III. DASAR TEORI

3.1. Beton Secara UmumBeton merupakan istilah yang digunakan untuk menyatakan campuran bahan antara agregat kasar dan halus yaitu pasir, batu, batu pecah, kerikil, atau bahan semacam lainnya. Dengan menambahkan secukupnya bahan perekat semen dan air sebagai bahan pembantu guna keperluan reaksi kimia selama proses pengerasan dan perawatan beton berlangsung. Agregat halus dan kasar disebut sebagai bahan susun kasar campuran yang merupakan komponen utama beton. Nilai kekuatan serta daya tahan ( durability ) beton merupakan fungsi dari banyak faktor diantaranya adalah nilai banding campuran dan mutu bahan susun, metode pelaksanaan finishing, temperature dan kondisi perawatan pengerasannya.

3.2. Pelat3.2.1. Pengertian PelatPelat adalah struktur planar kaku dengan elemen tipis yang secara khas terbuat dari material monolit yang tingginya lebih kecil dibandingkan dengan dimensi lain dan menahan beban transversal melalui aksi lentur masing-masing tumpuan.Plat merupakan struktur bidang(permukaan)yang lurus(datar atau tidak melengkung) yang tebalnya jauh lebih kecil dibandingkan dengan dimensinya yang lain.Pelat dapat ditumpu di seluruh tepinya, atau hanya pada titik-titik tertentu (misalnya oleh kolom-kolom), atau campuran antara tumpuan menerus dan titik. Kondisi tumpuan dapat berbentuk sederhana atau jepit.Beban statis atau dinamis yang dapat dipikul pelat umumnya tegak lurus permukaan pelat.

3.2.2. Jenis Jenis Pelat1. Sistem Pelat SlabPlat Slab adalah plat beton bertulang yang langsung ditumpu oleh kolom-kolom tanpa balok-balok.Sistem ini dipakai bila bentangan tidak besar dan intensitas beban tidak terlalu berat,misalnya pada bangunan hotel atau apartemen.

Gambar 3.1 Sistem Pelat Slab

2. Sistem Pelat dan BalokSistem ini dari slab menerus yang ditumpu balok-balok monolit yang umumnya ditempatkan pada jarak sumbu 3-6 meter.Tebal plat ditetapkan berdasarkan pertimbangan struktur yang mencakup aspek keamanan terhadap bahaya kebakaran,

Gambar 3.2 Sistem pelat dan Balok

3. Sistem Lajur BalokSistem ini serupa dengan balok plat,tetapi balok menggunakan balok-balok dangkal yang lebih besar.Sistem ini semakin banyak diterapkan pada bangunan yang memperhitungkan tinggi antara langit-langit dan lantai.

4. Sistem GridSistem grid dua arah (waffle system) memiliki balok yang saling bersilangan,dengan jarak yang relative rapat yang menumpu pada plat atas tipis.

3.2.3. Metode dan Analisis Perencanaan PelatDalam melakukan analisis desain struktur, perlu ada gambaran yang jelas mengenai perilaku dan besar beban yang bekerja pada struktur. Hal penting yang mendasar adalah pemisahan antara beban-beban yang bersifat statis (beban mati dan beban hidup) dan dinamis (beban tak terduga).Pada pelat lantai hanya diperhitungkan adanya beban mati dan beban hidup saja (penghuni, perabotan, berat lapis tegel dan berat sendiri pelat) yang bekerja secara tetap dalam waktu lama, sedangkan beban tak terduga seperti gempa, angin dan getaran tidak diperhitungkan.Menurut SNI-03-2487-2002 adalah sebagai berikut :1. Tegangan beton sebesar 0,85 fc diasumsikan terdistribusi secara merata pada daerah tekan ekivalen yang dibatasi oleh tepi penampang dan satu garis lurus yang sejajar dengan sumbu netral sejarak a = 1c dari serat dengan regangan tekan maksimum.2. Jarak c dari serat dengan regangan maksimum ke sumbu netral harus diukur dalam arah tegak lurus terhadap sumbu tersebut.3. Faktor 1 harus diambil sebesar 0,85 untuk beton dengan nilai kuat tekan fc lebih kecil daripada atau sama dengan 30 Mpa. Untuk beton dengan nilai kuat tekan di atas 30 Mpa, 1 harus direduksi sebesar 0,05 untuk setiap kelebihan 7 Mpa di atas 30 Mpa, tetapi 1 tidak boleh lebih diambil kurang dari 0,65.4. Langkah-langkah dalam menghitung penulangan plat lantai adalah sebagai berikut :a. Hitung pembebananMenurut Budiadi (2008), perhitungan beban dalam perhitungan plat menggunakan SNI-03-2487-2002 adalah :.........(3.1)dimana : D = beban matii. L = beban hidup

b. Hitung tinggi efektif.....(3.2)dx = dx ....................(3.3)c.

Hitung momen plat berdasarkan nilai . Jika nilai > 2 maka penulangan dilakukan satu arah, sedangkan jika nilai 2 maka penulangan dilakukan dua arah.3.2.3.1 Perencanaan Pelat Satu Arah (One Way Slab)Plat satu arah adalah plat yang didukung pada dua tepi yang berhadapan sedemikian sehingga lenturan timbul hanya dalam satu arah saja, yaitu pada arah yang tegak lurus terhadap arah dukungan tepi. (Istimawan Dipohusodo,1999)Gambar dibawah ini memperlihatkan suatu plat yang ditumpu sederhana untuk balok pada sisi-sisi panjang yang saling berseberangan. Bentuk defleksinya ditunjukkan dengan garis, bila beban merata bekerja pada bidang atas plat defleksinya.

Gambar 3.3 Plat Satu ArahPlat satu arah umumnya didesain dengan rasio tulangan tarik jauh dibawah rasio maksimum yang diizinkan .h.0,75 . Ini terutama untuk pertimbangan keamanan dan ekonomis. Dengan tulangan dibawah rasio diharapkan baja akan leleh terlebih dahulu sehingga keruntuhan dapat diketahui sebelumnya. Rumus yang digunakan untuk menghitung nilai pembesian lapangan maupun pembesian tumpuan arah x dan y adalah :

Untuk Perhitungan One Way Slaba. Langkah perhitungan pertama dengan menghitung beban terfaktor yang dihitung per meter maju. Rumus yang digunakan untuk menghitung beban terfaktor pada penulangan plat lantai adalah:......(3.4)Dimana: WU= Beban terfaktorWDL= Beban mati (berat sendiri plat, berat penutup lantai, berat adukan semen, berat pasangan dinding batu bata)WLL= Beban hidup (berat orang, berat peralatan)b. Menentukan batasan min dan max, yang dapat dilihat pada tabel konstanta perencanaan (Tabel 3.1) ataupun dapat dicari dengan rumus, yaitu:

Tabel 3.1Tabel Konstanta Perencanaan (Rasio Tulangan Minimun dan Maksimum)

Sumber : Istimawan Dipohusodo, Struktur Beton Bertulang, 1999

c.Menghitung momen lapangan dan momen tumpuan X sebagai arah dgn momen kritis (Mlx, Mtx) dari tabel momen untuk plat berdasarkan SK SNI 03 - 2847 - 2002 dan tipe plat (tabel 3.2)Nilai momen yang digunakan adalah: ......(3.8)......(3.9)

Tabel 3.2 Penyaluran Beban Berdasarkan Metode Amplop dan Menentukan Nilai Momen Per Meter Lebar

Sumber : Budiadi, Andri, 2008 (Desain Praktis Beton Prategang)d. Menghitung tebal efektif plat (d)Menghitung tinggi efektif plat (d) untuk tulangan arah x......(3.10) untuk tulangan arah y.................(3.11)dimana : ht= tebal plat lantais= tebal selimut beton

= diameter besi rencana

e. Langkah selanjutnya adalah mencari rasio penulangan (). Dikarenakan nilai Koefisien tahanan ( Mpa ) tidak tersedia pada tabel maka digunakan rumus turunan sebagai berikut:

Dimana :12= Rasio penulangan fy= Mutu baja ( kg /cm 2 )Mu = Momen ultimate ( kg m )b= Jarak per satu meter d= Tebal efektif plat ( mm2 )f. Menentukan As perlu perhitungan, dengan menggunakan rumus:.................(3.13)Dimana : As= Luas Penampang beton ( mm2)= Rasio Penulangan g.Menentukan As susut, berdasarkan SK SNI 03 - 2847 - 2002 pasal 9.12.2.1, tulangan yang digunakan sebagai tulangan susut dan suhu harus memiliki rasio luas tulangan terhadap luas bruto penampang beton sebagai berikut: U30= 0,0020 b h U40= 0,0018 b h U40= 0,0018 (400/fy)

Tetapi syarat susut tersebut diatas tidak boleh kurang dari 0,0014.Karena di lapangan menggunakan mutu baja U24, maka digunakan rasio tulangan susut minimum yaitu 0,0020, sehingga rumus menentukan As susut adalah:As susut= 0,0020 b hDimana :b = jarak bentang per meter majuh= tebal plat lantai

3.2.3.2 Perencanaan Plat Dua Arah ( Two Way Slab ) Plat dua arah adalah plat yang didukung sepanjang keempat sisinya dimana lenturan akan timbul pada dua arah yang saling tegak lurus. (Winter, George, dkk, 1993)

Gambar 3.4 Perencanaan Plat Dua Arah

Untuk Perhitungan Two Way Slab

Penulangan pelat dua arah dilakukan bila 2. Pada sistem plat dua arah, plst ditumpu oleh gelagar pada ke empat sisinya.a. Langkah pertama perhitungan pelat dua arah sama seperti pada perhitungan plat satu arah yaitu dengan menghitung beban terfaktor.b. Langkah kedua sama seperti langkah ketiga perhitungan plat satu arah, yaitu menentukan momen lapangan dan tumpuan, yang dapat dilihat pada tabel 3.2 dan menggunakan rumus 3.1.c. Langkah ketiga menentukan tebal efektif plat lantai dengan cara yang sama seperti perhitungan plat satu arah, dengan menggunakan rumus 3.1 dan rumus 3.2.d. Menentukan Coeficient Balance (jarak dari serat atas ke garis maksimum)

Dimana : cb=coeficient balance ( jarak dari serat atas ke garis maksimum)d= tebal efektif plat ( mm) fy= mutu baja ( kg/cm2)Es= Nilai modulus Elastisitas baja ( 2x106)

e. Menghitung a (besar balok tegangan beton).................(3.15)Dimana : a = besar blok tegangan beton ( cm )

f. Menentukan As perlu perhitungan, dengan menggunakan rumus:

Dimana : Mu= Momen Ultimate As= Luas penampang beton ( mm2)Dari perhitungan diatas, di dapat penulangan sesuai dengan betonnya. Pemasangan tulangan yang terlalu banyak selain boros juga dapat menyebabkan defleksi berlebih.

3.3. Balok3.3.1. Pengertian BalokBalok adalah batang dengan posisi horizontal dari rangka (frame) structural yang memikul beban yang berasal dari dinding, dari atap bangunan dan beratnya sendiri. Balok juga merupakan bagian struktur yang berfungsi sebagai pengekang dari struktur kolom. Dalam perencanaannya, suatu balok dapat mempunyai berbagai macam ukuran atau dimensi sesuai denga jenis beban yang akan dipikul oleh balok itu sendiri.

3.3.2. Jenis Jenis Balok1. Balok PersegiBalok persegi merupakan suatu jenis balok dengan bentuk persegi panjang atau bujur sangkar pada dua dimensi ( sumbu x dan sumbu y ). Pada perencanaannya, balok ini dapat memiliki dua jenis penulangan yaitu balok dengan penulangan tunggal dan balok dengan penulangan rangkap.

Balok dengan Penulangan Tunggal Balok dengan Penulangan RangkapGambar 3.5 Penampang Balok Persegi

2. Balok T dan Balok LSuatu balok yang apabila pada pelaksanaan dan perencanaannya dihitung sebagai suatu struktur yang monolit ( menyatu ) maka balok ini disebut sebagai balok T atau balok L.3.3.3. Balok beton BertulangUntuk penggunaan komponen struktur bangunan, umumnya beton diperkuat dengan tulangan baja sebagai bahan yang dapat bekerja sama dengan beton dimana beton dapat menahan gaya tekan dan tulangan baja dapat menahan gaya tarik.Balok beton bertulang dibagi menjadi 2 yaitu :a. Balok bertulangan tunggal ( Single Rainforce Beam ) Balok bertulangan tunggal maksudnya adalah didalam balok beton bertulang hannya terdapat satu tulangan baja yaitu tulangan baja tarik saja. b. Balok bertulangan rangkap ( Double Rainforce Beam ) Balok bertulangan rangkap maksudnya adalah didalam balok beton bertulang terdapat dua tulangan baja yatu tulangan baja tekan dan tulangan baja tarik.

3.3.4.Syarat Syarat Tumpuan BalokAda tiga syarat yang dipertimbangkan : Tumpuan bebas (sederhana) Tumpuan terjepit penuh Tumpuan terjepit sebagian

Balok sederhana yang ditumpu bebas dapat mengalami perputaran sudut pada perletakan. Balok dikatakan jepit penuh apabila terdapat jepitan penuh sehingga rotasi tidak mungkin terjadi. Tumpuan terjepit sebagian (parsial) adalah suatu keadaan diantara dua situasi tersebut yang memungkinkan tumpuan ini dapat sedikit berotasi. Bila sebuah balok teoritis dianggap bertumpu bebas, tetapi jenis tumpuan ini memungkinkan jepit tak terduga.Momen jepit tak terduga membutuhkan tulangan dan besar momen tersebut selalu dianggap sepertiga dari momen lentur yang bekerja pada bentang yang berbatasan. Bila syarat-syarat batas, panjang bentang, dan distribusi momen telah diketahui, maka tulangan balok yang diperlukan dapat dihitung. Oleh karena itu, ukuran balok harus diketahui juga.

3.3.5 Bentang Teoritis BalokPada balok berlaku pula panjang bentang teoritis l harus dianggap sama dengan bentang bersih L ditambah dengan setengah panjang perletakan yang telah ditetapkan. Andaikan balok dibuat menyatu dengan kolom-kolom pendukung maka sesuai dengan SK SNI T 03-2847-2002 Pasal 10.7 ayat 2 untuk bentang teoritis ditentukan sebagai jarak pusat ke pusat antar pendukung. Bila balok tidak menyatu pada pendukung yang ada maka menurut SK SNI T 03-2847-2002 Pasal 10.7 ayat 1 untuk bentang teoritis harus ditentukan sebagai bentang bersih L ditambah dengan tinggi balok.

Gambar 3.6 Bentang Teoritis Balok

3.3.6 Langkah Langkah Pehitungan BalokBerdasarkan SK SNI T-03-2847-2002, perencanaan perhitungan dalam menentukan tulangan pada balok dapat dilakukan sebagai berikut : Tentukan terlebih dahulu nilai Mu yang didapat dari beban-beban yang bekerja pada struktur tersebut. Tentukan seberapa besar dimensi balok dengan menentukan nilai b, d, h, dan selimut balok. Cari nilai Mr atau momen tahanan balok tersebut Jika nilai Mr > Mu, maka balok tersebut di desain bertulangan tarik saja. Namun,apabila nilai Mr < Mu maka balok tersebut didesain bertulangan rangkap.

Berdasarkan SK SNI T-03-2847-2002, perencanaan perhitungan dalam menentukan tulangan sengkang pada balok dapat dilakukan sesuai dengan flowchart di bawah ini :

Vs perlu = Mu = Kemiringan Garis Diagram =Tentukan diameter sengkangVs = Vs perlu d (Wu/m)Jarak sengkang (S) = Tentukan jarak sengkang yang aman berdasarkan tabel 3.5Sediakan penulangan geser minimum:16 kali diameter tulangan pokok memanjang 48 kali diameter tulangan sengkang Dimensi terkecil balok Tentukan nilai VuVc = 1/2VcVu > 1/2VcVu < 1/2VcButuh Tulangan SengkangTidak Perlu Sengkang

Sumber : Struktur Beton Bertulang (Istimawan Dipohusodo)Berdasarkan SK SNI T-03-2847-2002 Gambar 3.7 Menghitung Sengkang Balok

3.4. Kolom3.4.1 Pengertian KolomKolom adalah batang tekan vertikal dari rangka struktur yang memikul beban dari balok. Kolom merupakan suatu elemen struktur tekan yang memegang peranan penting dari suatu bangunan, sehingga keruntuhan pada suatu kolom merupakan lokasi kritis yang dapat menyebabkan runtuhnya (collapse) lantai yang bersangkutan dan juga runtuh total (total collapse) seluruh struktur (Sudarmoko, 1996). SK SNI T-15-1991-03 mendefinisikan kolom adalah komponen struktur bangunan yang tugas utamanya menyangga beban aksial tekan vertikal dengan bagian tinggi yang tidak ditopang paling tidak tiga kali dimensi lateral terkecil.

3.4.2. Jenis Jenis KolomSecara garis besar ada 3 (tiga) jenis kolom beton bertulang, yaitu :1. Kolom menggunakan pengikat sengkang lateral. Kolom ini merupakan kolom brton yang ditulangi dengan batang tulangan pokok memanjang, yang pada jarak spasi tertentu diikat dengan pengikat sengkang ke arah lateral. Tulangan ini berfungsi untuk memegang tulangan pokok memanjang agar tetap kokoh pada tempatnya. Terlihat dalam gambar 1.(a).

2. Kolom menggunakan pengikat spiral. Bentuknya sama dengan yang pertama hanya saja sebagai pengikat tulangan pokok memanjang adalah tulangan spiral yang dililitkan keliling membentuk heliks menerus di sepanjang kolom. Fungsi dari tulangan spiral adalah memberi kemampuan kolom untuk menyerap deformasi cukup besar sebelum runtuh, sehingga mampu mencegah terjadinya kehancuran seluruh struktur sebelum proses redistribusi momen dan tegangan terwujud. Seperti pada gambar 1.(b).

3. Struktur kolom komposit seperti tampak pada gambar 1.(c). Merupakan komponen struktur tekan yang diperkuat pada arah memanjang dengan gelagar baja profil atau pipa, dengan atau tanpa diberi batang tulangan pokok memanjang.

Gambar 3.8 Jenis-Jenis Kolom

3.4.3 Sengkang Pada kolomUntuk mencegah terjadinya pelepasan selimut beton atau tekuk tulangan memanjang, maka diperlukan tulangan melintang. Sengkang yang didistribusikan merata keseluruh tinggi kolom dengan jarak tertentu merupakan salah satu bentuk tulangan lateral.

3.4.4. Penyaluran Beban kolomUntuk menjamin penyaluran yang baik dari beban kolom pada plat lantai dan balok atau sebaliknya jika mutu kolom lebih besar dari mutu beton plat dan balok dengan selisih 40 %, maka ketentuan dibawah ini salah satunya harus dipenuhi :1.Beton dengan mutu seperti pada kolom harus dicor dalam plat didaerah sekitar kolom seluas empat kali luas penampang kolom sehingga beton tersebut menjadi satu kesatuan yang monologis dengan beton plat2.Perhitungan kekuatan beton pada sistem berdasrkan mutu beton yang lebih rendah dari lantai3.Kekuatan kolom diperhitungkan berdasarkan kekuatan fiktif sebesar 75 % dari mutu beton kolom dan ditambah 35 % dari mutu beton balok atau plat lantai, jika kolom-kolom tersebut diikat pada keempat sisimya oleh balok yang memiliki tinggi yang sama atau pada lantai tanpa balok.3.5. Rangka Portal Baja3.5.1. Pengertian Rangka Portal BajaUntuk membangun sebuah bangunan dengan bentang yang besar, penggunaan balok masif sangat efektif. Untuk itu dibuatlah rusuk yang terdiri dari gabungan batang lurus yang sumbunya terletak pada bidang rata. Beban menimbulkan gaya dalam yang bersifat gaya normal sentris yang bekerja pada batnga-batang unsur tersebut.Rangka portal bidang tersusun dari batang-batang lentur yang saling dihubung-sambungkan menyusun konfigurasi berkeliling menyerupai bingkai. Fungsi portal bidang sebagai elemen struktur dasar skelet pembagi (partisi) rangka ruang bangunan bertingkat. Tidak sebagaimana halnya pada struktur rangka batang, kehandalan komponen rangka portal terletak pada kemampuannya untuk melentur disamping kekuatan dan kekakuan aksial. Kemudian sebagaimana berlaku pula bagi struktur lain agar stabilitas geometri ketika menahan beban tetap terjaga, rangka portal paling tidak harus memberikan 3 gaya reaksi eksternal dengan formasi dukungan (perletakan) kokoh.

3.5.2. Jenis - Jenis SambunganAlat-alat penyambung yang umumnya dipakai adalah :1. Baut ( baut mutu tinggi dan baut hitam)2. Paku keling (rivet)3. Las (welding)Dibandingkan ketiga sarana penyambung ini maka las merupakan sarana penyambung yang menghasilkan sambungan yang paling kaku. Paku keling (rivet) menghasilkan sambungan yang lebih kaku dibandingkan sambungan dengan menggunakan baut.

3.5.3. Mutu Baja dan Tegangan tegangan IzinMutu baja yang digunakan dalam perencanaan konstruksi atap tergantung dari kelas bangunan yang akan dibangun dalam hal ininsekurang-kurangnya harus memenuhi syarat-syarat yang ditentukan dalam persyaratan umum untuk bahan bangunan Indonesia (PUBI-1982)Tegangan-tegangan izin dalam perencanaan konstruksi atap baja berpedoman pada Peraturan Perencanaan Baja Indonesia (PPBI) .

3.6. Perencanaan Rangka Atap BajaAtap adalah bagian dari suatu bangunan yang berfungsi sebagai penutup ruangan yang ada dibawahnya terhadap pengaruh hujan, panas, angin, debu, atau untuk keperluan perlindungan.Konstruksi atap dapat dibangun dari bahan bangunan kayu, beton maupun baja yang masing-masing mempunyai keunggulan dan kekurangan. Penggunaan bahan bangunan untuk konstruksi atap juga tergantung pada bentuk konstruksi atap yang akan direncanakan.Bebarapa langkah dalam perencanaan rangka atap portal baja :1. Rencana bentuk rangka atap dan kemiringan atapAda beberapa hal yang harus dipertimbangkan sebelum menetapkan bentuk rangka atap dan kemiringannya. Dasar-dasar pertimbangan yang dimaksud antara lain :a. Jenis atap yang digunakanb. Fungsi bangunanc. Keadaan lokasi bangunan2. Rencana jarak rangka atapDasar-dasar pertimbangan yang dipekirkan sebelum menentukan jarak portal atap adalah :a. Dimensi gordingb. Penyambungan gordingc. Rencana ikatan angin3. Perhitungan panjang batang rangka atapSetelah bentuk rangka atap ditetapkan, termasuk susunan batang pembentuk rangkanya, kemudian dihitung panjang-panjang batang pembentuk rangka atap secara teoritis.4. Perhitungan dimensi gordingBeban kerja yang merupakan beban langsung kepada gording adalah sebagai berikut :a. Berat sendiri gordingb. Berat beban penutup atapc. Berat usuk atau rengd. Berat plafonde. Tekanan anginf. Muatan hidup dan muatan air hujan5. Perhitungan beban dan gaya-gaya batangPembebanan yang bekerja pada titik buhul rangka kuda-kuda sebagai beban terpusat antara lain :a. Berat sendiri rangka atapb. Berat sendiri gordingc. Berat sendiri penutup atapd. Berat sendiri ikatan angine. Beban plafond dan penggantungf. Beban angin datang dang angin hisap6. Dimensi profil batang rangka atapSetelah mendapatkan momen dan gaya normal di masing-masing titik, tentukan pula mutu baja yang akan digunakan dan tegangan ijinnya. Ambil salah satu ukuran profil yang direncanakan, lalu tentukan Ix, Iy, ix, iy, A, Wx, Wy, h, b, tb, ts dan data-data lain yang diperlukan dari tabel profil baja.