Chapter III V SKRIPSI

48

BAB III

Studi Kasus & Pembahasan

3.1 Pendahuluan

Pembangunan proyek Komplek Krematorium Tanjung Morawa Medan

yang dilakukan oleh PT Bangun Naluri Nusa merupakan suatu proyek yang cukup

jarang dilakukan di kota Medan. Proyek ini menggunakan balok beton prategang

sebagai alternatif pengganti balok yang awal direncanakan. Penggantian balok

prategang ini dilaksanakan di pertengahan pelaksanaan proyek. Penggantian ini

dilakukan karena memperhitungkan dimensi yang cukup besar sehingga akan

menimbulkan berat sendiri yang cukup besar pula maka dari itu alternatif

penggantian balok tersebut dengan menggunakan balok prategang cukup ideal

karena dimensi dari balok tersebut menjadi lebih kecil.

3.2 Studi Kasus

Pada tugas akhir ini, akan direncanakan suatu balok beton bertulang dan

prategang dari struktur bangunan Vihara. balok beton bertulang prategang

tersebut akan menggunakan tampang persegi sebagai balok memanjang dan

melintang yang menghubungkan rangka portal yang satu dengan yang lain,

sehingga terdapat dua rangka portal yang menjadi tumpuan dengan karakteristik

dan bentuk yang sama. Seperti terlihat pada gambar 3.1.

Universitas Sumatera Utara

49

Gambar 3.1 Pemodelan struktur

Berdasarkan data dan kondisi dilapangan penulis menyajikan gambar dari

denah pembalokan tersebut pada gambar 3.2. Rencana pembalokan hanya

mengacu pada balok B-1 dan B-2 yang akan dirancang dalam desain balok

prategang.

Gambar 3.2 Denah Pembalokan

I

A

I

II II


50

Gambar 3.3 Portal Balok B 1 ( Pot I I )

Gambar 3.4 Portal Balok B 2 ( Pot II II)

22 m

5 m

m

5 m

m

4 m

m

4 m

m

14,75 m

14,75 m

30 m

5 m

m

5 m

m

A

A C

C

B

B

D

D E

E

F

F


51

Gambar 3.5 Detail Potongan Balok B 1

Gambar 3.6 Detail Potongan Balok B 2

Potongan Balok Beton Bertulang

Potongan Balok Beton Prategang

Potongan Balok Beton Bertulang

Potongan Balok Beton Prategang

Pot A - A Pot B - B

Pot C - C

Pot D - D

Pot E - E

Pot F - F

Pot A - A Pot B - B Pot C - C

Pot E - E

Pot D - D Pot F - F


52

3.2.1 Data yang digunakan dalam Perencanaan

Dalam sistematis perencanaan balok akan dilakukan dengan

merencanakan balok beton bertulang dan beton prategang .

Adapun data-data perencanaan sebagai berikut:

1. Konstruksi portal balok beton bangunan vihara yang akan direncanakan portal

baloknya. terdiri luas bangunan dengan panjang 41.25 m, lebar 40 m dan

tinggi 14.73 m.

2. Dalam perencanaan ini digunakan material Beton dan baja dengan mutu.

Untuk Beton Bertulang:

(fc') = 30 Mpa

(fy) = 300 MPa.

Untuk Beton Prategang :

(fc') = 35 Mpa

(fy) = 350 MPa.

3. Komponen struktur yang dibandingkan hanyalah balok tampang persegi .

4. Perletakan struktur gedung adalah jepit-jepit.

5. Beban-beban yang bekerja yang disesuaikan dengan peraturan yang berlaku

yaituPeraturan SK SNI 03-2847-2002

a. Beban Mati

o Beban mati primer

Besarnya beban mati yang akan ditentukan harus berdasarkan berat isi

pada bahan-bahan bangunan tersebut, diantaranya:

Beton Bertulang = 2400 Kg/m3


53

o Beban mati tambahan

Berat beban mati tambahan yang dipikul oleh struktur, beban ini akibat

Stupa yang berada diatas bangunan diperkirakan sebesar + 25000 kg.

b. Beban Hidup

Berdasarkan peraturan yang berlaku di Indonesia, beban hidup pada

atap adalah 100 kg/m2.

c. Beban Gempa

Berdasarkan peraturan yang berlaku di Indonesia, beban beban gempa

statik ekuivalen diperoleh :

1. Perhitungan Base shear

= . .

Direncanakan :

Waktu getar bangunan:

Tx = Ty = 0,0731.H3/4

= 0,0731( 14,75)3/4

= 0,55 detik

Struktur dalam wilayah gempa 3

Struktur dalam tanah Lunak

Dari grafik Respon spektrum gempa rencana (SNI 1726-2002)

diperoleh nilai C = 0,75

Faktor Daktilitas ( R ) Untuk Beton bertulang = 8,5

Faktor Keutamaan Gedung ( I ) = 1,0


54

Total Berat ( Wt ) :

o Berat bangunan = 357485,88 kg

o Stupa = 25.000 kg

o Beban Hidup = 100 0,9 40 41,25 = 37125 kg

Wt = 419610,8 kg

Perhitungan base shear :

o V = 0,75 1,0/8,5 419610,8 = 37024,5 kg

3.2.1.a Building Code

Dalam merencanakan sebuah bangunan setidaknya kita harus memiliki

acuan yang jelas, sehingga nantinya tidak ditemukan kesalahan-kesalahan

dalam perencanaan.Oleh karena itu, penulis menggunakan beberapa building code

atau peraturan-peraturan yang digunakan dalam perencanaan ini, diantaranya:

1. Building Code Requirements for structural concrete American

ConcreteInstitute 2008 (ACI 318-08)

2. Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan

Gedung, SNI 03-2847-2002 (Badan Standarisasi Nasional, 2002)

3. Standar perencanaan ketahanan gempa Untuk struktur bangunan gedung,

(SNI-1726-2002)


55

3.2.1.b Syarat-syarat Batas pada beton prategang

Berdasarkan peraturan yang tertera pada building code, diperoleh data

ketentuan-ketentuan untuk mencari tegangan pada beton dan tendon yaitu sebagai

berikut:

Mutu beton (fc) dan syarat-syarat batasnya :

Kuat tekan beton pada saat prategang awal :

Untuk tujuan desain, Kuat tekan beton pada saat prategang awal ( ) yang

ditetapkan dalam peraturan ACI 318-08 adalah sebesar :

= 0,75.(3.1)

Dimana :

= Kuat tekan beton pada saat prategang awal

= Kuat tekan beton

Tegangan tekan izin maksimum di beton prategang pada saat prategang awal :

Untuk tujuan desain, tegangan tekan izin maksimum di beton prategang pada saat

transfer ( ) yang ditetapkan dalam peraturan ACI 318-08 adalah sebesar :

= 0.6 ....(3.2)

Dimana :

= Tegangan tekan izin maksimum di beton prategang pada saat transfer


Tegangan tarik izin maksimum di beton prategang pada saat prategang awal.

Untuk tujuan desain, tegangan tarik izin maksimum di beton prategang pada saat

prategang awal ( ) yang ditetapkan dalam peraturan ACI 318-08 adalah


56

sebesar :

= 6 (3.3)

Dimana :

= Tegangan tarik izin maksimum di beton prategang pada saat transfer


Tegangan tekan izin maksimum di beton pada kondisi beban kerja

Untuk tujuan desain, tegangan tekan izin maksimum di beton pada kondisi beban

kerja ( ) yang ditetapkan dalam peraturan ACI 318-08 adalah sebesar :

= ............................................................................................................. (3.4)

Dimana:

= Tegangan tekan izin maksimum di beton pada kondisi beban kerja

= Kuat tekan beton

Tegangan tarik izin maksimum di beton pada kondisi beban kerja

Untuk tujuan desain, tegangan tarik izin maksimum di beton pada kondisi beban

kerja () yang ditetapkan dalam peraturan ACI 318-08 adalahsebesar :

=12 ..................................................................................................... (3.5)

Dim ana:

ft = Tegangan tarik izin maksimum di beton pada kondisi beban kerja

f ' c = Kuat tekan beton


57

Mutu Baja Tendon (fpu)

Untuk tujuan desain, tegangan tarik izin maksimum di beton pada kondisi

beban kerja() yang ditetapkan dalam peraturan ACI 318-08 adalah sebesar :

= 0,70 ........................................................................................ (3.6)

= Aps x fpi ........................................................................................ (3.7)

= ......................................................................................... (3.8)

Pe = Aps x fpe ......................................................................................... (3.9)

Dim ana:

= Tegangan awal pada tendon

= Kuat tarik tendon yang ditetapkan

= Prategang awal

Aps= Luas tuangan prategang di daerah tarik

= Prategang efektif pada tendon

Pe= Prategang efektif sesudah kehilangan

Tegangan tarik dalam tendon pratekan tidak boleh melampaui nilai berikut :

a). Akibat gaya penjangkaran tendon

0,94 fpy = 157.400.000 Kg/m2


58

Tetapi tidak lebih besar dari 0,8 fpu = 148.800.000 Kg/m2 Atau

nilai maksimum yang direkomendasikan oleh pabrik pembuat

tendon pratekan atau jangkar.

b). Sesaat setelah pemindahan gaya pratekan

0,82 fpy = 137.300.000 Kg/m2

Tetapi tidak boleh lebih besar dari 0,74 fpu = 137.600.000 Kg/m2

c). Tendon pasca tarik, pada daerah jangkar dan sambungan, sesaat setelah

penjangkaran tendon .

0,70 fpy = 137.300.000 kg/m2

Tabel 3.1 Data Bahan Beton Prategang KETERANGAN

Konversi satuan

Keterangan Konversi Satuan

MPa Kg/m2

Mutu Beton (fc) 35 3.500.000

Mutu Baja () 350 35.000.000

Kuat Tarik Tendon () 1860 186.000.000

Kuat leleh Tendon () 1674 167.400.000

Untuk beton prategang direncanakan :

Direncanakan kehilangan total ( lost Prestress) = 18 % ; = (1- 0,18) = 0,82

= 0,75. = 2.625.000 kg/m2

= 0,6 . = 1.575.000 kg/m2

= 6 = 9.721,11 kg/m2

= 12 = 22.449,94 kg/m2

= 0,70 . = 130.200.000 kg/m2

=0,82. = 137.300.000 kg/m2


59

Dimana :

= Kuat tekan beton


= Tegangan tekan izin maksimum dibeton pada saat prategang awal

= Tegangan tekan izin maksimum di beton pada kondisi beban kerja

= Tegangan tarik izin maksimum di beton segera sesudah transfer dan sebelum terjadi kehilangan

= Tegangan tarik izin maksimum dibeton sesudah semua kehilangan pada taraf beban kerja

= Tegangan awal pada tendon

= Prategang efektif pada tendon

3.2.2 Kombinasi Pembebanan

Untuk kombinasi pembebanan digunakan faktor kombinasi sesuai

peraturan yang ditetapkan. Dalam tugas akhir ini factor kombinasi sesuai

peraturan SNI yaitu :

Wu = 1,2 DL + 1,0 LL + 1,0 E

Dimana :

DL = Beban mati

LL = Beban hidup

E = Beban Gempa

3.2.3 Pemodelan Struktur & Perletakan Pembebanan

Untuk perencanaan balok prategang dan bertulang tampang persegi ini ,

struktur dimodelkan perletakannya dan sistem pembebanannya seperti pada

gambar 3.7.


60

Gambar 3.7 Pemodelan struktur pada portal berikut dengan sistem pembebanannya

3.3 Perencanaan Balok Beton Bertulang

3.3.1 Perencanaan Tulangan Utama

Gaya - gaya yang bekerja pada portal yang diakibatkan oleh bagian atap,

berat sendiri, berat beban mati akibat Stupa, beban hidup dan akibat beban gempa

pada portal yang akan ditentukan dengan manual yang kemudian dihitung dengan

program. Gambar gaya yang bekerja dapat dilihat pada gambar 3.8 dan 3.9.

WD ( berat sendiri) PD (stupa)

HE ( gempa) WL ( atap)


61

Gambar 3.8 Bidang Momen Maksimum Pada balok beton bertulang B-1

Balok B-1 ( 1,2 X 2 m)


62

Gambar 3.9 Bidang Momen Maksimum Pada balok beton bertulang B-2

3.3.2 Perhitungan Tulangan Utama

Data bahan yang digunakan :

Mutu beton yang digunakan (fc) : 30 MPa

Mutu baja tulangan yang digunakan (fy) : 300 Mpa

Balok B-2

( 1 X 2 m)


63

Tabel 3.2 Momen Maksimum Pada balok beton bertulang

keterangan

Momen Ultimit ( Mu ) max

Momen Tumpuan ( Kg.m ) Momen Lapangan ( Kgm )

Balok B 1(L=30 m) -739002,88 926258,7

Balok B 2 ( L= 22 m) -501428,42 514465,9

3.3.2.a Tulangan utama Balok B-1

M tumpuan : 7390,02 KNm

M lapangan : 9262,58 KNm

Fc = 30 MPa

Fy = 300 Mpa

Dimensi balok : b = 1200 mm

h = 2000 mm

Direncanakan :

o asumsi tulangan utama : D 32 mm, direncanakan digunakan 2

lapis tulangan tarik

o asumsi diameter sengkang : 10

o tebal penutup beton minimal menurut SK SNI T-15-1991-03

menetukan nilai tebal penutup beton (p) = 40 mm

o d = h 1 tulangan utama - sengkang p

= 2000 mm (1,5 32 mm) 10 mm 40 mm

= 1902 mm


64

Penulangan Lapangan

Momen Nominal rencana ( M+ )

o =

=

9262,58

0,8=11578,225 KNm

o =

.2=

11578 ,225106

1200 19022= 2,6671

Rasio Tulangan :

o =1,4

= 0,00467

o = 0,85

1 1

2

0,85 = 0,00943

o = 0,75. = 0,75. 0,85.

.1

.

600

600+ =0,03495

Untuk Tulangan Tarik

o Luas Tulangan :

= . . = 0,00943 1200 1902 = 21527 2

o Jumlah Tulangan Yang digunakan :

=

1

42

= 21527

1

4322

30

Jadi, Tulangan yang Digunakan = 30 D 32

Untuk Tulangan Tekan

o Momen nominal Rencana :

Mn2 = Mn Mu = 11578,225 - 9262,58 = 2315,2 KNm

o Luas Tulangan :

=2

( )=

2315,2 . 106

0,8. 300 (1902 98) = 5347,3 2


=

1

42

= 5347,3

1

4322

7



65

Penulangan Tumpuan

Momen Nominal rencana ( M- )

o =

=

7390,02

0,8=9237,525 KNm

o =

.2=

9237,525106

1200 19022= 2,2179

Rasio Tulangan :

o =1,4

= 0,00467

o = 0,85

1 1

2

0,85 = 0,00743

o = 0,75. = 0,75. 0,85.

.1

.

600

600+ =0,03495


o Luas Tulangan :

= . . = 0,0074 1200 1902 = 16889 2


=

1

42

= 16889

1

4322

22




Mn2 = Mn Mu = 9237,5 7390,02 = 1847,48 KNm

o Luas Tulangan :

=2

( )=

1847,48 . 106

0,8. 300 (1902 98) = 4267 2


=

1

42

= 5347,3

1

4322

7



66

3.3.2.b Tulangan utama Balok B-2

M tumpuan : 5014,28 KNm

M lapangan : 5144,65 KNm

Fc = 30 MPa

Fy = 300 Mpa

Dimensi balok : b = 1000 mm

h = 2000 mm

Direncanakan :

o asumsi tulangan utama : D 25 mm, direncanakan digunakan 2

lapis tulangan tarik

o asumsi diameter sengkang : 10

o tebal penutup beton minimal menurut SK SNI T-15-1991-03

menetukan nilai tebal penutup beton (p) = 40 mm

o d = h 1 tulangan utama - sengkang p

= 2000 mm (1,5 25 mm) 10 mm 40 mm

= 1912,5 mm

Penulangan Lapangan

Momen Nominal rencana ( M+ )

o =

=

5144,65

0,8= 6430,81 KNm

o =

.2=

6430,81106

1000 1912,52= 1,7582


67

Rasio Tulangan :

o =1,4

= 0,00467

o = 0,85

1 1

2

0,85 = 0,00609

o = 0,75. = 0,75. 0,85.

.1

.

600

600+ =0,03495


o Luas Tulangan :

= . . = 0,00609 1000 1912,5 = 11647 2


=

1

42

= 11647

1

4252

24




Mn2 = Mn Mu = 6430,81 5144,65 = 1286,16 KNm

o Luas Tulangan :

=2

( )=

1286,16 . 106

0,8. 300 (1912,5 87,5) = 2936,4 2


=

1

42

= 2936,4

1

4252

6



68

Penulangan Tumpuan

Momen Nominal rencana ( M- )

o =

=

5014,28

0,8= 6267,85 KNm

o =

.2=

6267,85106

1000 1912,52= 1,713

Rasio Tulangan :

o =1,4

= 0,00479

o = 0,85

1 1

2

0,85 = 0,00593

o = 0,75. = 0,75. 0,85.

.1

.

600

600+ =0,03495


o Luas Tulangan :

= . . = 0,00593 1000 1912,5 = 11333 2


=

1

42

= 11333

1

4252

24




Mn2 = Mn Mu = 6267,85 5014,28 = 1253,57 KNm

o Luas Tulangan :

=2

( )=

1253,57 . 106

0,8. 300 (1912,5 87,5) = 2862 2


=

1

42

= 2862

1

4252

6



69

3.3.3 Perencanaan Tulangan Geser & Torsi balok

Gaya - gaya yang bekerja pada portal yang diakibatkan oleh bagian atap,

berat sendiri, berat beban mati akibat Stupa, beban hidup dan akibat beban gempa

pada portal yang akan ditentukan dengan manual yang kemudian dihitung dengan

program. Gambar gaya yang bekerja dapat dilihat pada gambar 3.10, 3.11, 3.12,

3.13 .

Gambar 3.10 Bidang Lintang Maksimum Pada balok beton bertulang B-1

Balok B-1 ( 1,2 X 2 m)


70

Gambar 3.11 Bidang Lintang Maksimum Pada balok beton bertulang B-2

Balok B-2

( 1 X 2 m)


71

Gambar 3.12 Bidang Torsi Pada balok beton Bertulang B-1

Balok B-1 ( 1,2 X 2 m)


72

Gambar 3.13 Bidang Torsi Pada balok beton Bertulang B-2

Balok B-2

( 1 X 2 m)


73

3.3.3.a Perhitungan Tulangan Geser & Torsi balok

Balok Beton Bertulang B-1

Tu = 292963,28 Kgm = 2929632,8 Nm

Vu = 192339,7 Kgm = 1923397 Nm

fc = 30 Mpa

fy = 300 Mpa

= 0,75

Acp = 1200 2000 mm = 2400000 mm2

pcp = 2 (1200 + 2000 ) mm = 6400 mm

Vu = 1923,2 KN = 1923200 N

Vc = 0,75 1

6 = 0,75.

1

6 30 . 1200.1902 = 1562652 N

Vn =

=

1923397

0,75 = 2.564.539,3 N

Vs = Vn Vc

Vs = 2.564.539,3 1562652 = 1001886,9 N

=

.

=

1001886,9

300 . 1902= 0,842

= 1902

Aoh = 1920 1120 = 2150400 mm2

ph = 2 (1920 + 1120 ) = 6080 mm

1920 mm

1120 mm


74

Pengaruh torsi dapat diabaikan bila :

Tu<

3 2

Tu <

6400

2400000

3

30.75,0 2

2.929.632 > 1.232.375 Nm maka torsi tidak diabaikan

Dimensi penampang harus memenuhi:

2

+

1,72

2

+

2 3

1923200

1200. 1902

2

+ 2929632,8 . 6080

1,7 . 21504002

2

0,75 2250477

1200. 1902+

2 30

3

0,84 < 3,47 Maka Penampang OK !

Perencanaan tulangan puntir

Tn = 2

cot

Ao = 0,85 Aoh = 0,85. 2150400 = 1827840 mm2

= 45

fyv = fy = 300 MPa

Tn =

=

2929632 ,8 Nm

0,75= 390.617.700 Nmm

390.617.700 =2 . 1827840 . . 300

= 0,356

Kombinasi sengkang geser dengan sengkang puntir

=

+

2

= 0,842 + 2. 0,356 = 1,5


75

Pakai D10 Avt = 2.0,25. 3,14. 102 = 150,72 mm

2

s = 150,72

1,5 = 100 mm

Cek tulangan puntir minimum

Av + 2At = 75

1200 bw s

Av + 2At = 75 30

1200.300 1200. 100 = 136,93 mm

2

Av + 2At = 150,72 + 150,72 = 301,44 mm2

301,44 mm2 > 136,93 mm

2 ..... ok !

Av + 2At = 1

3

Av + 2At = 1

3

1200 . 100

300 = 133,33 mm2

301,44 mm2

> 133,33 mm2

..... ok!

Tulangan longitudinal penahan puntir

Al =

2

Al = 0,356 .6080. 300

300 . 1 = 3222,4 mm2

Ambil D16 maka jumlah tulangan memanjang = 2164 ,8

0,25.3,14.162 12

Cek tulangan minimum longitudinal:

Al minimum = 5 12

-

Al minimum = 5 30

12.300 (1200.2000)- 0,356 . 6080(

300

300) = 1609,2 mm2

3222,4 mm2

> 1609,2 mm2 ...ok!

Jadi, Sengkang pakai D10-100 mm dan Tulangan Torsi = 12 batang D16 mm


76

Balok Beton Bertulang B-2

Tu = 167308,79 Kgm = 1673087,9 Nm

Vu = 170277,82 Kgm = 1702778,2 Nm

fc = 30 Mpa

fy = 300 Mpa

= 0,75

Acp = 1000 2000 mm = 2000000 mm2

pcp = 2 (1000 + 2000 ) mm = 6000 mm

Vn =

=

1702778,2

0,75 = 2270370,9 N

Vc = 0,75.1

6 = 0,75.

1

6 30 . 1000.1912,5 = 1309399N

Vs = Vn Vc

Vs = 2270370,9 1.309.399 = 960971,7 N

=

.

=

960971,7

300 . 1912,5= 0,914

= 1912,5 Aoh = 1920 920 = 1766400 mm

2

ph = 2 (1920 + 920 ) = 5680 mm

1920 mm

920 mm

Pengaruh torsi dapat diabaikan bila :

Tu<

3 2

Tu <

6000

2000000

3

30.75,0 2

1.673.087,9 > 500.000 Nm maka torsi tidak diabaikan


77

Dimensi penampang harus memenuhi:

2

+

1,72

2

+

2 3

1702778,2

1000. 1912,5

2

+ 1673087,9 . 5680

1,7 . 17664002

2

0,75 1.885.750,4

1000. 1912,5+

2 30

3

0,94 < 2,69 Maka Penampang OK !

Perencanaan tulangan puntir

Tn = 2

cot

Ao = 0,85 Aoh = 0,85. 1766400 = 1492090 mm2

= 45

fyv = fy = 350 MPa

Tn =

=

1673087 ,9 Nm

0,75= 223.078.386 Nmm

223.078.386 =2 . 1492090. . 300

= 0,24

Kombinasi sengkang geser dengan sengkang puntir

=

+

2

= 0,914 + 2. 0,24 = 1,5

Pakai D10 Avt = 2.0,25. 3,14. 102 = 150,72 mm

2

s = 150,72

1,5 = 100 mm


78

Cek tulangan puntir minimum

Av + 2At = 75

1200 bw s

Av + 2At = 75 30

1200.300 1000. 100 = 114,1 mm

2

Av + 2At = 150,72 + 150,72 = 301,44 mm2

301,44 mm2 > 114,1 mm

2 ..... ok !

Av + 2At = 1

3

Av + 2At = 1

3

1000 . 100

300 = 111,11 mm2

301,44 mm2

> 111,11 mm2

..... ok!

Tulangan longitudinal penahan puntir

Al =

2

Al = 0,24 .5680. 300

300 . 1 = 1363,2 mm2

Ambil D16 maka jumlah tulangan memanjang = 1363 ,2

0,25.3,14.162 8

Cek tulangan minimum longitudinal:

Al minimum = 5 12

-

Al minimum = 5 30

12.300 1000.2000 - 0,49 . 5680(

300

300) = 1243,1 mm2

2783,2 mm2

> 1243,1 mm2 ...ok!

Spasi tulangan puntir berjarak = 200 mm

Jadi, Sengkang pakai D10-100 mm dan Tulangan Torsi = 8 batang D16 mm


79

3.3.4 Hasil Perencanaan Balok beton Bertulang

Setelah melakukan analisa dan perhitungan yang di sesuaikan dari data

dan kondisi di lapangan, maka penulis menampilkan hasil dari perencanaan balok

beton bertulang yang telah di desain. Gambar hasil perencanaan dapat dilihat pada

gambar 3.14

Gambar 3.14 Penampang Balok Beton Bertulang Hasil Perencanaan


80

3.4 Perencanaan Balok Beton Prategang

Perencanaan balok prategang ini menggunakan data data yang di

sesuaikan dengan Data bahan yang digunakan di lapangan agar mendapat

kesesuaian hasil perencanaan. Adapun data data yang digunakan antara lain :

Mutu beton () = 35 Mpa = 5076,321 Psi

= 12 = 12 5076,321 = 854,98 = 589488 kg/2

= 0,6 = 3045,79 Psi = 2.100.000 kg/m2

= 5700 = 406115.34 = 2,807 109 kg/m2

dimensi balok b = 600 mm x h = 1500 mm

Abalok = 600 mm x 1.500 mm = 900.000 mm2

= 0,9 m2

W = 1

6 600 1.5002 = 225.000.000 3 = 0,225 m3

Wd = 0,6 1,5 2400 = 2160 Kg/m

I = 1

12 600 1.5003 = 1,6875 1011 4 = 0,16785 m4

e =

2 =

1500

2 120 = 630 mm = 0,63 m

3.4.1 Momen Primer

Momen primer pada rangka tumpuan diakibatkan oleh bagian atap,

berat sendiri, berat beban mati akibat Stupa pada rangka tumpuan yang

akan ditentukan dengan manual yang kemudian dihitung dengan program.

Gambar dapat dilihat pada gambar 3.15 & 3.16.


81

Gambar 3.15 Momen Maksimum pada balok Beton Prategang B-1

Balok B-1 ( 0,6 X 1,5 m)


82

Gambar 3.16 Momen Maksimum pada balok Beton Prategang B-2

Balok B-2

( 0,6 X 1,5 m)


83

Tabel 3.3 Momen Maksimum Pada balok balok prategang

keterangan

Momen Ultimit ( Mu ) max

Momen Tumpuan ( Kg.m ) Momen Lapangan ( Kg.m )

Balok B 1(L=30 m) -620884,85 505396,4

Balok B 2 ( L= 22 m) -402444,45 325936,57

3.4.2 Momen Sekunder

Momen sekunder terjadi diakibatkan oleh pengaruh gaya prategang (P).

Taksir gaya prategang :

Balok B-1

=

.

+

=

0,9

. 0,63

0,225 +

505396,4

0,225

0 = 1,1 P 2,8 P + 2246206,2 kg

= 575950

Beban ekivalen :

1 = 2 = 0,63 + 0,63 = 1,26

1 = 8

2=

8 575950 1,26

302= 6450,64 /

Persamaan umum kelengkungan tendon, dengan e = h = 1,26 m

= 4

2


84

W1

P P

V V

A B

C D

1 = 4 . 1,26

30

30

2

1 = 5,04

30 5,04

30

2

1 = 0,168 0,0056 2

1

= 0,168 0,0056

= 1

= 0,168 = 0,168 575950 = 96759,6

Gambar 3.17 Beban ekivalen pada balok B-1

Gambar 3.18 Total momen akibat Prategang pada balok B-1


85

Momen akibat prategang :

MB = MC = 386630,7 kgm

MBC = 335301,1 kgm

Momen Sekunder:

Ms =

= 620884,85 386630,7 = 234254,15 kgm ( Tumpuan )

Ms =

= 505396,4 - 335301 ,1 = 170095,3 kgm ( Lapangan )

Balok B-2

=

.

+

=

0,9

. 0,63

0,225 +

325936,57

0,225

0 = 1,1 P 2,8 P + 1448606,98 kg

= 371437,7

Beban ekivalen :

1 = 2 = 0,63 + 0,63 = 1,26

1 = 8

2=

8371437,7 1,26

222=7735,727 /

2 = 8

2=

8371437,7 1,26

42=234005,74 /

Persamaan umum kelengkungan tendon, dengan e = h = 1,26 m

=


86

W2

P

V3 V2

W2

V2 V3

P

A B D C E F

1 = 4 . 1,26

22

22

2

1 = 5,04

22 5,04

22

2

1 = 0,229 0,0104 2

1

= 0,229 0,0208

= 1

= 0,229

2 = 4 . 1,26

4

4

2

2 = 5,04

4 5,04

4

2

2 = 1,26 0,315 2

2

= 1,26 0,63

= 1

= 1,26 2 = 1,26 624732,87 =468011,49

3 = 0,229 + 1,26 = 1,489

3 = 1,489 624732,87 = 553070,72

Gambar 3.19 Beban ekivalen pada balok B-2

W1


87

Gambar 3.20 Total momen akibat Prategang pada balok B-2

Momen primer prategang :

MC =MD = 251806,7 kgm

MCD = 214179,7 kgm

Momen Sekunder:

Ms =

= 402444,45 251806,7 = 150637,8 kgm ( Tumpuan )

Ms =

= 325936,57 - 214179,7 = 111756,9 kgm ( Lapangan )

Desain Terhadap Lentur :

Balok B-1

MT = + = 620884,85 + 234254,15= - 386630,7 kgm ( Tumpuan )

MT= + = 505396,4 + 170095,3 = 675491,7 kgm ( Lapangan )

Balok B-2

MT = + = 402444,45 + 150637,8 = - 251807 kgm ( Tumpuan )

MT= + = 325936,57 + 111756,9 = 437693,5 kgm ( Lapangan )


88

Penentuan gaya prategang :

Gaya prategang di balok (Pb) :

Balok B-1

0 =

.

+

0 = 0,9

. 0,63

0,225+

675491,7

0,225

0 = 1,1 2,8 + 3002185,3

= 769791 Kg

Balok B 2

0 =

.

+

0 = 0,9

. 0,63

0,225+

437693,5

0,225

0 = 1,1 2,8 + 1945304

= 408796 Kg


89

3.4.3 Analisis Tegangan

Tegangan tarik izin : = 12 = 589488 kg/m2

Tegangan tekan izin : = 0,6 = 2.100.000 kg/m2

o Balok B-1

Tegangan di lapangan

Serat Atas

=

+ .

<

= 769791

0,9+

769791 0,63

0,225

675491,7

0,225<

=-1.702.093,87

2< 2.100.000 /2 ..................OK !

Serat Bawah

=

.

+

<

= 769791

0,9

769791 0,63

0,225+

675491,7

0,225<

= 8552,8

2< 589.488 /2 ..................OK !

Tegangan di Tumpuan

Serat Atas

=

+ .

<

= 769791

0,9+

769791 0,42

0,225

386630,7

0,225<

= -1.136.738,8

2< 2.100.000 /2 ..................OK !


90

Serat Bawah

=

.

+

<

= 769791

0,9

769791 0,42

0,225+

386630,7

0,225< 589488

= -573.907,867

2< 589.488 /2 ..................OK !

o Balok B-2

Tegangan di lapangan

Serat Atas

=

+ .

<

= 408796

0,9+

408796 0,63

0,225

437693,5

0,225<

= -1.254.893,42

2< 2.100.000 /2 ..................OK !

Serat Bawah

=

.

+

<

= 408796

0,9

4087960,63

0,225+

437693,5

0,225< 589488

= 346.457,8667

2< 589.488 /2 ..................OK !


91

Tegangan di Tumpuan

Serat Atas

=

+ .

<

= 408796

0,9+

408796 0,42

0,225

251807

0,225<

= -810.274,133

2< 2.099.998 /2 ..................OK !

Serat Bawah

=

.

+

<

= 408796

0,9

408796 0,42

0,225+

251807

0,225< 589488

= -98.161,4222

2< 589.488 /2 ..................OK !

Dari analisa tegangan yang dilakukan pada penampang dilapangan,

ditumpuan, diperoleh bahwa tegangan diserat atas dan diserat bawah penampang

lebih kecil daripada tegangan izin maksimumnya, maka penampang dapat

dikatakan aman atau telah sesuai untuk digunakan.


92

3.4.4 Perencanaan Kabel Tendon Pada Penampang

Kabel tendon yang digunakan pada penampang adalah kabel tendon yang telah

teruji dan telah memiliki standar internasional. Berikut adalah table yang menunjukkan

profil kabel standar internasional yang biasa digunakan pada struktur beton prategang.

Tabel 3.4 Tipikal Kabel Baja Prategang

Kabel yang akan digunakan sesuai data dilapangan adalah kabel jenis

ASTM A-416-90A GRADE 270, dengan diameter 12,7 mm ASTM A-416-90A

GRADE 270 dengan nilai UTS = 184 KN, Luas 100 mm2.

Gaya izin yang dapat dipikul oleh 1 kabel adalah :

= 0,75 UTS (ultimate tensile strength)

= 0,75 184 kN

= 13800 kg


93

Perencanaan Kabel di balok :

Balok B-1

Jumlah Kabel =

13800=

769791

13800 56

Direncanakan memakai 14 kabel di dalam satu selongsong dengan

luas selongsong :

Luas selongsong kabel = 4 100 mm2 14 = 5600 mm2

Jadi Menggunakan 4 Selongsong

Balok B-2

Jumlah Kabel =

13800=

408796

13800 30

Direncanakan memakai 15 kabel di dalam satu selongsong dengan luas

selongsong :

Luas selongsong kabel = 2 100 mm2

15 = 3000 mm2

Jadi menggunakan 2 selongsong

3.4.5 Perencanaan Terhadap Geser dan Puntir Balok Prategang

Gaya yang bekerja pada portal diakibatkan oleh bagian atap, berat

sendiri, berat beban mati akibat Stupa pada rangka tumpuan yang akan

ditentukan dengan manual yang kemudian dihitung dengan program. Gambar

dapat dilihat pada gambar 3.21, 3.22, 3.23, 3.24.


94

Gambar 3.21 Bidang Lintang Maksimum Pada balok beton Prategang B-1

Balok B-1 ( 0,6 X 1,5 m)


95

Gambar 3.22 Bidang Lintang Maksimum Pada Balok Beton Prategang B-2

Balok B-2

( 0,6 X 1,5 m)


96

Gambar 3.23 Bidang Torsi yang bekerja Pada balok Prategang B-1

Balok B-1 ( 0,6 X 1,5 m)


97

Gambar 3.24 Bidang Torsi yang bekerja Pada balok Prategang B-2

Balok B-2 ( 0,6 X 1,5 m)


98

3.4.5.a Perhitungan Tulangan Geser dan Puntir Balok Prategang B-1

Vu = 130924,12 + 96257,6= 227181,7 kg

Mu = 386630,7 kgm

Q = 0,6 x 0,75 x 0,63 = 0,2835 m3

= PbA

= 769791

0,9 = 855323,3

2 =

855323,3

2 = 427661,7

= 0,33 35 = 1,95 Mpa = 198844.7 kg/m2

= Q

I b=

0,2835

0,16785 0,6= 2,84

+

2

2

=

2

2

+ 2,84

(198844,7 + 427661,7)2 = (427661,7)2 + ( 2,84 x )2

( 598844,9)2

= (427661,7)2 + ( 2,84 x )2

=147.602,2926

dp = 0,85 x 1500 = 1275 mm = 1,275 m

=1

6 35 600 1275 = 754 300,17

= 0,4 35 600 1275 = 18110303

= 35

20+

5. .

600 1275

= 35

20+

5227181,7 1275

386630 ,7 0,6 1,275

= 2854,608


99

=

= 227.181,702

0,6 2854,608

=375781,59

Digunakan Sengkang 10 mm

Av =

4 102 2 = 157,07 2 = 1,57 x 10-4

S = Av.fy .d

=

(0,00015707350000001,275

375781,59 = 0,018 m = 180 mm

Jadi, Sengkang yang dipakai

Kontrol terhadap Tulangan puntir

Tu = 107522,99 kg.m = 1075,22 KNm

= 35 Mpa

= 600 1500 = 900000 mm2

= 2 ( 600 + 1500) = 4200 mm

=

=

769791

900000= 80 /2

3

2

1 +

3

0,75 35

3

9000002

4200 1 +

3 80

35 106

1075,22 1825,53

Maka , Puntir bisa diabaikan


100

3.4.5.b Perhitungan Tulangan Geser dan Puntir Balok Prategang B-2

Vu = 145781,35 + 84724,8 = 148765,7 kg

Mu = 251807 kgm

Q = 0,6 x 0,75 x 0,63 = 0,2835 m3

= PbA

= 408796

0,9 = 454047,22

2 =

454047,22

2 = 227023,6

= 0,33 35 = 1,95 Mpa = 198844.7 kg/m2

= Q

I b=

0,2835

0,16785 0,6= 2,84

+

2

2

=

2

2

+ 2,84

(198844,7 + 227023,6)2

= (227023,6)2 + ( 2,84 x )

2

( 425868,3)2

= (227023,6)2 + ( 2,84 x )

2

= 126870,1

dp = 0,85 x 1500 = 1275 mm = 1,275 m

=1

6 35 600 1275 = 754 300,17

= 0,4 35 600 1275 = 18.110. 303

= 35

20+

5. .

600 1275

= 35

20+

5148765 ,7 1275

251807 0,6 1,275

= 4400,171

=


101

= 148765,7

0,6 4400,171

= 243542,6

Digunakan Sengkang 10 mm

Av =

4 102 2 = 157,07 2 = 1,57 x 10-4

S = Av.fy .d

=

(1,57 104)350000001,275

243542,6 = 0,284 m = 284 mm

Jadi, Sengkang yang dipakai

Kontrol terhadap Tulangan puntir

Tu = 77004,38 kg.m = 770,04 KNm

= 35 Mpa

= 600 1500 = 900000 mm2

= 2 ( 600 + 1500) = 4200 mm

=

=

408796

900000= 45 /2

3

2

1 +

3

0,75 35

3

9000002

4200 1 +

3 80

35 106

770,04 1369,114

Maka , Puntir bisa diabaikan


102

3.4.6 Penambahan Tulangan Non Prategang

Dengan menambahkan tulangan non prategang pada serat tekan dan serat

tarik di penampang maka kapasitas batas penampang dapat ditingkatkan dengan

menambahkan tulangan non prategang. Pada kasus ini seluruh beban ditumpuan

maupun ditengah bentang dapat ditahan oleh penampang yang diperkuat dengan

kabel tendon, maka tulangan prategang yang akan didesain pada penampang ini

tidak akan berpengaruh besar pada struktur.

Balok B-1

Lapangan

Direncanakan kapasitas momen batas penampang akan

ditingkatkan dibagian tengah bentang hingga mencapai Mu1 = 600000

kg.m. Asumsi kedua tulangan non prategang telah leleh sehingga =

Direncanakan :

dS1 = 0,06

dS2 = 1,44

= 1

dS2 dS1 =

600000 kgm 596326,8

35000000/2 1,44 0,06 = 0,000076 2

= 0,000076 2 = 76 mm2

Jadi, dipakai Tulangan non Prategang untuk tarik dan tekan 2 13 ( As = 265,45 )


103

Tumpuan




Direncanakan :

dS1 = 0,06

dS2 = 1,44

= 1

dS2 dS1 =

670000 kgm 660148,4

35000000/2 1,44 0,06 = 0,000203 2

= 0,000203 2 = 203 mm2


Balok B-2

Lapangan




Direncanakan :

dS1 = 0,06

dS2 = 1,44


104

= 1

dS2 dS1 =

400000 kgm 387180,2

35000000/2 1,44 0,06 = 0,000265 2

= 0,000265 2 = 265 mm2


Tumpuan




Direncanakan :

dS1 = 0,06

dS2 = 1,44

= 1

dS2 dS1 =

560000 kgm 548203,1

35000000/2 1,44 0,06 = 0,000244 2

= 0,000244 2 = 244 mm2



105

3.4.7 Hasil Perencanaan Beton Prategang

Setelah melakukan analisa dan perhitungan yang di sesuaikan dari data

dan kondisi di lapangan, maka penulis menampilkan hasil dari perencanaan balok

beton Prategang yang telah di desain. Gambar hasil perencanaan dapat dilihat

pada gambar 3.25 .

Penampang Balok Beton Prategang B-1

Penampang Balok Beton Prategang B-1

Gambar 3.25 Penampang Hasil Perencanaan Balok Prategang


106

3.5 Pembahasan

Dari hasil yang diperoleh dalam merencanakan suatu balok yang

menggunakan beton prategang dan beton bertulang, terdapat perbedaan yang

sangat signifikan dari kedua rancangan tersebut yakni terlihat dari segi pemakaian

beton dan baja tulangan yang digunakan.

Dari hasil perencanaan Balok beton Prategang yang dilakukan oleh

penulis terdapat kesamaan hasil perencanaan yang dilakukan dengan kondisi di

lapangan, sehingga acuan perencanaan yang dilakukan memiliki kesamaan. Maka

penulis berpendapat bahwa balok prategang yang digunakan aman.

Berdasarkan hasil perencanaan penulis balok B-1 dan B-2 balok beton

bertulang memiliki hasil yang berbeda namun balok beton bertulang yang awal

direncanakan masih aman digunakan .

Hasil perencanaan antara kedua jenis rancangan dari segi pemakaian

beton, dimensi dan baja tulangan serta perbedaan antara balok beton bertulang

dan beton prategang dapat dilihat dengan lebih jelas pada tabel 3.5.


108

Tabel 3.5 Perbandingan Hasil Perencanaan Dengan Data Dilapangan

No

.

Berdasarkan Lapangan Desain Perencanaan Perbedaan

Desain Awal

(1)

Desain Perubahan

(2)

Beton Bertulang

(3)

Beton Prategang

(4)

Lapangan

(1) & (3)

Perencanaan

(2) & (4)

1 Dimensi :

-Balok B 1: 1,2 2 m

- Balok B 2 : 1 2 m

-Balok B 1 : 0,6 1,5m

-Balok B 1 : 0,6 1,5m

-Balok B 1: 1,2 2 m

-Balok B 2 : 1 2 m

-Balok B 1 : 0,6 1,5m

-Balok B 1 : 0,6 1,5m

Tidak ada

Tidak ada

2 Volume beton :

- Balok B-1 = 96 m3

- Balok B-2 = 80 m3

- Balok B-1 = 36 m3

- Balok B-2 = 36 m3

- Balok B-1 = 96 m3

- Balok B-2 = 80 m3

- Balok B-1 = 36 m3

- Balok B-2 = 36 m3

Tidak ada Tidak ada

3 Penampang Balok :

- Balok B-1

Perbedaan:

1.Tul. Tekan

2.Tul. Torsi

3.Jarak Beugel

4. Beugel Ekstra

Tidak ada


109

- Balok B-2

Perbedaan:

1.Tul. Tarik

2.Tul.tekan

3.Tul. Torsi

4. Beugel Ekstra

Perbedaan:

1.Tul. Tarik

2.Tul.tekan

3.Tul. Torsi

4. Beugel Ekstra

Tidak ada

Tidak ada


110

Perbedaan:

1.Tul. Tarik

2.Tul.tekan

3.Tul. Torsi

4. Beugel Ekstra

Tidak ada

4 Gaya yang Bekerja :

-Balok B-1 :

Momen Lapangan

=926258,7 Kgm

Momen Tumpuan

= -739002,88 Kgm

Lintang

= 192339,7 kg

Torsi

= 289565,02 kgm

-Balok B-2

Momen Lapangan

= 514465,9 Kgm

Momen Tumpuan

= -57142,42 Kgm

-Balok B-1 :

Momen Lapangan

= 675491,7 Kgm

Momen Tumpuan

= -386630,7 Kgm

Lintang

= 227181,7 kg

Torsi

= 107522,99 kgm

-Balok B-2

Momen Lapangan

= 437693,5 Kgm

Momen Tumpuan

= -251807 Kgm

Gaya yang Bekerja :

-Balok B-1 :

Momen Lapangan

=926258,7 Kgm

Momen Tumpuan

= -739002,88 Kgm

Lintang

= 192339,7 kg

Torsi

= 289565,02 kgm

-Balok B-2

Momen Lapangan

= 514465,9 Kgm

Momen Tumpuan

= -57142,42 Kgm

-Balok B-1 :

Momen Lapangan

= 675491,7 Kgm

Momen Tumpuan

= -386630,7 Kgm

Lintang

= 227181,7 kg

Torsi

= 107522,99 kgm

-Balok B-2

Momen Lapangan

= 437693,5 Kgm

Momen Tumpuan

= -251807 Kgm

Tidak ada

Tidak ada

Tidak ada

Tidak ada


111

Lintang

= 170277,82 kg

Torsi

=168587,24 kgm

Lintang

= 148765,7 kg

Torsi

=77004,38 kgm

Lintang

= 170277,82 kg

Torsi

=168587,24 kgm

Lintang

= 148765,7 kg

Torsi

=77004,38 kgm


112

BAB IV

KESIMPULAN

Dari rangkaian tahap perencanaan hingga tahap analisis yang telah dilakukan oleh

penulis dalam mendesain struktur balok yang menggunakan beton prategang sesuai peraturan

yang ditetapkan oleh ACI dan SNI ini, maka penulis memberikan kesimpulan sebagai

berikut:

1. Pada perencanaan beton prategang, gaya prategang pada penampang berpengaruh

terhadap struktur sehingga menjadi beban tambahan yang perlu diperhitungkan,

sedangkan pada perencanaan beton bertulang hal tersebut tidak terjadi.

2. Dari hasil analisa yang dilakukan pada rancangan beton prategang didapat bahwa

tegangan yang terjadi di balok prategang aman atau lebih kecil dari tegangan

maksimum yang diizinkan.

3. Perbedaan perancangan beton prategangdengan beton bertulang dalam hal dimensi

antara lain :

Untuk Balok beton prategang

Dimensi balok : 1. Balok B-1 : 600 mm 1500 mm

2. Balok B-2 : 600 mm 1500 mm

Untuk balok beton bertulang

Dimensi balok : 1. Balok B-1 : 1200 mm 2000 mm

2. Balok B-2 : 1000 mm 2000 mm


113

4. Perbedaan perancangan beton prategang dengan beton bertulang dalam hal volume

beton antara lain :


Volume balok : 1. Balok B-1 : 36 m3

2. Balok B-2 : 36 m3



2. Balok B-2 : 80 m3

Untuk Selisih Balok Beton Prategang & Bertulang

Selisih Volume balok : 1. Balok B-1 : 60 m3

2. Balok B-2 : 44 m3

5. Perbedaan perancangan beton prategang dengan beton bertulang dalam hal Berat

beton antara lain :



2. Balok B-2 : 86400 m3



2. Balok B-2 : 192000 m3

Untuk Selisih Berat Beton Prategang & Bertulang

Selisih Volume balok : 1. Balok B-1 : 144000 m3

2. Balok B-2 : 105600 m3


114

6. Keuntungan dan kerugian sistem beton prategang, dibandingkan dengan beton

bertulang biasa adalah sebagai berikut:

Desain beton prategang lebih cocok untuk struktur-struktur dengan

bentang yang panjang dan memikul beban yang berat, terutama disebabkan

oleh pemakaian bahan dengan mutu tinggi.

Struktur beton prategang lebih ramping oleh karena itu lebih dapat

disesuaikan dari segi arsitektur.

Pada banyak selama penarikan, baja dan beton kedua-duanya memikul

tegangan tertinggi yang terjadi selama waktu memanfaatkan struktur itu.

Sehingga jika bahan telah mampu diberi gaya prategang, beton prategang

sangat mungkin memikul kekuatan yang cukup untuk beban kerjanya.

Pada desain yang biasa, beton prategang melentur cukup besar sebelum

batas runtuh, sehingga memberi tanda-tanda yang cukup secara visual

sebelum runtuh.

Pemakaian jumlah bahan yang lebih sedikit, baik baja maupun beton,

dibutuhkan untuk memikul beban yang sama, karena bahan-bahannya

memakai mutu yang tinggi.

Berat komponen struktur yang berkurang akan membantu penampang

yang lebih ekonomis.


Chapter III V SKRIPSI

Documents

Transcript of Chapter III V SKRIPSI