Preliminary Design Uci Fix.pdf

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Diajukan sebagai salah satu syarat Dalam menempuh mata kuliah SIA–302 Perancangan Struktur Gedung Disusun Oleh: Suci Rizki Amelia NRP: 22-2014-011 Kelas: G Asisten: Euneke Widyaningsih, ST.

Dosen: Dr. Ir. Maryoko Hadi, Dipl.E.Eng., MT.

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL BANDUNG 2018

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG

KATA PENGANTAR Puji dan rasa syukur kita panjatkan ke hadirat Tuhan yang Maha Esa atas kebaikan, hikmat dan pertolongan yang telah diberikan-Nya sehingga laporan ini dapat diselesaikan. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dan memberikan semangat, serta dorongannya dalam penyusunan laporan ini, terutama kepada bapak Dr. Ir. Maryoko Hadi, Dipl.E.Eng., MT. selaku dosen yang telah membimbing kami dalam penyusunan laporan ini dan teh Euneke Widyaningsih, ST. selaku asisten dosen yang telah membantu. Laporan perancangan struktur gedung ini sesungguhnya dibuat untuk memenuhi salah satu tugas Mata Kuliah Perancangan Struktur Gedung. Namun penulis mengharapkan laporan yang dibuat ini berguna untuk membantu menambah wawasan pembaca mengenai perancangan suatu bangunan gedung. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu penulis harapkan demi kesempurnaan penulisan selanjutnya.

Bandung, Maret 2018

Penulis

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

i

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG DAFTAR ISI KATA PENGANTAR........................................................................................................... i DAFTAR GAMBAR...........................................................................................................iii DAFTAR TABEL ................................................................................................................ v BAB I

PRELIMINARY DESIGN ELEMEN STRUKTURAL ................................. 1 1.1

Preliminary Design ..................................................................................... 2

1.2

Perhitungan Pembebanan ............................................................................ 9

1.3

Perhitungan Kombinasi Beban ................................................................. 10

1.4

Pengecekan Dimensi Kolom ..................................................................... 11

BAB II PEMBEBANAN DAN KOMBINASI PEMBEBANAN ................................... 12 BAB III PEMODELAN STRUKTUR ............................................................................. 15 3.1

Spesifikasi dan Konfigurasi Struktur Gedung .......................................... 15

3.2

Program Komputer yang Digunakan ........................................................ 15

3.3

Sistem Struktur ......................................................................................... 15

3.4

Peraturan yang Digunakan ........................................................................ 15

3.5

Mutu Bahan yang Digunakan ................................................................... 16

3.1

Dimensi Elemen Struktur.......................................................................... 18

3.6

Pemodelan Struktur................................................................................... 21

3.7

Pembebanan Struktur ................................................................................ 22

BAB IV PENGECEKAN PERILAKU STRUKTUR BANGUNAN ............................. 29 BAB V DESAIN PENULANGAN ELEMEN STRUKTURAL ..................................... 33 5.1

Penulangan Balok ..................................................................................... 33

5.2

Penulangan Kolom .................................................................................... 38

2.2

Penulangan Pelat ....................................................................................... 47

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

ii

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Denah Lantai 1-5 (Atap) .................................................................................... 1 Gambar 1.2 Tributary Area .................................................................................................... 9 Gambar 3.1 Gambar Model Struktur ................................................................................... 16 Gambar 3.2 Material Beton Bertulang pada ETABS .......................................................... 17 Gambar 3.3 Material Tulangan pada ETABS ...................................................................... 17 Gambar 3.4 Definisi Balok Induk X (300 × 150) ............................................................... 18 Gambar 3.5 Definisi Balok Anak (500 × 500) .................................................................... 18 Gambar 3.6 Definisi Kolom (300 × 300) ............................................................................ 19 Gambar 3.7 Definisi Kolom (300 × 300) ............................................................................ 19 Gambar 3.8 Definisi Kolom (320 × 320) ............................................................................ 20 Gambar 3.9 Definisi Kolom (350 × 350) ............................................................................ 20 Gambar 3.10 Definisi pelat t = 100 mm .............................................................................. 21 Gambar 3.11 Denah Balok Pelat.......................................................................................... 21 Gambar 3.12 Pendefinisian Beban Struktur pada ETABS .................................................. 22 Gambar 3.13 Beban Mati Tambahan pada Pelat ................................................................. 23 Gambar 3.14 Beban Hidup Pada Pelat Lantai Kecuali Lantai Atap .................................... 24 Gambar 3.15 Beban Hidup Pada Pelat Lantai Atap............................................................. 24 Gambar 3.16 Grafik Respon Spektrum untuk Kota Samarinda (Tanah Lunak) .................. 26 Gambar 3.17 Penginputan Data Untuk Respon Spektrum ................................................. 27 Gambar 3.18 Penginputan Untuk Load Case Data Respon Spektrum Sumbu X ............... 27 Gambar 3.19 Penginputan Untuk Load Case Data Respon Spektrum Sumbu Y ................ 28 Gambar 4.1 Faktor Keutamaan Gempa ............................................................................... 26 Gambar 4.2 Bidang Momen 3-3 (Akibat Beban Kombinasi 2) ........................................... 29 Gambar 4.3 Bidang Momen 3-3 (Akibat Beban Kombinasi 2) ........................................... 30 Gambar 4.4 Bidang Geser 2-2 (Akibat Beban Kombinasi 2) .............................................. 30 Gambar 4.5 Bidang Geser 2-2 (Akibat Beban Kombinasi 2) .............................................. 31 Gambar 4.6 Bidang Gaya Axial (Kombinasi Beban Envelope) .......................................... 31 Gambar 5.1 Diagram Regangan dan Tegangan Balok Induk X .......................................... 34 Gambar 5.2 Diagram Regangan dan Tegangan Balok Anak ............................................... 36 Gambar 5.3 Input General Information ............................................................................... 38 22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

iii

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Gambar 5.4 Input Material Properties ................................................................................. 39 Gambar 5.5 Input Dimensi Kolom ...................................................................................... 39 Gambar 5.6 Input Data Tulangan Kolom ............................................................................ 39 Gambar 5.7 Input Pembebanan Kolom................................................................................ 40 Gambar 5.8 Penyelesaian ..................................................................................................... 40 Gambar 5.9 Output Diagram Interaksi pada Kolom Menggunakan Software pcaColumn . 41 Gambar 5.10 Output Data Tulangan .................................................................................... 42 Gambar 5.11 Output Diagram Interaksi pada Kolom Menggunakan Software pcaColumn43 Gambar 5.12 Output Data Tulangan .................................................................................... 43 Gambar 5.13 Output Diagram Interaksi pada Kolom Menggunakan Software pcaColumn44 Gambar 5.14 Output Data Tulangan .................................................................................... 45 Gambar 5.15 Output Diagram Interaksi pada Kolom Menggunakan Software pcaColumn46 Gambar 5.16 Output Data Tulangan .................................................................................... 46 Gambar 5.17 Momen pada Pelat Lantai Arah X ................................................................. 47 Gambar 5.18 Momen pada Pelat Lantai Arah Y ................................................................. 47

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

iv

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG DAFTAR TABEL Tabel 1.2 Dimensi Balok Induk ............................................................................................. 2 Tabel 1.3 Dimensi Balok Anak.............................................................................................. 2 Tabel 1.4 Beban Mati untuk Kolom 1 ................................................................................... 3 Tabel 1.5 SIDL untuk Kolom 1 ............................................................................................. 3 Tabel 1.6 Beban Mati untuk Kolom 2 ................................................................................... 5 Tabel 1.7 SIDL untuk Kolom 2 ............................................................................................. 5 Tabel 1.8 Beban Mati untuk Kolom 3 ................................................................................... 6 Tabel 1.9 SIDL untuk Kolom 3 ............................................................................................. 6 Tabel 1.10 Beban Mati untuk Kolom 4 ................................................................................. 7 Tabel 1.11 SIDL untuk Kolom 4 ........................................................................................... 7 Tabel 1.12 Beban Mati untuk Kolom 5 ................................................................................. 8 Tabel 1.13 SIDL untuk Kolom 5 ........................................................................................... 8 Tabel 1.14 Beban Mati untuk Kolom 1 ................................................................................. 9 Tabel 1.15 SIDL untuk Kolom 1 ......................................................................................... 10 Tabel 2.1 Pembebanan ......................................................................................................... 12 Tabel 2.2 Kombinasi Pembebanan ...................................................................................... 12 Tabel 3.1 Beban Mati Tambahan yang Digunakan ............................................................ 22 Tabel 3.2 Kategori Risiko Bangunan Gedung dan Non Gedung Untuk Beban Gempa ...... 25 Tabel 3.3 Gambar 4. 1 Faktor Keutamaan Gempa .............................................................. 26 Tabel 4.1 Joint Displacements ............................................................................................. 32 Tabel 4.2 Story Drifts .......................................................................................................... 32 Tabel 5.1 Gaya Dalam Maksimum Balok ........................................................................... 33 Tabel 5.2 Gaya Dalam Maksimal Kolom ............................................................................ 38

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

v

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG BAB I PRELIMINARY DESIGN ELEMEN STRUKTURAL (PELAT, BALOK DAN KOLOM)

Gambar 1. 1 Denah Lantai 1-5 (Atap) Data yang Diketahui : Sistem Rangka

: Rangka beton bertulang pemikul momen khusus (SRPMK)

Jumlah Lantai

: 4 Lantai

Fungsi Bangunan

: Rumah tinggal

Lokasi Bangunan

: Samarinda

Jenis Tanah

: Tanah lunak

Mutu Beton (f’c)

: 32 Mpa

Mutu Baja (fy)

: 420 Mpa

Tinggi per Lantai

: 4 m (untuk lantai 1) dan 3,7 m (untuk lantai 2 - lantai 5 (atap) )

Lebar Bangunan

: 16,8 m

Panjang Bangunan

: 20,8 m

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

1

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 1.1 Preliminary Design 1. Balok Induk Tabel 1.1 Dimensi Balok Induk NO

NAMA BALOK

L (mm)

H (mm)

B (mm)

1 2 3

B1 B2 B3

5700 4700 3700

500 400 350

250 200 200

Contoh perhitungan : 1 1 ×𝐿 = × 5700 𝑚𝑚 = 475 𝑚𝑚 ≈ 500 𝑚𝑚 12 12 1 1 = × 𝐻 = × 500 = 250 𝑚𝑚 2 2

𝐻𝑚𝑖𝑛 = 𝐵

∴ Dimensi balok induk yang digunakan adalah 500 x 250 mm

2. Balok Anak Tabel 1. 2 Dimensi Balok Anak NO

NAMA BALOK

L (mm)

H (mm)

B (mm)

1 2 3

BA1 BA2 BA3

2850 2350 3700

200 150 250

100 100 150

Contoh perhitungan : 1 1 ×𝐿 = × 2600 = 178,125 𝑚𝑚 ≈ 200 𝑚𝑚 16 16 1 1 = × 𝐻 = × 200 = 100 𝑚𝑚 2 2

𝐻𝑚𝑖𝑛 = 𝐵

∴ Dimensi balok anak yang digunakan adalah 200 x 100 mm

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

2

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 3. Pelat a. Cek Jenis Pelat 𝛽=

𝐿𝑛

3700

= 2350 = 1,5745 < 2 (Sehingga, Pelat 2 arah) 𝑆𝑛

b. Menentukan Tebal Pelat 𝑙𝑛 = 𝐿3 − 𝐵𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 = 3700 − 250 = 3450 𝑚𝑚 𝑓𝑦 ) 1500 36 + 9𝛽

𝑙𝑛 × (0,8 + 𝐻𝑚𝑖𝑛 =

=

420 ) 1500 = 74,2668 𝑚𝑚 ≈ 100 𝑚𝑚 36 + (9 × 1.5745)

3450 × (0,8 +

4. Kolom Asumsi kolom 1 = 250 mm Tabel 1. 3 Beban Mati untuk Kolom 1

NO 1 2 3 4 5

BEBAN MATI UNTUK KOLOM 1 H B L BJ JENIS (m) (m) (m) kN/m3 Pelat Lantai 0.1 4.2 5.2 25 Balok Anak 0.1 0.05 5.2 25 Balok Anak 0.1 0.1 4.2 25 Balok Induk 0.4 0.25 4.95 25 Balok Induk 0.4 0.25 3.95 25 TOTAL

BERAT kN 54.6 0.65 1.05 12.375 9.875 78.55

Tabel 1. 4 SIDL untuk Kolom 1

NO 1 2

SIDL UNTUK KOLOM 1 LUAS BJ JENIS M2 kN/m2 Plafond + Rangka 21.84 0.18 Berat Penggantung 21.84 0.07 TOTAL

BERAT kN 3.9312 1.5288 5.46

LL

= 21,84 m2

PU

= 134,358 kN

Ag

=11996,3 mm2 → B = 109,527 mm < Asumsi = 250 mm OK!

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

3

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Contoh Perhitungan : Pelat lantai

= 𝑡𝑝𝑒𝑙𝑎𝑡 × 𝐿 × 𝐵 × 𝐵𝑗 𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 = 0,1 × 5,2 × 4,2 × 25 = 54,60 𝑘𝑁

Balok anak

𝐵𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘

= (𝐻𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 − 𝑡𝑝𝑒𝑙𝑎𝑡 ) × (

2

) × 𝐿 × 𝐵𝑗 𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛

0,1

= (0,2 − 0,1) × ( 2 ) × 5,2 × 25 = 0,650 𝑘𝑁 Balok anak

= (𝐻𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 − 𝑡𝑝𝑒𝑙𝑎𝑡 ) × 𝐵𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 × 𝐵 × 𝐵𝑗 𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 = (0,2 − 0,1) × 0,1 × 4,2 × 25 = 1,050 𝑘𝑁

Balok induk

= (𝐻𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 − 𝑡𝑝𝑒𝑙𝑎𝑡 ) × 𝐵𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 × (𝐿 − 𝐵𝑘𝑜𝑙𝑜𝑚 ) × 𝐵𝑗 𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 = (0,5 − 0,1) × 0,25 × (5,2 − 0,35) × 25 = 12,125 𝑘𝑁

Balok induk

= (𝐻𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 − 𝑡𝑝𝑒𝑙𝑎𝑡 ) × 𝐵𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 × (𝐵 − 𝐵𝑘𝑜𝑙𝑜𝑚 ) × 𝐵𝑗 𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 = (0,5 − 0,1) × 0,25 × (4,2 − 0,35) × 25 = 9,625 𝑘𝑁

LL = = 4,2 × 5,2 = 21,84 𝑚2 𝑃𝑢 = 1,2𝐷𝐿 + 1,6𝐿𝐿 = 1,2(78,55 + 5,46) + 1,6(20,9664) = 134,358 𝑘𝑁 𝐴𝑔 ≥ (

𝑃𝑢 ) 0,35𝑓𝑐′

𝐴𝑔 ≥ (

134,358 × 1000 ) 0,35 × 32

𝐴𝑔 ≥ 11996,3 𝑚𝑚2 → 𝐵 = 𝐻 = √11996,3 = 109,527 𝑚𝑚

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

4

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Asumsi Kolom 2 = 250 mm Tabel 1.5 Beban Mati untuk Kolom 2

NO 1 2 3 4 5 6 7

BEBAN MATI UNTUK KOLOM 2 H B L BJ JENIS (m) (m) (m) kN/m3 Pelat Lantai 0.1 4.2 5.2 25 Balok Anak 0.1 0.05 5.2 25 Balok Anak 0.1 0.1 4.2 25 Balok Induk 0.4 0.25 4.95 25 Balok Induk 0.4 0.25 3.95 25 Beban mati kolom 1 kolom 1 0.25 0.25 3.6 25 TOTAL

BERAT kN 54.6 0.65 1.05 12.375 9.875 72.05 5.625 156.225

Tabel 1.6 SIDL untuk Kolom 2

NO 1 2 3 4 5 6 7

SIDL UNTUK KOLOM 2 LUAS BJ JENIS M2 kN/m2 Plafond + Rangka 21.84 0.18 Berat Penggantung 21.84 0.07 Dinding 37.38 2.5 Spesi 21.84 0.315 Keramik 21.84 0.24 Berat MEP 21.84 0.4 SIDL kolom 1 TOTAL

BERAT kN 3.9312 1.5288 93.45 6.8796 5.2416 8.736 5.46 125.227

LL

= 21.84 m2

PU

= 404,835 kN

Ag

=36842,4 mm2 → B = 191,944 mm < Asumsi = 250 mm OK!

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

5

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Asumsi Kolom 3 = 300 mm Tabel 1.7 Beban Mati untuk Kolom 3 BEBAN MATI UNTUK KOLOM 3 NO

JENIS

1 2 3 4 5 7 8

Pelat Lantai Balok Anak Balok Anak Balok Induk Balok Induk kolom 2 beban mati kolom 2

H (m)

B (m)

L (m)

BJ kN/m3

BERAT kN

0.1 0.1 0.1 0.4 0.4 0.25

4.2 0.05 0.1 0.25 0.25 0.25

5.2 5.2 4.2 4.9 3.9 3.6

25 25 25 25 25 25

54.6 0.65 1.05 12.25 9.75 5.625 156.225

TOTAL

240.15

Tabel 1. 8 SIDL untuk Kolom 3 SIDL UNTUK KOLOM 3 NO

JENIS

1 2 3 4 5 6 7

Plafond + Rangka Berat Penggantung Dinding Spesi Keramik Berat MEP SIDL kolom 2

LUAS M2

BJ kN/m2

BERAT kN

21.84 21.84 37.38 21.84 21.84 21.84

0.18 0.07 2.5 0.315 0.24 0.4

3.9312 1.5288 93.45 6.8796 5.2416 8.736 125.227 244.994

TOTAL

LL

= 21.84 m2

PU

= 649,266 kN

Ag

=58666,6 mm2 → B = 242,212 mm < Asumsi = 300 mm OK!

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

6

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Asumsi Kolom 4 = 320 mm Tabel 1. 9 Beban Mati untuk Kolom 4 BEBAN MATI UNTUK KOLOM 4 NO

JENIS

1 2 3 4 5 7 8

Pelat Lantai Balok Anak Balok Anak Balok Induk Balok Induk kolom 3 beban mati kolom 2

H (m)

B (m)

L (m)

BJ kN/m3

BERAT kN

0.1 0.1 0.1 0.4 0.4 0.3

4.2 0.05 0.1 0.25 0.25 0.3

5.2 5.2 4.2 4.88 3.88 3.6

25 25 25 25 25 25

54.6 0.65 1.05 12.2 9.7 8.1 240.15 326.45

TOTAL

Tabel 1. 10 SIDL untuk Kolom 4 SIDL UNTUK KOLOM 4 NO

JENIS

1 2 3 4 5 6 7

Plafond + Rangka Berat Penggantung Dinding Spesi Keramik Berat MEP SIDL kolom 3

LUAS M2

BJ kN/m2

BERAT kN

21.84 21.84 37.38 21.84 21.84 21.84

0.18 0.07 2.5 0.315 0.24 0.4

3.9312 1.5288 93.45 6.8796 5.2416 8.736 244.994 364.762

TOTAL LL

= 21.84 m2

PU

= 896,546 kN

Ag

= 80452,2 mm2 → B = 284,157 mm < Asumsi = 320 mm OK!

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

7

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Asumsi Kolom 5 = 350 mm Tabel 1. 11 Beban Mati untuk Kolom 5 BEBAN MATI UNTUK KOLOM 5 NO

JENIS

1 2 3 4 5 7 8

Pelat Lantai Balok Anak Balok Anak Balok Induk Balok Induk kolom 4 beban mati kolom 2

H (m)

B (m)

L (m)

BJ kN/m3

BERAT kN

0.1 0.1 0.1 0.4 0.4 0.32

4.2 0.05 0.1 0.25 0.25 0.32

5.2 5.2 4.2 4.85 3.85 3.9

25 25 25 25 25 25

54.6 0.65 1.05 12.125 9.625 9.984 326.45 414.484

TOTAL Tabel 1. 12 SIDL untuk Kolom 5 SIDL UNTUK KOLOM 5 NO

JENIS

1 2 3 4 5 6 7

Plafond + Rangka Berat Penggantung Dinding Spesi Keramik Berat MEP SIDL kolom 4

LUAS M2

BJ kN/m2

BERAT kN

21.84 21.84 38.64 21.84 21.84 21.84

0.18 0.07 2.5 0.315 0.24 0.4

3.9312 1.5288 96.6 6.8796 5.2416 8.736 364.762 487.679

TOTAL LL

= 21.84 m2

PU

= 1149,69 kN

Ag

= 103347 mm2 → B = 321,476 mm < Asumsi = 350 mm OK!

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

8

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 1.2 Perhitungan Pembebanan 1. Tributary Area

Gambar 1. 2 Tributary Area

2. Menghitung Beban Mati (DL) Tabel 1. 13 Beban Mati untuk Kolom 1 BEBAN MATI UNTUK KOLOM 1 NO

JENIS

H (m)

B (m)

L (m)

BJ kN/m3

BERAT kN

1 2 3 4 5

Pelat Lantai Balok Anak Balok Anak Balok Induk Balok Induk

0.1 0.1 0.1 0.4 0.4

4.2 0.05 0.1 0.25 0.25

5.2 5.2 4.2 4.95 3.95

25 25 25 25 25 TOTAL

54.6 0.65 1.05 12.375 9.875 78.55

Contoh Perhitungan : Pelat lantai

= 𝑡𝑝𝑒𝑙𝑎𝑡 × 𝐿 × 𝐵 × 𝐵𝑗 𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 = 0,1 × 5,2 × 4,2 × 25 = 54,60 𝑘𝑁

Balok anak

𝐵𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘

= (𝐻𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 − 𝑡𝑝𝑒𝑙𝑎𝑡 ) × (

2

) × 𝐿 × 𝐵𝑗 𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛

0,1

= (0,2 − 0,1) × ( 2 ) × 5,2 × 25 = 0,650 𝑘𝑁

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

9

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Balok anak

= (𝐻𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 − 𝑡𝑝𝑒𝑙𝑎𝑡 ) × 𝐵𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 × 𝐵 × 𝐵𝑗 𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 = (0,2 − 0,1) × 0,1 × 4,2 × 25 = 1,050 𝑘𝑁

Balok induk

= (𝐻𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 − 𝑡𝑝𝑒𝑙𝑎𝑡 ) × 𝐵𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 × (𝐿 − 𝐵𝑘𝑜𝑙𝑜𝑚 ) × 𝐵𝑗 𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 = (0,5 − 0,1) × 0,25 × (5,2 − 0,35) × 25 = 12,125 𝑘𝑁

Balok induk

= (𝐻𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 − 𝑡𝑝𝑒𝑙𝑎𝑡 ) × 𝐵𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 × (𝐵 − 𝐵𝑘𝑜𝑙𝑜𝑚 ) × 𝐵𝑗 𝑏𝑒𝑡𝑜𝑛 = (0,5 − 0,1) × 0,25 × (4,2 − 0,35) × 25 = 9,625 𝑘𝑁

3. Menghitung Beban Mati Tambahan (SIDL) Luasan yang ditinjau = 4,2 × 5,2 = 21,84 𝑚2 Tabel 1. 14 SIDL untuk Kolom 1

NO 1 2

SIDL UNTUK KOLOM 1 LUAS BJ JENIS M2 kN/m2 Plafond + Rangka 21.84 0.18 Berat Penggantung 21.84 0.07 TOTAL

BERAT kN 3.9312 1.5288 5.46

4. Menghitung Beban Hidup LL

= 1,92 𝑘𝑁/𝑚2 (beban hidup menurut SNI 1727-2013)

LL

= 4,2 × 5,2 × 1,92 = 41,9328 𝑘𝑁

1.3 Perhitungan Kombinasi Beban 1. Beban Layan 𝑃 = 𝐷 + 𝐿 = 5,46 + 41,9328 = 47,3928 𝑘𝑁 2. Beban Batas 𝑃𝑢 = 1,2𝐷𝐿 + 1,6𝐿𝐿 = 1,2(5,46) + 1,6(41,9328) = 72,64448 𝑘𝑁

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

10

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 1.4 Pengecekan Dimensi Kolom KOLOM 1 1. Beban Layan 𝐴𝑔 ≥ (

𝑃 × 1,5 ) 0,35𝑓𝑐′

𝐴𝑔 ≥ (

119720 × 1,5 ) 0,35 × 32

𝐴𝑔 ≥ 16033,92857 𝑚𝑚2 → 𝐵 = 𝐻 = √16033,92857 = 126,625 𝑚𝑚

2. Beban Batas 𝐴𝑔 ≥ (

𝑃𝑢 × 1,5 ) 𝜙 × 0,8(0,8𝑓𝑐 ′ + 𝜌(𝑓𝑦 − 0,85𝑓𝑐 ′ ))

𝐴𝑔 ≥ (

119720 × 1,5 ) 0,65 × 0,8(0,8 × 32 + 0,01(420 − 0,85 × 32))

𝐴𝑔 ≥ 12670,1775 𝑚𝑚2 → 𝐵 = 𝐻 = √12670,1775 = 112,562 𝑚𝑚 “ Asumsi dimensi kolom awal sudah benar yaitu 250 × 250 mm“ KOLOM 2 1. Beban Layan 𝐴𝑔 ≥ (

𝑃 × 1,5 ) 0,35𝑓𝑐′

𝐴𝑔 ≥ (

404840 × 1,5 ) 0,35 × 32

𝐴𝑔 ≥ 54219,64 𝑚𝑚2 → 𝐵 = 𝐻 = √54219,64 = 232,851 𝑚𝑚

2. Beban Batas 𝐴𝑔 ≥ (

𝑃𝑢 × 1,5 ) 𝜙 × 0,8(0,8𝑓𝑐 ′ + 𝜌(𝑓𝑦 − 0,85𝑓𝑐 ′ ))

𝐴𝑔 ≥ (

404840 × 1,5 ) 0,65 × 0,8(0,8 × 32 + 0,01(420 − 0,85 × 32))

𝐴𝑔 ≥ 39549,163 𝑚𝑚2 → 𝐵 = 𝐻 = √39549,163 = 198,869 𝑚𝑚 “ Asumsi dimensi kolom awal sudah benar yaitu 300 × 300 mm“

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

11

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG BAB II PEMBEBANAN DAN KOMBINASI PEMBEBANAN Tabel 2. 1 Pembebanan Pelat Lantai Kecuali Lantai Atap Plafond + rangka 0,18 kN/m2 Penggantung 0,07 kN/m2 Spesi 0,315 kN/m2 Keramik 0,24 kN/m2 MEP 0,25 kN/m2 1,205 kN/m2 Jumlah Balok Induk Kecuali Lantai Atap Dinding (4 m × 2,5 kN/m2 ) 10 kN/m Dinding (4,2 m × 2,5 kN/m2) 10,5 kN/m Pelat Lantai Atap Plafond + rangka 0,18 kN/m2 Penggantung 0,07 kN/m2 Jumlah 0,25 kN/m2 Tabel 2. 2 Kombinasi Pembebanan

Komb 1 Komb 2 Komb 3 Komb 4 Komb 5 Komb 6 Komb 7 Komb 8 Komb 9 Komb 10 Komb 11 Komb 12 Komb 13 Komb 14 Komb 15 Komb 16 Komb 17 Komb 18

D 1.400 1.200 1.254 1.171 1.229 1.146 1.254 1.229 1.171 1.146 0.954 0.871 0.929 0.846 0.954 0.929 0.871 0.846

SDL 1.400 1.200 1.254 1.171 1.229 1.146 1.254 1.229 1.171 1.146 0.954 0.871 0.929 0.846 0.954 0.929 0.871 0.846

L

Ex

Ey

1.6 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

0.39 0.39 -0.39 -0.39 1.3 1.3 -1.3 -1.3 0.39 0.39 -0.39 -0.39 1.3 1.3 -1.3 -1.3

1.3 -1.3 1.3 -1.3 0.39 -0.39 0.39 -0.39 1.3 -1.3 1.3 -1.3 0.39 -0.39 0.39 -0.39

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

12

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 1. Kombinasi 1 = 1,4DL + 1,4SDL 2. Kombinasi 2 = 1,2DL + 1,2SDL + 1,6LL 3. Kombinasi 3 = 1,2DL + 1,2SDL + 1,0LL + 0,3 (ρEx + 0,2SDS DL) + 1 (ρEy + 0,2SDS DL) 4. Kombinasi 4 = 1,2DL + 1,2SDL + 1,0LL + 0,3 (ρEx + 0,2SDS DL) - 1 (ρEy + 0,2SDS DL) 5. Kombinasi 5 = 1,2DL + 1,2SDL + 1,0LL - 0,3 (ρEx + 0,2SDS DL) + 1 (ρEy + 0,2SDS DL) 6. Kombinasi 6 = 1,2DL + 1,2SDL + 1,0LL - 0,3 (ρEx + 0,2SDS DL) - 1 (ρEy + 0,2SDS DL) 7. Kombinasi 7 = 1,2DL + 1,2SDL + 1,0LL + 0,3 (ρEy + 0,2SDS DL) + 1 (ρEx + 0,2SDS DL) 8. Kombinasi 8 = 1,2DL + 1,2SDL + 1,0LL + 0,3 (ρEy + 0,2SDS DL) - 1 (ρEx + 0,2SDS DL) 9. Kombinasi 9 = 1,2DL + 1,2SDL + 1,0LL - 0,3 (ρEy + 0,2SDS DL) + 1 (ρEx + 0,2SDS DL) 10. Kombinasi 10 = 1,2DL + 1,2SDL + 1,0LL - 0,3 (ρEy + 0,2SDS DL) - 1 (ρEx + 0,2SDS DL) 11. Kombinasi 11 = 0,9DL + 0,9SDL + 0,3 (ρEx - 0,2SDS DL) + 1 (ρEy - 0,2SDS DL) 12. Kombinasi 12 = 0,9DL + 0,9SDL + 0,3 (ρEx - 0,2SDS DL) - 1 (ρEy - 0,2SDS DL) 13. Kombinasi 13 = 0,9DL + 0,9SDL - 0,3 (ρEx - 0,2SDS DL) + 1 (ρEy - 0,2SDS DL) 14. Kombinasi 14 = 0,9DL + 0,9SDL - 0,3 (ρEx - 0,2SDS DL) - 1 (ρEy - 0,2SDS DL) 15. Kombinasi 15 = 0,9DL + 0,9SDL + 0,3 (ρEy - 0,2SDS DL) + 1 (ρEx - 0,2SDS 22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

13

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG DL) 16. Kombinasi 16 = 0,9DL + 0,9SDL + 0,3 (ρEy - 0,2SDS DL) - 1 (ρEx - 0,2SDS DL) 17. Kombinasi 17 = 0,9DL + 0,9SDL - 0,3 (ρEy - 0,2SDS DL) + 1 (ρEx - 0,2SDS DL) 18. Kombinasi 18 = 0,9DL + 0,9SDL - 0,3 (ρEy - 0,2SDS DL) - 1 (ρEx - 0,2SDS DL) Keterangan:

- DL

= Beban Mati

-

SDL

= Beban Mati Tambahan

-

LL

= Beban Hidup

Contoh Perhitungan Kombinasi Pembebanan : Kombinasi 3 :

Dead Load = 1,2 + ( 0,3 x 0,2 x 0,2083 ) + ( 1 x 0,2 x 0,2083 ) = 1,254 kN/m2 SIDL = 1,2 + ( 0,3 x 0,2 x 0,839 ) + ( 1 x 0,2 x 0,839 ) = 1,254 kN/m2 Live Load = 1 kN/m2 EX = 0,3 x 1,3 = 0,39 kN/m2 EY = 1 x 1,3 = 1,3 kN/m2

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

14

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG BAB III PEMODELAN STRUKTUR 3.1

Spesifikasi dan Konfigurasi Struktur Gedung

Spesifikasi dan konfigurasi struktur gedung adalah sebagai berikut: 1. Fungsi Gedung

: Rumah Tinggal

2. Jumlah Lantai

: 5 Lantai

3. Tinggi tiap lantai : 4 m (untuk lantai 1) dan 3,7 m (untuk lantai 2 - lantai 5 (atap) ) 4. Lokasi

: Samarinda

5. Kondisi tanah

: Tanah Lunak

6. Sistem struktur

: SRPMK

3.2

Program Komputer yang Digunakan Pada perancangan struktur gedung ini program yang digunakan adalah ETABS 2016

dan PCA Column.

3.3

Sistem Struktur Sistem struktur rangka pemikul momen pada dasarnya memiliki rangka ruang

pemikul beban gravitas secara lengkap, sedangkan beban lateral yang diakibatkan oleh gempa dipikul oleh rangka pemikul momen melalui mekanisme lentur. Sistem ini terbagi menjadi 3 yaitu SRPMB ( Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa), SRPMM (Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah), SRPMK (Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus). Sistem struktur yang digunakan pada model laporan ini adalah sistem rangka pemikul momen menengah dimana jenis struktur ini dikategorikan memiliki daktilitas sedang, dipakai pada daerah kategori gempa sedang.

3.4

Peraturan yang Digunakan Peraturan-peraturan yang digunakan mengacu kepada peraturan standar nasional

indonesia: 1. SNI 1727-2013

: Tata Cara Perhitungan Pembebanan Minimum Untuk Perancangan

Bangunan Gedung dan Struktur Lain.

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

15

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 2. SNI 1726-2012

: Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan

Gedung dan Non Gedung. 3. SNI 1727-1989

: Tata Cara Perhitungan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung.

Gambar 3. 0-1

3.5

Mutu Bahan yang Digunakan Mutu bahan yang digunakan sebagai berikut:

1. Mutu Beton, fc’

: 32 Mpa

2. Mutu Baja Tulangan

: 420 Mpa

Gambar 3. 1 Gambar Model Struktur

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

16

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG

Gambar 3. 2 Material Beton Bertulang pada ETABS

Gambar 3. 3 Material Tulangan pada ETABS

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

17

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 3.1

Dimensi Elemen Struktur Dimensi elemen struktur yang diinput ke software ETABS adalah:

1. Balok Anak 300 × 150 mm

Gambar 3. 4 Definisi Balok Induk X (300 × 150) 2. Balok Induk 500 × 250 mm

Gambar 3. 5 Definisi Balok Anak (500 × 500)

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

18

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 3. Kolom I 300 × 300 mm

Gambar 3. 6 Definisi Kolom (300 × 300) 4. Kolom III 300 × 300 mm

Gambar 3. 7 Definisi Kolom (300 × 300)

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

19

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 5. Kolom IX 320 × 320 mm

Gambar 3. 8 Definisi Kolom (320 × 320) 6. Kolom V 350 × 350 mm

Gambar 3. 9 Definisi Kolom (350 × 350)

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

20

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 7. Pelat t = 100 mm

Gambar 3. 10 Definisi pelat t = 100 mm

3.6

Pemodelan Struktur

Gambar 3. 11 Denah Balok Pelat

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

21

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 3.7

Pembebanan Struktur

Gambar 3. 12 Pendefinisian Beban Struktur pada ETABS

Beban yang bekerja pada struktur terdiri dari : 1. Beban mati (Dead Load / DL) Beban mati adalah beban sendiri struktur dan beban lain-lain yang posisinya selalu tetap dan tidak berpindah-pindah. Pada bangunan ini beban mati adalah berat sendiri pelat, berat sendiri balok dan berat sendiri kolom dengan berat jenis beton yang digunakan adalah 25 kN/m3.

2. Beban Mati Tambahan / Super Dead Load (SDL) Beban mati tambahan yang bekerja pada bangunan ini adalah beban dinding, beban spesi, beban keramik, serta beban plafond dan penggantung. Nilai beban yang diberikan berdasarkan SNI 1727-1989 tentang Tata Cara Perhitungan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung, Pedoman Perencanaan.

Tabel 3. 1 Beban Mati Tambahan yang Digunakan Pelat Lantai Kecuali Lantai Atap Plafond + rangka

0,18 kN/m2

Penggantung

0,07 kN/m2

Spesi

0,315 kN/m2

Keramik

0,24 kN/m2

MEP

0,25 kN/m2 Jumlah

1,205 kN/m2

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

22

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Balok Induk Kecuali Lantai Atap Dinding (4 m × 2,5 kN/m2 )

10 kN/m

Dinding (4,2 m × 2,5 kN/m2)

10,5 kN/m

Pelat Lantai Atap Plafond + rangka

0,18 kN/m2

Penggantung

0,07 kN/m2 Jumlah

0,25 kN/m2

Gambar 3. 13 Beban Mati Tambahan pada Pelat

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

23

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 3. Beban hidup (Live Load / LL) Beban hidup adalah beban yang berpindah-pindah yang terjadi akibat orang yang menghuni atau menggunakan bangunan struktur gedung. Selain manusia beban hidup juga berasal dari barang yang posisinya tidak tetap atau sering berpindah-pindah. Nilai beban hidup untuk rumah sakit ini berdasarkan SNI 1727-2013 adalah 2,87 kN/m2 untuk ruang operasi, 1,92 kN/m2 untuk ruang pasien, 3,83 kN/m2 untuk koridor dan 0,96 kN/m2 untuk lantai atap.

Gambar 3. 14 Beban Hidup Pada Pelat Lantai Kecuali Lantai Atap

Gambar 3. 15 Beban Hidup Pada Pelat Lantai Atap

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

24

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 4. Beban gempa (Earthquake / E) Beban gempa adalah beban yang disebabkan oleh bergeraknya tanah akibat proses alami. Beban gempa rencana yang digunakan adalah respon spektra untuk wilayah tempat gedung rumah sakit ini berada. Respon spektra yang diambil adalah respon gempa Kota Surabaya yang sesuai dengan SNI 1726-2012 tentang Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur bangunan Gedung dan Non Gedung. Ketentuan umum berdasarkan SNI 1726-2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Gedung dan Non Gedung meliputi Gempa rencana, faktor keutamaan, dan kategori risiko struktur bangunan. a. Gempa Rencana Tata cara ini menentukan pengaruh Gempa rencana yang harus ditinjau dalam perencanaan dan evaluasi struktur bangunan gedung dan non gedung serta berbagai bagian dan peralatannya secara umum, Gempa rencana ditetapkan sebagai Gempa dengan kemungkinan terlewati besarannya selama umur struktur bangunan 50 tahun adalah sebesar 1 persen, b. Faktor Keutamaan dan Kategori Resiko Struktur Bangunan Untuk berbagai kategori resiko struktur bangunan gedung dan non gedung sesuai Tabel 3.2 pengaruh gempa rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu faktor keutamaan gempa menurut Tabel 3.3 Khusus untuk struktur bangunan dengan kategori risiko II.

Tabel 3. 2 Kategori Risiko Bangunan Gedung dan Non Gedung Untuk Beban Gempa Jenis Pemanfaatan

Kategori Risiko

Gedung dan non gedung yang memiliki risiko rendah terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk, antara lain : 

Fasilitas pertanian, perkebunan, perternakan, dan perikanan



Fasilitas sementara



Gudang penyimpanan



Rumah jaga dan struktur kecil lainnya

I

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

25

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam kategori risiko I,III,IV, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk : 

Perumahan



Rumah toko dan rumah kantor



Gedung perkantoran



Pasar



Gedung apartemen/rumah susun



Pusat perbelanjaan/mall



Bangunan industri



Fasilitas manufaktur



Pabrik

II

Sumber : SNI 1726-2012, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung

Gambar 4. 1 Faktor Keutamaan Gempa Kategori risiko I atau II III IV

Faktor keutamaan Gempa, Ie 1,0 1,25 1,50

Sumber : SNI 1726-2012: Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung

Gambar 3. 16 Grafik Respon Spektrum untuk Kota Samarinda (Tanah Lunak) Sumber: http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

26

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Dari Gambar 3.16 diperoleh data sebagai berikut: 1. Sds

= 0,2083 (Tanah Lunak)

2. Sd1

= 0,2077

Gambar 3. 17 Penginputan Data Untuk Respon Spektrum

Gambar 3. 18 Penginputan Untuk Load Case Data Respon Spektrum Sumbu X

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

27

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG

Gambar 3. 19 Penginputan Untuk Load Case Data Respon Spektrum Sumbu Y

Nilai scale factor diperoleh dari perhitungan: 𝑔

SF = 𝑅/𝐼 =

9806,65 8/1

= 1225,831

Kesimpulan : Setelah dilakukan tahap analisis struktur di ETABS, balok anak, kolom 1 dan kolom 2 tidak mampu menahan beban, sehingga dimensi balok diperbesar menjadi 150 x 300 mm dan dimensi kolom diperbesar menjadi 300 x 300 mm.

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

28

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG BAB IV PENGECEKAN PERILAKU STRUKTUR BANGUNAN

Gambar 4. 1 Deformasi Akibat Beban Envelope

Gambar 4. 2 Bidang Momen 3-3 (Akibat Beban Kombinasi 2) 22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

29

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG

Gambar 4. 3 Bidang Momen 3-3 (Akibat Beban Kombinasi 2)

Gambar 4. 4 Bidang Geser 2-2 (Akibat Beban Kombinasi 2) 22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

30

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG

Gambar 4. 5 Bidang Geser 2-2 (Akibat Beban Kombinasi 2)

Gambar 4. 6 Bidang Gaya Axial (Kombinasi Beban Envelope)

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

31

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Tabel 4. 1 Joint Displacements UX mm MAX MIN

UY mm

UZ mm

RX rad

RY rad

RZ rad

11.657 11.657 11.055 0.099 0.00253 0.00253 -11.671 -11.671 -11.124 -10.429 -0.0025 -0.0025 Tabel 4. 2 Story Drifts Drift

MAX MIN

0.00081 5.8E-08

Label 38 1

X m 20.8 0

Y m 16.8 0

Z m 18.8 4

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

32

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG BAB V DESAIN PENULANGAN ELEMEN STRUKTURAL (PELAT, BALOK DAN KOLOM) 5.1

Penulangan Balok Setelah dilakukan run analysis pada pemodelan di ETABS 2016, maka diperoleh gaya

dalam maksimal pada setiap balok. Besarnya gaya dalam pada setiap balok dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 5. 1 Gaya Dalam Maksimum Balok Dimensi Tipe Balok Induk Anak

b (mm)

h (mm)

500 150

250 300

Mu+ (Nmm)

Mn+ (Nmm) Φ = 0,9

Mu(Nmm)

Mn- (Nmm) Φ = 0,9

Gaya Geser, Vu (kN)

Gaya Geser, Vn (kN) Φ = 0,75

107345400 4833000

119272666,6 5370000

-102914300 -7042800

-114349222,2 -7825333,333

114,4605 7,4892

152,614 19,238

Bahan struktur untuk Balok Induk dan Balok Anak: Kuat Tekan Beton (f’c)

= 32 MPa

Tegangan Leleh Baja untuk Tulangan Lentur (fy)

= 420 MPa

Tegangan Leleh Baja untuk Tulangan Lentur (fys)

= 240 MPa

Syarat Under Reinforce: ρmin < ρ < ρmax ρmin =

1,4 1,4 = =0,0033 fy 420

ρmax = 0,75 × ρbalance = 0,75 × (

0,85 × 𝛽1 × 𝑓′𝑐 600 × ) 𝑓𝑦 600 + 𝑓𝑦

0,85 × 0,8214 × 32 600 ρmax = 0,75 × ( × ) = 0,02347 420 600 + 420

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

33

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 

Contoh perhitungan penulangan Balok Induk : Dimensi Balok: Lebar (b)

= 250 mm

Tinggi (h)

= 500 mm

Tebal Selimut Beton (d’)

= 40 mm (asumsi)

Tinggi Eefektif (d)

= h – d’ = 500 – 40 = 460 mm Ɛc = 0,003

? c = 0,003

500mm cm 500

C

Cc

Ts ? ys

Ɛys

250 mm cm 250

Diagram Regangan

Diagram Tegangan

Gambar 5. 1 Diagram Regangan dan Tegangan Balok Induk X

1. Tulangan Lapangan Mn+ = 119272666,6 Nmm Mn+

2=

b×d

ρ × fy × (1 - 0,59 ×

119272666,6

250 × 460

2

ρ × fy ) f'c

= ρ × 420 × (1 - 0,59 ×

ρ × 420 ) 32

Didapat: ρ = 0,005612 Karena ρmin = 0,0033 dan ρmax = 0,02347 maka digunakan: ρ = 0,005612 As = ρ × b × d = 0,005612 × 250 × 460 = 645,38 mm2 D13 = ¼ × π × d2 = ¼ × π × 132 = 132,732 mm2 n=

645,38 = 4,8622 ≈ 3 buah D13 132,732

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

34

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 2. Tulangan Tumpuan Mn- = 114349222,2 Nmm Mn-

2 = ρ × fy × (1 - 0,59 ×

b×d

114349222,2

250 × 4602

ρ × fy ) f'c

= ρ × 420× (1 - 0,59 ×

ρ × 420 ) 32

Didapat: ρ = 0,123766 Karena ρmin = 0,0033 dan ρmax = 0,02347 maka digunakan: ρ = 0,0033 As = ρ × b × d = 0,0033 × 250 × 460 = 379,5 mm2 D13 = ¼ × π × d2 = ¼ × π × 132 = 132,732 mm2 n=

379,5 = 2,859 ≈ 3 buah D13 132,732

3. Tulangan Geser Vn = 152,614 kN Vc = b × d ×

√f'c √32 = 250 × 460 × = 108423,0398 N = 108,423 kN 6 6

Karena Vn > Vc, maka balok dipasang tulangan geser. Vs = Vn – Vc Vs = 152614 – 108423,0398 Vs = 44190,9602 N Av𝑠 =

Vs × s d × fy

Dengan menggunakan 2 kaki dan tulangan D10: Avs = 2 × ¼ × π × d2 = 2 × ¼ × π × 102 = 157,1 mm2 s=

Avs × d × fys 157,1 × 460 × 250 = = 408,82796 mm ≈ 410 mm Vs 44190,9602

dibandingkan dengan jarak minimum tulangan: smin = d/2 = 460/2 = 240 mm 

Karena s dari Avs = 420 mm > smin = 240 mm, maka digunakan spasi 240 mm dengan jarak minimum tulangan. Avmin =

b×s 3 × fy

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

35

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Dengan menggunakan 2 kaki dan tulangan D10: Avmin = 2 × ¼ × π × d2 = 2 × ¼ × π × 102 = 157,1 mm2 s=

Avmin × 3 × fy 157,1 × 3 × 240 = = 364,877 mm ≈ 350 mm b 310

dibandingkan dengan jarak minimum tulangan: smin = d/2 = 420/2 = 240 mm 

Karena s dari Avmin = 350 mm > smin = 240 mm, maka digunakan spasi 240 mm dengan jarak minimum tulanangan.

Contoh perhitungan penulangan Balok Anak: Dimensi Balok: Lebar (b)

= 150 mm

Tinggi (h)

= 300 mm

Tebal Selimut Beton (d’)

= 40 mm (asumsi)

Tinggi Eefektif (d)

= h – d’ = 300 – 40 = 260 mm Ɛc = 0,003

? c = 0,003

500 500mm cm

C

Cc

Ts ? ys

250mm cm 250

Ɛys

Diagram Regangan

Diagram Tegangan

Gambar 5. 2 Diagram Regangan dan Tegangan Balok Anak 1. Tulangan Lapangan Mn+ = 5370000 Nmm Mn+

2 = ρ × fy × (1 - 0,59 ×

b×d

5370000

ρ × fy ) f'c

150 × 260

2 = ρ × 420 × (1 - 0,59 ×

ρ × 420 ) 32 22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

36

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Didapat: ρ = 0,0012735 Karena ρmin = 0,0033 dan ρmax = 0,02347, maka digunakan: ρ = 0,0033 As = ρ × b × d = 0,0033 × 150 × 260 = 128,7 mm2 D8 = ¼ × π × 82 = 50,265 mm2 n=

128,7 = 2,5605 ≈ 3 buah D8 50,265

2. Tulangan Tumpuan Mn- = 7825333,333 Nmm Mn2

= ρ × fy × (1 - 0,59 ×

b×d 7825333,333 2

150 × 260

ρ × fy ) f'c

= ρ × 420 × (1 - 0,59 ×

ρ × 420 ) 32

Didapat: ρ = 0,00186 Karena ρmin = 0,0033 dan ρmax = 0,02347, maka digunakan: ρ = 0,0033 As = ρ × b × d = 0,0033 × 150 × 260 = 128,7 mm2 D8 = ¼ × π × d2 = ¼ × π × 82 = 50,265 mm2 n=

128,7 = 2,5605 ≈ 3 buah D8 50,265

3. Tulangan Geser Vn = 19,238 kN Vc = b × d ×

√f'c √32 = 150 × 260 × = 36769,55 N = 36,769 kN 6 6

Karena Vc > Vn, maka balok dipasang tulangan geser minimum. Avmin =

b×s 3 × fy

Dengan menggunakan 2 kaki dan tulangan D10: Avmin = 2 × ¼ × π × d2 = 2 × ¼ × π × 102 = 157,1 mm2 s=

Avmin × 3 × fy 157,1 × 3 × 240 = = 754,080 mm ≈ 750 mm b 150

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

37

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG dibandingkan dengan jarak minimum tulangan: smin = d/2 = 260/2 = 130 mm Karena s dari Avmin = 750 mm > smin = 130 mm, maka digunakan spasi 130 mm dengan jumlah kaki 2 dan tulangan D10 untuk tulangan geser bagian lapangan dan tumpuan. 5.2 Penulangan Kolom Dari hasil analisa pada software ETABS didapatkan gaya dalam yang bekerja pada struktur kolom seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.2. Tabel 5. 2 Gaya Dalam Maksimal Kolom

Tipe Kolom Kolom 1 Kolom 3 Kolom 4 Kolom 5

Dimensi b (mm) 300 300 320 350

h (mm) 300 300 320 350

Gaya Normal (P) kN 3,6386 7,7871 13,0439 23,184

Momen (M) M2 M3 kNm kNm 29,1626 35,999 43,6068 53,6423 41,597 52,0954 44,7869 50,3518

Sebagai contoh perhitungan penulangan kolom 3 dengan menggunakan software pcaColumn. Langkah – langkah perhitungan adalah sebagai berikut: 1. Input data General Information yang berisikan tentang informasi umum tentang proyek, tahapannya klik Input → General Information → isi info proyek, kemudian tekan OK.

Gambar 5. 3 Input General Information 22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

38

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 2. Input data material beton seperti f´c = 32 MPa dan fy = 420 MPa, tahapannya klik input → material properties → isi f´c dan fy → OK.

Gambar 5. 4 Input Material Properties

3. Input data dimensi kolom 600 × 600 yang ada pada data teknis proyek, tahapanya klik input → Section → Rectangular → isi data dimensi kolomnya → OK.

Gambar 5. 5 Input Dimensi Kolom

4. Input data tulangan kolom yang tercantum pada data teknis proyek, tahapanya klik input → reinforcement → All Sides Equal → isi No. of Bar, Bar size dan Clear Cover-nya → OK.

Gambar 5. 6 Input Data Tulangan Kolom

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

39

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 5. Input beban yang dipikul kolom tersebut berdasarkan hasil analisis struktur sebelumnya, tahapanya klik input → Loads → factored → isi dengan data hasil analisis element frame sebelumnya → insert → OK.

Gambar 5. 7 Input Pembebanan Kolom

6. Setelah menginput data beban lakukan analisis, tahapanya klik solve → Execute atau tekan F5.

Gambar 5. 8 Penyelesaian

Kemudian akan muncul diagram interaksi yang terjadi pada Kolom 320 × 320 yang menunjukan kekuatan aksial dan momen kolom tersebut seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.9

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

40

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG

Gambar 5. 9 Output Diagram Interaksi pada Kolom Menggunakan Software pcaColumn

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

41

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG

Gambar 5. 10 Output Data Tulangan Dari output PCA Colomn didapat bahwa jumlah dan diameter tulangan longitudinal untuk Kolom adalah 12D16.

KOLOM 1

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

42

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG

Gambar 5. 11 Output Diagram Interaksi pada Kolom Menggunakan Software pcaColumn

Gambar 5. 12 Output Data Tulangan Dari output PCA Colomn didapat bahwa jumlah dan diameter tulangan longitudinal untuk Kolom 1 adalah 8D13. 22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

43

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG KOLOM 4

Gambar 5. 13 Output Diagram Interaksi pada Kolom Menggunakan Software pcaColumn

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

44

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG

Gambar 5. 14 Output Data Tulangan Dari output PCA Colomn didapat bahwa jumlah dan diameter tulangan longitudinal untuk Kolom 4 adalah 8D19.

KOLOM 5

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

45

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG

Gambar 5. 15 Output Diagram Interaksi pada Kolom Menggunakan Software pcaColumn

Gambar 5. 16 Output Data Tulangan

Dari output PCA Colomn didapat bahwa jumlah dan diameter tulangan longitudinal untuk Kolom 5 adalah 8D16.

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

46

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG

2.2

Penulangan Pelat Dari hasil analisa pada software ETABS didapatkan besaran momen yang bekerja

pada pelat lantai seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.15 dan Gambar 3.16.

Gambar 5. 17 Momen pada Pelat Lantai Arah X

Gambar 5. 18 Momen pada Pelat Lantai Arah Y



Data Perhitungan: Lebar pelat (b)

= 1000 mm

Tinggi pelat (h)

= 100 mm

Tebal Selimut Beton (d’) = 20 mm (asumsi) Tinggi Eefektif (d)

= h – d’ = 100 – 20 = 80 mm

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

47

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG ρmin =

1,4 1,4 = =0,0033 fy 420

ρmax = 0,75 × ρbalance = 0,75 × (

0,85 × 𝛽1 × 𝑓′𝑐 600 × ) 𝑓𝑦 600 + 𝑓𝑦

0,85 × 0,8214 × 32 600 ρmax = 0,75 × ( × ) = 0,0251 400 600 + 400 1. Desain Tulangan Arah X a. Tulangan Lapangan Arah X Mnx+ =

Mlx 2,496 = = 3,12 kNm = 3120000 Nmm ɸ 0,8

ρmin < ρ < ρmax Mnx+

2 = ρ × fy × (1 - 0,59 ×

b×d 3120000

ρ × fy ) f'c

2 = ρ × 420 × (1 - 0,59 ×

1000 × 80

ρ × 420 ) 32

Didapat: ρ = 0,001171 Karena ρmin = 0,0033 dan ρmax = 0,0251, maka digunakan: ρ = 0,0033 As = ρ × b × d = 0,0033 × 1000 × 80 = 264 mm2 D10 = ¼ × π × d2 = ¼ × π × 102 = 78,539 mm2 n=

264 = 3,361 ≈ 4 buah D10 78,539

Jarak antar tulangan (s) =

b 1000 = = 250 mm n 4

b. Tulangan Tumpuan Arah X Mnx- =

Mtx 2,946 = = 3,6825 kNm = 3682500 Nmm ɸ 0,8

ρmin < ρ < ρmax Mnx-

2=

ρ × fy × (1 - 0,59 ×

b×d 3682500

1000 × 80

2=

ρ × fy ) f'c

ρ × 420 × (1 - 0,59 ×

ρ × 420 ) 32

Didapat: ρ = 0,001384

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

48

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Karena ρmin = 0,0033 dan ρmax = 0,0271, maka digunakan: ρ = 0,0033 As = ρ × b × d = 0,0033 × 1000 × 80 = 264 mm2 D10 = ¼ × π × d2 = ¼ × π × 102 = 78,539 mm2 n=

264 = 3,361 ≈ 4 buah D10 78,539

Jarak antar tulangan (s) =

b 1000 = = 250 mm n 4

2. Desain Tulangan Arah Y a. Tulangan Lapangan Arah Y Mny+ =

Mly 2,725 = = 3,40625 kNm = 3406250 Nmm ɸ 0,8

ρmin < ρ < ρmax Mny+

2 = ρ × fy × (1 - 0,59 ×

b×d 3406250

ρ × fy ) f'c

2 = ρ × 420 × (1 - 0,59 ×

1000 × 80

ρ × 420 ) 32

Didapat: ρ = 0,0012799 Karena ρmin = 0,0033 dan ρmax = 0,0271, maka digunakan: ρ = 0,0033 As = ρ × b × d = 0,0033 × 1000 × 80 = 264 mm2 D10 = ¼ × π × d2 = ¼ × π × 102 = 78,539 mm2 n=

264 = 3,399 ≈ 4 buah D10 78,539

Jarak antar tulangan (s) =

b 1000 = = 250 mm n 4

b. Tulangan Tumpuan Arah Y Mny- =

Mty 4,3 = = 5,375 kNm = 5375000 Nmm ɸ 0,8

ρmin < ρ < ρmax Mny-

2=

ρ × fys × (1 - 0,59 ×

b×d 5375000

1000 × 80

2=

ρ × fys ) f'c

ρ × 420 × (1 - 0,59 ×

ρ × 420 ) 32

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

49

TUGAS ASISTENSI SIA-302 PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG Didapat: ρ = 0,002032 Karena ρmin = 0,0033 dan ρmax = 0,0271, maka digunakan: ρ = 0,0033 As = ρ × b × d = 0,0033 × 1000 × 80 = 264 mm2 D10 = ¼ × π × d2 = ¼ × π × 102 = 78,539 mm2 n=

264 = 3,361 ≈ 4 buah D10 78,539

Jarak antar tulangan (s) =

b 1000 = = 250 mm n 4

22-2014-011 SUCI RIZKI AMELIA

50