668 Perhitungan Struktur Baja Gedung

LAPORAN PERHITUNGAN STRUKTUR

RUKO 2 LANTAI JL. H. SANUSI PALEMBANG

DAFTAR ISI I. KRITERIA DESIGN

II. PERHITUNGAN STRUKTUR ATAS

II.1. MODEL STRUKTUR 3D

II.2. BEBAN GRAVITASI

II.3. BEBAN GEMPA

II.4. INPUT DATA SAP2000

II.5. PENULANGAN BALOK & KOLOM

III. PERHITUNGAN STRUKTUR SEKUNDER

III.1. PERHITUNGAN PELAT

III.2. PERHITUNGAN TANGGA

IV. PERHITUNGAN STRUKTUR BAWAH/PONDASI

IV.1. PERHITUNGAN PONDASI PLAT SETEMPAT

LAMPIRAN

OUTPUT PENULANGAN BALOK DAN KOLOM

I. KRITERIA DESIGN

1. Pendahuluan 1.1 Umum Gedung Ruko terdiri dari 2 lantai. Bentuk struktur adalah persegi panjang dengan panjang arah x = 16m dan panjang arah y = 13,5m. Laporan ini terutama menyajikan hasil perhitungan struktur atas yaitu meliputi perhitungan sistem rangka portal 3 dimensi. Termasuk perhitungan elemen pelat, balok, kolom. Untuk perhitungan struktur atas tersebut maka perencanaan sistem struktur atas telah dilakukan menggunakan analisa struktur 3 dimensi dengan bantuan program SAP2000 versi 7.4 1.2 Penjelasan Umum 1.2.1 Sistem Struktur Sistem struktur bangunan Ruko direncanakan terbuat dari sistem rangka portal dengan balok, kolom terbuat dari beton konvensional. Sistem pelat lantai menggunakan pelat two way beton konvensional dengan keempat sisinya dipikul oleh balok. Sistem struktur bawah atau pondasi yang direncanakan adalah menggunakan pondasi plat setempat dengan perkuatan cerucup gelam. 1.2.2 Peraturan yang Digunakan Perencanaan struktur dan pondasi bangunan ini dalam segala hal mengikuti semua peraturan dan ketentuan yang berlaku di Indonesia, khususnya yang ditetapkan dalam peraturan-peraturan berikut: 1. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, SNI 03-2847-2002 2. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, SNI 03-1726-2002 3. Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, SKBI-1.3.53.1987 Standar : 1. American Concrete Institute, Building Code Requirements for Reinforced Concrete, 5th edition, ACI 319-89 2. American Society for Testing and Materials, ASTM Standard in Building Code,Vol. 1 & 2, 1986 3. Peraturan dan ketentuan lain yang relevan. 1.2.3 Mutu Bahan yang Digunakan Dapat dijelaskan pula bahwa struktur bangunan adalah struktur beton bertulang biasa (konvensional). Mutu bahan/material struktur yang digunakan dalam perencanaan meliputi: a. Mutu Beton Kolom, balok, pelat, pondasi plat setempat : K-250 (fc = 210 kg/cm2) b. Mutu Baja Tulangan Baja tulangan polos (BJTP-24) untuk 12mm, fy = 2400 kg/cm2 Baja tulangan ulir (BJTD-40) untuk 13mm, fy = 4000 kg/cm2 1.2.4 Pembebanan Beban yang diperhitungkan adalah sebagai berikut : 1. Beban Mati (DL): yaitu akibat berat sendiri struktur, beban finishing, beban plafon dan beban dinding. Berat sendiri komponen struktur berupa balok dan kolom dihitung secara otomatis oleh SAP2000 Beban ceiling/plafond = 18 kg/m2 Beban M/E = 25 kg/m2 Beban finishing lantai keramik = 24 kg/m2 Beban plester 2,5cm = 3 kg/m2 Beban dinding bata batu : 250 kg/m2

Berat sendiri pelat lantai (t=12 cm) = 288 kg/m2 Berat sendiri pelat atap (t=10 cm) = 240 kg/m2 2. Beban Hidup (LL) Lantai 1 s/d Lantai 3 = 250 kg/m2

Plat atap = 100 kg/m2

3. Beban Gempa (E) Mengenai respon spektrum dari analisa dinamik dan analisa statik ekuivalen sepenuhnya mengikuti Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, SNI 03-1726-2002 dengan ketentuan lokasi bangunan adalah zone 2 (Palembang) dengan faktor keutamaan I = 1 dan factor reduksi gempa R=8.5 (beton bertulang daktail) dalam arah x dan arah y. Beban angin tidak ditinjau, karena tidak menentukan dibandingkan dengan beban gempa.

2. Prosedur Perencanaan Struktur Atas Pada tahap awal dari perencanaan, semua elemen struktur atas ditentukan terlebih dahulu. Kemudian hasil ini dianalisa sehingga seluruh komponen struktur diharapkan dapat mencapai hasil perencanaan yang efisien. 2.1 Pelat Lantai Analisa pelat lantai beton bertulang biasa dihitung menurut ketentuan-ketentuan yang berlaku dalam PBI 71 NI-2 yaitu pelat yang memikul beban dalam satu arah (two way slab, arah x dan y). Penulangan pelat dihitung berdasarkan kekuatan batas. 2.2 Balok-balok Lantai dan Kolom Balok-balok induk (balok portal) dan balok-balok anak dianalisa secara 3 dimensi baik terhadap beban vertikal maupun terhadap beban lateral (beban gempa) dengan mempergunakan program SAP2000 versi 7.4. Untuk penulangan lentur dipergunakan program Concrete Design yang ada dalam SAP2000 versi 7.4 dengan menyesuaikan faktor reduksi kekuatan dan kombinasi pembebanan sesuai dengan SNI 03-2847-2002. Program SAP2000 versi 7.4 secara langsung dapat mengolah gaya-gaya yang terjadi pada elemen bangunan menghasilkan luas tulangan lentur, geser, torsi yang diperlukan dan sekaligus dapat diketahui kombinasi beban mana yang paling dominan. Faktor reduksi kekuatan yang dimaksud adalah: Phi_bending = 0,8 Phi_tension = 0,8 Phi_compression(Tied) = 0,65 Phi_compression(Spiral) = 0,7 Phi_shear = 0,75

Kombinasi beban yang dimaksud adalah: 1. U = 1.2 DL + 1.6 LL 2. U = 1.2 DL + 1.0 LL + 1.0 ( 1.0 Ex 0.3 Ey) 3. U = 1.2 DL + 1.0 LL + 1.0 ( 0.3 Ex 1.0 Ey) Untuk penulangan kolom selain data-data yang telah disebutkan di atas juga dibutuhkan data-data konfigurasi tulangan pada masing-masing penampang kolom. Jadi pilihan penulangan untuk kolom adalah Check yaitu dengan konfigurasi tulangan yang ada dianalisa terhadap gaya-gaya dalam dan kombinasi pembebanan. Hasil analisa untuk penulangan kolom adalah rasio antara gaya-gaya yang terjadi dengan kapasitas dari kolom dan konfigurasi tulangan secara 3 dimensi. 2.3 Beban gempa nominal statik ekuivalen 2.3.1 Struktur gedung beraturan dapat direncanakan terhadap pembebanan gempanominal akibat pengaruh Gempa Rencana dalam arah masing-masing sumbu utama denah struktur tersebut, berupa beban gempa nominal statik ekuivalen. 2.3.2 Apabila kategori gedung memiliki Faktor Keutamaan I dan strukturnya untuk suatu arah sumbu utama denah struktur dan sekaligus arah pembebanan Gempa Rencana memiliki faktor reduksi gempa R dan waktu getar alami fundamental T1, maka beban geser dasar nominal statik ekuivalen V yang terjadi di tingkat dasar dapat dihitung menurut persamaan :

di mana C1 adalah nilai Faktor Respons Gempa yang didapat dari Spektrum Respons Gempa Rencana menurut Gambar 2 untuk waktu getar alami fundamental T1, sedangkan Wt adalah berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai. 2.3.3 Beban geser dasar nominal V harus dibagikan Sepanjang tinggi struktur gedung menjadi beban-beban gempa nominal statik ekuivalen Fi yang menangkap pada pusat massa lantai tingkat ke-i menurut persamaan :

di mana Wi adalah berat lantai tingkat ke-i, termasuk beban hidup yang sesuai, zi adalah ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral, sedangkan n adalah nomor lantai tingkat paling atas. 2.4 Analisis statik ekuivalen Mengingat pada struktur gedung beraturan pembebanan gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana dapat ditampilkan sebagai beban-beban gempa nominal statik ekuivalen Fi yang menangkap pada pusat massa lantai-lantai tingkat, maka pengaruh beban-beban gempa nominal statik ekuivalen tersebut dapat dianalisis dengan metoda analisis statik 3 dimensi biasa yang dalam hal ini disebut analisis statik ekuivalen 3 dimensi. 3. Prosedur Perencanaan Struktur Bawah Dari perhitungan dan analisa akibat beban tetap dan sementara diperoleh gaya-gaya yang bekerja pada setiap pondasi. Semua pondasi pelat setempat dianalisa/diperiksa terhadap semua keadaan pembebanan tersebut di atas. Hasil dari analisa secara keseluruhan memperlihatkan bahwa seluruh hasil perhitungan sesuai dengan batas-batas perencanaan.

II. PERHITUNGAN STRUKTUR ATAS

II.1. MODEL STRUKTUR 3D Pemodelan Struktur a.Struktur dimodelkan dalam 3 dimensi dengan menggunakan elemen kolom dan balok Ukuran arah-x =4m+4m+4m+4m=16m Ukuran arah-y=1,5m+4m+4m+4m=13,5m Ukuran arah-z=4m+4m+4m=12m b. Kolom dianggap terjepit penuh pada bagian bawah, dengan memberikan balok sloof yg menghubungkan kolom-kolom bagian bawah c. Beban-beban gravitasi (beban mati dan beban hidup) disalurkan dari pelat ke balok, kemudian didistribusikan ke kolom d. Struktur dan komponen struktur direncanakan hingga semua penampang mempunyai kuat rencana minimum sama dengan kuat perlu yang dihitung berdasarkan kombinasi beban dan gaya terfaktor sesuai dg aturan

DENAH (XY-PLANE)

TAMPAK DEPAN (XZ-PLANE)

TAMPAK SAMPING (YZ-PLANE)

PERSPEKTIF SUDUT (STRUKTUR+TANGGA)

PERSPEKTIF DEPAN (STRUKTUR+TANGGA)

PERSPEKTIF SAMPING (STRUKTUR+TANGGA)

II.2. BEBAN GRAVITASI

BEBAN GRAVITASI PORTAL BIDANG YZ

BEBAN GRAVITASI PORTAL BIDANG XZ

PERSPEKTIF BEBAN GRAVITASI

II.3. BEBAN GEMPA

BEBAN GEMPA ARAH X- PER PORTAL BIDANG XZ

BEBAN GEMPA ARAH Y- PER PORTAL BIDANG YZ

II.4. INPUT DATA SAP2000

DATA INPUT TERLAMPIR

II.5. PENULANGAN BALOK & KOLOM

TABEL JUMLAH TULANGAN

DATA OUTPUT CONCRETE DESIGN TERLAMPIR

TABEL HASIL PERHITUNGAN PENULANGAN

PENULANGAN BALOK DAN KOLOM (BIDANG YZ)

PENULANGAN BALOK DAN KOLOM (BIDANG XZ)

III. PERHITUNGAN STRUKTUR SEKUNDER

III.1. PERHITUNGAN PELAT 4mX4m

Momen max pelat lantai (Mx-tm)

Momen max pelat lantai (My-tm)

III.2. PERHITUNGAN TANGGA

Momen max tangga (Mx-tm)

Momen max tangga (My-tm)

IV. PERHITUNGAN STRUKTUR BAWAH/PONDASI

IV.1. PERHITUNGAN PONDASI PLAT SETEMPAT UKURAN 1,25mx1,25mx0,2m

Pmax = 49,64ton +13,96ton = 63,6ton

Pemodelan pelat pondasi setempat UKURAN 1,25mx1,25mx0,2m

Momen max pelat pondasi setempat UKURAN 1,25mx1,25mx0,2m (tm)

IV.2. PERHITUNGAN PONDASI PLAT SETEMPAT UKURAN 1,25mx2,75mx0,2m

P1max = 32,275ton +8,893ton = 41.168ton

P2max = 20,858ton +2,729ton = 23.587ton

Pemodelan pelat pondasi setempat UKURAN 1,25mx2,75mx0,2m

Momen max pelat pondasi setempat UKURAN 1,25mx2,75mx0,2m (Mx-tm)

Momen max pelat pondasi setempat UKURAN 1,25mx2,75mx0,2m (My-tm)

UNTUK SITE MIX

USULAN METODA PERHITUNGAN INTERAKTIF STRUKTUR PONDASI DI ATAS TANAH LUNAK DENGAN MENYERTAKAN PENGARUH

PENURUNAN KONSOLIDASI JANGKA PANJANG.

Oleh Yudhi Lastiasih *

Indrasurya B. Mochtar **

ABSTRAK Perhitungan pondasi dangkal seperti pondasi pelat penuh ( mat foundation), pondasi sarang laba-laba dan pondasi cakar ayam di atas tanah lunak belum ada yang memasukkan unsur penurunan konsolidasi tanah dasar dalam perhitungan. Umumnya dalam perhitungan yang ada, struktur atas dan bawah dianggap terpisah. Untuk memasukkan konsolidasi jangka panjang, masalahnya adalah gedung kaku menyebabkan penurunan yang relatif merata, padahal untuk penurunan konsolidasi yang merata dibutuhkan reaksi tanah yang tidak merata. Hal ini tidak dapat dipenuhi dalam sistem perhitungan terpisah seperti yang ada selama ini. Pada uraian ini diupayakan suatu metoda perhitungan struktur yang dapat mengalami penurunan secara merata selama konsolidasi tanah berlangsung, tanpa menyebabkan terjadinya kerusakan pada strukturnya. Perhitungan dilakukan dengan program khusus dengan asumsi reaksi tanah selalu menghasilkan penurunan yang merata. Dari metode ini diusulkan cara perhitungan interaksi tanah gedung yang menyebabkan gedung dapat mengalami settlement tanpa rusak. 1. Latar Belakang

Gedung berlantai > 2 dibangun di atas tanah yang lunak jarang

yang menggunakan pondasi dangkal, umumnya dengan pondasi tiang pancang. Kalau

tanah lunak > 15 m , maka penggunaan tiang pancang akan menjadi mahal. Akan

tetapi banyak perencanaan tetap enggan menggunakan jenis pondasi langsung yang

lebih murah, karena dibanyak kasus telah terjadi banyak masalah kerusakan pada

gedungnya akibat penurunan konsolidasi tanah dasar. Jadi meskipun mahal, pondasi

tiang pancang tetap menjadi alternatif utama.

Pada perencanaan dengan pondasi langsung maupun tiang pancang,

umumnya struktur yang direncanakan oleh para perencana dianggap ditumpu secara

sempurna baik terjepit maupun tersendi. Anggapan ini menunjukkan bahwa struktur

dianggap terpisah dengan pondasi (tanah), meskipun kenyataannya struktur dan

pondasi (tanah) merupakan sebuah sistem struktur pondasi yang utuh yang tidak

terpisah.. Selain itu akibat beban struktur akan terjadi deformasi berupa penurunan

pada tanah, dan penurunan ini akan mempengaruhi/mengubah gaya-gaya dalam pada

struktur. Jadi, akibat penurunan tanah harus di-inputkan kembali dalam perhitungan

gedungnya.

Bila diharapkan suatu gedung berpondasi dangkal berdiri di a

tas tanah lunak tanpa mengalami kerusakan yang berarti, gedung tersebut

haruslah memenuhi beberapa persyaratan berikut :

1. Gedung harus cukup kaku untuk melawan perbedaan penurunan (differential

settlement) sehingga hampir tidak ada differential settlement pada tanah akibat

konsolidasi tanah dasar. Jadi konsolidasi tanah yang diakibatkan oleh berat

gedung adalah praktis merata (uniform).

2. Gedung tersebut haruslah mengakibatkan reaksi perlawanan tanah yang tidak

merata sedemikian rupa sehingga dihasilkan penurunan konsolidasi yang

merata seperti pada Gambar 1.

Gambar 1. Bentuk penurunan diatas media elastis ,penurunan merata akibat beban tak merata

3. Jumlah reaksi total tanah dasar haruslah sama dengan berat gedung. Jadi

==WdA. berat gedung. 4. Memenuhi toleransi differential settlement untuk bangunan beton yaitu 0.002

s/d 0.003, untuk bangunan baja yaitu 0.006 s/d 0.008.

1 2 1 = 2

Sampai saat ini belum pernah dicoba pendekatan di atas karena antara lain

kesulitan dalam mendapatkan konfigurasi tegangan reaksi tanah yang menghasilkan

penurunan konsolidasi yang merata. Hal ini karena konfigurasi tegangan yang

menyebabkan penurunan konsolidasi yang merata tersebut juga sangat tergantung dari

antara lain : tebal lapisan tanah yang memampat, jumlah lapisan, jenis lapisan dan

parameter pemampatannya dan dimensi gedungnya.

Telah dilakukan penelitian lanjutan dengan menggunakan alat bantu program

komputer untuk melihat bagaimana sistem struktur gedung yang berpondai dangkal

ditinjau terhadap penurunan konsolidasi merata (Lastiasih dan Mochtar,2004).Dari

penelitian tersebut diusulkan suatu metoda interaktif struktur tanah sedemikian rupa

sehingga gedung bertingkat dengan pondasi dangkal dapat dibuat mengalami

penurunan yang relative merata sehingga tidak rusak selama terjadinya peristiwa

konsolidasi tanah. Usulan metoda inilah yang diulas dalam makalah ini.

2. Dasar perhitungan penurunan konsolidasi

Bilamana suatu lapisan tanah yang compressible dan jenuh air diberi

penambahan beban, penambahan beban pada awalnya akan diterima oleh air didalam

pori tanah sehingga tekanan air pori akan naik secara mendadak. Kondisi tersebut

menyebabkan air pori berusaha untuk mengalir keluar, dan kemudian peristiwa ini

secara lambat laun disertai dengan pemampatan lapisan tanah yang terbebani.

Kejadian ini disebut sebagai penurunan konsolidasi (consolidation settlement) dari

tanah tersebut.

Perhitungan penurunan konsolidasi secara umum melibatkan tiga persamaan

utama yaitu :

1. Persamaan untuk menghitung distribusi tegangan akibat beban di permukaan

tanah pada suatu lokasi tertentu di bawah muka tanah;

( )25223

.23

zL

zPpz +=

22 zxL +=

Dimana :

P = beban titik

Z = kedalaman dari muka tanah ke titik yang ditinjau

X = jarak horisontal dari beban titik ke titik yang ditinjau

2. Persamaan perhitungan konsolidasi pada tiap lapisan tanah, berdasarkan

distribusi tegangan yang didapat dari persamaan pertama untuk waktu tak

hingga;

- Kondisi tanah terkonsolidasi normal (0 = c)

+

+= '

0

'0

0

log1

eHCcSc

- Kondisi tanah terkonsolidasi lebih (0 < c)

Bila 0+ < c maka :

+

+= '

0

'0

0

log1

eHCsSc

Bila 0+ > c maka :

+

++

+= '

'0

0'

'

0

log1

log1 co

c

eHCc

eHCsSc

Dimana :

H = tebal lapisan lempung

E0 = angka pori awal ( initial void ratio)

Cc = indeks kompresi ( compression index)

Cs = indeks mengembang (swelling index)

= besarnya tegangan akibat pembebanan di muka tanah (surcharge)

0 = tegangan overburden efektif ( effective overburden pressure)

c = tegangan prakonsolidasi efektif ( effective praconsolidation

pressure)

3. Persamaan untuk perhitungan kecepatan penurunan konsolidasi.

v

drv

cHTt

2.=

Dimana :

t : waktu untuk menyelesaikan konsolidasi

Hdr : panjang aliran rata-rata yang harus ditempuh oleh air pori selama

proses konsolidasi

Tv : Faktor waktu

cv : koefisien konsolidasi

3. Asumsi dasar yang digunakan dalam usulan metoda perhitungan interaktif

struktur pondasi

1. Diatas media elastis, penurunan yang merata tidaklah dihasilkan oleh beban

yang merata. Sebaliknya beban merata menghasilkan penurunan yang tidak

merata.

2. Supaya penurunan merata dan tidak miring gedung dibuat simetris

PB = pusat berat gedung

O = pusat bidang kontak pondasi

3. Gedung kaku tahan diferential settlement, jadi settlement dianggap merata jadi

gedung mengalami penurunan sebagai berikut :

1 2 1 = 2

. O

. PB W

Penurunan (settlement)

f()

= dAw .

4. Bisa dicari reaksi tanah sedemikain rupa dengan distribusi tegangan ()

sehingga didapatkan = dAw . . Reaksi ini adalah reaksi yang menghasilkan penurunan (settlement) konsolidasi merata untuk jangka waktu tertentu.

5. Bila gedung tahan berdiri diatas pondasi pegas ekivalen berarti gedung

tersebut OK.

=

ct

i

ctsi S

FS

pegasperGayak == ..

t = waktu tertentu misal 20 tahun

6. Terlebih dahulu dicari daya dukung tanah yang di atas tanah tersebut akan

dibangun suatu gedung, apakah tanah tersebut mampu bila di atasnya

dibangun gedung dengan 1 atau 2 ataupun 3 tingkat. Apabila ternyata tanah

tersebut tidak mampu ditinjau dari daya dukungnya, ada beberapa alternatif

yang bisa dipergunakan yaitu :

a. Dengan memperbaiki tanah tersebut terlebih dahulu

b. Dengan memperlebar pondasi dari gedung tersebut

c. Kombinasi dari Alternatif 1 dan 2

d. Tidak jadi membangun di atas tanah tersebut dengan pondasi dangkal.

x spring

Kaku

k spring bervariasi

Sehingga reaksi menjadi : Pondasi pegas ekivalen

7. Setelah diketahui daya dukung tanah mampu, mulai dicari konfigurasi

pembebanan. Terlebih dahulu diasumsikan bahwa beban yang berada di atas

titik berat gedung titik pusat bidang kontak pondasi dengan tanah, setelah itu dihitung besarnya tegangan yang terjadi pada lapisan dan titik yang ditinjau.

8. Dengan diketahui besarnya tegangan akibat pembebanan pada permukaan

tanah maka dapat dihitung besarnya penurunan konsolidasi tiap lapisan , dan

dari sinilah didapatkan total penurunan yang terjadi. Bila penurunan ini tidak

sama di sembarang titik, maka proses iterasi untuk mencari pembebanan mulai

dilakukan. Proses iterasinya dilakukan dengan menambah nilai P (beban di

permukaan tanah) yang berada diujung-ujung dan mengurangi nilai P yang

berada ditengah-tengahnya. Iterasi baru berhenti jika penurunan total yang

dihasilkan pada sembarang titik besarnya sama. Toleransi untuk beda

penurunan yang masih dianggap sama sebesar 0,1 inchi atau 2,5 mm

9. Setelah mendapatkan konfigurasi pembebanan yang dimaksud, yaitu yang bisa

menyebabkan terjadinya penurunan yang merata di sembarang titik, maka

dapat diketahui reaksi yang terjadi pada tanah. Penurunan yang disebabkan

oleh konsolidasi tanah dasar ini pada tiap lapisan di sembarang titik besarnya

berlainan, tetapi bila ditotal dari semua lapisan itu hasilnya sama di sembarang

titik.

10. Reaksi tanah yang menghasilkan penurunan konsolidasi tanah yang merata di

atas dapat dianggap sama dengan reaksi tanah yang melawan beban pondasi

gedung. Jadi bila misalnya tanah diasumsikan sebagai media elastis berupa

sekumplan pegas, pegas-pegas tersebut harus dibuat memiliki konstanta pegas

yang tidak sama sehingga dengan penurunan yang merata ( sama), reaksi

pegas (= reaksi tanah) tidaklah merata.

iisi

Fk = ..(1)

Jumlah total reaksi pegas inI harus sama dengan jumlah total berat gedungnya.

=WdAF. (2) =

=n

iiFW

1

sin

ii kW .

1=

=

Karena 1 = 2 = 3 =n = , maka didapat

==

==n

isi

n

isii kkW

11 (3)

Bila dikaitkan dengan umur rencana dari struktur maka yang dipakai sebagai acuan bukanlah total yang dihasilkan dari perumusan Sctotal untuk waktu tak terhingga, melainkan

totalU = , atau

totalScU = % (4) dimana U = derajat konsolidasi berdasarkan umur rencana gedung.

11. Kemudian harus dicek terlebih dahulu apakah daya dukung tanah mampu

memenuhi atau tidak. Apabila telah memenuhi persyaratan daya dukung tanah

maka gedung tersebut akan diuji kekuatannya bila diletakkan pada tanah yang

dianggap sebagai media elastis yang terdiri dari sekumpulan pegas yang

mempunyai konstanta pegas berlainan.

12. Dengan meletakkan gedung pada tanah yang dianggap terdiri dari sekumpulan

pegas yang mempunyai konstanta pegas berlainan maka dihasilkan gaya-gaya

dalam dari gedung tersebut. Setelah diketahui reaksi-reaksi dari gedung

tersebut maka reaksi tersebut diterapkan pada tanah dibawahnya apakah

penurunan yang terjadi masih merata atau tidak ataukah terjadi differential

settlement yang masih memenuhi batasan differential settlement untuk

bangunan beton yaitu 0.002 s/d 0.003 setengah bentang bangunan dan untuk

bangunan baja yaitu 0.006 s/d 0.008

13. Apabila penurunannya merata maka sampai umur rencana gedung tersebut

tidak akan mengalami retak dan apabila penurunannya tidak merata maka

gedung tersebut akan mengalami retak sehingga perlu diubah dimensi dari

bagian struktur gedung tersebut hingga mampu menerima reaksi tersebut

hingga umur yang direncanakan. Kontrol retak yang dilakukan berdasarkan

Pedoman ACI yang menentukan bahwa z tidak melampaui 175 kip/inchi (30.6

MN/m) untuk konstruksi yang terlindung dan z tidak melampaui batas 145

kip/inchi (25.4 MN/m) untuk konstruksi yang dihujan-anginkan. Dimana z

dapat dicari dari persamaan

hcs C

wAdfz == 3 .(5)

4. Analisa

Dengan menggunakan metoda perhitungan interaktif struktur pondasi di atas

tanah lunak yang menyertakan pengaruh penurunan konsolidasi jangka panjang

dicoba diterapkan pada struktur dengan lebar bangunan 12 m, jarak kolom 3 m dan

jumlah tingkat 1 seperti terlihat pada Gambar 2. Struktur ini dicoba dengan metode

yang diusulkan pada penulisan kali ini dan juga dengan metode konvensional.

Diharapkan dengan membandingkan kedua metode ini, maka dapat kita ketahui

besarnya settlement dan momen yang terjadi pada struktur tersebut. Sehingga bisa

direncanakan gedung yang memperhatikan settlement yang terjadi.

(a) Konvensional (b) Elastis

Gambar 2. Pemodelan struktur

Setelah diadakan perhitungan dengan kedua metoda maka didapatkan hasil sbb :

Momen yang terjadi pada balok dapat dilihat pada Tabel 1.

- Konvesional adalah metoda yang tidak memasukkan penurunan pada perhitungan

strukturnya.

- Elastis adalah metoda yang memasukkan penurunan ( settlement) pada perhitungan

strukturnya.

Tabel 1

No Konvensional Elastis Mtump.ki Mlap. Mtump.ka Mtump.ki Mlap. Mtump.ka

1 0.352 0.1975 0.3946 1.3152 5.2917 8.0209 2 0.3808 0.1902 0.3804 6.1899 2.5017 6.3826 3 1.6247 1.2894 2.2651 2.855 1.5074 0.7593 4 2.1844 1.0681 2.1441 3.044 1.3164 0.9515 5 0.9665 0.926 1.4687 2.1656 0.9235 0.4409 6 1.4315 0.7093 1.4297 1.6771 1.0637 0.5458

Hasil perhitungan menunjukkan bahwa perhitungan konvensional menghasilkan

momen yang lebih kecil daripada perhitungan dengan metode yang diusulkan ini. Dari

hasil tersebut dapat ditarik benang merah kenapa terjadi kerusakan dalam bentuk

retak-retak pada dinding, balok dan kolom. Dengan melihat bahwa momen yang

sesungguhnya terjadi jauh lebih besar apabila kita memperhitungkan settlement yang

1

3 4

2

5 6

1

3 4

2

5 6

ada daripada momen yang dihasilkan dari metoda tanpa memperhitungkan settlement.

Oleh karena itulah mengapa sering terjadi kerusakan berupa retak-retak pada

bangunan yang dibangun di atas tanah lempung lunak.

Pada perhitungan konvensional dihasilkan penurunan yang tidak merata pada

tiap tiap titik yang ditinjau melainkan semakin besar penurunan yang terjadi pada

setengah bentang bangunan. Sedangkan pada metode elastis penurunan yang

dihasilkan cenderung merata karena reaksi yang terjadi pada tanah tidak merata . Hal

ini dapat dilihat pada tabel 2.

Tabel 2. Penurunan pada struktur dengan metode elastis

No Titik Reaksi pada tanah Sc (m) pada Metoda Elastis 1 7.38713 0.2270 2 6.51625 0.2287 3 6.29995 0.2323 4 6.26056 0.2366 5 6.26055 0.2382 6 6.26054 0.23967 6.26053 0.24078 6.26054 0.2390 9 6.26055 0.2383

10 6.26056 0.2366 11 6.29995 0.2323 12 6.51625 0.2287 13 7.38713 0.2270

5. Kesimpulan

Dari uraian-uraian yang telah dikemukakan, maka dapat disimpulkan beberapa hal

sebagai berikut :

1. Kalau gedungnya kaku sehingga penurunan relative merata maka reaksi media

elastis yang terjadi tidak merata, inilah yang membedakan dengan perhitungan

metode konvensional dimana reaksi pada tanah merata sehingga menghasilkan

penurunan yang tidak merata.

2. Gedung bertingkat berpondasi dangkal yang dibangun diatas tanah yang

compressible tidak boleh dihitung dengan metode konvensional, perhitungan

struktur harus memperhitungkan interaksi tanah struktur , karena momen yang

terjadi sesungguhnya jauh lebih besar.

DAFTAR PUSTAKA

ACI Committee 336 (1988). "Suggested analysis and design procedures for combined footings and mats", ACI Structural Journal, American Concrete Institute, Detroit, Mich. U.S.A., Vol. 85,No. 3, pp. 304-324. ACI Committee 336 (1989). Closure to "Suggested analysis and design procedures for combined footings and mats", ACI Structural Journal, American Concrete Institute, Detroit, Mich. U.S.A.,Vol. 86, No. 1, pp. 113-116. Al-Shamrani, M. A. and Al-Mashary, F. A. (1999), Development of A Computer Program for Study of Soil-Structure Interaction, Final Report for Project No. R-7-416, Research Center, College of Engineering, King Saud University, Riyadh Saudi Arabia. Arif,Mustain, 2003, Studi Pengaruh Penurunan Konsolidasi Tanah Dasar terhadap Gedung Berpondasi Dangkal, Thesis Pasca Sarjana Jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS. Bowles, J.E. (1996) ,Foundation Analysis and Design,5thdition, McGraw-Hill, 1175 p. Buisman, A. S. K. (1936). Results of Long Duration Settlement Tests, Proceedings, 1st International Conference on Soil Mechanics and Foundation engineering, Vol. 1, pp. 103-106. Burland, J. B., B. B. Broms and V. F. B. de Mello (1977). "Behaviour of foundations and structures", Proceedings of the Ninth International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Japanese Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering, Tokyo, Japan, Vol. 2, pp. 495-546. Chamecki, S. (1956). Structural Rigidity in Calculating Settlements, Journal of Soil Mechanics and Foundation Division, ASCE, Vol. 82, SM 1, pp. 1-19. Dewobroto, Wiryanto.,2003, Aplikasi Sains dan Teknik dengan Visual Basic 6.0, Penerbit PT. Elex Media Komputindo. Goschy, B. (1978). Soil-Foundation-Structure Interaction, Journal of the Structure Division, ASCE, Vol. 104, No. ST5, pp. 749-761.

Hemsley, J. A. (ed.) (2000). "Design applications of raft foundations", Thomas Telford Ltd.,London, U.K., 626 pp. Hetnyi, M. (1946). "Beams on elastic foundation", The University of Michigan Press, Ann Arbor, Mich., U.S.A., 255 pp. Horvilleur, J. F. and V. Patel (1995). "Mat foundation design - a soil-structure interaction problem", Design and Performance of Mat Foundations; State-of-the-Art Review, E. J. Ulrich (ed.), American Concrete Institute, Detroit, Mich., U.S.A., pp. 51-94. King, G. J. W. and Chandrasekaran, V. S. (1974). An Assessment of the Effects of Interaction Between a Structure and its Foundation, Proceedings, Conference on Settlement of Structures, Cambridge,Penteck Press, London, pp.368-383. Lambe T.W and Whitman R.V: Soil Mechanics. J. Wiley & Sons,Inc., New York, 1969, 553 pp. Lee, I. K. and Harrison, H. B. (1970). Structure and Foundation Interaction Theory, Journal of Structure Division, ASCE, Vol. 96 No. ST2, pp. 177-197. Lee, I. K. and Brown, P. T. (1972). Structure-Foundation Interaction Analysis, Journal of Structure Division, ASCE, Vol. 98 No. ST11, pp. 2413-2431. Lukito,Doddy E.,1998, Metode Perhitungan Penurunan Konsolidasi pada Segala Titik di Permukaan Tanah Dengan Menggunakan Program Komputer, Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS. Lysmer, J., M. Tabatabai-Rassi, F. Jajirian, S. Vahdani, and F. Ostadan, 1981, SASSI C A System for Analysis of Soil-Structure Interaction, Report UCB/GT/81-02. Berkeley: University of California,

Lysmer, J., T. Udka, C. P. Tsai, and H. B. Seed. 1975, FLUSH: A Computer Program for Approximate 2-D Analysis of Soil-Structure Interaction Problems, Report EERC 75-30. Berkeley: University of California, Meyerhof, G.G. (1947). The Settlement Analysis of Building Frames, The Structural Engineer, Vol.25, pp. 369-409. Meyerhof, G.G. (1953). Some Recent Foundation Research and its Application to Design, TheStructural Engineer, Vol. 31, pp. 151-167. Miyahara, F. and Ergatoudis, J. G. (1976). Matrix Analysis of Structure-Foundation, Journal of Structure Division, ASCE, Vol. 102, No. ST1, pp. 251-265. Mochtar,I.B.,2001, Tinjauan Beberapa Kasus Masalah Pondasi di Lapangan (Belajar dari Pengalaman), Majalah TORSI, Jurusan Teknik Sipil ITS,Nopember 2001. Tavio,1998, Analisa Pengaruh Konfigurasi Struktur dan Ketebalan Pondasi Terhadap Gaya Dalam Struktur Berdasarkan Peninjauan Interaksi Struktur-Tanah pada Gedung

Berpondasi Dangkal di Atas Tanah Sebagai Media Elastis, Thesis Pasca Sarjana Jurusan Teknik Sipil FTS-ITS. Terzaghi, Karl, Peck, Ralph B., Mesri, Gholamreza (1996), Soil Mechanics in Engineering Practice, 3rd Edition, Wiley-Interscience Publication

Wood, L. A. and Larnach, W. J. (1975). The Interactive Behavior of a Soil-Structure System and its Effect on Settlements, Proceedings of the Technical Session of a Symposium held at University of New South Wales, Australia, pp. 75-88.

PERENCANAAN GEDUNG PERPUSTAKAAN 5 ( LIMA ) LANTAI

DENGAN PRINSIP DAKTILITAS TINGKAT DUA

Tugas Akhir

untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Sipil

diajukan oleh

S U Y O N O

N.I.M : D 100 960 286

N.I.R.M : 96.6.106.03010.50286

kepada

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2004

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Perkembangan dunia ilmu pengetahuan ( science ) semakin cepat setiap

waktu dan akan terus berkembang sesuai dengan kemajuan jaman. Buku

merupakan sumber ilmu pengetahuan yang dapat membuat seseorang menjadi

mengerti akan ilmu pengetahuan, baik itu ilmu sosial maupun ilmu alam.

Memasyarakatkan budaya membaca dan memahami tentang ilmu pengetahuan

merupakan tujuan dari pendidikan nasional untuk meningkatkan Sumber Daya

Manusia ( SDM ) yang sudah lama digalakan oleh Pemerintah, untuk tujuan

tersebut dibutuhkan adanya prasarana penunjang. Prasarana penunjang tersebut

diantaranya adalah gedung perpustakaan.

Kodya Surakarta merupakan suatu kota yang cukup besar dengan

banyaknya penduduk yang membutuhkan suatu perpustakaan pusat kota yang

menyediakan buku-buku referensi untuk pengembangan SDM setiap anggota

masyarakat. Pembangunan perpustakaan pusat kota diharapkan akan dapat lebih

menggugah minat masyarakat kota untuk mempelajari ilmu pengetahuan sesuai

dengan minat dan bakat masing-masing.

Perencanaan gedung perpustakaan pusat kota perlu mempelajari struktur

organisasi suatu perpustakaan modern agar fungsi bangunan gedung tersebut

memenuhi syarat untuk pengembangan dimasa yang akan datang.

B. Maksud dan Tujuan

Perencana atau Ahli konstruksi yang baik ( professional engineers ),

dewasa ini sangat dibutuhkan sesuai dengan keadaan negara Indonesia yang

sedang giat membangun. Seorang Perencana diharapkan dapat menyesuaikan diri

dengan keadaan alam dan lingkungan dimana tempatnya berada serta

perkembangan teknologi.

none or nothing1

Perkembangan ilmu pengetahuan dibidang perencanaan struktur gedung

dengan bahan beton bertulang telah berkembang, ini dapat dilihat dari peraturan

atau standar tata cara perencanaan struktur beton bertulang di Indonesia yang telah

mengalami perbaikan dari Peraturan Beton Indonesia 1971 ( PBI-1971 ) menjadi

Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung yang terbaru yaitu

SK SNI T-15-1991-03. Maksud dari Tugas Akhir yang dibuat oleh Penyusun ini

adalah mencari hasil perhitungan struktur dari gedung yang akan direncanakan

dengan prinsip gedung tahan gempa. Perhitungan struktur gedung tersebut terdiri

dari perhitungan struktur beton untuk kerangka bangunan dan perhitungan struktur

baja untuk atap bangunan. Perhitungan struktur untuk kerangka ( frame ) ini

menggunakan / mengacu pada Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk

Bangunan Gedung SK-SNI T-15-1991-03, sedangkan untuk perhitungan struktur

rangka atap baja (truss) mengacu pada Peraturan Perencanaan Bangunan Baja

Indonesia ( PPBBI-1983 ).

Perincian mengenai perencanaan struktur dari gedung perpustakan tersebut

dijelaskan sebagai berikut :

1. Mengetahui hasil perhitungan struktur baja untuk atap gedung, meliputi

dimensi profil yang digunakan serta jumlah baut sebagai alat penyambungnya.

2. Mengetahui hasil perhitungan struktur beton untuk kerangka gedung tersebut,

meliputi :

a. Dimensi serta penulangan yang digunakan untuk elemen kolom sesuai

dengan prinsip daktilitas tingkat 2 ( terbatas ).

b. Dimensi serta penulangan yang digunakan untuk elemen balok, sesuai

dengan prinsip daktilitas tingkat 2 ( terbatas ).

c. Dimensi serta penulangan pelat lantai dan tangga.

3. Mengetahui dimensi serta penulangan yang digunakan untuk dinding

basement dan pondasi bangunannya.

C. Ruang Lingkup Perencanaan

Ruang lingkup permasalahan perlu ditentukan, guna membatasi

permasalan yang akan dibahas. Beberapa batasan masalah yang dipakai dalam

none or nothing2

perhitungan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Perencanaan hanya pada perhitungan atap baja, perhitungan struktur beton

( pelat lantai, tangga, balok dan kolom ) dan perencanaan pondasi.

2. Lokasi gedung berada di wilayah Surakarta ( wilayah gempa 3 ).

3. Digunakan mutu beton, fc = 30 MPa.

4. Digunakan mutu baja, fy = 320 MPa dan fy, s = 240 MPa.

5. Gedung direncanakan tahan gempa dengan prinsip daktilitas tingkat 2 /

terbatas ( limited ductility ).

6. Modulus elastisitas baja tulangan, ES = 2,0 x 105 MPa.

7. Perhitungan pembebanan mengikuti Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk

Gedung, PPIUG-1983.

8. Perencanaan struktur rangka atap ( truss ) mengacu pada Peraturan

Perencanaan Bangunan Baja Indonesia, PPBBI-1983.

9. Perencanaan beton berdasarkan Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk

Bangunan Gedung, SK SNI T-15-1991-03.

10. Pembagian gaya geser gempa mengikuti buku Pedoman Perencanaan

Ketahanan Gempa Indonesia Untuk Gedung dan Rumah, SKBI-1.3.53.1987.

11. Perhitungan analisis struktur menganggap bahwa bahan elastis linear,

tegangan berbanding lurus dengan regangan ( Hookes law ).

12. Tidak dibahas perencanaan bangunan tambahaan seperti instalasi listrik,

sanitair dan plafond serta pintu dan jendela.

13. Tidak dibahas Rencana Anggaran Biaya ( R.A.B. ) bangunannya.

14. Tidak diadakan penelitian daya dukung tanah untuk lokasi gedung yang

direncanakan, sehingga data teknis keadaan tanah diasumsikan sendiri oleh

Penyusun.

D. Keaslian Tugas Akhir

Mengenai perencanaan arsitektural gedung perpustakaan pusat kodya

Surakarta telah dibuat oleh Setiawan, W. ( 2000 ) dalam Tugas Akhir Teknik

Arsitektur Universitas Muhammadiyah Surakarta. Perencanaan arsitektur yang

telah dibuatnya merupakan perpustakaan umum yang dikoordinasi oleh

none or nothing3

Pemerintah Kodya Surakarta dan sebagai Pelaksana dikendalikan oleh pihak

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Gedung perpustakaan yang telah direncanakan mempunyai bentuk yang

tidak beraturan / a-simetris, mempunyai jumlah lantai utama ada 3 dengan 1 lantai

tambahan. Penyusun dalam kesempatan ini mengadakan perubahan dalam bentuk

maupun tata ruang, diusahakan sedapat mungkin simetris sesuai dengan prinsip

gedung tahan gempa. Perencanaan elemen struktural gedung perpustakaan yang

sedang direncanakan ini belum pernah dilakukan oleh Perencana lain.

none or nothing4

Perancangan Struktur Beton Bertulang dengan SAP2000 1

Perancangan Balok Beton Bertulang dengan SAP20001 Wiryanto Dewobroto (http://sipil-uph.tripod.com) 2

Makalah ini membahas detail langkah-langkah perancangan balok beton bertulang dengan SAP2000 , sekaligus perbandingan desain dengan secara manual pada problem yang sama. Terbukti dengan merubah parameter faktor reduksi kekuatan maka hasil program sesuai dengan Code Indonesia (SK SNI T-15-1991-03). Perancangan struktur tahan gempa yang mensyaratkan daktailitas secara khusus telah ditetapkan sebagai nilai default pada perancangan rangka beton bertulang, sehingga untuk struktur rangka biasa (beban gravitasi) maka fasilitas default tersebut perlu dinon-aktifkan, jika tidak maka hasilnya tidak ekonomis (boros).

Pendahuluan Program komputer rekayasa (SAP2000, GT-Strudl, ANSYS, dll) berbeda dengan program komputer umum (EXCEL, AutoCAD, Words, dll) , karena pengguna dituntut untuk memahami latar belakang metoda maupun batasan dari program tersebut. Developer program secara tegas menyatakan tidak mau bertanggung jawab untuk setiap kesalahan yang timbul dari pemakaian program. Umumnya manual yang melengkapi program cukup lengkap , bahkan terlalu lengkap (baca: sangat tebal) sedangkan semakin hari program yang dibuat menjadi semakin mudah digunakan tanpa harus membaca manual maka mempelajari secara mendalam materi manual program sering terabaikan. Oleh karena itu dengan disajikannya contoh penyelesaian program dan hitungan manual pembanding yang detail tetapi ringkas tentu sangat berguna.

Desain Penampang dengan SAP2000 Program SAP2000 menyediakan fitur dan modul terintegrasi yang lengkap untuk desain struktur baja dan beton bertulang. Pengguna diberi kemudahan untuk membuat, menganalisis, dan memodifikasi model struktur yang direncanakan dengan memakai user interface yang sama. Dalam lingkungan pemakaian yang interaktif maka dapat dievalusi penampang struktur berdasarkan design-code internasional seperti: U.S.A (ACI 1999, AASHTO 1997), Canadian (CSA 1994), British (BSI 1989), European (CEN 1992), dan New Zealand (NZS 3101-95).

Fasilitas perancangan berdasarkan design-code yang baku ternyata tidak terlalu kaku karena pengguna mempunyai peluang untuk merubah parameter-parameter tertentu untuk disesuaikan dengan peraturan perencanaan lokal. Sebagai contoh, telah diketahui bahwa peraturan perencanaan beton yang digunakan di Indonesia merupakan derivasi dari ACI 1989 sehingga dengan sedikit penyesuaian ,

1 Jurnal Teknik Sipil - UPH, Vol.1 No.2 Juli 2005. 2 Dosen tetap pada mata kuliah Komputer Rekaya Struktur dan Struktur Beton, di Jurusan

Teknik Sipil , Universitas Pelita Harapan, Lippo Karawaci, Tangerang


SAP2000 dapat digunakan untuk perancangan struktur beton bertulang berdasar peraturan Indonesia (SK SNI T-15-1991-03).

Identifikasi elemen Beam dan Kolom Program SAP2000 adalah program analisa struktur yang didasarkan dari metode elemen hingga , dalam hal tersebut struktur balok atau kolom diidealisaikan sebagai elemen FRAME. Tetapi dalam desain, penampang balok memerlukan tahapan yang berbeda dari penampang kolom sehingga pada saat pemasukan data untuk frame section perlu informasi khusus apakah penampang tersebut digolongkan sebagai balok atau sebagai kolom.

Gambar 1. Identifasi Desain

Catatan : elemen balok jika hanya menerima lentur dan geser, sedangkan kolom adalah balok yang menerima gaya aksial yang signifikan, yaitu jika gaya aksial ultimate >> 0.1fc Ag (ACI 10.3.3) Menu di samping dapat diakses dari : Define Frame Sections Modify/Show Sections Reinforcement. Menu sama juga dipakai pada waktu mendefinisikan lokasi tulangan pada penampang. Bentuk penampang yang dapat digunakan untuk desain beton bertulang terbatas hanya pada bentuk Rectangular Section, Tee Section , atau Circle Section untuk kolom.

Perancangan Balok Beton Bertulang Asumsi Desain Program SAP2000 akan menghitung dan melaporkan luas tulangan baja perlu untuk lentur dan geser berdasarkan harga momen dan geser maksimum dari kombinasi beban dan juga kriteria-kriteria perencanaan lain yang ditetapkan untuk setiap Code yang diikuti. Tulangan yang diperlukan tadi akan dihitung berdasarkan titik-titik yang dapat dispesifikasikan dalam setiap panjang element.

Semua balok hanya dirancang terhadap momen lentur dan geser pada sumbu mayor saja, sedangkan dalam arah minor balok dianggap menyatu dengan lantai sehingga tidak dihitung. Jika dalam kenyataannya perlu perancangan lentur dalam arah minor (penampang bi-aksial) maka perencana harus menghitung tersendiri, termasuk jika timbul torsi.

Dalam mendesain tulangan lentur sumbu mayor, tahapan yang dilakukan adalah mencari momen terfaktor maksimum (untuk kombinasi beban lebih dari satu) dan menghitung kebutuhan tulangan lenturnya. Penampang balok didesain terhadap momen positif Mu+ dan momen negatif Mu- maksimum dari hasil momen terfaktor envelopes yang diperoleh dari semua kombinasi pembebanan yang ada. Momen negatif pada balok menghasilkan tulangan atas, dalam kasus tersebut maka balok selalu dianggap sebagai penampang persegi. Momen positif balok menghasilkan tulangan bawah, dalam hal tersebut balok dapat direncanakan sebagai penampang persegi atau penampang balok-T.


Untuk perencanaan tulangan lentur, pertama-tama balok dianggap sebagai penampang tulangan tunggal, jika penampang tidak mencukupi maka tulangan desak ditambahkan sampai pada batas tertentu.

Dalam perancangan tulangan geser , tahapannya meliputi perhitungan gaya geser yang dapat ditahan beton Vc, kemudian menghitung nilai Vs yaitu gaya geser yang harus dipikul oleh tulangan baja dan selanjutnya jumlah tulangan geser (sengkang) dapat ditampilkan.

Perencanaan struktur tahan gempa memerlukan persyaratan tertentu dan hal tersebut tetap dapat dilakukan SAP2000 jika memakai Code ACI, Canadian, atau New Zealand. Tahapan Desain Perancangan balok lentur dibagi dalam tahapan-tahapan sebagai berikut :

Menentukan Momen Terfaktor Maksimum

Gambar 2. Menu Kombinasi Beban

Momen terfaktor maksimum untuk tulangan lentur maupun gaya geser terfaktor untuk sengkang / tulangan geser diperoleh dari berbagai kombinasi pembebanan (Load Combination) dari hasil kombinasi Load Case yang dikalikan dengan faktor beban sesuai dengan peraturan perencanaan yang digunakan.

Menu di samping dapat diakses dari : Define Load Combination Add New Combo. Agar dapat dikombinasi, jangan lupa mendefinisikan terlebih dahulu Load Case dengan cara : Define Static Load Case Add New Load.

Gambar 3. Mendefinisikan LOAD CASE

Menentukan Jumlah Tulangan Lentur Perlu. Bentuk penampang yang dapat digunakan dalam proses desain ini adalah penampang kotak (Rectangular Section) untuk momen negatif dan momen positip serta penampang T (Tee Section) untuk momen positip saja. Pada penampang T yang menerima momen negatif maka bagian sayapnya diabaikan dan dianggap sebagai penampang kotak.


Gambar 4. Mendefinisikan Penampang Balok T

Menu diatas dapat diakses dari : Define Frame Sections Add Tee. Untuk penampang kotak maupun lingkaran cara mendefinisikan sama hanya pilihan terakhirnya adalah Add Rectangular dan Add Circle. Informasi data untuk penulangan pada kotak dialog di atas akan ditampilkan dipojok kiri bawah jika material yang dipilih adalah CONC (concrete) . Data material untuk concrete secara default sudah disediakan oleh program, tetapi tentu saja perlu disesuaikan dengan mutu beton / baja tulangan yang digunakan, untuk itu digunakan menu : Define Material CONC Modify / Show Material.

Gambar 5. Menetapkan Data Material Untuk Desain

Catatan : jangan lupa Satuan Unit yang digunakan, yang terlihat pada bagian pojok kanan bawah dari tampilan program SAP2000.

Selanjutnya penampang dihitung sebagai penampang tulangan tunggal, tetapi jika ternyata tidak mencukupi (over-reinforced section) maka program akan mencoba menambahkan tulangan tekan dan mendesain ulang sebagai penampang tulangan rangkap.

Karena peraturan di Indonesia (SK SNI T-15-1991-03) mengacu peraturan Amerika (ACI 318-89) maka detail perhitungan yang dilakukan program mirip dengan perencanaan umum yang berlaku di Indonesia. Meskipun demikian tentu saja ada perbedaan yaitu pada faktor beban (dapat dirubah pada saat memasukkan beban kombinasi) dan faktor reduksi kekuatan harus disesuaikan .


Faktor reduksi kekuatan dapat diubah melalui menu : Option Preferences Concrete Strength Reduction Factor seperti berikut:

Gambar 6. Parameter ACI 318-99

Selanjutnya untuk memahami perencanaan balok lentur dengan SAP2000 terlebih dahulu akan disajikan contoh perhitungan cara manual dari balok kantilever secara lengkap sampai dengan gambar penulangan, pada cara manual tersebut disajikan juga rumusan yang digunakan yang prinsip kerjanya sama dengan yang ada pada program. Kemudian pada tahap berikutnya disajikan tahapan perancangan dengan program SAP2000 secara detail dan hasilnya juga disajikan sehingga dapat diperoleh gambaran dan pemahaman yang jelas.

Contoh Hitungan Manual Balok Balok kantilever bentang 3.5 m mempnyai penampang berbentuk persegi, yang memikul beban merata dan beban terpusat terfaktor (dianggap berat sendiri sudah termasuk dalam spesifikasi beban yang diberikan).

Jika digunakan mutu beton fc 28 MPa dan mutu baja tulangan fy 400 MPa (lentur) dan fy 240 MPa (sengkang), desain penulangan menurut SK SNI T-15 1991-03. Jawab : 1. Dari analisa struktur dapat diperoleh momen dan gaya geser rencana seperti

pada gambar berikut:


2.0 m1.5 m

q =10 kN/mP = 50 kN

50

120

70

135

311.25

120

u

b=350

d = 437.5

Konfigurasi Balok (Estimasi Awal)

uP = 50 kNu

V (kN)

d = 437.5 mm

254

u

M (kN.m)u

131 kN500

0.75 m

212.81

Gambar 7. Pembebanan Kantilever dan Gaya Rencana

2. Hitung tulangan lentur yang diperlukan : (x = 0.0 adalah tumpuan kiri)

x (m)

b (mm)

d (mm)

Mu (kN.m)

Q min maks sA (mm2)

dipasang

0.000 311.25 0.35260 0.01693 2592 7D22 0.750 212.81 0.24108 0.01093 1674 5D22 1.500

350 437.5

120.00 0.13594 0.00589

0.0035 0.02276

902 3D22

Catatan:

2u

'c bd

Mf7.1

=Q = 0.8 (lentur menurut SK SNI T-15 1991)

= Q2y

'c 0.850.85

ff

ymin f

1.4=

+= yy'c

1maks f6005.382

ff d b As =

3. Hitung Vc dengan memasukkan pengaruh momen : 01737.0

437.5*350380*7

dbA

w

sw ===

0.1226.0254

10*5.437*131M

dV 3

u

u ==

dbf3.0 7

db M

dV 120 fV w'c

w

u

u w

'cc

+=

[ ] db 283.0 db 226.0*01737.0*120 28V ww71c += db 1.587 db 823.0V wwc =

kN 126N10*126 db 823.0V 3wc === Jika pengaruh momen tidak dimasukkan, maka :

db 0.882dbf V ww'c6

1c ==

ternyata momen mengurangi kemampuan beton untuk menahan geser (dalam desain tetap dipakai yang terkecil konservatif).

4. Hitung gaya geser maksimum penampang tanpa sengkang.


kN 8.37 126*6.0*V 21

c21 == Catatan : = 0.6 (geser menurut SK SNI T-15 1991)

5. Gambarkan lokasi sengkang berdasarkan bidang geser yang terjadi

135Vs

131 kN

V = 75 kN c

20001500

d=437.5

sengkangminimum

V = 37.8 kN c

sengkangperlu

6. Hitung sengkang minimum :

pakai s = 200 mm


Contoh Hitungan Komputer Balok Balok kantilever bentang 3.5 m mempnyai penampang berbentuk persegi, yang memikul beban merata dan beban terpusat terfaktor (dianggap berat sendiri sudah termasuk dalam spesifikasi beban yang diberikan).

Jika digunakan mutu beton fc 28 MPa dan mutu baja tulangan fy 400 MPa (lentur) dan fy 240 MPa (sengkang), desain penulangan menurut SK SNI T-15 1991-03 dengan bantuan program SAP2000.

2.0 m1.5 m

q =10 kN/mP = 50 kNu

b=350

d = 437.5

uP = 50 kNu

d = 437.5 mm

500

Konfigurasi Balok (Estimasi Awal)

Gambar 9. Balok Kantilever yang di Desain

Jawab : 1. Aktifkan program SAP2000, tetapkan Unit Satuan, yaitu kN-m. 2. Susun geometri, misalnya dengan template yang telah disediakan dan

dimodifikasi sesuai dengan model yang diinginkan, caranya : a) Dari menu : File New Model from Template dan klik gambar balok

menerus (Beam). b) Kemudian dari template yang ada dipilih yang paling mendekati misalnya

adalah template Beam untuk balok menerus. Data di atas diberikan karena secara default program akan menempatkan sumbu (0,0) tengah-tengah balok yang dihasilkan dan sebenarnya yang diperlukan adalah agar diberikan garis

bantu pada layar (grid-lines) yang sesuai dengan dimensi model.

c) Balok pada hasil template dihapus saja, kemudian grid-lines dimodifikasi sesuai ukuran yang diharapkan , caranya: Draw Edit Grid atau klik double grid-lines, sehingga keluar menu :

Dari menu yang ditampilkan maka grid-lines x= - 3.5 dihapus dan ditambahkan grid-lines baru yaitu x = 0.75 serta x=1.5.


d) Dengan grid-lines yang baru tersebut maka akan lebih mudah untuk menggambar model struktur sebagai berikut :

q =10 kN/mP = 50 kNu

uP = 50 kNu

0.75

1.50 2.00

3. Melengkapi data geometri dengan data material dan penampang, karena unit

satuan yang digunakan kN-m sedangkan parameter material dalam MPa maka dalam memasukkan parameter tersebut unit satuannya diubah terlebih dahulu dengan N-mm.

a) Dari menu: Define Materials CONC Modify / Show Material ,

parameter untuk mutu beton dan tulangan dimasukkan.

b) Dari menu: Define Frame Sections Add Rectangular , parameter dimensi untuk penampang kotak dimasukkan.

c) Selanjutnya type desain (balok atau kolom) serta penempatan tulangan pada penampang beton tersebut dimasukkan dengan meng-klik tombol Reinforcement pada menu diatas sehingga kotak dialog Reinforcement Data ditampilkan :

Data mengenai Reinforcement Overrides for Ductile Beams adalah yang berkaitan dengan perencanaan struktur tahan gempa, oleh karena balok yang direncanakan adalah balok biasa maka data diatas dapat diabaikan (dibiarkan bernilai nol).


4. Susun data pembebanan. Beban yang diberikan dalam problem perencanaan di atas sudah dalam bentuk beban terfaktor, selain itu berat sendiri sudah dimasukkan dalam parameter beban yang diberikan , maka :

a) Load Case ditetapkan melalui menu : Define Static Load Case . Parameter Self Weight Multiplier yang sebelumnya bernilai 1 (default) diubah menjadi 0. Hal tersebut menunjukkan bahwa berat sendiri tidak dimasukkan pada Load Case bernama LOAD1.

Type beban (misal DEAD pada gambar di atas) tidak berpengaruh sehingga tidak perlu diubah.

b) Beban merata dimasukkan dalam elemen balok melalui : Assign Frame

Static Load Point and Uniform , jangan lupa sebelum mengakses menu

maka unit satuan harus diubah dulu agar sesuai dengan spesifikasi perencanaan, selain itu element balok yang akan diberi beban harus dipilih / ditandai terlebih dulu dengan mouse.

Catatan : alternatif lain , gunakan

c) Beban terpusat dimasukkan dalam nodal, setelah ditandai (select) dengan

mouse maka beban dapat dimasukkan melalui : Assign Joint Static Load Forces ,

Catatan : alternatif lain , gunakan

d) Tahap akhir dari pembebanan adalah mendefinisikan kombinasi

pembebanan yang akan dipakai dalam perencanaan penampang.

Karena Load Case hanya satu (LOAD1) dan sudah terfaktor maka sebenarnya tidak ada yang bisa dikombinasikan, meskipun demikian tetap perlu didefinisikan terlebih dahulu, caranya : Define Load Combination Add New Combo , hingga tampil kotak dialog seperti pada gambar berikut.


e) Selanjutnya beban-beban untuk setiap Load Case yang diberikan pada

elemen batang maupun pada titik nodal dapat di-tampilkan pada layar komputer untuk keperluan check ulang melalui : Display Show Loads Frames . Hal tersebut penting karena kadang-kadang tidak secara sengaja beban dapat terdefinisikan ulang dan keadaan tersebut hanya dapat diketahui jika dibandingkan antara nilai yang tercantum pada layar dengan catatan manual yang ada.

Tabulasi pembebanan pada joint

Tabulasi pembebanan pada elemen batang

Cara lain checking beban-beban dapat juga dilakukan melalui : Display Show Input Tables Loading Data sehingga akan ditampilkan kotak dialog Display Loading Options yang akan menampilkan option pembebanan apa yang dapat ditampilkan dalam bentuk tabulasi.

Khusus untuk kasus perencanaan ini maka data beban yang dapat ditampilkan adalah Joint Forces dan Frame Span Distributed Loads seperti gambar diatas.

5. Analisa Struktur Balok Kantilever. Jika geometri , material , penampang dan pembebanan sudah diberikan maka selanjutnya dapat dilakukan analisa struktur untuk mengetahui deformasi, gaya-momen pada batang serta reaksi tumpuan yang terjadi. Analisa struktur dilakukan melalui menu: Analyze Run . Catatan : alternatif lain , gunakan tombol

Gambar 10. Diagram Gaya Geser dan Bending Moment


6. Desain Penampang Balok Kantilever. Jika proses berjalan baik (dapat ditampilkan Diagram Gaya Geser dan Bending Moment) maka proses desain penampang dapat dimulai. a) Mengacu pada peraturan perencanaan Indonesia (SK SNI T-15 1991-03)

maka Strength Reduction Factor harus disesuaikan melalui: Option Preferences Concrete .

b) Secara default program akan mendesain struktur beton bertulang sebagai

struktur tahan gempa , yaitu dengan mengklasifikasikan struktur sebagai portal dengan kategori Intermediate atau Special, untuk portal biasa maka kategorinya Ordinary. Oleh karena itu sebelum proses desain maka kategori struktur harus dirubah terlebih dahulu, caranya pilih dahulu elemen struktur yang ada dengan mouse kemudian dari menu

Design Redefine Element Design Data sehingga muncul kotak dialog disamping. Pada bagian Element Type di aktifkan dengan memberi tanda , selanjutnya pilih option Sway Ordinary, dan klik OK untuk keluar dari kotak dialog tersebut.

c) Selanjutnya proses desain dimulai melalui menu : Design Start Design /

Check of Structure. Sebagai hasilnya pada layar akan ditampilkan luas tulangan lentur (default) , tetapi melalui menu Design Diplay Design Info maka informasi jumlah luas tulangan geser juga dapat dipilih .

Kadang-kadang apabila unit satuan yang digunakan tidak cocok , nilai yang ditampilkan bisa terlalu kecil sehingga bila dibulatkan yang terlihat hanya nilai nol, misal luas tulangan 3000 mm2 bila dalam satuan meter menjadi 0.003 m2, sehingga bila dibulatkan dalam dua desimal akan menjadi 0.00 m2 .

Oleh karena itu perhatikan UNIT SATUAN yang digunakan karena nilai yang ditampilkan adalah sesuai dengan unit satuan tersebut.


d) Hasil desain yang ditampilkan dengan cara yang sudah diuraikan adalah secara keseluruhan dari struktur tersebut, jadi jika strukturnya besar jelas informasi yang disajikan tidak berguna karena angka-angka yang ditampilkan saling bertumpuk. Pada umumnya informasi untuk setiap element batang yang cukup mendetail lebih berguna, untuk itu yang dapat dilakukan adalah:

i. Pilih element batang dengan mouse ii. Klik tombol kanan mouse

maka kotak dialog Concrete Design Information akan tampil

Jika tombol ReDesign di-klik maka kotak dialog Element Overwrite Assignments akan ditampilkan sehingga element yang dipilih dapat didesain ulang berdasarkan element type rangka yang beda (Special, Intermediate, Ordinary dan Non-Sway) tanpa harus menganalisis ulang struktur secara keseluruhan.Jika tombol Details digunakan maka akan ditampilkan hitungan perancangan penampang pada element yang sedang dipilih secara lebih detail (lihat gambar disamping).

e) Hasil dapat dicetak ke file dan selanjutnya dapat didokumentasikan

dengan lebih mudah, yaitu dengan mengakses menu : File Print Design Tables.

Tombol File Name untuk mendefinisikan nama file penampung dan direktori dimana file tersebut akan ditempatkan di hardisk.

Catatan : perlu menjadi perhatian bahwa UNIT SATUAN output yang dicetak tergantung konfigurasi yang digunakan sesaat sebelum permintaan cetak diberikan dan hal itu dapat dilihat pada informasi yang ditampilkan pada pojok kanan bawah dari program SAP2000. Untuk contoh output cetak yang ditampilkan di-set dalam satuan N-mm. ( output di bawah telah di edit seperlunya)


SAP2000 v7.40 File: KANTILEVER N-mm Units PAGE 1 6/4/04 0:10:43 M A T E R I A L P R O P E R T Y D A T A MAT MODULUS OF POISSON'S THERMAL WEIGHT PER MASS PER LABEL ELASTICITY RATIO COEFF UNIT VOL UNIT VOL CONC 20000.000 0.200 9.900E-06 2.356E-05 2.401E-09 M A T E R I A L D E S I G N D A T A MAT DESIGN STEEL CONCRETE REBAR CONCRETE REBAR LABEL CODE FY FC FY FCS FYS CONC C 28.000 400.000 28.000 240.000 C O N C R E T E B E A M P R O P E R T Y D A T A SECTION MAT BEAM BEAM TOP BOTTOM REBAR REBAR REBAR REBAR LABEL LABEL DEPTH WIDTH COVER COVER AT-1 AT-2 AB-1 AB-2 BALOK CONC 500.000 350.000 62.500 62.500 0.000 0.000 0.000 0.000 L O A D C O M B I N A T I O N M U L T I P L I E R S COMBO TYPE CASE FACTOR TYPE TITLE COMB1 ADD COMB1 LOAD1 1.0000 STATIC(DEAD) C O D E P R E F E R E N C E S Code: ACI 318-99 Phi_bending : 0.8 Phi_tension : 0.8 Phi_compression(Tied) : 0.7 Phi_compression(Spiral): 0.75 Phi_shear : 0.6 C O N C R E T E D E S I G N E L E M E N T I N F O R M A T I O N (ACI 318-99) FRAME SECTION ELEMENT FRAMING LLRF L_ratio L_ratio K K ID ID TYPE TYPE FACTOR MAJOR MINOR MAJOR MINOR 3 BALOK BEAM SWYORDN 1.000 1.000 1.000 4 BALOK BEAM SWYORDN 1.000 1.000 1.000 5 BALOK BEAM SWYORDN 1.000 1.000 1.000 C O N C R E T E D E S I G N O U T P U T (ACI 318-99) FLEXURAL AND SHEAR DESIGN OF BEAM-TYPE ELEMENTS ELEM SECTION STATION ID ID ID TOP COMBO BOTTOM COMBO SHEAR COMBO 3 BALOK 0.000 2591.885 COMB1 0.000 COMB1 0.861 COMB1 3 BALOK 187.500 2345.603 COMB1 0.000 COMB1 0.832 COMB1 3 BALOK 375.000 2111.245 COMB1 0.000 COMB1 0.802 COMB1 3 BALOK 562.500 1887.650 COMB1 0.000 COMB1 0.772 COMB1 3 BALOK 750.000 1673.848 COMB1 0.000 COMB1 0.742 COMB1 4 BALOK 0.000 1673.848 COMB1 0.000 COMB1 0.742 COMB1 4 BALOK 187.500 1469.015 COMB1 0.000 COMB1 0.713 COMB1 4 BALOK 375.000 1272.450 COMB1 0.000 COMB1 0.683 COMB1 4 BALOK 562.500 1083.545 COMB1 0.000 COMB1 0.653 COMB1 4 BALOK 750.000 901.770 COMB1 0.000 COMB1 0.623 COMB1 5 BALOK 0.000 901.770 COMB1 0.000 COMB1 0.000 COMB1 5 BALOK 500.000 638.440 COMB1 0.000 COMB1 0.000 COMB1 5 BALOK 1000.000 527.880 COMB1 0.000 COMB1 0.000 COMB1 5 BALOK 1500.000 252.627 COMB1 0.000 COMB1 0.000 COMB1 5 BALOK 2000.000 0.000 COMB1 0.000 COMB1 0.000 COMB1


Evaluasi Hitungan dan Kesimpulan Dengan membandingkan hasil hitungan manual dan komputer yang telah dikerjakan maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Element FRAME pada SAP2000 mampu menghitung deformasi gaya geser untuk menganalis struktur balok tinggi, tetapi post-processing program untuk perancangan beton bertulang bertumpu pada formulasi balok biasa sehingga perancangan balok tinggi harus dikerjakan terpisah diluar program SAP2000.

2. Perhitungan penulangan memanjang balok terhadap lentur sama persis dengan perhitungan manual, jadi apabila sudah dilakukan penyesuaian pada Strength Reduction Factor maka program SAP2000 dapat digunakan untuk perancangan struktur beton bertulang yang mangacu pada peraturan Indonesia yaitu SK SNI T-15-1991-03.

3. Pada prinsipnya perhitungan sengkang (tulangan geser) juga mengikuti kesimpulan no.2. Adapun perbedaan yang timbul adalah :

a. Gaya geser terfaktor desain tidak dihitung pada penampang kritis b. Gaya geser yang dapat ditahan oleh beton Vc memakai formulasi yang

tidak melibatkan pengaruh momen lentur yang mungkin terjadi bersamaan dengan gaya geser.

4. Dalam perancangan struktur rangka beton bertulang maka program SAP2000 akan mengkategorikan sebagai struktur tahan gempa dimana dalam hal tersebut diberikan persyaratan-persyaratan yang lebih ketat dibanding struktur rangka biasa. Jadi apabila digunakan untuk perancangan struktur biasa dan tidak dilakukan penyesuaian maka hasil rangcangan akan berlebihan (boros).

5. Unit satuan yang digunakan tidak menjadi kendala bagi proses perancangan yang umumnya tergantung dari unit satuan yang digunakan. Unit satuan akan menyesuaikan diri dan selalu konsisten , tetapi agar ditampilkan secara baik maka unit satuan perlu diperhatikan, sebagai contoh : unit kN-m cocok untuk hasil analisa struktur, tetapi untuk menampilkan hasil perancangan penampang maka unit satuan yang cocok adalah N-mm.

6. Output luas tulangan geser /sengkang adalah Av / s dengan unit mm2 / mm atau unit panjang lain yang dipilih, dengan demikian jarak dan diameter sengkang harus dihitung tersendiri. Sengkang minimum harus ditetapkan tersendiri.

Referensi 1. Wiryanto Dewobroto, Diktat Perkuliahan : Struktur Beton I , Jurusan Teknik

Sipil , Universitas Pelita Harapan , 2003

2. E.L.Wilson, SAP2000 Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures : CONCRETE DESIGN MANUAL, Computers and Structures, Inc. Berkeley, California, USA, Version 7.40 May 2000.

3. Standar SK SNI T-15-1991-03 : Tata Cara Penghitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, Yayasan LPMB, Bandung, 1991.

KATA PENGANTAR

edoman Teknis Rumah dan Bangunan Gedung Tahan Gempa dilengkapi dengan Metode dan Cara Perbaikan Kerusakan ini dipersiapkan oleh Panitia Teknik

Standarisasi Bidang Konstruksi dan Bangunan, melalui Gugus Kerja Bidang Struktur dan Konstruksi Bangunan pada Sub Panitia Teknik Standarisasi Bidang Permukiman. Pedoman Teknis ini diprakarsai oleh Direktorat Jenderal Cipta Karya - Departemen Pekerjaan Umum.

P Pedoman Teknis ini dimaksudkan untuk digunakan sebagai acuan bagi perencana, pelaksana dan masyarakat, dalam perencanaan dan pelaksanaaan bangunan gedung dan rumah tinggal yang disusun mengacu pada UUBG No.28/2002 tentang Bangunan Gedung; PPBG No. 36/2005 tentang Peraturan Pelaksanaan UUBG; Kepmen Kimpraswil No.403/KPTS/M/2002 tentang Rumah Sederhana Sehat (Umum, Rumah Tembok, Rumah Setengah Tembok, Rumah Kayu Panggung, Rumah Kayu Tidak Panggung); Lampiran Surat Keputusan Direktur Jenderal Cipta Karya No. 111/KPTS/CK/1993 tentang Pedoman Pembangunan Bangunan Tahan Gempa; Guidelines for Earthquake Resistant Non-Engineered Construction, IAEE 1986; dan Manual Perbaikan Bangunan Sederhana Yang Rusak Akibat Gempa Bumi, Boen, Teddy, 1992. Semoga buku pedoman teknis ini dapat bermanfaat bagi masyarakat dalam pelaksanaan pembangunan, rehabilitasi, dan rekonstruksi bangunan gedung dan rumah tinggal tahan gempa.

Jakarta, Juni 2006 Direktur Jenderal Cipta Karya

Ir. Agoes Widjanarko, MIP

i

ii

DAFTAR ISI

Kata Pengantar..............................................................................i Daftar Isi ....................................................................................... ii I. U M U M 1.1. Ruang Lingkup....................................................................1 1.2. Acuan Normatif ...................................................................1 1.3. Istilah dan Definisi...............................................................2 1.4. Dasar-Dasar Perencanaan.................................................4 1.5. Ketentuan Umum ...............................................................8 II. RUMAH 2.1. Rumah Konstruksi Kayu ...................................................17

2.1.1 Rumah Kayu Dinding Papan dengan Pondasi Setempat/Umpak....................................17 2.1.2 Rumah Kayu Dinding Papan dengan Pondasi Menerus..................................................19 2.1.3 Rumah Kayu Dinding Papan dengan Pondasi Tiang.......................................................23 2.1.4 Rumah Kayu dengan Dinding Setengah Tembok ................................................28 2.1.5 Rumah Kayu dengan Dinding Pasangan Tembok Penuh ................................39

2.2 Rumah Konstruksi Beton Bertulang ..................................44 2.2.1 Rumah Sederhana Bertingkat dengan Dinding

Tembok Penuh dengan Konstruksi dan Lantai Beton Bertulang.........................................45 2.2.2 Rumah Bertingkat Blok Beton (Hollow Concrete Block) dengan Tulangan .........46

2.3 Rumah dengan Konstruksi Rangka Balok dan Kolom dari Bahan Baja ......................................................54

2.3.1 Hubungan Kolom dengan Pondasi.......................55 2.3.2 Hubungan Kolom dengan Balok ..........................56 2.3.3 Hubungan Balok dengan Pengaku.......................57

iii

III. BANGUNAN GEDUNG 3.1 Bangunan Gedung Tidak Bertingkat dengan Rangka Kayu...........................................................59 3.2 Bangunan Gedung Tidak Bertingkat dengan Konstruksi Rangka Balok dan Kolom dari Beton Bertulang....................................................................59 3.3 Bangunan Gedung Bertingkat dengan Konstruksi Rangka Balok dan Kolom dari Beton Bertulang....................................................................63 IV. METODE PERBAIKAN DAN KERUSAKAN 4.1 Kategori Kerusakan..............................................................75

4.1.1 Kerusakan Ringan Non-Struktur................................75 4.1.2 Kerusakan Ringan Struktur........................................75 4.1.3 Kerusakan Struktur Tingkat Sedang..........................75 4.1.4 Kerusakan Struktur Tingkat Berat .............................76 4.1.5 Kerusakan Total ........................................................76

4.2 Jenis Perbaikan ....................................................................76 4.2.1 Perbaikan Arsitektur ..................................................76 4.2.2 Restorasi (Restoration)..............................................77 4.2.3 Perkuatan (Strengthening).........................................77

4.3 Teknik Restorasi...................................................................78 4.3.1 Teknik Restorasi pada Dinding..................................78 4.3.2 Teknik Restorasi pada Kolom....................................78

4.4 Teknik Perkuatan..................................................................78 4.4.1 Teknik Perkuatan Bangunan Tembok .......................78 4.4.2 Teknik-Teknik Perkuatan Konstruksi Beton Bertulang ........................................................80

4.5 Contoh Pelaksanaan Perbaikan...........................................82 4.5.1 Tipe Kerusakan..........................................................82 4.5.2 Sebab-Sebab Kerusakan...........................................83 4.5.3 Metode Perbaikan dan Perkuatan .............................85

Daftar Pustaka............................................................................99

UMUM

BAB I

U M U M

1.1 Ruang Lingkup

Pedoman teknis ini mencakup dasar-dasar perencanaan dan pelaksanaan serta metode perbaikan kerusakan bangunan untuk gedung dan rumah tinggal di wilayah gempa. Pedoman ini meliputi denah bangunan, tanah dasar, pondasi bangunan, badan bangunan dan kuda-kuda rangka atap. Pedoman teknis ini memfokuskan pada pendetailan struktur pada bangunan gedung dan rumah yang menggunakan bahan kayu, beton bertulang, pasangan bata dan bahan baja.

1.2 Acuan Normatif

SNI 03-1726-2002, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan.

SNI 03-2847-1992, Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung

RSNI T 02 - 2003, Tata Cara Perencanaan Konstruksi Kayu Indonesia

SNI 03 1729 - 2002, Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan.

SNI 03 6816 2002, Tata Cara Pendetailan Penulangan Beton Bertulang Indonesia.

1

2

1.3 Istilah dan Definisi

a. Rumah sederhana adalah bangunan rumah layak huni yang bagian huniannya berada langsung di atas permukaan tanah, berupa rumah tunggal, rumah kopel dan rumah deret. Harganya terjangkau oleh masyarakat berpenghasilan rendah dan sedang. Luas lantai bangunan tidak lebih dari 70 m2, yang dibangun di atas tanah dengan luas kaveling 54 m2 sampai dengan 200 m2.

b. Rumah bertingkat adalah rumah tinggal berlantai dua (2) atau lebih, rumah susun (rusun) baik untuk golongan berpenghasilan rendah (rumah susun sederhana sewa), golongan berpenghasilan menengah (rumah susun sederhana) maupun golongan berpenghasilan atas (rumah susun mewah apartemen)

c. Bangunan gedung sederhana adalah bangunan gedung dengan karakter sederhana serta memiliki kompleksitas dan teknologi sederhana, klasifikasi:

1) Gedung kantor yang sudah ada disain prototipenya, atau bangunan gedung kantor dengan jumlah lantai s.d. lantai 2 dengan luas sampai dengan 500m2.

2) Gedung pelayanan kesehatan: puskesmas;

3) Gedung pendidikan tingkat dasar dan/atau lanjutan dengan jumlah lantai s.d. 2 lantai.

d. Bangunan gedung bertingkat adalah bangunan gedung berlantai lebih dari 2 (dua).

e. Dinding pemikul beban adalah dinding yang diperkuat dengan kerangka (frame ) dari kayu atau beton bertulang yang berfungsi sebagai pemikul beban-beban yang diakibatkan oleh beban sendiri, beban gempa atau beban angin.

f. Kerangka pemikul beban adalah kerangka baik yang dibuat dari kayu, beton bertulang dan baja yang difungsikan untuk memikul beban-beban yang diakibatkan oleh angin atau gempa.

3

g. Dinding partisi adalah dinding dari bahan pasangan maupun panel kayu atau panel bahan lainnya yang tidak digunakan sebagai pemikul beban.

h. Beban gempa adalah beban gempa statik ekuivalen, yaitu yang menirukan beban gempa sesungguhnya akibat gerakan tanah.

i. Daktilitas adalah kemampuan struktur bangunan gedung untuk mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang cukup, sehingga struktur gedung tersebut tetap berdiri walaupun sudah berada dalam kondisi di ambang keruntuhan.

j. Perencanaan adalah penerapan cara perhitungan atau percobaan yang rasional sesuai dengan prinsip-prinsip mekanika struktur yang lazim.

k. Kelenturan adalah kemampuan untuk mengalami lentur yang cukup besar tanpa runtuh.

l. Ketahanan adalah kemampuan struktur untuk mengalami kerusakan berat tanpa runtuh sama sekali.

m. Perbaikan arsitektur adalah perbaikan elemen arsitektur bangunan gedung sehingga ruang dan perlengkapan/peralatan dapat berfungsi kembali.

n. Restorasi adalah perbaikan pada elemen-elemen struktur penahan beban.

o. Perkuatan (strenghtening) adalah perbaikan yang bertujuan untuk meningkatkan kekuatan struktur bangunan gedung.

4

1.4 Dasar-Dasar Perencanaan

Perencanaan bangunan rumah dan bangunan gedung yang dimuat dalam pedoman teknis ini mempertimbangkan:

a. Kondisi alam (termasuk keadaan geologi dan geofisik yang digambarkan oleh peta gempa pada Gambar 1), kondisi teknik, dan keadaan ekonomi pada suatu daerah dimana bangunan gedung dan rumah ini akan dibangun,

b. Standar Nasional Indonesia (SNI) yang terkait dengan perencanaan struktur bangunan rumah dan gedung, seperti SNI-SNI yang tercantum dalam butir 1.2 Acuan Normatif dari pedoman teknis ini.

c. Kerusakan-kerusakan akibat gempa bumi yang pernah terjadi pada rumah dan gedung dari hasil penelitian yang telah dilakukan di Indonesia.

d. Sistem struktur untuk bangunan gedung dan rumah tinggal pada umumnya hanya mengunakan dua macam sistem struktur, yaitu:

1) Struktur dinding pemikul;

2) Struktur rangka pemikul yang terdiri dari struktur rangka sederhana dengan dinding pengisi untuk menahan beban lateral (beban gempa) secara bersama-sama, dan struktur rangka balok dan kolom kaku untuk menahan beban lateral (dinding pengisi tidak diperhitungkan memikul beban).

Kadar kecocokan sistem struktur terhadap gempa yang dinyatakan:

a. Sangat cocok, bila bangunan gedung dan rumah dibuat dengan mengunakan sistem struktur rangka kaku, baik menggunakan bahan beton bertulang, baja, dan kayu dengan perkuatan silang. Bangunan gedung dan rumah tinggal yang dibangun dengan sistem struktur ini memberikan karakteristik berat bangunan ringan dan memiliki daya tahan yang tinggi terhadap beban gempa.

5

b. Cukup cocok, bila bangunan gedung dan rumah dibuat dengan mengunakan sistem struktur rangka sederhana dengan dinding pengisi, baik rangka yang dibuat dari bahan kayu maupun beton bertulang dengan dinding pengisi dari bahan bata merah atau batako. Bangunan gedung dan rumah tinggal yang dibangun dengan sistem struktur ini memberikan karakteristik: berat bangunan sedang; daya tahan sedang terhadap beban gempa; dan memiliki daktilitas sedang.

c. Kurang cocok, bila bangunan gedung dan rumah dibuat dengan menggunakan sistem struktur dinding pemikul: pasangan bata merah tanpa perkuatan tetapi memakai roollag horisontal; pasangan batako tanpa tulangan tetapi memakai roollag horisontal; dan pasangan batu kali dengan roollag horisontal. Bangunan rumah tinggal yang dibangun dengan sistem struktur ini memberikan karakteristik: berat sekali; hanya memiliki sedikit daya tahan terhadap gaya gempa; dan memiliki daktilitas yang kecil.

d. Tidak cocok, bila bangunan gedung dan rumah dibuat dengan mengunakan sistem struktur dinding pemikul: pasangan bata merah tanpa perkuatan; pasangan batako tanpa tulangan; dan pasangan batu kali. Bangunan gedung dan rumah tinggal yang dibangun dengan sistem struktur ini memberikan karakteristik: berat sekali; hampir tidak memiliki daya tahan terhadap gaya gempa; hampir tidak memiliki daktilitas yang kecil.

Taraf keamanan minimum untuk bangunan gedung dan rumah tinggal yang masuk dalam kategori bangunan tahan gempa, yaitu yang memenuhi berikut ini:

a. Bila terkena gempa bumi yang lemah, bangunan tersebut tidak mengalami kerusakan sama sekali.

b. Bila terkena gempa bumi sedang, bangunan tersebut boleh rusak pada elemen-elemen non-struktural, tetapi tidak boleh rusak pada elemen-elemen struktur.

c. Bila terkena gempa bumi yang sangat kuat: bangunan tersebut tidak boleh runtuh baik sebagian maupun seluruhnya; bangunan

6

tersebut tidak boleh mengalami kerusakan yang tidak dapat diperbaiki; bangunan tersebut boleh mengalami kerusakan tetapi kerusakan yang terjadi harus dapat diperbaiki dengan cepat sehingga dapat berfungsi kembali.

16o

14o

12o

10o

8o

6o

4o

2o

0o

2o

4o

6o

8o

10o

16o

14o

12o

10o

8o

6o

4o

2o

0o

2o

4o

6o

8o

10o

94o 96o 98o 100o 102o 104o 106o 108o 110o 112o 114o 116o 118o 120o 122o 124o 126o 128o 130o 132o 134o 136o 138o 140o

94o 96o 98o 100o 102o 104o 106o 108o 110o 112o 114o 116o 118o 120o 122o 124o 126o 128o 130o 132o 134o 136o 138o 140o

Banda Aceh

Padang

Bengkulu

Jambi

Palangkaraya

Samarinda

BanjarmasinPalembang

Bandarlampung

Jakarta

Sukabumi

BandungGarut Semarang

Tasikmalaya Solo

Blitar MalangBanyuwangi

Denpasar Mataram

Kupang

SurabayaJogjakarta

Cilacap

Makasar

Kendari

Palu

Tual

Sorong

Ambon

Manokwari

Merauke

Biak

Jayapura

Ternate

Manado

Pekanbaru

: 0,03 g: 0,10 g: 0,15 g: 0,20 g: 0,25 g: 0,30 g

WilayahWilayahWilayahWilayahWilayahWilayah

1

1

1

2

2

3

3

4

4

56

5

1

1

1

1

1

1

2

2

2

22

2

3

3

3

33

3

4

4

4

44

4

5

5

5

55

5

6

6

6

4

2

5

3

6

0 80

Kilometer

200 400

Gambar 1 Wilayah Gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar dengan periode ulang 500 tahun (berdasarkan SNI-03-1726-2002)

7

1.5 Ketentuan Umum

Bangunan rumah dan gedung lainnya yang dibuat atau direncanakan mengikuti pedoman teknis ini harus mengikuti ketentuan-ketentuan berikut:

1.5.1 Pondasi

a. Pondasi harus ditempatkan pada tanah keras. b. Penampang melintang pondasi harus simetris seperti terlihat pada

Gambar-2.

Simetris Tidak simetris

Tidak baik

Gambar 2 Penampang melintang pondasi batu kali Baik

c. Harus dihindarkan penempatan pondasi pada sebagian tanah keras dan sebagian tanah lunak.

Kemungkinan retak

Gambar 3 Pondasi menerus yang diletakkan pada sebagian tanah keras dan sebagian tanah lunak.

Tanah lunak Tanah keras Tidak baik

d. Sangat disarankan menggunakan pondasi menerus, mengikuti panjang denah bangunan, seperti ditunjukan oleh Gambar 4.

8

9

Gambar 4 Pondasi menerus.

e. Pondasi dibuat menerus pada kedalaman yang sama, pondasi bertangga seperti ditunjukan oleh gambar 5 berikut tidak diperkenankan.

Pondasi batu kali/ batu gunung

sloof

Gambar 5 Pondasi bertangga yang tidak diperkenankan

f. Bila digunakan pondasi setempat/umpak, maka masing-masing pondasi setempat tersebut harus diikat satu dengan lainnya secara kaku dengan balok pengikat.

Paku minimum 4 buah

Baut jangkar 2 buah pada pondasi di setiap sudut bangunan dan minimum 1 buah pada pondasi lainnya

Gambar 6 Detail balok pengikat untuk pondasi umpak/setempat

g. Penggunaan pondasi pada kondisi tanah lunak dapat digunakan pondasi pelat beton atau jenis pondasi alternatif lainnya.

kolom beton bertulang Pondasi pelat beton bertulang

Gambar 7 Pondasi pelat dari beton bertulang

10

Rakit dari kayu Tiang pondasi

Pengaku tiang

Gambar 8 Pondasi rakit dari kayu

h. Untuk rumah panggung di tanah keras yang menggunakan pondasi tiang, maka masing-masing dari tiang tersebut harus terikat sedemikian rupa satu sama lainnya dengan silang pengaku, bagian bawah tiang yang berhubungan dengan tanah diberi telapak dari batu cetak atau batu kali sehingga mampu memikul beban yang ada diatasnya secara merata. Ukuran batu cetak 25 X 25cm, tebal 20 cm (Gambar 9).

11

12

Pondasi tiang Telapak dari batu pengaku

Balok lantai Balok induk

Gambar 9 Pondasi tiang di tanah keras

1.5.2 Denah bangunan

Denah yang baik untuk bangunan gedung dan rumah di daerah gempa adalah sebagai berikut:

a. Denah bangunan gedung dan rumah sebaiknya sederhana, simetris terhadap kedua sumbu bangunan dan tidak terlalu panjang. Perbandingan lebar bangunan dengan panjang 1:2.

b. Bila dikehendaki denah bangunan gedung dan rumah yang tidak simetris, maka denah bangunan tersebut harus dipisahkan dengan alur pemisah sedemikian rupa sehingga denah bangunan merupakan rangkaian dari denah yang simetris.

Bangunan simetris

Bangunan simetris

Bangunan simetris

Bangunan semetris Bangunan semetris

Celah dilatasi 10 cm

Gambar 10 Denah bangunan gedung yang terdiri dari rangkaian bangunan simetris

c. Penempatan dinding-dinding penyekat dan bukaan pintu / jendela harus dibuat simetris terhadap sumbu denah bangunan.

Gambar 11 Contoh penempatan dinding penyekat

d. Bidang dinding harus dibuat membentuk kotak-kotak tertutup, seperti gambar 12.

13

Gambar 12 Bidang dinding pada bangunan gedung

1.5.3 Lokasi bangunan

Untuk menjamin keamanan bangunan gedung dan rumah terhadap gempa, maka dalam memilih lokasi dimana bangunan akan didirikan harus memperhatikan :

a. Bila bangunan gedung dan rumah akan dibangun pada lahan perbukitan, maka lereng bukit harus dipilih yang stabil agar tidak longsor pada saat gempa bumi terjadi.

b. Bila bangunan gedung dan rumah akan dibangun di lahan dataran, maka bangunan tidak diperkenankan dibangun di lokasi yang memiliki jenis tanah yang sangat halus dan tanah liat yang sensitif (tanah mengembang).

1.5.4 Desain struktur

Struktur bangunan gedung dan rumah tinggal harus didesain sedemikian sehingga memiliki: daktilitas yang baik (baik pada material maupun strukturnya); kelenturan pada strukturnya; dan memiliki daya tahan terhadap kerusakan.

14

1.5.5 Kuda-kuda

Kuda-kuda untuk bangunan gedung dan rumah tahan gempa disarankan menggunakan kuda-kuda papan paku. Kuda-kuda ini cukup ringan dan pembuatannya cukup sederhana. Ukuran kayu yang digunakan 2 cm x 10 cm, dan jumlah paku yang digunakan minimum 4 buah paku dengan panjang 2,5 kali tebal kayu.

Ikatan pengaku memanjang

Paku minimum 4 buah

15

Gambar 13 Kuda-kuda papan paku

Detail C

16

Gambar 14 Kuda-kuda papan paku (lanjutan) Detail A

Detail B

Kaki kuda-kuda 1 x 2/20 cm

Batang tarikl 1 x 2/10 cm

Klos 5/7 cm gapit 2 x 2/10 cm

Jumlah paku minimal 4 buah

Ring balok 6/12 cm

Batang tarik 1 x 2/10 cm

Batang diagonal 2 x 2/10 cm

BAB II

R U M A H

2.1 Rumah Konstruksi Kayu

Rumah konstruksi kayu adalah bangunan rumah dengan menggunakan sistem struktur rangka pemikul dari bahan kayu. Biasa disebut sebagai rumah kayu, ciri-cirinya yaitu seluruh komponen balok dan kolom serta dinding yang digunakan adalah kayu.

Rumah dengan struktur rangka kayu harus menggunakan sambungan-sambungan takik yang dikencangkan dengan menggunakan paku minimal 4 buah. Panjang paku yang digunakan minimal 2,5 kali tebal kayu yang terkecil. Apabila struktur kayu ini memikul beban berat (seperti struktur kayu untuk bangunan gudang atau garasi kendaraan), maka sambungan kayu harus dikencangkan dengan menggunakan bout berdiameter minimum 10 mm. Semua kayu yang digunakan harus kering dan bila perlu diawetkan sesuai dengan persyaratan pengawetan kayu.

2.1.1 Rumah Kayu Dinding Papan dengan Pondasi Setempat / Umpak

1. Pondasi setempat/umpak yang dimaksudkan di dalam pedoman teknis ini adalah pondasi umpak yang terbuat dari beton kosong (tanpa tulangan) campuran 1PC : 1 1/2 Psr : 2 1/2 Krl.

2. Bentuk pondasi umpak adalah prisma terpancung dengan ukuran penampang atas 25 cm x 25 cm, penampang bawah 60 cm x 60 cm, dan tinggi 90 cm

3. Bagian yang tertanam dari pondasi umpak sekurang-kurangnya 30 cm atau sampai tanah keras. Jarak maksimum antar pondasi adalah 1,5 m.

4. Pembuatan papan duga (bowplang) sebagai acuan penempatan harus dibuat sedemikian rupa sehingga setiap baris pondasi berada

17

tepat dibawah sumbu memanjang balok, seperti ditunjukkan pada Gambar 15

5. Setiap pondasi umpak harus terikat satu sama lain dengan balok pengikat, seperti pada Gambar 16

Gambar 15 Denah penempatan pondasi Umpak

Balok pengikat pondasi setempat yang dapat berfungsi sebagai balok sloof , dari kayu 6/12 cm

A

Detail A Balok kayu pengikat pondasi 6/12 cm

Pondasi setempat / umpak

Angkur besi 12 mm

Gambar 16 Penempatan balok pengikat pondasi

18

Gambar 17 Struktur kerangka sederhana kayu, pondasi setempat

2.1.2 Rumah Kayu Dinding Papan dengan Pondasi Menerus

1. Bahan pondasi ini dibuat dari pasangan batu kali dengan adukan untuk spesi 1PC: 4 Psr.

2. Struktur bangunan atas harus terikat pada pondasi dengan menggunakan angkur besi berdiameter 12 mm dan jarak maksimum 1,5 m.

3. Apabila menggunakan papan sebagai

668 Perhitungan Struktur Baja Gedung

Documents

Transcript of 668 Perhitungan Struktur Baja Gedung