10
beraturan baik dalam arah horizontal maupun arah vertikal agar memiliki respons yang mudah diprediksi akibat gaya gempa.
II.2 Perencanaan Struktur Beton Bertulang
Menurut buku “ Struktur Beton Bertulang “ karangan Istimawan Dipohusodo , beton didapat dari pencampuran bahan-bahan agregat halus dan kasar yaitu pasir,
batu, batu pecah atau bahan semacam lainnya, dengan menambahkan secukupnya bahan perekat semen, dan air sebagai bahan pembantu guna keperluan reaksi kimia
selama proses pengerasan dan perawatan beton berlangsung. Agregat halus dan kasar, disebut sebagai bahan susun kasar campuran, merupakan komponen utama
beton. Nilai kekuatan serta daya tahan durability beton merupakan fungsi dari banyak faktor, di antaranya adalah nilai banding campuran dan mutu bahan susun,
metode pelaksanaan pengecoran, pelaksanaan finishing, temperature, dan kondisi
perawatan pengerasannya.
Nilai kuat tekan beton relatif tinggi dibandingkan dengan kuat tariknya, dan beton merupakan bahan yang bersifat getas. Nilai kuat tariknya hanya berkisar 9 -
15 dari kuat tekannya. Pada umumnya sebagai komponen dari sebuah struktur bangunan, beton diperkuat dengan tulangan baja sebagai bahan yang dapat bekerja
sama dan mampu membantu kelemehan beton dalam menahan gaya tarik. Dengan demikian terjadi sebuah pembagian tugas, di mana tulangan baja bertugas menahan
gaya tarik, sedangkan beton hanya diperhitungkan menahan gaya tekan. Komponen struktur beton dengan kerja sama seperti itu disebut sebagai struktur beton bertulang.
Beton dan baja tulangan dapat bekerja sama dengan didasarkan pada keadaan-keadaan:
Universitas Sumatera Utara
11
a. lekatan sempurna antara batang tulangan baja dengan beton yang
membungkusnya sehingga tidak terjadi penggilinciran di antara keduanya;
b. beton yang mengelilingi tulangan baja bersifat kedap sehingga mampu
melindungi dan mencegah terjadinya karat baja; c.
angka muai kedua bahan hampir sama.
Dalam perencanaan struktur beton bertulang, hal yang harus diperhatikan adalah perilaku komponen struktur beton bertulang pada waktu menahan berbagai
beban diantaranya adalah gaya aksial, lenturan, geser, puntiran, ataupun merupakan gabungan dari gaya-gaya tersebut. Secara umum dapat dipahami bahwa perilaku
tersebut tergantung pada hubungan regangan-tegangan yang terjadi di dalam beton dan juga jenis tegangan yang dapat ditahan. Karena sifat beton yang mempunyai
nilai kuat tarik yang relatif rendah, maka pada umumnya hanya diperhitungkan kuat desak yang bekerja pada daerah tekan pada penampangnya, dan hubungan tegangan-
regangan yang timbul karena pengaruh gaya tekan tersebut digunakan sebagai bahan pertimbangan. Menurut SNI – 03 – 2847 – 2002, Modulus elastisitas beton Ec =
4700 x c
f dan menurut SNI – 03 – 1726 – 2002, modulus elastisitas baja Ecs =
200 GPa. Adapun struktur pendukung untuk rumah dan gedung adalah sebagai berikut :
1. Plat
Plat lantai menerima beban yang bekerja tegak lurus terhadap permukaan plat. Berdasarkan kemampuannya untuk menyalurkan gaya akibat beban, pelat lantai
dibedakan menjadi dua yaitu:
Universitas Sumatera Utara
12
a. plat satu arah yaitu plat yang didukung pada kedua tepi sisi yang
berhadapan sehingga lenturan timbul pada arah tegak lurus terhadap arah dukungan tepi;
b. plat dua arah yaitu plat yang didukung pada keempat sisinya yang
dibatasi oleh dua balok induk pada sisi pendeknya dan dua balok anak pada sisi panjangnya.
Plat lantai yang dirancang adalah plat lantai dua arah yang didukung pada keempat sisinya. Untuk memudahkan perancangan akan digunakan tabel dari grafik dan
hitungan beton bertulang berdasarkan SNI – 03 – 2847 - 2002. Menurut SNI-03-2847-2002 ayat 11.5.3.3 , tebal pelat lantai adalah :
a Tidak boleh kurang dari nilai
ℎ = �� �0,8 + ��
1500� 36 + 5
��� − 0,2 atau
ℎ = �� �0,8 + ��
1500� 36 + 9
�
b Tetapi tidak boleh lebih dari SK SNI T-15-1991-03 ayat 3.2.5 butir 3:
ℎ = �� �0,8 + ��
1500� 36
dimana: h = tebal pelat
ln = panjang bentang bersih balok dalam arah melintang β = perbandingan antara bentang bersih dalam arah memanjang
terhadap arah melintang dari pelat dua arah.
Universitas Sumatera Utara
13
αm = nilai rata-rata dari α α =
Ecb . Lb Ecs . Ls
Ecb = modulus elastis pada beton Ecs = modulus elastis pada pelat.
Dalam segala hal tebal pelat minimum tidak boleh kurang dari nilai berikut : • αm 2, tebal pelat minimum 120 mm
• αm ≥ 2, tebal pelat minimum 90 mm. 2.
Balok Bentangan plat tidak dapat panjang karena ada ketebalan tertentu termasuk
berat sendiri, karena akan menghasilkan struktur yang tidak hemat dan praktis. Oleh karena itu banyak dikembangkan jenis sistem struktur plat yang bertujan untuk
mendapatkan bentang sepanjang mungkin. Salah satunya adalah sistem balok anak dan balok induk serta kolom sebagai penopang struktur keseluruhan.
Analisis dan perencanaan balok yang dicetak menjadi satu kesatuan monolit dengan pelat lantai atau atap didasarkan pada anggapan bahwa antara pelat dengan
balok terjadi interakasi saat menahan momen lentur positif yang bekerja pada balok. Interaksi antara plat dan balok yang menjadi satu kesatuan pada penampangnya
membentuk huruf T sehingga dinamakan sebagai balok T. plat akan berlaku sebagai lapis sayap flens. Flens juga harus direncanakan dan diperhitungkan tersendiri
terhadap balok pendukungnya.
3. Kolom
Menurut pasal 10.8 SNI-03-2847-2002, kolom adalah salah satu komponen struktur bangunan yang harus direncanakan menyangga beban aksial terfaktor pada
Universitas Sumatera Utara
14
suatu bentang terdekat dari lantai atau atap yang ditinjau. Sebagai bagian dari suatu kerangka bangunan, kolom menempati posisi penting didalam sistem struktur
bangunan. Kegagalan kolom akan berakibat langsung pada runtuhnya komponen struktur lain yang berhubungan dengannya atau bahkan merupakan batas runtuh total
keseluruhan bangunan. Pada umumnya keruntuhan atau kegagalan kolom sebagai komponen tekan
tidak diawali dengan tanda peringatan yang jelas, bersifat mendadak. Oleh karena itu, dalam merencanakan struktur kolom harus memperhitungkan secara cermat
dengan memberikan kekuatan lebih tinggi daripada komponen struktur lainnya. Dalam prakteknya kolom tidak hanya bertugas menahan beban aksial vertikal,
definisi kolom diperluas mencakup untuk menahan kombinasi beban aksial dan momen lentur,dengan kata lain kolom juga diperhitungkan untuk menyangga beban
aksial tekan dengan eksentrisitas tertentu. 4.
Momen
Berdasarkan kondisi dilapangan serta beban yang menyebabkan terjadinya, momen dibedakan menjadi dua jenis, yaitu:
a. Momen Lentur
Beban yang bekerja pada struktur, baik yang berupa beban gravitasi, beban hidup, beban angin, berat sendiri dari struktur tersebut maupun beban-
beban yang lain menyebabkan terjadinya lentur dan deformasi pada elemen struktur. Lentur pada balok merupakan akibat dari regangan yang timbul
karena adanya beban. Apabila bebannya bertambah maka akan terjadi regangan tambahan yang menyebabkan timbulnya retak lentur disepanjang
bentang balok.
Universitas Sumatera Utara
15
Momen merupakan beban yang berbanding lurus dengan jarak. Akibat adanya momen, balok mengalami lenturan pada balok dan mengakibatkan
retak pada balok. Mengingat sifat beton hanya tahan terhadap gaya tekan saja, maka diperlukan adanya tulangan baja untuk dapat menahan tegangan
tarik yang terjadi. b.
Momen Torsi puntir Gaya torsi terjadi pada saat suatu komponen memikul beban gaya
sedemikian sehingga terpuntir terhadap sumbu memanjangnya. Momen puntir ini sering menyebabkan tegangan geser yang cukup besar. Gaya torsi
cendrung terjadi pada batang yang berpenampang bukan bulat. Gaya torsi yang timbul mengakibatkan retak tarik diagonal seperti yang diakibatkan oleh
gaya geser lentur. Selain terjadi pada elemen struktur beton bertulang seperti pada
balok, momen putir juga terjadi pada bangunan itu sendiri. Pada balok, untuk mengurangi resiko akibat momen torsi, diperlukan tulangan baja yang
dipasang melintang dengan arah retakan, umumnya dipasang pada arah memanjang balok. Pada bangunan, untuk menghindari terjadinya torsi maka
harus menjaga agar pusat rotasi dan pusat massanya berhimpit dan sebaiknya menghindari bentuk struktur bangunan yang tidak beraturan seperti yang
disebutkan dalam SNI – 03 - 1726 – 2002 pasal 4.2 dan juga menghindari konfigurasi bangunan yang tidak beraturan seperti gambar 2.1.
5.
Gaya Lintang
Gaya lintang merupakan gaya yang tegak lurus sumbu bagian konstruksi yang ditinjau. Gaya lintang yang terjadi mengakibatkan terjadinya geser. Akibat
Universitas Sumatera Utara
16
terjadinya lenturan, balok juga menahan gaya geser. Dalam konsep beton bertulang, apabila gaya geser yang bekerja sangat besar sehingga beton tidak mampu
menahanya, maka diperlukan tulangan tambahan untuk dapat menahan gaya yang tejadi.
Tegangan geser dan lentur akan timbul disepanjang komponen struktur tempat bekerjanya gaya geser dan momen lentur. Terjadinya lentur ditahan oleh
tulangan longitudinal sedangkan untuk gaya geser, ditahan oleh tulangan tambahan berupa sengkang. Adapun mekanisme perlawanan geser sebagai berikut:
a.
adanya perlawanan geser beton sebelum terjadi retak;
b.
adanya gaya ikatan antar agregat;
c. timbulya aksi pasak tulangan longitudinal sebagai perlawanan terhadap
gaya transversal yang harus ditahan;
d.
terjadinya perlengkungan pada balok yang relatif tinggi;
e. adanya perlawanan penulangan geser yang berupa sengkang vertikal
ataupun miring untuk balok bertulangan geser.
6.
Gaya Normal
Gaya normal merupakan gaya yang sejajar sumbu konstruksi yang ditinjau. Pada stuktur bangunan, yang mengalami gaya normal atau aksial paling besar adalah
kolom. Pada kolom gaya aksial sangat dominan sehingga keruntuhan sangat sulit dihindari. Apabila beban ditambah, maka retak akan terjadi diseluruh badan kolom
tersebut dan apabila bebannya terus bertambah, maka akan terjadi tekuk buckling yang ditandai dengan lepas atau hancurnya selimut beton kemudian diikuti dengan
lelehnya tulangan baja. Untuk mencegah terjadinya keruntuhan akibat buckling,
Universitas Sumatera Utara
17
kolom diusahakan tidak terlalu panjangtinggi dan penulangan kolom harus sangat diperhatikan, baik tulangan memanjang maupun sengkangnya.
7. Lendutan
Komponen struktur beton bertulang yang mengalami lentur harus direncanakan agar mempunyai kekakuan yang cukup untuk membatasi lendutan atau
deformasi apapun yang dapat memperlemah kekuatan ataupun mengurangi kemampuan layan struktur pada beban kerja.
Besar lendutan yang terjadi dapat diatasi dengan meningkatkan inersia tampang tersebut. Untuk konstruksi dua arah, semua lendutan yang dihitung dengan
menggunakan formula standar atau cara lain tidak boleh melebihi nilai lendutan izin maksimum yang ditetapkan dalam tabel 2.1 yang sesuai dengan peratuan SNI 03-
2847-2002. Tabel 2.1 Lendutan izin maksimum [ BSN, SNI-03-2847, 2002 ]
Jenis komponen struktur Lendutan yang
diperhitungkan Batas Lendutan
Atap datar yang tidak menahan atau tidak
disatukan dengan komponen nonstruktural
yang mungkin akan rusak oleh lendutan yang besar
Lendutan seketika akibat beban hidup L
180
a
l
Lantai yang tidak menahan atau tidak
disatukan dengan komponen nonstruktural
yang mungkin akan rusak oleh lendutan yang besar
Lendutan seketika akibat beban hidup L
360 l
Konstruksi atap atau lantai yang menahan atau
disatukan dengan komponen nonstruktural
yang mungkin akan rusak oleh lendutan yang besar
Bagian dari lendutan total yang terjadi setelah
pemasangan komponen nonstruktural jumlah dari
lendutan jangka panjang, akibat semua beban tetap
480
b
l
Universitas Sumatera Utara
18
Konstruksi atap atau lantai yang menahan atau
disatukan dengan komponen nonstruktural
yang mungkin tidak akan rusak oleh lendutan yang
besar yang bekerja, dan lendutan
seketika, akibat penambahan beban hidup
c
240
d
l
a Batasan ini tidak dimaksudkan untuk mencegah kemungkinan penggenangan air. Kemungkinan penggenangan air harus diperiksa dengan melakukan perhitungan
lendutan, termasuk lendutan tambahan akibat adanya penggenangan air tersebut, dan mempertimbangkan pengaruh jangka panjang dari beban yang selalu bekerja,
lawan lendut, toleransi konstruksi dan keandalan sistem drainase.
b Batas lendutan boleh dilampaui bila langkah pencegahan kerusakan terhadap komponen yang ditumpu atau yang disatukan telah dilakukan.
c Lendutan jangka panjang harus dihitung berdasarkan ketentuan, tetapi boleh dikurangi dengan nilai lendutan yang terjadi sebelum penambahan komponen non-
struktural. Besarnya nilai lendutan ini harus ditentukan berdasarkan data teknis yang dapat diterima berkenaan dengan karakteristik hubungan waktu dan lendutan
dari komponen struktur yang serupa dengan struktur yang ditinjau.
d Tetapi tidak boleh lebih besar dari toleransi yang disediakan untuk komponen non- struktur. Batasan ini boleh dilampaui bila ada lawan lendut yang disediakan
sedemikian hingga lendutan total dikurangi lawan lendut tidak melebihi batas lendutan yang ada.
Rumus-rumus standar untuk untuk perhitungan lendutan diberikan dalam buku-
buku mekanika teknik. Rumus lendutan δ untuk tengah-tengah bentang sebuah balok tertumpu bebas dengan panjang l dan EI konstan, serta letak beban terpusat
ditengah bentang adalah δ =
M . l² 12 EI
Untuk balok yang mendapatkan beban terbagi rata sepanjang balok, lendutan di tengah-tengah bentang adalah
δ =
5M .l² 48 EI
Sedangkan lendutan dari pelat pada umumnya dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
19
δ =
c .M .l
2
EI
atau δ =
c . w . l
4
EI
II.3 Kuat rencana
Kategori