BAB II KAJIAN PUSTAKA - Politeknik Negeri...

D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

KENNY KAPUASIANA, NISA NUR ALBANIAH, ANALISIS STRUKTUR ATAS ….. 5

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Analisis Struktur

Analisis struktur bertujuan untuk mengetahui gaya-gaya dalam, reaksi

perletakan, dan perpindahan yang terjadi akibat pembebanan. Sebelum dilakukan

analisis struktur dibutuhkan pengumpulan informasi tentang perencanaan struktur

seperti:

a. Data-data arsitek

b. Data beban

c. Data material

Perhitungan struktur digunakan untuk mendapatkan gaya-gaya dalam pada

komponen struktur yang akan digunakan pada analisis struktur.

2.2 Sistem Struktur Portal (Rangka Ruang)

Sistem portal (rangka ruang) merupakan sistem rangka dimana struktur

tersebut terdiri dari balok yang langsung ditumpu ke kolom. Sistem portal biasa

digunakan untuk analisis struktur pada bangunan yang menahan beban gravitasi

dan lateral akibat gempa. Sistem ini memanfaatkan kekakuan balok-balok utama

dan kolom.

2.3 Komponen Struktur

Didalam suatu gedung terdapat komponen-komonen struktur yang terdiri

dari kolom, balok dan pelat lantai. Komponen-komponen tersebut adalah bagian

yang penting dalam suatu gedung untuk menyebarkan beban dari tiap lantai ke

lantai lainnya.

2.3.1 Kolom

Kolom adalah batang vertikal dari rangka struktur yang memikul beban

dari balok dan pelat lantai. Kolom merupakan elemen struktur yang

memiliki peranan penting dari suatu bangunan. Kolom termasuk struktur



utama untuk meneruskan berat bangunan dan beban-beban baik itu beban

hidup serta beban hembusan angin.

2.3.2 Balok

Balok merupakan komponen struktur yang berfungsi untuk meratakan

beban pelat atau dinding dan sebagai pengikat antar kolom. Seluruh

beban yang diterima balok akan dilimpahkan ke kolom dan selanjutnya

ke pondasi bangunan.

2.3.3 Pelat Lantai

Pelat lantai adalah elemen struktur yang berada di atas balok yang

berfungsi untuk menerima beban mati dan beban hidup yang ada

diatasnya.

2.4 Pemodelan Struktur 3D

Pemodelan struktur merupakan penyederhanaan bentuk bangunan kedalam

suatu sistem untuk mempermudah dalam perhitungan gaya-gaya dalam yang

terjadi. Proses pemodelan disesuaikan dengan jenis perhitungan yang digunakan

untuk menghindari kesalahan. Dasar-dasar yang digunakan yaitu:

a. Penentuan sumbu global

b. Penentuan koordinat titik

c. Penentuan elemen-elemen struktur

d. Penentuan perletakan bangunan

e. Penentuan dimensi struktur

f. Penentuan kondisi dan beban yang bekerja.

2.5 Pembebanan Struktur

Sebelum menganalisis suatu struktur, dihitung besar beban yang akan

diterima oleh suatu struktur tersebut, yang didasarkan pada peraturan Pedoman

Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung 1987.



Dalam suatu struktur, beban-beban dibedakan berdasarkan sifat statis dan

dinamis.

2.5.1 Beban Statis

Beban statis adalah beban yang bekerja tidak tergantung pada waktu.

Beban statis ini dapat berupa beban hidup dan beban mati.

a. Beban Hidup

Beban hidup ialah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau

penggunaan suatu gedung, dan ke dalamnya termasuk beban-beban

pada lantai yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah.

Beban hidup terdiri atas beban manusia, mesin-mesin, peralatan,

material yang disimpan, dan beban-beban lainnya.

b. Beban Mati

Beban mati merupakan beban yang intensitasnya tetap dan posisinya

tidak berubah selama usia penggunaan bangunan. Beban ini bekerja

vertikal ke bawah (akibat gravitasi).

- Beban mati struktural terdiri atas berat sendiri struktur seperti

balok, kolom, pelat lantai, dan sebagainya.

- Beban mati non struktural terdiri atas beban luar yang bekerja

pada struktur seperti dinding bata, keramik, finishing lantai,

utilitas bangunan, akibat atap.

2.5.2 Beban Dinamis

Sedangkan beban dinamis adalah beban yang bekerja secara tiba-tiba

pada suatu struktur dan merupakan fungsi waktu. Beban dinamis ini

dapat berupa beban gempa.

a. Beban Gempa

Besarnya beban gempa sulit ditentukan secara tepat karena sifatnya

yang acak. Gerakan yang diakibatkan gempa tersebut berperilaku

tiga dimensi.



Beban gempa pada struktur gedung dihitung berdasarkan SK SNI

03-1726-2002 tentang tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk

bangunan gedung.

- Beban gempa statik ekivalen

Beban statik ekivalen adalah suatu representasi dari beban gempa

setelah disederhanakan dan dimodifikasi, yang mana gaya inersia

yang bekerja pada suatu massa akibat gempa disederhanakan

menjadi ekivalen beban statik.

- Beban gempa dinamik

Beban gempa dinamik yaitu beban yang berubah-ubah menurut

waktu (time varying) dan umumnya hanya bekerja pada rentang

waktu tertentu.

2.6 Metode Analisis

Metode analisis dinamik adalah suatu cara untuk menentukan riwayat waktu

respons dinamik struktur bangunan gedung tiga dimensi yang berperilaku elastik

pada taraf pembebanan gempa nominal sebagai data masukan dimana respons

dinamik dalam setiap interval waktu dihitung dihitung dengan metode integrasi

langsung atau dapat juga melalui analisa respon ragam.

Metode analisis statik ekivalen adalah suatu cara analisis statik tiga dimensi

linier dengan meninjau beban-beban gempa statik ekivalen, sehubungan dengan

sifat struktur bangunan gedung beraturan yang praktis berperilaku sebagai struktur

dua dimensi, sehingga respon dinamiknya praktis hanya ditentukan oleh respon

ragam yang pertama dan dapat ditampilkan sebagai akibat dari beban gempa statik

ekivalen.

Berdasarkan SNI Gempa (BSN, 2002), perhitungan pengaruh beban gempa

pada struktur dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa metode analisis,

diantaranya yaitu metode analisis statik ekivalen dan metode analisis dinamik.

Pemilihan metode analisis yang paling sesuai sangat tergantung pada karakteristik

struktur gedung yang akan direncanakan.

Beban statik ekivalen adalah suatu representasi dari beban gempa setelah

disederhanakan dan dimodifikasi, yang mana gaya inersia yang berkerja pada



suatu massa akibat gempa disederhanakan menjadi ekivalen beban statik. Jadi

beban statik ekivalen adalah beban yang ekuivalen dengan beban gempa yang

membebani bangunan dalam batas-batas tertentu sehingga tidak terjadi overstress

pada bangunan yang bersangkutan. Karena sifat struktur gedung yang beraturan,

maka perhitungan pengaruh beban gempa dapat dilakukan dengan analisis beban

gempa statik ekivalen, dimana pengaruh dinamis beban gempa hanya ditentukan

oleh respon struktur ragam pertama.

Perencanaan struktur bangunan tahan gempa bertujuan untuk mencegah

terjadinya keruntuhan struktur yang dapat berakibat fatal pada saat terjadi gempa.

Berdasarkan SNI Gempa, yaitu SNI 03-1726-2002 (BSN, 2002), kinerja struktur

pada waktu menerima beban gempa dapat diklasifikasikan sebagai berikut

(Iswandi, 2009):

a. Akibat gempa ringan, struktur bangunan tidak boleh mengalami kerusakan baik

pada elemen strukturalnya maupun pada elemen non struktural.

b. Akibat gempa sedang, elemen struktural bangunan tidak boleh rusak tetapi

elemen nonstrukturalnya boleh mengalami kerusakan ringan, namun struktur

bangunan masih dapat dipergunakan.

c. Akibat gempa besar, baik elemen struktural maupun elemen nonstruktural

bangunan akan mengalami kerusakan, tetapi struktur bangunan tidak boleh

runtuh.

Berdasarkan SNI Gempa, gempa ringan didefinisikan sebagai gempa

dengan kemungkinan terlampaui sebesar 60% dalam rentang umur layan

bangunan selama 50 tahun. Gempa sedang ditetapkan sebagai gempa dengan

kemungkinan terlampaui sebesar 50% rentang umur layan bangunan 50 tahun,

dengan perioda ulang 75 tahun atau gempa yang kadang-kadang terjadi. Dan

untuk gempa besar ditetapkan sebagai gempa dengan kemungkinan terlampaui

sebesar 10% rentang umur layan bangunan 50 tahun dengan perioda ulang 500

tahun atau gempa yang jarang terjadi.

Bergetarnya bangunan akibat gempa kemudian disederhanakan seolah-olah

terdapat gaya horisontal yang bekerja pada massa bangunan. Apabila bangunan

mempunyai banyak massa maka terdapat banyak gaya horisontal yang masing-



masing bekerja pada massa-massa tersebut. Langkah-langkah yang dilakukan

dalam analisis gedung ini menggunakan metoda statik ekivalen.

Metoda Analisis Statik Ekivalen

Pemilihan metoda analisis statik ekivalen berdasarkan pada karakteristik

suatu gedung yang akan direncanakan. Karena sifat struktur gedung yang

beraturan, maka pengaruh beban gempa dapat dilakukan dengan analisis beban

gempa statik ekivalen, dimanapengaruh beban gempa hanya ditentukan oleh

respon struktur ragam pertama.

Berdasarkan SNI Gempa, beban gempa nominal, dalam bentuk beban geser

dasar pada struktur bangunan dapat dihitung dengan pendekatan analisis statik

ekivalen. Beban geser dasar nominal dalam hal ini dihitung sebagai:

(2.1)

Dimana:

V = beban geser nominal statik ekivalen

C1 = nilai faktor respon spectrum

I = faktor keutamaan bangunan

Wt = berat total bangunan

R = faktor reduksi gempa

Dalam analisis statik ekivalen, beban geser dasar gempa nominal V harus

dibagikan di sepanjang tinggi struktur menjadi beban gempa nominal statik

ekivalen Fi yang bekerja pada pusat massa lantai di tingkat ke-i, yaitu:

∑

(2.2)

Dimana:

Wi = berat lantai tingkat ke –i termasuk beban hidup yang sesuai

Zi = ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral

n = nomor lantai tingkat paling atas

V = beban geser dasar nominal

Adapun faktor-faktor yang diperlukan untuk menghitung beban gempa

nominal statik ekivalen yaitu sebagai berikut:



a. Berat stuktur

b. Waktu getar empiris

c. Faktor keutamaan struktur

d. Faktor reduksi gempa

e. Faktor respon gempa

f. Beban geser nominal

g. Beban gempa nominal

Dan dijelaskan sebagai berikut :

a. Menghitung Berat Struktur (Wt)

Langkah pertama dalam menganalisis struktur dengan metoda statik ekivalen,

kita harus menghitung berat struktur itu sendiri. Yang nantinya berat struktur

akan dijadikan beban gempa dengan arah lateral. Penghitungan berat struktur

dimulai dengan menghitung volume keseluruhan menurut lantainya. Dan

jugabeban hidup yang di asumsikan dan beban super impose dead load (SDL)

yang di hitung dari berat ME, plafon, keramik dan lain-lain yang bersifat non

struktural.

b. Waktu Getar Empiris (T)

Berdasarkan SNI Gempa, waktu getar alami struktur bangunan gedung dapat

dihitung dengan analisis vibrasi bebas 3 dimensi atau diestimasi dengan

menggunakan persamaan-persamaan empiris. Berdasarkan UBC-2005, nilai

waktu getar alami struktur dapat diestimasi dengan menggunakan persamaan-

persamaan empiris berikut:

- Sistem struktur portal beton bertulang

Tex = Tey = T = 0,073 H 3/4 (2.3)

- Sistem struktur portal baja dan shearwall

Tex = Tey = T = 0,0488 H3/4 (2.4)

c. Faktor Keutamaan Struktur (I)

I = I1 + I2 (2.5)

Dengan I1 adalah faktor untuk penyesuaian periode ulang gempa terkait

dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa selama umur layan



bangunan, dan I2 adalah faktor untuk penyesuaian periode ulang gempa

terkait dengan penyesuaian umur layan gedung. Bangunan-bangunan

landmark yang bersifat monumental biasanya direncanakan memiliki umur

layan yang lebih panjang daripada umur layan bangunan standar.

Tabel 2.1 Tabel Faktor Keutamaan Gedung (SNI 03 – 1726 – 2002 hal. 7)

Kategori Gedung Faktor Keutamaan

I1 I2 I3

Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan, dan

perkantoran 1,0 1,0 1,0

Monumen dan bangunan monumental 1,0 1,6 1,6

Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat

penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio dan televisi

1,4 1,0 1,4

Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas, produk minyak

bumi, asam, dan bahan beracun 1,6 1,0 1,6

Cerobong tangki di atas menara 1,5 1,0 1,5

d. Faktor Reduksi Gempa (R)

1,6 ≤ R = μ f1 ≤ Rm (2.6)

Dimana: R = Faktor reduksi gempa

μ = Nilai rasio daktilitas perpindahan struktur

Rm = Faktor Reduksi maksimum

f1 = Gabungan kuat lebih desain dan bahan, yang nilainya

ditetapkan 1,6

Konsekuensi diadopsinya nilai R tertentu untuk suatu struktur bangunan

adalah pada saat terjadi proses plastifikasi, struktur bangunan tersebut harus

mampu memberikan deformasi maksimum sebesar paling tidak R/1,6 kali

lebih besar daripada deformasi struktur di saat mengalami kelelehan

signifikan pertama, tanpa mengalami keruntuhan.



Nilai kuat lebih total struktur ini pada dasarnya merupakan fungsi daripada

kuat lebih desain, kuat lebih bahan, dan kuat lebih sistem struktur. Nilai kuat

lebih desain diperoleh diantaranya dari nilai faktor reduksi dan faktor beban

yang digunakan dalam perencanaan serta dari praktik pembulatan hasil

hitungan yang umum dilakukan dalam suatu pekerjaan desain. Tabel 2.2 Tabel faktor modifikasi respon maksimum, struktur untuk beberapa jenis sistem dan subsistem

struktur gedung (SNI 03 – 1726 – 2002, hal. 12)

Keterangan: Karena Sistem dan subsistem struktur gedung yang digunakan Sistem Rangka Pemikul

Momen Menengah jadi tabel yang ditunjukan hanya bagian Sistem Struktur Rangka

Pemikul Momen Menengah saja.

e. Faktor Respon Gempa (C)

Faktor respon gempa dipengaruhi oleh kekerasan tanah itu sendiri. Karena

gaya gempa bergerak melalui tanah. Faktor respon gempa juga dipengaruhi

oleh wilayah gempa. Wilayah gempa dibagi menjadi 6 wilayah gempa. Setiap

wilayah gempa juga memiliki kurva, dari kurva tersebut kita dapat

menentukan faktor respon gempa (C). Berikut adalah tabel faktor respon

gempa berdasarkan wilayahnya :

Sistem dan subsistem struktur gedung Uraian sistem pemikul beban gempa μmRm

Pers. (6)f Pers.(39)

1. Rangka pemikul momen khusus (SRPMK) a. Baja 5,2 8,5 2,8 b. Beton Bertulang 5,2 8,5 2,82. Rangka pemikul momen menengah beton (SRPMM) 3,3 5,5 2,83. Rangka pemikul momen biasa (SRPMB) a. Baja 2,7 4,5 2,8 b. Beton Bertulang 2,1 3,5 2,84. Rangka batang baja pemikul momen khusus (SRBPMK) 4,0 6,5 2,8

3. Sistem rangka pemikul momen (sistem struktur yang pada dasarnya

memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral

dipikul rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur)



Gambar 2.1 Peta Gempa Indonesia (SNI 03 – 1726 – 2002 hal. 19)

Pada peta zonasi gempa dalam peraturan gempa yang berlaku (SNI 03-1726-

2002), Indonesia dibagi atas 6 zona kegempaan, yaitu zona gempa 1 dan 2

(wilayah dengan risiko atau kerawanan gempa rendah), zona gempa 3 dan 4

(wilayah dengan risiko gempa menengah) dan zona gempa 5 dan 6 (wilayah

dengan risiko gempa tinggi).

Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM) adalah sistem rangka ruang dimana

komponen-komponen struktur balok, kolom, dan join-joinnya menahan gaya-

gaya yang bekerja melalui aksi lentur, geser, dan aksial. SRPM dapat

dikelompokkan sebagai berikut (Iswandi, 2009):

a. Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB): suatu sistem rangka

yang memenuhi ketentuan-ketentuan pasal 3 hingga pasal 20 SNI (03-

2847-2002. Sistem rangka ini pada dasarnya memiliki tingkat daktilitas

terbatas dan hanya cocok digunakan di daerah dengan risiko gempa yang

rendah (Zona 1 dan 2).

b. Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM): Suatu sistem

rangka yang selain memenuhi ketentuan-ketentuan untuk rangka pemikul

momen biasa juga memenuhi ketentuan-ketentuan detailing Pasal



23.2(2(3)) dan 23.10. Sistem ini pada dasarnya memiliki tingkat daktilitas

sedang dan dapat digunakan di zona 1 hingga zona 4.

c. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK): Suatu sistem rangka

yang selain memenuhi ketentuan-ketentuan untuk rangka pemikul momen

biasa juga memnuhi ketentuan-ketentuan 23.2 sampai dengan 23.5. Sistem

ini memiliki tingkat daktilitas penuh dan wajib digunakan di zona 5 dan 6.

Peta gempa di atas adalah zona-zona gempa yang ada di Indonesia,

dimana Indonesia merupakan negara yang memiliki titik-titik kerawanan

gempa yang paling banyak. Di Indonesia hanya pulau Kalimantan yang

tidak memiliki titik-titik gempa, sedangkan pulau Sumatera, Jawa,

Sulawesi, Bali dan Irian Jaya memiliki titik-titik gempa yang cukup

banyak. Dan untuk Bandung terletak pada wilayah gempa zona 4 (empat).

Pada peta gempa diatas juga diperlihatkan juga nilai percepatan puncak

dibatuan dasar untuk masing-masing wilayah, di mana nilai percepatan

puncak tersebut menggambarkan parameter gempa rencana yang harus

diperhatikan dalam perencanaan. Tergantung pada jenis tanah di lokasi

tempat bangunan yang didesain berada, nilai percepatan puncak di batuan

dasar diamplifikasi dengan nilai tertentu untuk mendapatkan nilai

percepatan di permukaan tanah (Ao). Jenis tanah ditetapkan sebagai tanah

keras, tanah sedang, dan tanah lunak, apabila untuk lapisan setebal

maksimum 3 m paling atas dipenuhi syarat-syarat yang tercantum dalam

Tabel 2.3 (BSN, 2002).

Tabel 2.3 Jenis-jenis Tanah (SNI 03 – 1726 – 2002, hal 15)

Jenis tanah

Kecepatan rambat

gelombang geser rata-rata

Vs (m/det)

Nilai hasil Test

Penetrasi Standar rata-

rata N

Kuat geser niralir rata-

rata Su (kPa)

Tanah Keras Vs ≥ 350 N ≥ 50 Su ≥ 100

Tanah Sedang 175 ≤ Vs < 350 15 ≤ N < 50 50 ≤ Su < 100

Vs < 175 N < 15 Su < 50

Tanah Khusus

Tanah Lunak atau, setiap profil dengan tanah lunak yang tebal total lebih dari 3 m dengan

PI > 20, Wn ≥ 40 % dan Su < 25 kPa

Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi



Gambar 2.2 Gambar faktor respon gempa menurut wilayah (SNI 03 – 1726 – 2002, hal. 21)

f. Beban Geser Dasar Nominal Statik Ekuivalen (V)

(2.7)

Dimana:

V = beban geser nominal statik ekuivalen

C1 = nilai faktor respon spectrum

I = faktor keutamaan bangunan

Wt = berat total bangunan

R = faktor reduksi gempa

Dengan Wt = berat total gedung, termasuk sebagian beban hidup yang bersifat

tetap. Porsi beban hidup yang dianggap tetap pada dasarnya sangat

bergantung pada fungsi bangunan. Untuk bangunan perkantoran dan

pemukiman, porsi beban hidup yang bersifat tetap dapat diambil sebesar 25%

hingga 30% beban hidup total.

g. Beban Gempa Nominal Statik Ekuivalen (Fi)

∑

(2.8)

Dimana:

Wi = berat lantai tingkat ke –i termasuk beban hidup yang sesuai



Zi = ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral

n = nomor lantai tingkat paling atas

V = beban geser dasar nominal

Distribusi beban Fi diatas memiliki pola distribusi segitiga, dengan nilai

Fi yang mebesar ke arah puncak gedung secara linear. Distribusi ini

menggambarkan pola distribusi beban pada struktur gedung yang perilaku

dinamisnya didominasi oleh respon ragam translasi pertama. Secara teoritis,

distribusi linear tersebut hanya akan dicapai bila respon ragam translasi

pertama memiliki partisipasi massa 90%.

Apabila rasio tinggi struktur dan ukuran denah dalam arah pembebanan

gempa yang ditinjau lebih besar dari 3, maka beban horisontal terpusat

sebesar 0,1V harus diaplikasikan pada pusat massa lantai paling atas. Sisanya,

yaitu 0,9V, harus dibagikan di sepanjang tinggi struktur.

2.7 Preliminary Design

Preliminary Design (perencanaan awal) dilakukan untuk mendapatkan

dimensi awal yang digunakan untuk perancangan struktur sesuai dengan SNI 03-

2874-2002 tentang “Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan

Gedung”. Perencanaan awal yang dilakukan meliputi elemen struktur kolom,

balok dan lantai.

2.7.1 Preliminary Design Pelat Lantai

a. Sesuai pasal 23.4(1) SNI 03-2874-2002 untuk komponen struktur

yang menerima kombinasi lentur dan beban aksial. Menetukan β dan

hmin

2

1

n

n

(2.9)

9361500

8.01min

fy

h n (2.10)



dengan : ℓn1 = bentang bersih terpanjang, diukur dari muka

kolom dan atau balok.

ℓn2 = bentang bersih terpendek, diukur dari muka kolom

dan atau balok

β = rasio panjang bentang bersih terpanjang dengan

panjang bentang bersih terpendek.

fy = tegangan leleh baja (MPa)

h = tebal pelat (mm)

b. Menentukan tebal pelat awal dengan h>h min

c. Menetukan jarak titik berat, inersia balok den inersia pelat

∑

∑ (2.11)

Ibp = (

x b x hb

3) + (A x d2)

Ip =

x L x hp

3 (2.12)

dengan : ў = jarak antar berat penampang total (mm)

A = luas penampang (mm2)

y = jarak titik berat penampang total ke serat terluar

(mm)

Ibp = momen inersia balok (mm4)

Ip = momen inersia pelat (mm4)

b = lebar penampang balok (mm)

hb = tinggi penampang balok (mm)

hp = tinggi penampang pelat

L = setengah lebar pelat pada sisi kiri dan kanan atau atas

dan bawah balok yang ditinjau (mm).

D = jarak titik berat penampang total ke titik berat

penampang yang ditinjau (mm)

d. Menentukan αm

αi =Ebi Ibi / Ept Ipt (2.13)



dengan :αi = rasio kekakuan lentur balok terhadap kekakuan lentur

pelat

αm = harga rata-rata dari perbandingan kekakuan lentur

balok terhadap kekakuan lentur pelat pada ke empat

sisinya.

Ebi = Epi = modulus elastisitas beton = 4700 √

e. Mengecek ketebalan pelat yang digunakan

- Untuk αm ≥ 0,2

- Untuk 0,2 < αm ≤ 2,0

- Nilai αm> 2,0

2.7.2 Preliminary Design Balok

Sesuai Tabel 8 pasal 11.5 SNI 03-2847-2002 untuk komponen struktur

balok minimum, h adalah:

Untuk balok dengan satu ujung menerus:

hmin =

(2.14)

untuk balok denga kedua ujung menerus:

hmin =

(2.15)

Dimana:

b/h ≥ 0,3

2.7.3 Preliminary Design Kolom

Sesuai pasal 23.4 (1) SNI 03-2847-2002 untuk komponen struktur yang

menentukan kombinasi lentur dan beban aksial adalah:

bmin = 300 mm dan

≥ 0,4 (2.16)

dengan : b = dimensi penampang terkecil (mm)

h = dimensi penampang yang tegak lurus penampang terkecil

(mm)



2.8 Perancangan Komponen Struktur Rangka Pemikul Momen Menengah

(SRPMM)

Penulangan komponen SRPMM harus memenuhi ketentuan-ketentuan

detailing balok SRPMM bila beban aksial tekan terfaktor pada komponen struktur

melebihi Agfc’ / 10, maka ketentuan kolom SRPMM harus dipenuhi kecuali bila

komponen struktur kolom diberi tulangan spiral minimum.

Bila konstruksi pelat dua arah tanpa balok digunakan sebagai bagian dari

sistem rangka pemikul beban lateral, maka detail penulangannya harus memenuhi

ketentuan detailing pelat SRPMM.

2.8.1 Kuat Geser Rencana

Kuat geser rencana balok, kolom, dan konstruksi pelat dua arah

pada struktur SRPMM diambil sebagai nilai terbesar dari dua kondisi

berikut ini.

- Jumlah gaya lintang akibat termobilisasinya kuat lentur nominal

komponen struktur pada setiap ujung bentang bersihnya dan gaya

lintang akibat beban gravitasi terfaktor (lihat Gambar 2.3).

- Gaya lintang maksimum yang diperoleh dari kombinasi beban rencana

termasuk pengaruh beban gempa, E, dengan nilai E diambil sebesar

dua kali nilai yang ditentukan dalam SNI Gempa.

2.8.2 Persyaratan Detailing Komponen Lentur SRPMM

Sama seperti halnya pada komponen struktur SRPMK, pada

komponen struktur SRPMM juga berlaku beberapa persyaratan untuk

penulangan lentur, diantaranya:

a. Kuat lentur positif balok pada muka kolom harus lebih besar dari

sepertiga (1/3) kuat lentur negatifnya.

b. Kuat lentur negatif dan positif pada setiap irisan penampang di

sepanjang bentang harus lebih besar dari seperlima (1/5) kuat lentur

yang terbesar yang disediakan pada kedua ujung balok tersebut.



Gambar 2.3 Gaya Geser Rencana pada SRPMM

Untuk tulangan transversal, beberapa ketentuan di bawah ini harus

dipenuhi, yaitu:

Pada kedua ujung balok harus dipasang sengkang sepanjang jarak

dua kali tinggi komponen struktur dari muka perletakan. Sengkang

pertama harus dipasang pada jarak tidak lebih dari 50 mm dari muka

perletakan. Spasi maksimum sengkang di daerah ini tidak boleh

melebihi:

- d/4

- delapan (8) kali diameter tulangan longitudinal terkecil,

- 24 kali diameter sengkang, dan

- 300 mm.

Sengkang di luar daerah ujung balok harus dipasang dengan spasi

maksimum d/2.



2.8.3 Persyaratan Detailing Komponen Kolom dan Join SRPMM

Beberapa ketentuan detailing untuk komponen struktur kolom dan

join SRPMM dapat dilihat dalam bagian berikut ini.

a. Spasi maksimum, so, tulangan sengkang yang dipasang di sepanjang

lo dari muka hubungan balok-kolom tidak boleh melebihi:

delapan (8) kali diameter tulangan longitudinal terkecil,

24 kali diameter sengkang ikat,

Setengah dimensi penampang terkecil kolom, dan

300 mm

b. Sengkang ikat pertama harus dipasang pada jarak ≤ 0,5so dari muka

hubungan balok-kolom.

c. Tulangan sengkang pada hubungan balok-kolom harus memenuhi

syarat tulangan geser minimum berdasarkan SNI 03-2847-02 Pasal 13.

d. Spasi sengkang ikat pada penampang kolom tidak boleh melebihi 2so.

e. Panjang lo harus diambil sebagai nilai terbesar dari:

Seperenam (1/6) tinggi bersih kolom,

Dimensi terbesar penampang kolom, dan

500 mm.

2.9 Perancangan Komponen Struktur Terhadap Lentur

Komponen struktur yang menerima lentur pada umumnya adalah balok dan

pelat. Karena komponen struktur direncanakan memikul gaya-gaya yang

diakibatkan oleh gempa, maka diperlukan ketentuan khusus untuk perencanaan

gempa.

2.9.1 Penulangan Balok

Balok merupakan komponen struktur yang berfungsi untuk

meratakan beban plat atau dinding dan sebagai pengikat antar kolom.

Seluruh beban yang diterima balok akan dilimpahkan ke kolom dan

selanjutnya ke pondasi bangunan.



Perencanaan balok dimulai dari penentuan dimensi, asumsi

diameter tulangan utama yang digunakan, serta tulangan geser agar dapat

menahan beban-beban yang telah direncanakan. Tulangan utama balok

terdiri dari tulangan tekan dan tulangan tarik. Tulangan tarik pada balok

adalah tulangan yang dipasang pada bagian balok yang tertarik, atau

bagian balok yang menahan gaya tarik. Adapun asumsi yang digunakan

dalam perencanaan penulanan balok menggunakan diagram regangan dan

tegangan pada saat balok menerima beban.

Adapun perhitungan nilai Asperlu suatu tulangan lentur balok dapat

dilakukan dengan ketentuan sebagai berikut:

a. Mengasumsikan dimensi balok dan diameter tulangan utama balok

b. d = h – p – (0,5Dutama) – Ds (2.17)

c. d’ = p + 0,5Dutana + Ds (2.18)

d. Kontrol rasio penulangan

Luas tulangan minimum

dbffc

As wy4

'

min

(2.19)

Tidak boleh kurang dari:

dbf

As wy

4,1min

(2.20)

Luas tulangan maksimum

bdAs b75,0max (2.21)

bdAs 025,0max (2.22)

e. Menentukan nilai Rn dan m dengan persamaan:

285,0 dbM

Rw

un

(2.23)

'85,0 c

y

ff

m

(2.24)



f. Menentukan luas tulangan perlu As menggunakan persamaan:

bdfy

mRnm

As perlu

2111

(2.25)

As ≤ Asmaks perencanaan tulangan tunggal

As ≥ Asmaks perencanaan tulangan ganda/rangkap

Perencanaan tulangan lentur balok menggunakan perencanaan

balok ganda

Perencanaan tulangan lentur suatu balok dengan menggunakan

perencanaan tulangan ganda/rangkap dapat dilakukan dengan ketentuan-

ketentuan sebagai berikut:

Gambar 2.4 Penampang, Regangan, dan Tegangan Balok Ganda

a. Mengasumsikan dimensi balok dan diameter tulangan utama balok.

b. ρ-ρ’ = 0,5ρb (2.26)

c. d = h – p – (0,5Dutama) – Dsengkang

d. d’ = p + 0,5Dutana + Dsengkang

e. (As-As’) = (ρ-ρ’).b.d (2.27)

f. Menentukan luas tulangan tekan As’ dengan persamaan

Mn = φ[(As-As’).fy(d-a/2)+As’.fy(d-d’)] (2.28)



Dengan nilai a adalah:

xbxfcfyAsAsa

'85,0)'(

(2.29)

g. Menentukan luas tulangan tarik As

As = As’+(As-As’) (2.30)

h. Kontrol terhadap asumsi tulangan tekan leleh

85,0ac

(2.31)

EsfyEs

cdc

s

003,0'' tulangan tekan sudah leleh (2.32)

EsfyEs

ccd

s

003,0'

tulangan tarik sudah leleh (2.33)

fs’ = εs’xEs > fy nilai fs’=fy (2.34)

Namun jika tidak terpenuhi, maka tulangan tekan belum leleh dan

dilanjutkan pada kemungkinan selanjutnya.

i. Kemungkinan tulangan tekan belum leleh

Menentukan garis netral (C) baru dengan menggunakan rumus:

(0,85x fc’xbxβ1)c2 +(As’x0,003Es – Asfy – 0,85xfc’xAs’)c –

(600d’xAs’) = 0 (2.35)

a = 0,85 x fc’ x b x β1 (2.36)

b = As’ x 0,003Es – Asfy – 0,85 x fc’ x As’ (2.37)

c = -600 x d’ x As’ (2.38)

aacbbC

242

(2.39)

Esxc

dCfs 003,0''

(2.40)

Jika nilai fs’ < fy, maka persamaan diatas dapat dipakai.

j. Cek daktilitas penampang balok

bxdAs

(2.41)



bxdAs''

(2.42)

fyfc

4'

1min (2.43)

fy4,1

2min

(2.44)

fyfs

b''.75,0max dengan nilai (2.45)

fyfs

fyfydfc

b''

)600(600'85,0

(2.46)

k. Setelah terpenuhi daktilitas penampang beton ρmin ≤ ρ ≤ ρmaks, maka

dilanjutkan pada perhitungan kebutuhan tulangan lentur balok

'AsAsntarik

(2.47)

tulangantekan As

Asn '

(2.48)

l. Kontrol penempatan tulangan

- Diasumsikan agregat terbesar yang digunakan berdiameter 15mm.

- 19 mm

- 25 mm

2.9.2 Perencanaan Tulangan Geser

Perhitugan tulangan geser balok pada kondisi SRPMM dapat

mengikuti ketentuan sebagai berikut:

a. Nilai Mpr1 dan Mpr2 didapatkan dari tulangan lentur balok akibat gaya

gravitasi.

b. Perhitungan gaya geser pada kondisi SRPMM diperlihatkan oleh

Gambar 2.5.



Gambar 2.5 Perencanaan geser untuk balok

Dimana nilai gaya geser Vu adalah:

LL VugL

MprMprVu

21 (2.49)

RR VugL

MprMprVu

21 (2.50)

Nilai VuL dan VuR didapat dari nilai gaya geser maksimum dengan

beban sebesar 1,2D+1,0L yang kemudian dibandingkan dengan nilai

analisis gaya geser berdasarkan pembesaran dua kali beban gempa yang

ditentukan dalam SNI Gempa (BSN, 2002a).

c. Jarak antar sengkang dapat dihitung dengan langkah - langkah sebagai

berikut:

1. dbfc

Vc 6

'

(2.51)

2. VcVuVs (2.52)

3. Kontrol nilai Vs dengan Vsmaks

xbxdfcVsmaks '32

(2.53)

4. fyxdVs

sAv

(2.54)



Dimana Av adalah luas tulangan sengkang pada jarak s,

dengan diameter sengkang yang telah diasumsikan terlebih dahulu.

fyb

sAv

3min (2.55)

Jika s

Avs

Av min , tulangan geser yang digunakan adalah tulangan

geser minimum.

5. Jarak antar sengkang harus mengikuti persyaratan berdasarkan SNI

03-2847-2002 berikut:

Sengkang tertutup pertama harus dipasang tidak lebih dari 50 mm

dari muka tumpuan. Jarak maksimum antar sengkang tertutup tidak

boleh melebihi:

- d/4

- delapan kali diameter tulangan longitudinal terkecil

- 24 kali diameter sengkang, dan

- 300 mm

2.9.3 Penulangan Pelat

Untuk penulangan pelat tangga dan pelat lantai dihitung dalam dua

arah, yaitu momen arah sumbu x (M11) dan momen arah sumbu y (M22).

Penulangan yang digunakan untuk pelat adalah tulangan ganda.

Penulangan dilakukan dengan cara analisis seperti analisis balok

bertulangan ganda dengan menghitung jumlah tulangan per meter lebar.

A. Pelat Satu Arah

Karena beban yang bekerja pada pelat semuanya dihimpitkan

menurut arah sisi pendek, maka pelat satu arah yang menerus diatas

beberapa perletakan dapat diperlakukan sebagaimana layaknya sebuah

balok persegi dengan tingginya setebal pelat dan bebannya adalah satu

satuan panjang yang umumnya 1 meter. Apabila diberikan beban

merata maka pelat akan melendut membentuk kelengkungan satu

arah.



Langkah-langkah perencanaan pelat satu arah yaitu:

a. Diketahui pelat beton bertulang satu arah, bentang pelat.

b. Asumsikan tebal pelat.

c. Tentukan tebal efektif pelat d

d= h – sb - (2.56)

d. Hitung pembebanan

- Berat sendiri pelat

- Beban hidup

- Kombinasi pembebanan

- Momen ultimit

e. Rencanakan penulangan

MuMn (2.57)

Mn = Asxfy(d-a/2) dimana asumsi (d-a/2) = 0,9d

Maka tulangan yang diperlukan dxfMnAs

y 9,0

(2.58)

Sehingga xbxfcfyAsa'85.0

.

(2.59)

Dengan memasukkan nilai a maka didapat luas tulangan dari

persamaan berikut:

2adAsxfyMn

(2.60)

f. Cek daktilitas

ρmin < ρaktual < ρmaksimum

bxhAsaktual

aktual (2.61)

bmaks x 75,0

(2.62)



fy4,1

min

g. Rencanakan penulangan susut dan temperatur yang diperlukan:

bxhAssusut

susut

(2.63)

Sehingga tulangan susut dan temperatur yang diperlukan:

xbxhAssusut (2.64)

B. Pelat Dua Arah

Pada pelat yang perbandingan bentang panjang (ly) terhadap

bentang pendeknya (lx), kurang dari dua, maka pelat tersebut dapat

dikatakan berperilaku sebagai pelat dua arah dimana lentur utamanya

terjadi pada kedua arah sumbu pelat. Pelat seperti itu dapat dirancang

sebagai pelat dua arah. Beban pelat dipikul oleh empat balok

pendukung sekeliling panel pelat, dengan demikian panel menjadi

suatu pelat yang melentur pada dua arah, dengan sendirinya

penulangan untuk pelat tersebut harus dua arah.

Pelat dua arah : 2x

y

ll

(2.65)

Langkah-langkah perencanaan pelat dua arah:

a. Diketahui pelat beton bertulang dua arah, bentang pelat.

b. Momen inersia pelat

bb

bbm IE

IE

(2.66)

c. Menentukan momen nominal

MuMn

Mn = Asxfy(d-a/2) dimana asumsi (d-a/2) = 0,9d



Maka dxfMnAs

y 9,0

Sehingga xbxfcfyAsaaktual '85.0

.

Jadi

2adAsxfyMn

d. Cek daktilitas

fy4,1

min

bxhAsaktual

aktual

2.10 Perencanaan Kolom

Komponen struktur yang menerima beban lentur dan aksial pada umumnya

adalah kolom dan dinding. Adapun langkah–langakah perencanaan kolom:

1. Gaya aksial terfaktor maksimum yang bekerja pada komponen struktur kolom

tidak kurang dari Agfc’/10.

2. Cek konfigurasi penulangan

bxhAs

g (2.67)

Rasio penulangan ρg dibatasi tidak boleh 0,01< ρg < 0,06

3. Desain tulangan geser

- Ve tidak perlu lebih besar dari gaya kolom yang timbul pada saat kolom

mengimbangi kuat lentur rencana yang terjadi di ujung-ujung balok yang

merangka di hubungan balok-kolom yang sama.

bxhAsVsway

(2.68)

- Ve tidak boleh lebih kecil dari gaya geser terfaktor hasil analisis.

dbfc

Vc w6

'

(2.69)



- Cek apakah dibutuhkan tulangan geser

VcVu21

(2.70)

- Cek tulangan geser minimum

dbVcVu .31

(2.71)

4. a. Menurut SNI 03-2847-2002 pasal 23.10.5(1) mengharuskan kolom diikat

dengan tulangan sengkang pada rentang l0 dari muka kolom. Panjang l0

tidak boleh kurang daripada nilai terbesar berikut ini:

- 1/6 tinggi bersih kolom

- Dimensi terbesar penampang kolom

- 500 mm

b. Sengkang di daerah l0 dipasang dengan spasi maksimum s0 yang tidak

boleh lebih dari:

- 8db tulangan longitudinal

- 24db sengkang ikat

- setengah dimensi terkecil penampang struktur

- 300 mm

c. Sengkang ikat pertama dipasang dengan spasi tidak lebih dari 0,5s0.

d. Kebutuhan minimum tulangan geser pada kolom diatur melalui:

y

w

fsbAv

31

min (2.72)

5. Untuk bentang di luar l0,

SNI pers (47) memberikan harga Vc

dbf

ANV w

c

g

uc 6

'14

1

(2.73)

Dengan Nu = gaya tekan aksial terkecil dari kombinasi pembebanan

Gaya aksial terkecil adalah gaya aksial tekan hasil kombinasi pembebanan Sni,

yaitu:

Nu = 0,9 Dl + 1,0E (2.74)

BAB II KAJIAN PUSTAKA - Politeknik Negeri...

Documents

Transcript of BAB II KAJIAN PUSTAKA - Politeknik Negeri...