URL 04:

Perkiraan Dimensi Struktur

Untuk menggambar detail interior dan penempatan jaringan utilitas, besaran dimensi elemen struktur diperlukan. Hal ini dimaksudkan agar kebutuhan ruang dan jarak bebas yang diperlukan bagi penempatan perlengkapan/ peralatan bangunan, ruangan mekanikal dan elektrikal serta jalur sirkulasi, dapat disediakan secara lebih tepat.

a. Elemen (Sub Sistem) Struktur Horizontal

Pada bangunan tinggi elemen struktur horizontal tidak dipengaruhi oleh banyaknya lantai atau ketinggian bangunan. Dimensi elemen struktur ini hanya dipengaruhi oleh panjang bentang dan beban yang bekerja padanya.

Sebagai pendekatan dapat digunakan Tabel berikut. di mana ditunjukkan nilai nisbah antara tinggi elemen struktur horizontal dengan panjang bentang.

Dimensi Perkiraan Nisbah Tinggi Elemen Struktur Horizontal dengan Bentangan

------------------------------------------------------------------------------------------------------Jenis Elemen Struktur Rata-rata Maksimum Bentang Tipikal (m)

------------------------------------------------------------------------------------------------------- Beton Bertulang: - Pelat masif 28 32 3 – 8- Pelat dua arah 30 36 7 – 12- Pelat wafel 20 24 10 – 14- Rusuk 22 26 8 – 15 - Balok anak 16 20 5 – 14 - Balok induk 12 16 7 – 20- Balok tertekuk (tidak lurus) 24 30 14 – 28- Balok busur tinggi lengkungan 8 12 20 – 50 tinggi balok 30 40Baja: - Pelat dan Balok – I 18 24 5 – 20- Rangka Batang Bidang 14 20 14 – 35

- Balok tertekuk (tidak lurus) 30 40 17 – 40- Balok busur tinggi lengkungan 8 16 27 – 68 tinggi balok 40 50Beton Pra-Tegang:- Pelat masif 40 44 7 – 12- Pelat dua arah 44 48 12 – 15 - Pelat wafel 28 32 12 – 24- Pelat berongga 36 40 10 – 20 - Rusuk 32 36 14 – 20 - Balok anak 24 28 10 – 28 - Balok induk 20 24 14 – 30

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Struktur yang menggunakan bahan beton bertulang harus mengacu pada SNI 03 – 1728 – 2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, sedang untuk struktur yang menggunakan bahan baja harus mengacu pada SIN 03 – 1729 – 2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung.

Elemen struktur horizontal lebih dominan memikul momen lentur dan gaya geser, dibandingkan dengan gaya aksial, oleh sebab itu struktur yang menggunakan bahan beton perlu diperkuat dengan tulangan baja, terutama pada daerah serat tariknya.

Untuk balok beton bertulang, maka perkiraan luas tulangan tarik (A) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus:

di mana : h adalah tinggi efektif balok/pelat adalah tegangan tarik ijin tulangan baja

Penampang Balok Segi Empat dengan Diagram Distribusi Tegangan

Mutu Tulangan Baja (Beban Tetap)------------------------------------------------------------------------------------

Mutu Tulangan (kg/cm2) (kg/cm2)------------------------------------------------------------------------------------

U – 22 1250 2200U – 24 1400 2400U – 32 1850 3200U – 39 2250 3900U – 48 2750 4800U – 50 2900 5000U – 52 3000 5200U – umum 0,58 x --

--------------------------------------------------------------------------------------

sedang untuk tulangan tekannya (A’), dapat ditentukan dengan:

di mana nilai antara 0,2 sampai 1,0 (tulangan simetris).

Untuk pelat satu arah, maka nilai ‘h’ adalah tebal efektif pelat, sedang lebar adalah 100 cm (per satu meter lebar pelat).

Banyaknya tulangan yang diperlukan dapat dicari dengan menggunakan Tabel 3.9 untuk balok dan Tabel 3.10 untuk penulangan pelat.

Untuk pelat dua arah, maka penentuan besar Momen maksimal (baik untuk di tengah-tengah bentangan, maupun di tumpuan) dapat menggunakan Tabel berikut:

Luas Penampang Tulangan (cm2)

Diameter       Jumlah Tulangan Balok      (mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

           5 0,20 0,39 0,59 0,79 0,98 1,18 1,37 1,57 1,77 1,966 0,28 0,57 0,85 1,13 1,41 1,70 1,98 2,26 2,54 2,838 0,50 1,00 1,51 2,01 2,51 3,01 3,52 4,02 4,52 5,0210 0,79 1,57 2,36 3,14 3,93 4,71 5,50 6,28 7,07 7,8512 1,13 2,26 3,39 4,52 5,65 6,78 7,91 9,04 10,17 11,30

14 1,54 3,08 4,62 6,15 7,69 9,23 10,77 12,31 13,85 15,3916 2,01 4,02 6,03 8,04 10,05 12,06 14,07 16,08 18,09 20,1019 2,83 5,67 8,50 11,34 14,17 17,00 19,84 22,67 25,50 28,3420 3,14 6,28 9,42 12,56 15,70 18,84 21,98 25,12 28,26 31,4022 3,80 7,60 11,40 15,20 19,00 22,80 26,60 30,40 34,19 37,9925 4,91 9,81 14,72 19,63 24,53 29,44 34,34 39,25 44,16 49,0628 6,15 12,31 18,46 24,62 30,77 36,93 43,08 49,24 55,39 61,5432 8,04 16,08 24,12 32,15 40,19 48,23 56,27 64,31 72,35 80,38

                     

Luas Tulangan (cm2) per meter lebar Pelat

Jarak                  

Tulangan Diameter (mm)  (cm)                    

  5 6 8 10 12 14 16 19 20               

5,0 3,93 5,65 10,05 15,70 22,61 30,77 40,19 56,68 62,80  7,5 2,62 3,77 6,70 10,47 15,07 20,51 26,79 37,78 41,87  10,0 1,96 2,83 5,02 7,85 11,30 15,39 20,10 28,34 31,40  12,5 1,57 2,26 4,02 6,28 9,04 12,31 16,08 22,67 25,12  15,0 1,31 1,88 3,35 5,23 7,54 10,26 13,40 18,89 20,93  17,5 1,12 1,61 2,87 4,49 6,46 8,79 11,48 16,19 17,94  20,0 0,98 1,41 2,51 3,93 5,65 7,69 10,05 14,17 15,70  

22,5 0,87 1,26 2,23 3,49 5,02 6,84 8,93 12,59 13,96  

25,0 0,79 1,13 2,01 3,14 4,52 6,15 8,04 11,34 12,56                       

Momen Pelat Dua Arah akibat Beban Terbagi Rata

Penyaluran beban l ySKEMA berdasarkan 'metoda amplop' ----- 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,5 3,0

x qd lantai . l x l x

I ml x = 0,001 q lx2 x 41 54 67 79 87 97 110 117

ml y = 0,001 q lx2 x 41 35 31 28 26 25 24 23

mtl x = ½ m lx

mtl y = ½ m ly

ml x = 0,001 q lx2 x 25 34 42 49 53 58 62 65

II ml y = 0,001 q lx2 x 25 22 18 15 15 15 14 14

mt x = - 0,001 q lx2 x 51 43 72 78 81 82 83 83

mt y = - 0,001 q lx2 x 51 54 55 54 54 53 51 49

ml x = 0,001 q lx2 x 30 41 52 61 67 72 80 83

III ml y = 0,001 q lx2 x 30 27 23 22 20 19 19 19

mt x = - 0,001 q lx2 x 68 84 97 106 113 117 122 124

mt y = - 0,001 q lx2 x 68 74 77 77 77 76 73 71

mtl x = ½ m lx

mtl y = ½ m ly

ml x = 0,001 q lx2 x 24 36 49 63 74 85 101 113

IV A ml y = 0,001 q lx2 x 33 33 32 29 27 24 21 20

mt y = - 0,001 q lx2 x 69 85 97 105 110 112 112 112

mtl x = ½ m lx

ml x = 0,001 q lx2 x 33 40 47 52 55 58 62 65

IV B ml y = 0,001 q lx2 x 24 20 18 17 17 17 16 16

mt x = - 0,001 q lx2 x 69 76 80 82 83 83 83 83

mtl y = ½ m ly

ml x = 0,001 q lx2 x 31 45 58 71 81 91 106 115

ml y = 0,001 q lx2 x 39 37 34 30 27 25 24 23

V A mt y = - 0,001 q lx2 x 91 102 108 111 113 114 114 114

mtl x = ½ m lx

mtl y = ½ m ly

ml x = 0,001 q lx2 x 39 47 57 64 70 75 81 84

V B ml y = 0,001 q lx2 x 31 25 23 21 20 19 19 19

mt x = - 0,001 q lx2 x 91 98 107 113 118 120 124 124

mtl x = ½ m lx

mtl y = ½ m ly

ml x = 0,001 q lx2 x 25 36 47 57 64 70 79 83

VI A ml y = 0,001 q lx2 x 28 27 23 20 18 17 16 16

mt x = - 0,001 q lx2 x 54 72 88 100 108 114 121 124

mt y = - 0,001 q lx2 x 60 69 74 76 76 76 73 71

mtl x = ½ m lx

ml x = 0,001 q lx2 x 28 37 45 50 54 58 62 65

VI B ml y = 0,001 q lx2 x 25 21 19 18 17 17 16 16

mt x = - 0,001 q lx2 x 60 70 76 80 82 83 83 83

mt y = - 0,001 q lx2 x 54 55 55 54 53 53 51 49

mtl y = ½ m ly

= terletak bebas = menerus pada perletakan

l x

l y

l y / 3

l x /

3

1/2

1/2

1/21/2

1/2

1/2

1/21/2

5/8

1/2

1/25/8

1/2

1/2

1/21/2

1/2

1/2

1/21/2

1/2

1/2 1/2

5/8

1/2

5/8

1/21/2

1/2

5/8

1/21/2

1/2

1/25/8

l x /

3l x

/ 3

l x /

3

l y / 3

l y / 3

Untuk balok yang menggunakan bahan baja, maka pemilihan profil baja yang pada umumnya menggunakan profil baja berbadan lebar, profil baja WF (‘wide flange’) dilakukan dengan rumus:

atau

di mana : Wx adalah momen tahanan profil baja (lihat Tabel Profil) adalah tegangan ijin baja (lihat Tabel 3.12)

Tabel 3.12. Mutu Baja Profil---------------------------------------------------------------------------------------

Jenis Baja Tegangan Leleh Baja Tegangan Ijin Baja (kg/cm2) (kg/cm2)

--------------------------------------------------------------------------------------- Bj. 33 2000 1333 Bj. 34 2100 1400 Bj. 37 2400 1600 Bj. 41 2500 1666 Bj. 44 2800 1867 Bj. 50 2900 1933 Bj. 52 3600 2400

Bj. Umum ---

---------------------------------------------------------------------------------------

b. Elemen (Sub-Sistem) Struktur Vertikal

Elemen struktur vertikal lebih dominan memikul gaya aksial dan oleh karenanya dibedakan antara struktur yang menggunakan bahan beton dengan yang menggunakan bahan baja.

Perkiraan dimensi struktur yang menggunakan bahan beton (beton bertulang), dapat digunakan dua pendekatan:

1) Seluruh gaya aksial dipikul oleh beton

Dimensi kolom atau dinding geser dihitung dengan menggunakan rumus:

sehingga untuk dimensi kolom:

di mana : adalah tegangan tekan ijin beton

Selanjutnya, untuk menghitung ketebalan dinding geser, menjadi:

di mana : adalah tebal dinding geser adalah panjang dinding geser

2) Gaya aksial dipikul oleh beton dan tulangan baja

Perkiraan dimensi dilakukan dengan menggunakan rumus empiris ( ‘new engineering formula’):

di mana : adalah tegangan batas rata-rata adalah tegangan tekan hancur karakteristik adalah tegangan batas tulangan baja adalah prosentase tulangan baja ( = 10% untuk kolom

komposit) c adalah faktor reduksi untuk tekuk

c = 0,65 untuk penampang persegi empat/bujur sangkarc = 0,70 untuk penampang lingkaran

. Daftar Mutu Beton (Beban Tetap)---------------------------------------------------------------------------------------------------

Tegangan Ijin Notasi K-175 K-225 K-300 K-umum-----------------------------------------------------------------------------------------------------

Tekan Karakteristik 175 225 300 --- Lentur – Tekan 60 75 100 Lentur – Tarik 6,5 7 8 Tekan 60 75 100 Tarik 5 5,5 6 Geser – lentur/puntir Tanpa tulangan geser 5,5 6,5 7,5 Dengan tulangan geser 14 16 18,5 Geser – lentur&puntir Tanpa tulangan geser 7 8 9 Dengan tulangan geser 18 20 23 Pons Tanpa tulangan geser 8,5 10 11

Dengan tulangan geser 17 20 22,5 ----------------------------------------------------------------------------------------------------Dalam hal elemen struktur menggunakan bahan baja, maka tegangan ijin baja perlu diperhitungkan dengan kemungkinan bahaya tekuk:

di mana : adalah faktor tekuk F adalah luas penampang profil baja

Faktor tekuk (tergantung dari angka kelangsingan (dan jenis baja. Angka kelangsingan diperoleh dari rumus;

di mana : adalah panjang tekuk, yang ditentukan sebagai berikut

Panjang Tekuk

Setelah nilai diperoleh, maka faktor tekuk ( dapat dicari dengan menggunakan rumus:

dan

di mana : adalah batas kelangsingan di mana Hukum Euler tidakberlaku (baja sudah dalam keadaan plastis)

adalah tegangan lelah baja

Berdasarkan Peraturan Belanda:

s < 0,183 ------- .

0,183 < s < 1,00 -------

s > 1,00 ------- Persyaratan angka kelangsingan profil baja dapat pula diperiksa dengan pendekatan:

di mana : adalah angka kelangsingan profil baja h adalah jarak lantai ke lantai iy adalah radius jari-jari penampang profil terhadap sumbu Y

Distribusi beban lantai ke kolom dihitung berdasarkan:

di mana : n adalah jumlah lantai yang ditinjau q adalah beban lantai (BM + BH) Abeban adalah luas lantai yang dipikul oleh kolom/dinding geser

Untuk struktur portal dan dinding geser, maka:

Untuk Kolom Tengah:

Abeban = a + b

Untuk Kolom Pinggir:Abeban = ½ a + b atau a + ½ b .

Untuk Kolom Ujung:Abeban = ½ a + ½ b

Untuk Dinding Geser:Abeban = 1½ a + ½ b .

Luas Lantai yang Dipikul Kolom

Beban yang diterima oleh elemen struktur vertikal (kolom dan dinding geser) merupakan akumulasi dari beban-beban lantai di atasnya; jadi makin ke bawah gaya aksialnya makin besar. Oleh sebab itu dimensinyapun makin ke bawah makin besar.

Agar supaya dimensi kolom/dinding geser relatif sama dengan yang ada diatasnya, maka dapat dilakukan beberapa upaya, diantaranya:

1) untuk struktur dengan bahan beton (beton bertulang):

- Mutu beton yang digunakan kolom/dinding geser pada bagian bawah bangunan lebih tinggi dibandingkan dengan yang digunakan pada kolom/dinding geser bangunan bagian atas.

- Prosentase tulangan pada kolom/dinding geser pada bagian bawah bangunan lebih besar dibandingkan yang ada pada kolom/dinding geser bangunan bagian atas.

- Mutu tulangan baja yang digunakan kolom/dinding geser pada bagian bawah bangunan lebih tinggi dibandingkan dengan yang digunakan pada kolom/dinding geser bangunan bagian atas.

2) untuk struktur dengan bahan baja:

- Mutu profil baja yang digunakan kolom pada bagian bawah bangunan lebih tinggi dibandingkan dengan yang digunakan pada kolom bangunan bagian atas.

- Profil kolom baja (khususnya untuk kolom dengan bentuk pipa atau tabung segi empat) pada bagian bawah bangunan lebih tebal dibandingkan dengan yang digunakan kolom bangunan bagian atas.