Metodologi Penelitian Diskusi Perbandingan Desain Elastis dan Desain Plastis 3 Ruko menjadi 1 Ruko Metrolink Asrama Haji

BAB III Metodologi Penelitian

III. 1. Perkuatan Pondasi

Menentukan besar daya dukung tiang yang diperlukan : Gambar 3. 1. Pondasi Tiang Dengan syarat : Dimana : Ø : Effisiensi kelompok tiang Kontrol gaya geser 1 arah : Gaya geser yang bekerja pada penampang kritis adalah : Kuat geser beton pada penampang kritis, ditentukan sebagai berikut : √ Gambar 3. 2. Daerah pembebanan geser 1 arah Kontrol gaya geser 2 arah : Gaya geser yang bekerja pada penampang kritis adalah : Vc diambil adalah nilai terkecil dari : 1. √ 2. √ 3. √ Gambar 3. 3. Daerah pembebanan geser 2 arah Perencanaan tulangan Pile Cap :

III. 2. Perkuatan Kolom

Menentukan nilai kolom existing : a. Kondisi tekan aksial maksimum, Mn = 0 b. Kondisi tarik aksial maksimum, Pn = 0 c. Kondisi seimbang balanced, Mn balanced ; Pn balanced Check nilai geser : Komponen struktur yang dibebani tekan aksial : √ Tulangan geser dan jarak antar sengkang : Dimana : √ √ Syarat Concrete Jacketing :

III. 3. Perkuatan Balok

Untuk daerah Tumpuan Untuk daerah Lapangan Perkuatan Balok dengan Externally Reinforcement , Tulangan tekan belum leleh , Tulangan tekan sudah leleh Apabila leleh, Apabila belum leleh, Maka, Check lendutan √ Berat sendiri balok : Momen Inersia Gross I g Lendutan akibat berat sendiri Lendutan ditengah bentang balok akibat pelat

BAB IV Analisa Perhitungan

IV. 1. Perencanaan Perkuatan Pondasi

Data – data yang dipergunakan dalam perencanaan perkuatan pondasi : 1. Data Bangunan :  Nama Bangunan : Ruko Metrolink Asrama Haji  Fungsi Bangunan : Pertokoan  Jumlah Lantai : 3 lantai  Panjang Bangunan : 14,15 meter  Lebar Bangunan : 16 meter  Tinggi Bangunan : 12,17 meter 2. Data Pondasi :  Letak Tanah Keras : 6 meter  Karakteristik Beton : K – 250  Tegangan Tekan Beton : 20,75 Mpa  Tegangan Leleh Baja : 400 Mpa  Ukuran Kolom : 25 cm x 40 cm 3. Denah Pondasi Gambar 4. 1. Denah Pondasi

IV. 1. 1. Perhitungan Dimensi Bor Pile

Dari hasil SAP2000 :  R Lama : 963296,7 N  R Baru : 1358455,6 N Karena nilai P Lama P Baru maka diperlukan perkuatan pada pondasi dengan bor pile. Jumlah bor pile yang digunakan adalah 2 buah dengan kedalaman 6 meter. Dipakai d = 30 cm dengan jarak antar tiang s = 3 x d = 90 cm Effisiensi Tiang Check : OK Jadi, untuk perkuatan pondasi digunakan bor pile berdiameter 30 cm dengan jarak antar tiang s = 90 cm.

IV. 1. 2. Perencanaan Pile Cap

Data perencanaan pile cap :  Karakteristik Beton : K – 250  Kuat Tekan Beton , f’c : 20,75 MPa  Tegangan Leleh Baja , fy : 400 MPa  Ukuran Kolom : 25 cm x 40 cm Panjang Pile Cap : L = 2,5 m Lebar Pile Cap : B = 1,5 m Tebal Pile Cap : H = 50 cm = 0.5 m - Kontrol gaya geser 1 arah Gaya geser yang bekerja pada penampang kritis adalah : Maka , Kuat Geser Beton √ √ Check : OK - Kontrol gaya geser 2 arah Lebar penampang kritis : Gaya geser yang bekerja pada penampang kritis adalah : √ √ √ √ √ √ Dipakai Vc terkecil yaitu 232,3 ton Check : OK Didapat Pile Cap dengan ukuran 2500 x 1500 x 500 mm.

IV. 1. 3. Perencanaan Tulangan Pile Cap

Data perencanaan tulangan pile cap :  P = 135,85 ton  Panjang Pile Cap : 2,5 meter  Lebar Pile Cap : 1,5 meter  Tebal Pile Cap : 0,5 meter Lebar daerah pembebanan : Berat Pile Cap Tulangan D16 – 150 Terpasang 19 buah OK Dipakai tulangan diameter 16 mm – 150 Tulangan Tarik Untuk tulangan tekan diambil As = 50 . As Tarik Tulangan D13 – 150 Terpasang 17 buah OK Dipakai tulangan diameter 13 mm - 150 Tulangan Tekan Gambar 4. 2. Detail Penulangan Pile Cap

IV. 2. Desain Perkuatan dengan Analisa Elastis

Perkuatan dengan analisa elastis akan di lakukan terhadap kolom dan balok bangunan dimana untuk kolom diperkuat dengan metode jacketing dan balok diperkuat dengan menambahkan pelat baja pada daerah tekan dan daerah tarik. Dari hasil analisis dengan program SAP2000 didapat hasil : a. Balok Utama 25 x 40  Momen maksimum tumpuan, Mu tumpuan = 407822,321 Nm  Momen maksimum lapangan, Mu lapangan = 323155,464 Nm  Lintang maksimun tumpuan, Vu tumpuan = 181847,109 N  Lintang maksimum lapangan, Vu lapangan = 178749,509 N  Normal maksimum, Nu = 39440,672 N b. Balok Utama 25 x 50  Momen maksimum tumpuan, Mu tumpuan = 514898,602 Nm  Momen maksimum lapangan, Mu lapangan = 424417,4735 Nm  Lintang maksimun tumpuan, Vu tumpuan = 192828,716 N  Lintang maksimum lapangan, Vu lapangan = 189568,261 N  Normal maksimum, Nu = 47816,211 N c. Kolom  Momen maksimum tumpuan, Mu tumpuan = 470080,613 Nm  Momen maksimum lapangan, Mu lapangan = 67613,103 Nm  Lintang maksimum, Vu = 200943,812 N  Normal maksimum, Nu = 1109668,032 N

IV. 2. 1. Kolom Existing

Data eksisting kolom :  P u = 1109668,032 N  M u = 470080,613 Nm  H = 4160 mm  F’ c = 18,675 MPa  Fy tulangan = 300 MPa  Fy sengkang = 240 MPa  A g = 250 x 400 = 100000 mm 2  n tulangan = 8  A st = 8 . ¼ . π . 16 2 = 1607,68 mm 2  Φ tul. utama = 16 mm  Φ tul. sengkang = 8 mm  A s = A s ’ = 82 . ¼ . π . 16 2 = 803,84 mm 2  d = 350 mm a. Kondisi tekan aksial maksimum, Mn = 0 b. Kondisi tarik aksial maksimum, Pn = 0 c. Kondisi seimbang balanced, Mn balanced ; Pn balanced Karena nilai maka tulangan tekan dianggap sudah leleh, sehingga nilai

IV. 2. 2. Perencanaan Perkuatan Kolom

Dari analisis kolom didapat nilai : M u = 470080,613 Nm M r = 135459,407 Nm Berdasarkan nilai diatas dapat disimpulkan bahwa M u M r sehingga diperlukan perkuatan pada kolom. Perkuatan kolom akan dilakukan dengan memperbesar dimensi kolom Concrete Jacketing. Perkuatan dengan metode concrete jacketing dapat di perhitungan dengnan rumusan : dengan syarat : Data existing kolom :  F’ c = 18,675 MPa  Fy 1 = 300 MPa  h 1 = 400 mm  b 1 = 250 mm  d’ 1 = 50 mm  d 1 = 350 mm  Φ tul. utama = 16 mm  Φ tul. sengkang = 8 mm  A s1 = 4 D 16 = 803,84 mm 2  A’ s1 = 4 D 16 = 803,84 mm 2 Gambar 4. 3. Detail Kolom Existing { } { } Data perencanaan Concrete Jacketing :  F’c scc = 20,75 MPa  Fy 2 = 400 MPa  h 2 = h 1 + 300 = 700 mm  b 2 = b 1 + 450 = 700 mm  d’ 2 = 100 mm  d 2 = 500 mm  d s = 100 mm  Φ tul. utama = 16 mm  Φ tul. sengkang = 8 mm Karena nilai maka tulangan tekan dianggap sudah leleh, sehingga nilai Check : OKE Maka kolom diperbesar menjadi berukuran 700 mm x 700 mm dengan pertambahan 16 ϕ 19 mm. Perencanaan tulangan geser disesuaikan dengan peraturan SNI 03 – 2847 – 2002 : Dari data perhitungan diatas :  b = 700 mm  h = 700 mm  Ag = 700 x 700 = 490000 mm 2  Fy = 400 MPa  F’c = 20,75 MPa  Pu = 1109668,032 N  Vu = 200943,812 N  Φ tul. utama = 16 mm  Φ tul. sengkang = 8 mm [ ] √ [ ] √ Maka diketahui bahwa nilai V u berada pada kondisi : Sehingga besar jarak antar sengkang dapat dihitung dengan persamaan : √ √ √ diambil jarak s = 100 mm. Sehingga digunakan tulangan sengkang ϕ 8 – 100 mm. Gambar 4. 4. Detail Kolom Jacketing

IV. 2. 3. Balok Existing 25 x 40

a. Daerah Tumpuan Data eksisting balok : Gambar 4. 5. Detail balok Existing 25 x 40  M u = 407822,321 Nm  A s = 4 D 16 mm = 803,84 mm 2  A’ s = 3 D 10 mm = 235,5 mm 2  b = 250 mm  h = 400 mm  d’ = 50 mm  d = 350 mm  f’c = 18,675 MPa  fy = 300 MPa {[ ] } b. Daerah Lapangan Gambar 4. 6. Detail Balok Existing 25 x 40 Data eksisting balok :  M u = 323155,464 Nm  A s = 4 D 16 mm = 803,84 mm 2  A’ s = 3 D 10 mm = 235,5 mm 2  b = 250 mm  h = 400 mm  d’ = 50 mm  d = 350 mm  f’c = 18,675 MPa  fy = 300 MPa { } Dari analisis diatas dapat disimpulkan bahwa balok memerlukan perkuatan baik didaerah tumpuan maupun pada daerah lapangan.

IV. 2. 4. Perencanaan Perkuatan Balok

a. Tumpuan Gambar 4. 7. Diagram Tegangan dan Regangan Balok Tumpuan Data existing :  b = 250 mm  h = 500 mm  d’ = 50 mm  d = 450 mm  f’ c = 18,675 MPa  f y = 300 MPa  Es = 200000 MPa  A s = 4 D 16 mm = 803,84 mm 2  A’ s = 3 D 10 mm = 235,5 mm 2 Data pelat perkuatan :  t p = 50 mm  f yp = 240 MPa , Tulangan tekan belum leleh Maka, Maka, OKE Maka untuk daerah tumpuan perkuatan dengan penambahan pelat baja sebesar 50 mm sudah memenuhi. b. Lapangan Gambar 4. 8. Diagram Tegangan dan Regangan Balok Lapangan Data existing :  b = 250 mm  h = 500 mm  d’ = 50 mm  d = 450 mm  f’ c = 18,675 MPa  f y = 300 MPa  Es = 200000 MPa  A s = 4 D 16 mm = 803,84 mm 2  A’ s = 3 D 10 mm = 235,5 mm 2 Data pelat perkuatan :  t p = 25 mm  f yp = 240 MPa , Tulangan tekan belum leleh Maka, Maka, OKE Maka untuk daerah lapangan perkuatan dengan penambahan pelat baja sebesar 25 mm sudah memenuhi.

IV. 2. 4. 1. Lendutan pada Balok Perkuatan

√ √ Berat sendiri balok : Momen Inersia Gross I g Karena tidak terdapat retak pada balok setelah dipotong kolom maka : Lendutan akibat berat sendiri Lendutan ditengah bentang balok akibat pelat Lendutan izin sesuai SNI 03 – 2847 – 2002 Tabel 9 : Diambil batas max lendutan

IV. 2. 5. Balok Existing 25 x 50

a. Daerah Tumpuan Gambar 4. 9. Detail Balok Existing 25 x 50 Data eksisting balok :  M u = 514898,602 Nm  A s = 4 D 16 mm = 803,84 mm 2  A’ s = 3 D 10 mm = 235,5 mm 2  b = 250 mm  h = 500 mm  d’ = 50 mm  d = 450 mm  f’c = 18,675 MPa  fy = 300 MPa {[ ] } b. Daerah Lapangan Gambar 4. 10. Detail Balok Existing 25 x 50 Data eksisting balok :  M u = 424417,474 Nm  A s = 4 D 16 mm = 803,84 mm 2  A’ s = 3 D 10 mm = 235,5 mm 2  b = 250 mm  h = 500 mm  d’ = 50 mm  d = 450 mm  f’c = 18,675 MPa  fy = 300 MPa { } Dari analisis diatas dapat disimpulkan bahwa balok memerlukan perkuatan baik didaerah tumpuan maupun pada daerah lapangan.

IV. 2. 6. Perencanaan Perkuatan Balok

a. Tumpuan Gambar 4. 11. Diagram Tegangan dan Regangan Balok Data existing :  b = 250 mm  h = 500 mm  d’ = 50 mm  d = 450 mm  f’ c = 18,675 MPa  f y = 300 MPa  Es = 200000 MPa  A s = 4 D 16 mm = 803,84 mm 2  A’ s = 3 D 10 mm = 235,5 mm 2 Data pelat perkuatan :  t p = 50 mm  f yp = 240 MPa , Tulangan tekan belum leleh Maka, Maka, OKE Maka untuk daerah tumpuan perkuatan dengan penambahan pelat baja sebesar 50 mm sudah memenuhi. b. Lapangan Gambar 4. 12. Diagram Tegangan dan Regangan Balok Data existing :  b = 250 mm  h = 500 mm  d’ = 50 mm  d = 450 mm  f’ c = 18,675 MPa  f y = 300 MPa  Es = 200000 MPa  A s = 4 D 16 mm = 803,84 mm 2  A’ s = 3 D 10 mm = 235,5 mm 2 Data pelat perkuatan :  t p = 25 mm  f yp = 240 MPa , Tulangan tekan belum leleh Maka, Maka, OKE Maka untuk daerah lapangan perkuatan dengan penambahan pelat baja sebesar 25 mm sudah memenuhi.

IV. 2. 6. 1. Lendutan pada Balok Perkuatan

√ √ Berat sendiri balok : Momen Inersia Gross I g Karena tidak terdapat retak pada balok setelah dipotong kolom maka : Lendutan akibat berat sendiri Lendutan ditengah bentang balok akibat pelat Lendutan izin sesuai SNI 03 – 2847 – 2002 Tabel 9 : IV. 3. Desain Perkuatan dengan Analisa Plastis IV. 3. 1. Pembebanan Struktur Fy = 300 MPa Tebal pelat beton = 12 cm Berat sendiri Beban mati  Berat sendiri balok : 360 kgm  Berat sendiri pelat : 1440 kgm  Berat dinding : 1040 kgm Berat sendiri Beban hidup Untuk beban hidup sesuai SNI 03 – 2847 – 2002 untuk bangunan dengan fungsi pertokoan dipakai sebesar 250 kgm  Lantai 1 : 1040 kgm  Lantai 2 : 1040 kgm  Lantai 3 Atap : 385 kgm Beban Gempa  Lantai 1  Balok 25 x 50 : 360 kgm x 14,15 m  Pelat Lantai 12 cm : 1440 kgm x 14,15 m  Dinding h = 4,16 m : 1040 kgm x 14,15 m  Kolom 70 x 70 : 1176 kgm x 14,15 m x 10  30 beban hidup : 1040 kgm x 14,15 m x 30 Total : 211004,8 kg  Lantai 2  Balok 25 x 50 : 360 kgm x 14,15 m  Pelat Lantai 12 cm : 1440 kgm x 14,15 m  Dinding h = 4,16 m : 1040 kgm x 14,15 m  Kolom 70 x 70 : 1176 kgm x 14,15 m x 10  30 beban hidup : 1040 kgm x 14,15 m x 30 Total : 211004,8 kg  Lantai 3  Balok 25 x 50 : 360 kgm x 14,15 m  Pelat Lantai 12 cm : 1440 kgm x 14,15 m  Kolom 70 x 70 : 1176 kgm x 14,15 m x 10  30 beban hidup : 385 kgm x 14,15 m x 30 Total : 193508,325 kg Total beban bangunan : 615517,925 kg Letak bangunan yang berada di Sumatera Utara Kota Medan sehingga termasuk dalam wilayah gempa 3. Untuk keadaan tanah diasumsikan jenis tanah sedang. Dari grafik diatas didapat : Dimana : Distribusi F i : ∑ Tabel 4. 1. Tabel beban gempa Lantai Tinggi h 3 12,17 193508,325 2354996,315 38421,97 2 8,32 211004,8 1755559,936 28642,12 1 4,16 211004,8 877779,968 14321,06 Total 615517,925 4988336,219 81385,15 IV. 3. 2. Mekanisme Pembebanan Struktur IV. 3. 2. 1. Mekanisme Pembebanan Kombinasi 1. Lantai 3 Beban mati + Beban hidup Gambar 4. 13. Mekanisme Pembebanan Lt. 3 Kerja Dalam : Kerja Luar : Syarat keseimbangan : Maka nilai momen plastis : 2. Lantai 2 Beban mati + Beban hidup Gambar 4. 14. Mekanisme Pembebanan Lt. 2 Kerja Dalam : Kerja Luar : Syarat keseimbangan : Maka nilai momen plastis : 3. Lantai 1 Beban mati + Beban hidup Gambar 4. 15. Mekanisme Pembebanan Lt. 1 Kerja Dalam : Kerja Luar : Syarat keseimbangan : Maka nilai momen plastis : 4. Lantai 1 + Lantai 2 + Lantai 3 Beban mati + Beban hidup Gambar 4. 16. Mekanisme Pembebanan Total Kerja Dalam : Kerja Luar : [ ] Syarat keseimbangan : Maka nilai momen plastis :

IV. 3. 2. 2. Mekanisme Pembebanan Goyang

1. Lantai 3 Beban gempa

Gambar 4. 17. Mekanisme Goyang Lt. 3 Kerja Dalam : Kerja Luar : Syarat keseimbangan :

2. Lantai 2 Beban gempa

Gambar 4. 18. Mekanisme Goyang Lt. 2 Kerja Dalam : Kerja Luar : Syarat keseimbangan :

3. Lantai 1 Beban gempa

Gambar 4. 19. Mekanisme Goyang Lt. 1 Kerja Dalam : Kerja Luar : Syarat keseimbangan : 4. Lantai 1 + Lantai 2 + Lantai 3 Beban gempa Gambar 4. 20. Mekanisme Goyang Total Kerja Dalam : Kerja Luar : ���� �� � ���� ��� � � � � Syarat keseimbangan : Dari perhitungan analisis plastis diatas didapat : Tabel 4 . 2. Rekaptilasi Momen Plastis Mekanisme Pembebanan Momen Plastis Nm Lantai 3 Kombinasi 374679,65 Lantai 2 Kombinasi 683276,96 Lantai 1 Kombinasi 683276,96 Lantai 1 , 2 , 3 Kombinasi 579867,23 Lantai 3 Goyang 628679,48 Lantai 2 Goyang 506392,68 Lantai 1 Goyang 253196,34 Lantai 1 , 2 , 3 Goyang 462756,169 Dari tabel diatas ditentukan bahwa untuk mekanisme kombinasi pada balok momen plastis maksimum sebesar 683276,96 Nm sedangkan untuk mekanisme goyang pada kolom momen plastis maksimum sebesar 628679,48 Nm.

IV. 3. 3. Desain Balok

Dari hasil perhitungan analisa plastis : Mp max = 683276,96 Nm Maka momen yang dipakai untuk desain balok baru adalah : Data balok :  A s = 4 D 16 mm = 803,84 mm 2  A’ s = 3 D 10 mm = 235,5 mm 2  b = 250 mm  h = 500 mm  d’ = 50 mm  d = 450 mm  f’c = 18,675 MPa  fy = 300 MPa Diambil Mn minimun = 49297,81 Nm Maka didapat nilai t p ≥ 17,06 mm Diambil tebal plat baja 20 mm Check : OK Maka untuk perkuatan balok dengan analisa plastis cukup menggunakan plat baja dengan ketebalan 20 mm. Gambar 4. 21. Balok Perkuatan dengan Analisa Plastis

IV. 3. 3. 1. Lendutan pada Balok Perkuatan

√ √ Berat sendiri balok : Momen Inersia Gross I g Karena tidak terdapat retak pada balok setelah dipotong kolom maka : Lendutan akibat berat sendiri Lendutan ditengah bentang balok akibat pelat Lendutan izin sesuai SNI 03 – 2847 – 2002 Tabel 9 :

IV. 3. 4. Perencanaan Perkuatan Kolom

Dari analisis kolom didapat nilai : M pu = 628679,48 Nm M r = 135459,407 Nm Data kolom :  F’ c = 18,675 MPa  Fy 1 = 300 MPa  h 1 = 400 mm  b 1 = 250 mm  d’ 1 = 50 mm  d 1 = 350 mm  Φ tul. utama = 16 mm  Φ tul. sengkang = 8 mm  A s1 = 4 D 16 = 803,84 mm 2  A’ s1 = 4 D 16 = 803,84 mm 2 { } { } Data perencanaan Concrete Jacketing :  F’c scc = 20,75 MPa  Fy 2 = 400 MPa  h 2 = h 1 + 100 = 550 mm  b 2 = b 1 + 250 = 550 mm  d’ 2 = 100 mm  d 2 = 400 mm  d s = 100 mm  Φ tul. utama = 16 mm  Φ tul. sengkang = 8 mm Karena nilai maka tulangan tekan dianggap sudah leleh, sehingga nilai Check : OKE Dengan analisa plastis kolom diperbesar menjadi berukuran 550 mm x 550 mm.

BAB V Diskusi

Dari perhitungan yang dilakukan sebelumnya di dapat bahwa momen plastis maksimun Mp max diperoleh dari hasil kombinasi antara beban sendiri mati dan beban sendiri hidup yaitu sebesar 683276,96 Nm sedangkan untuk momen elastis maksimum Me max juga diperoleh dari hasil kombinasi antara beban sendiri mati dan beban sendiri hidup yaitu sebesar 514898,602 Nm. Dengan demikian maka nilai Mp max Me max , sehingga perhitungan struktur beam column sudah tepat. Dari segi perkuatan balok, pada perencanaan plastis didapat kesimpulan bahwa untuk perkuatan balok cukup menggunakan pelat baja dengan tebal 20 mm sedangkan pada perencanaan elastis didapat kesimpulan bahwa untuk perkuatan balok diperlukan pelat baja dengan tebal 50 mm untuk daerah tumpuan dan 25 mm untuk daerah lapangan. Hal ini tentu sesuai dengan prinsip perencanaan plastis dimana lebih hemat dalam penggunaan segi material. Berdasarkan lendutan yang terjadi, untuk perencanaan plastis adalah sebesar 11,84 mm dan untuk perencanaan elastis 9,81 mm dimana lendutan izin yang diperbolehkan sesuai SNI 03 – 2847 - 2002 adalah sebesar 39,3 mm. Dari segi perkuatan kolom, pada perencanaan plastis didapat bahwa untuk perkuatan kolom struktur dengan metode jacketing dengan dimensi akhir 550 mm x 550 mm sedangkan pada perencanaan elastis didapat bahwa untuk perkuatan kolom struktur dengan metode jacketing dengan dimensi akhir 700 mm x 700 mm dapat dilihat bahwa dari segi perencanaan elastis nilai keamanan yang diambil jauh lebih tinggi daripada nilai keamanan perencanaan plastis. Dari segi keuntungan dapat dilihat bahwa keuntungan menggunakan perencanaan plastis dibandingkan dengan menggunakan perencanaan elastis adalah sebesar 51 untuk kolom sedangkan untuk balok sebesar 40 sehingga dapat dilihat apabila menggunakan perencanaan secara plastis tingkat keuntungan lebih besar dan untuk keamanan struktur tetap terjaga.

BAB VI Kesimpulan dan Saran