cm
Mencari Jenis Penulangan
K=Mn
d2.0,85.fc
=520,969 x10
5
830 1202.0,85. 300
=520,969 x10
5
3,047 x 109
BAB IV - 208
= 0,017
F = 1- √ = 0,017
F max = 1 4500
6000 fy = 0,598
Karena kondisi F < F max maka digunakan tulangan tunggal
As = F . . d. 0,85 . fc
fy
= 0,017 .830.120. 0,85 . 300
4000
= 108,54 cm2
As min = min . B. d
= 0,0025. 830. 120
= 249 cm2
Digunakan As min > As
Dipasang diameter tulangan D25 dengan jumlah tulangan:
AsD25 = ¼ . . 2,52
= ¼ . 3,14. 6,25
= 4,90625 cm2
AsD22 = ¼ . . 2,22
= ¼ . 3,14. 3,61
= 3,7994 cm2
Jumlah Tulangan (As) = 249
4,90625
= 50,752 === 51 D 25
Untuk tulangan atas (As’) = 0,15% .B.d
= 39,32 cm2
=== 40 D 22
BAB IV - 209
Detail Penulangan Pile Cap berdasarkan perhitungan yang telah
dilakukan adalah sebagai berikut:
Gambar 4.47 Detail Penulangan dan Potonga Pile Cap Tipe 14
BAB IV - 210
4.3.8 Perencanaan Tie Beam
Perencanaan tie beam (balok pengikat) meliputi penulangan utama
dan geser/sengkang. Balok pengikat yang didesain dan ditempatkan pada
dasar kolom-kolom struktur berfungsi untuk menyeragamkan penurunan
yang terjadi pada struktur tersebut dan untuk mengantisipasi tarikan atau
tekanan yang terjadi pada kolom yang bergoyang.
4.3.8.1.Gaya aksial yang bekerja pada tie beam diambil dari kolom
diatasnya.
Penulangan tie beam didasarkan pada kondisi pembebanan
dimana beban yang diterima adalah beban aksial dan lentur , sehingga
perhitungan tulangan. Gaya aksial tarik yang diterima diasumsikan
sebesar 10% dari gaya tekan pada dasar kolom.
Besarnya gaya aksial pada kolom = 7710,25 kN
Pu = 10% x Pmaks = 10% x 7710,25 = 771,025 kN
Tegangan ijin tarik beton menurut SNI 03-2847-2013 pasal
9.5.2.3 :
frijin = 0,70√f c = 0,70 x √ = 3,834 MPa
Tegangan tarik yang terjadi menurut SNI 03-2847-2013 pasa
9.5.2.3:
fr = Pu
x b x h=
771,025
0,8 x 350 x 700=0,0039 MPa
Kontrol kemanan :
BAB IV - 211
Tegangan tarik (fr) < Tegangan izin (frizin)
0,0039 3,834 → OK
4.3.8.2.Pembebanan Tie Beam:
Gaya dalam yang bekerja pada tie beam berdasarkan output dari
ETABS v9.6.0 :
Mtump = 126,269 kNm
Mlap = 52,429 kNm
Vu = 99,51 kNm
Gambar 4.48 Diagram Momen Tumpuan dan Geser
Gambar 4.49 Diagram Momen Lapangan
4.3.8.3 Perencanaan Tulangan Longitudinal
Perhitungan kapasitas penampang tie beam menggunakan
program PCA-Column.
BAB IV - 212
Gambar 4.50 Diagram interaksi pada tie beam
Hasil analisis program PCA Column dengan tulangan
12D22 didapatkan rasio penulangan :
Gambar 4.51 Hasil Analisis PCA column
= 1,89%
Syarat :
1% 6%
BAB IV - 213
1% < 1,89 < 6% (OKE)
4.3.8.2 Perhitungan Tulangan Transversal (Sengkang)
Besarnya gaya geser yang bekerja pada tie beam sebesar 99,51
kNm
Gaya geser nominal
Vn = Vu / = 99,51 / 0,75 = 132,68 kN
Kuat geser yang disumbangkan oleh beton untuk komponen
struktur yang dibebani tarik tarik aksial
Menurut SNI 03-2847-2013 pasal 11.2.1.2:
Vc = (1 Nu
14Ag) x (
√f,c
6 ) x bw x d
Vc=(1 819432
14 x 350 x 700) x (
√30
6 ) x 350 x 639=557,995 kN
Karena 0,5Vc ≤ Vn ≤ Vc, maka menggunakan persamaan :
Av
s =
bw
3fy=
350
3x240=0,486
Menurut Istimawan Husodo, apabila tulangan geser terdiri dari
tulangan tunggal atau satu kumpulan tunggal paralel tunggal
yang semuanya dibengkokkan pada jarak sama dari perletakan
dimana (V-Vc) tidak boleh melebihi 3/8√f c Sedangkan pada
tempat-tempat tertentu pada komponen struktur dimana nilai v
> 1/2Vc perlu dipasang sejumlah tulangan geser minimum :
Vs = Av x Fy x d
s= 0,486 x 240 x 629=73366,56 N
BAB IV - 214
Direncanakan tulangan geser 2Ø10
s = Av x Fy x d
Vs= 157 x 240 x 629
73366,56=323,045 mm
dipasang tulangan geser 2Ø10-150 mm
Syarat spasi maksimum tulangan geser adalah :
S = 150 mm < d 2 = 314,5 mm →OK
Detail penulangan ditunjukkan pada gambar berikut
Gambar 4.52 Detail Penulangan Tie Beam
BAB IV - 215
BAB V - 216
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
5.1. SIMPULAN
Desain Gedung Kuliah 21 Lantai yang berada di Bangkalan Madura
dirancang dengan Dual System yaitu Sistem Rangka Pemikul Momen
Khusus dan Dinding Geser. Pemodelan dan pembebanan Gedung
menggunakan Program ETABS v9.6.0 yang menghasilkan data-data sebagai
berikut:
1. Dalam perhitungan Pondasi Tiang Pancang secara teori didapatkan
dimensi pile cap 8,33 m x 4,22 m x 1,42 m menggunakan tiang
pancang produk sebanyak 14 buah. Titik perhitungan pondasi
diambil dari beban maksimum dari keseluruhan titik pondasi yang
ada.
2. Dimensi struktur gedung berdasarkan hasil analisa Program
ETABS v9.6.0 dan perhitungan secara manual dengan bantuan
Program Mathcad v.14 menghasilkan dimensi sebagai berikut :
a. Dimensi Balok terdiri dari:
B1-40x80
B2-40x80
B3-25x50
B4-25x40
BB-20x40
b. Dimensi Kolom terdiri dari:
K1-100 x 120 cm (Lantai dasar – lantai 5)
K2-90 x 110 cm (Lantai 6 – lantai 10)
K3-80 x 100 cm (Lantai 11 – lantai 15)
K4-70 x 90 cm (Lantai 16 – lantai 20)
BAB V - 217
c. Dimensi Plat lantai terdiri dari:
S1 : ketebalan 20 cm (Lantai Dasar)
S2 : ketebalan 12 cm (Lantai 1- lantai 20)
S3 : ketebalan 10 cm (Lantai Dak)
3. Dari hasil perhitungan praktis menggunakan ETABS v.9.6.0 dan
perhitungan manual secara teori menurut SNI 03-2847-2013
dengan bantuan Mathcad v.14, terjadi perbedaan yang cukup
signifikan. Perbedaan dari keduanya dapat dilihat pada Tabel 5.1
berikut:
Tabel 5.1 Perbandingan Perhitungan Praktis dan Perhitungan
Manual
DIMENSI STRUKTUR Perhitungan Praktis (mm)
Perhitungan Manual (mm)
Tumpuan Lapangan Tumpuan Lapangan
Balok 40x80
Tul Atas 1654 611 2477,508 1398,83
Tul Badan 1520,531 1520,531
Tul Bawah 1103 873 1329,79 759,88
Tul Sengkang 220,4 193,3 265,33 265,33
Kolom 100x120
Tul Utama 12000 12000 13200 13200
Tul Sengkang 0,000 0,000 928,655 928,655
Plat 12 Tul arah x 523,33 523,33 554,167 554,167
Tul arah y 523,33 523,33 554,167 554,167
4. Balok minimum agar terjadi keruntuhan yaitu B6-15x30 yang
terletak di lantai 4.
5. Rencana Anggaran Biaya dari rencana gedung kuliah 21 lantai
yaitu:
Tabel 5.2 Rencana Anggaran Biaya
BAB V - 218
5.2. SARAN
Berdasarkan perancangan yang telah dilakukan maka disarankan:
1. Pada perancangan Pondasi, bila antara masing-masing Poer saling
berdekatan, sebaiknya semua poer dicor monolit menjadi satu. Karena
bila tidak, akan sangat mempersulit proses pelaksanaan pengecoran di
lapangan.
2. Untuk perhitungan secara konservatif maka digunakan perhitungan
menurut SNI 03-2847-2013 dengan hasil yang lebih besar.
3. Terjadi keraguan pada hasil output ETABS v9.6.0 tentang hasil
simpangan antar lantai.
Pekerjaan Pondasi
Pekerjaan Struktur
10,502,043,243.54Rp
160,019,552.42Rp
Rincian Anggaran Biaya
Pekerjaan Tie Beam
18,564,328,389.49Rp
15,921,162,458.67Rp
11,974,884,696.92Rp
57,122,438,341.05Rp
Pekerjaan Plat
Pekerjaan Balok
Pekerjaan Kolom
TOTAL
BAB V - 219
220
DAFTAR PUSTAKA
Badan Standarisasi Nasional. 2013. Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk
Bangunan Gedung, SNI 03-2847,2013. Jakarta : Standar Nasional Indonesia.
Badan Standarisasi Nasional,2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa
Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, SNI 03-1726-2012.
Jakarta : Standar Nasional Indonesia.
Badan Standarisasi Nasional,2013. Beban Minimum untuk Perancangan
Bangunan Gedung dan Struktur Lain, SNI 03-1727,2013. Jakarta : Standar
Nasional Indonesia.
Tavio, BennyKusuma,2009.Desain Sistem Rangka Pemikul Momen dan Dinding
Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa.Surabaya: ITS Press
Braja M. Das, Endah, Noor, Mochtar, Indrasurya B, 1991. Mekanika Tanah,
Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis. Jakarta : Erlangga.
Wang, Ciu Kwa, dan Salmon Charles G,1990.Desain Beton
Bertulang.Jakarta:Erlangga, edisi keempat
H Kusuma Gideon-Andriono Takim,1997.Desain Struktur Rangka Beton
Bertulang di Daerah Rawan Gempa (CUR3).Jakarta:Erlangga ,edisi kedua
Dipohusodo, Istimawan, 1994. Struktur Beton Bertulang. Jakarta : Gramedia
Pustaka Utama.
Terzaghi, K.,Peck,R.B.,and Mesri,G.(1996). Soil Mechanics in Engineering
Practice. 3rd Edition. Wiley
Bowles, J E ,1991. Analisis dan Desain Fondasi, Edisi ke-4 (Jilid 1).
Jakarta :Erlangga.
Indarto, dkk (2013). Aplikasi SNI Gempa 2012 for Dummies. Bambang Dewasa
File
221
Basah K.Suryolelono,1994, Teknik Fondasi Bagian II, Nafiri, Yogyakarta
McCormac,JC. 2003. Desain Beton Bertulang Jilid 2. Jakarta :Erlangga edisi
kelima,
Terzaghi, K. dan Peck, R.B. 1967. Soil Mechanics in Engineering Practice. John
Wiley, NewYork. 729.
Wangsadinata,W.(2006). Perencanaan bangunan Tahan Gempa Berdasarkan SNI
1726-2002. Shortcourse HAKI 2006. Jakarta
Hardiyatmo, Hary Christady. 2011. Analisis dan Perancangan Fondasi
1.Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.
Hardiyatmo, Hary Christady. 2011. Analisis dan Perancangan Fondasi
2.Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.
Chua-Kia Wang, Charles G. Salmon. 1993. Disain Beton Bertulang 1. Madison :
University of Wisconsin.
Chua-Kia Wang, Charles G. Salmon. 1992. Disain Beton Bertulang 2. Madison :
University of Wisconsin.
George Winter, Arthur H Nilson. 1993. Perencanaan Struktur Beton Bertulang.
Jakarta. Pt Pradnya Paramita.
Kiyoshi Muto. 1987. Analisis Perancangan Gedung Tahan Gempa. Jakarta.
Erlangga
Gideon H kusuma, Takim Andriono. 1994. Jakarta. PT Gelora Aksara Pratama
Purwono, Rachmat dan Tavio . 2007. Evaluasi cepat Sistem Rangka Pemikul
Momen Tahan Gempa. Prosiding Seminar dan Pameran HAKI 2007.
