Perencanaan Struktur Atas Upper Structure

26 II -

2.5. Perencanaan Struktur Atas Upper Structure

Struktur atas adalah struktur bangunan dalam hal ini adalah bangunan gedung yang secara visual berada di atas tanah yang terdiri dari struktur sekunder seperti pelat, atap, tangga, lift, balok anak dan struktur portal utama yaitu kesatuan antara balok, kolom, pelat dan shear wall.

2.5.1. Perencanaan Pelat

Pelat adalah struktur planar kaku yang secara khas terbuat dan material monolit dengan tinggi yang kecil dibandingkan dengan dimensi - dimensi lainnya. Untuk merencanakan pelat beton bertulang yang perlu dipertimbangkan tidak hanya pembebanan, tetapi harus juga ukuran dan syarat-syarat dan peraturan yang ada. Pada perencanaan ini digunakan tumpuan terjepit penuh untuk mencegah pelat berotasi dan relatif sangat kaku terhadap momen puntir dan juga di dalam pelaksanaan pelat akan dicor bersamaan dengan balok. Pelat merupakan panel-panel beton bertulang yang mungkin bertulangan dua atau satu arah saja tergantung sistem strukturnya. Apabila pada struktur pelat perbandingan bentang panjang terhadap lebar kurang dari 3, maka akan mengalami lendutan pada kedua arah sumbu. Beban pelat dipikul pada kedua arah oleh empat balok pendukung sekeliling panel pelat. Apabila panjang pelat sama dengan lebarnya, perilaku keempat balok keliling dalam menopang pelat akan sama. Sedangkan apabila panjang tidak sama dengan lebar, balok yang lebih panjang akan memikul beban lebih besar dan balok yang pendek penulangan satu arah. Dimensi bidang pelat Lx dan Ly dapat dilihat pada gambar dibawah ini : 27 II - Gambar 2.7. Arah sumbu lokal dan sumbu global pada elemen pelat Langkah perencanaan penulangan pelat adalah sebagai berikut ini: 1. Menentukan syarat-syarat batas, tumpuan dan panjang bentang. 2. Menentukan tebal pelat lantai berdasarkan rumus SNI 03 - 2847 - 2002. Memperhitungkan beban-beban yang bekerja pada pelat lantai q u , yang terdiri dari beban mati DL dan beban hidup LL. 9 36 1500 fy 0.8 Ln h min + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ≥ 2.16 36 1500 fy 0.8 Ln h max ⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛ + ≥ 2.17 dan tebal tidak boleh kurang dari 90 mm Dimana: β = Ly Lx, 2.18 slab way one : 3 β slab way two : 3 ≤ β Ln = panjang sisi terpanjang 3. Memperhitungkan beban - beban yang bekerja pada pelat dengan kombinasi pembebanan : 1,2 DL + 1,6 LL 4. Tentukan momen yang menentukan Mu dengan bantuan program SAP 2000 5. Hitung penulangan arah-x dan arah-y 28 II - Data-data yang diperlukan : h, tebal selimut beton p, Mu, diameter tulangan, tinggi efektif dx dan dy. 6. Mencari tinggi efektif dalam arah x dan arah y. Gambar 2.8. Tinggi Efektif Pelat dx = h - p - 2 1 Ø 2.19 dy = h - p - Ø - 2 1 Ø 2.20 7. Tentukan momen yang menentukan 2 d b Mu 2.21 Dimana : Mu = momen yang terjadi b = lebar pelat per meter d = tinggi efektif pelat 8. Menentukan harga ρ berdasarkan tabel 5.1.d. “Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang” 9. Memeriksa syarat rasio penulangan ρ min ρ ρ max fy 1,4 ρ min = atau lihat tabel 7 CUR 1 2.22 fy c f 0,85 fy 600 450 1 ρ max × × + × = atau lihat tabel 8 CUR 1 2.23 Dimana : ρ min = rasio penulangan minimum ρ max = rasio penulangan maksimum f’c = kuat tekan beton β1 = 0,85 untuk f’c 30 Mpa β1 = 0,81 untuk f’c = 35 Mpa 10. Menghitung luas tulangan As untuk masing - masing arah x dan y As = ρ b d 10 6 2.24 29 II - 11. Memilih tulangan yang akan dipasang berdasarkan tabel 2.2.a “Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang”. 12. Memeriksa lebar jaring maksimal berdasarkan tabel 11 CUR 1.

2.5.2. Perencanaan Atap

Struktur atap pada gedung ini direncanakan menggunakan konstruksi atap rangka baja sedangkan metode perhitungannya menggunakan metode LRFD Load and Resistance Factor Design. Dalam perencanaan struktur, tegangan akibat beban terfaktor diusahakan mendekati atau mencapai tegangan leleh. Hal yang paling penting pada konstruksi rangka baja adalah tinjauan terhadap tegangan normal tarik dan tegangan normal tekan. 1. Tegangan normal tarik Elemen tarik merupakan elemen yang paling sederhana perhitungannya. Perencanaan elemen tarik didasarkan pada luas penampang minimum yang dibutuhkan agar elemen dapat memikul beban yang bekerja padanya. Batang baja akan putus ketika tegangan yang terjadi sama dengan tegangan tarik ultimate. Adapun titik putusnya terletak ketika Au ≤ A biasanya akibat perkuatan yang tidak sempurna, adanya gelembung udara, dll. 2. Tegangan normal tekan Kapasitas penampang elemen tekan sangat tergantung panjang elemen tersebut. Pola kehancurannya selain ditandai dengan perilaku tekuk, juga disertai dengan lelehnya sebagian penampang. Hal-hal yang mempengaruhi terjadinya perilaku tekuk pada batang baja adalah besarnya gaya aksial yang diterima, kelangsingan batang dan panjang batang. Untuk menentukan kelangsingan batang terlebih dahulu kita harus menentukan 30 II - koefisien tekuk, dari nomogram panjang tekuk didapat koefisien tekuk untuk sendi-sendi adalah 1. Macam gaya tekuk yang terjadi pada batang baja antara lain: 1. Tekuk lokal Tekuk yang terjadi pada satu bagian saja : bagian sayap atau bagian badan saja. 2. Tekuk lateral Untuk mencegahnya dapat dengan memperbesar dimensi batang atau dengan menggunakan bracing Batang Bracing Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk menambah efisiensi elemen tekan adalah dengan menggunakan bracing. Gaya dominan pada konstruksi atap adalah angin, angin memiliki sifat yang dinamis sehingga angin tidak bertiup dari satu sisi saja tapi dari semua sisi. Fungsi dari bracing ialah untuk menahan gaya lateral pada struktur atap yang diakibatkan oleh angin. Caranya adalah dengan memperkecil panjang efektif batang sehingga kapasitas pikul bebannya akan meningkat. Batang bracing selain diperhitungkan terhadap gaya angin juga harus dianggap ada gaya P’ yang arahnya sejajar sumbu gording, sehingga besarnya total gaya pada hubungan gording ikatan angin adalah : P’ = 0,01 P kuda-kuda x n + P angin Dimana: P kuda-kuda = gaya terbesar pada bagian tepi kuda-kuda di tempat gording itu P angin = gaya akibat angin tekan n = jumlah kuda-kuda 31 II - 2.5.3.Perencanaan Struktur Portal Utama 2.5.3.1. Perencanaan Struktur Balok Menurut SK SNI T-15-1991-03 seperti yang tercantum dalam buku CUR 1, secara umum desain tinggi balok direncanakan L10 – L15, dan lebar balok diambil 12H – 23H. Perhitungan gaya-gaya dalam pada balok menggunakan software SAP 2000 V.10. Dari hasil output gaya-gaya dalam tersebut kemudian digunakan untuk menghitung kebutuhan tulangan berdasarkan SK SNI T-15-1991-03 CUR 1.

A. Menghitung Kapasitas Penampang

Gambar 2.13. Penampang, Diagram Regangan dan Tegangan Dalam Keadaan Seimbang Balance • Menghitung tinggi efektif balok d : d’ = p + Øsengkang + 2 1 Ø tulangan utama 2.46 d = h–p+Øsengkang+ 2 1 Ø tulangan utama 2.47 Gambar 2.14. Tinggi Efektif d Balok ’cu = 0,003 y = fyEs a = β 1 .c 32 II - • Menghitung jarak serat tekan terluar ke garis netral penampang c : s c c s c c E fy ε ε d ε ε ε d c + = + = 2.48 c a 1 = 2.49 Dimana : ε c = regangan beton ε c = 0,003 ε s = regangan baja fy = kuat tarik baja E s = modulus elastisitas baja = 200.000 Mpa a = tinggi blok tegangan tekan ekivalen penampang beton Cari harga 2 b.d Mu 2.50 Dari tabel 5.1.e buku ”Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang”, diperoleh nilai ρ fy c f 0,85 fy 600 450 ρ 1 max + = 2.51 fy 1,4 ρ min = 2.52 Syarat rasio tulangan : max min ρ ρ ρ ≤ ≤ 6 10 d b ρ As1 = 2.53 • Jika : max ρ ρ , cari harga 1 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ 2 b.d Mu dari tabel 5.1.e buku ”Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang” Mu1 = 1 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ 2 b.d Mu bd 2 2.54 6 max 10 d b ρ As1 = 2.55 d - d fy Mu1 - Mu As As2 φ = = 2.56 33 II - ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = 2 a - d fy As Mn 2.57 Checking : Mn Mu

B. Menghitung Tulangan Geser Balok

d b Vu Vu = 2.58 ØVc berdasarkan tabel 15 CUR 1 Jika : Vu ØVc, tidak perlu tulangan geser Vu ØVc, perlu tulangan geser ØVs max berdasarkan tabel 17 CUR 1 ØVs = Vu – ØVc 2.59 Jika : ØVs ØVs max , perbesar ukuran balok ØVs ØVs max , tentukan tulangan geser fy 1000 b Vc Vu As sengkang φ φ − = 2.60 fy 3 1000 b As min sengkang = 2.61 Dimana : Vu = tegangan geser yang terjadi ØVc = kekuatan geser nominal yang disumbangkan beton ØVs = kekuatan geser nominal yang harus dilawan sengkang 34 II -

C. Menghitung Torsi dan Gaya Lintang

⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = 2 Vu Tu Ct 2,5 1 d b 6 c f Vc 2.62 h b d Ct = 2.63 ØVc = 0,6 Vc 2.64 Jika : Vu ØVc, tidak perlu tulangan geser Vu ØVc, perlu tulangan geser ØVs max berdasarkan tabel 17 CUR 1 ØVs = Vu – ØVc 2.65 Jika : ØVs ØVs max , perbesar ukuran balok ØVs ØVs max , tentukan tulangan geser fy 1000 b Vc Vu As sengkang φ φ − = 2.66 fy 1000 b As min sengkang 3 = 2.67 ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = 2 2 Tu Ct Vu 0,4 1 h b 15 c f Tc 2.68 ØTc = 0,6 Tc 2.69 35 II - Jika : Tu ØTc, tidak perlu tulangan torsi Tu ØTc, perlu tulangan torsi ØTs max = 4 Tc 2.70 ØTs = Tu – ØTc 2.71 Jika : ØTs ØTs max , perbesar ukuran balok ØTs ØTs max , tentukan tulangan torsi Jarak antar sengkang : Ts fy h b A s tul t φ φ α = 2.72 t α dapat dibaca dalam grafik pada gambar 7.8 CUR 1 Tentukan tulangan torsi yang digunakan As torsi Jumlah penampang sengkang yang diperlukan : As total = torsi sengkang As 2 As + 2.73 Tulangan memanjang yang diperlukan terhadap torsi didapatkan sebagai berikut : fy Tc Tu 2 h b h b A t t φ α φ − + = 2.74 Dimana : Vu = tegangan geser yang terjadi ØVc = kekuatan geser nominal yang disumbangkan beton ØVs = kekuatan geser nominal yang harus dilawan sengkang Tu = tegangan torsi yang terjadi 36 II - ØTc = kekuatan torsi nominal yang disumbangkan beton ØTs = kekuatan torsi nominal yang harus dilawan sengkang

2.5.3.2. Perencanaan Struktur Kolom

Elemen kolom menerima beban lentur dan beban aksial, menurut SNI 03 – 2847 – 2002 pasal 11.3.2.2. untuk perencanaan kolom yang menerima beban lentur dan beban aksial ditetapkan koefisien reduksi bahan 0,65 sedangkan pembagian tulangan pada kolom berpenampang segiempat dapat dilakukan dengan : • Tulangan dipasang simetris pada dua sisi kolom two faces • Tulangan dipasang pada empat sisi kolom four faces Pada perencanaan gedung apartemen ini dipakai perencanaan kolom dengan menggunakan tulangan pada empat sisi penampang kolom four faces. Perhitungan gaya-gaya dalam pada kolom menggunakan program SAP 2000 V.10. Dari hasil output gaya-gaya dalam tersebut kemudian digunakan untuk menghitung kebutuhan tulangan berdasarkan SK SNI T-15-1991-03 CUR 1.

A. Menghitung Tulangan Utama Kolom

• Menghitung kekakuan kolom EI : 1 2,5 I Ec kolom EI g + = 2.75 • Menghitung kekakuan balok : 1 5 I Ec EI g balok + = 2.76 Dimana : Ec = modulus elastisitas beton = c f 4700 I g = momen inersia penampang 37 II - β d = 0,5 1,6L 1,2D 1,2D ≈ + 2.77 • Derajat Kebebasan Kolom Ujung bawah : Lb EI Lk EI balok kolom ∑ ∑ = ψ 2.78 Ujung atas Lb EI Lk EI balok kolom ∑ ∑ = ψ 2.79 Dari nomogram struktur tidak bergoyang diperoleh nilai k1 Gambar 2.15. Faktor Panjang Efektif k 2 u kolom 2 L k1 EI Pc1 π = 2.80 .Pc1 P - 1 1 b u φ δ = 2.81 Dari nomogram struktur tidak bergoyang diperoleh nilai k2 38 II - 2 u kolom 2 L k2 EI Pc2 π = 2.82 tepi kolom Pu tengah kolom Pu Pu Σ Σ + Σ = 2.83 tepi kolom Pc2 tengah kolom Pc2 0,6 Pc2 Σ Σ + Σ = φ 2.84 Cm = 1 Pc2 . P - 1 Cm s u Σ Σ = φ δ 2.85 2s s 2b b M M Mc δ δ + = 2.86 Pu Mc e t = 2.87 0,03.h 15 e min t + = 2.88 c 0,85.f .A Pu gr. φ ; sebagai sumbu vertical 2.89 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ h e c 0,85.f .A Pu t gr. φ ; sebagai sumbu horizontal 2.90 Menurut grafik halaman 92 Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang didapatkan r r. ρ = 2.91 As = ρ A gr 2.92 As min = 1 A gr 2.93

B. Menghitung Tulangan Geser dengan Gaya Aksial

φ Vu Vn = 2.94 Ag Nu 0,3 1 d b c f 0,3 Vc + = 2.95 Jika : Vn – Vc d b c f 3 2 , maka penampang harus diperbesar Vn – Vc d b c f 3 2 , maka penampang cukup 39 II - Jika : Vu ØVc, maka tidak perlu tulangan geser Vu ØVc, maka perlu tulangan geser • Jika Vn 2 Vc φ , maka perlu tulangan geser minimum fy 3 s b Av = 2.96 Syarat : s 2 d • Jika Vn 2 Vc φ , maka perlu tulangan geser fy d s Vc - Vn Av = 2.97 Syarat : s 2 d Jika Vn – Vc d b c f 0,33 , maka : s 4 d 2.98

C. Cek Kapasitas Penampang

0,6 Pu Pn = 2.99 0,6 Mux Mnx = 2.100 0,6 Muy Mny = 2.101 Pn Mnx ey = 2.102 Pn Mny ex = 2.103 40 II - s c c s c c E fy ε ε d ε ε ε d cb + = + = 2.104 cb ab 1 = 2.105 ab b c f 0,85 Pnb = 2.106 d ab Fb = 2.107 dari tabel 2 buku “Menghitung Beton Bertulang” diperoleh Kb d d fy As d b Kb c 0,85.f Mnb 2 − + = 2.108 Pnb Mnb eb = 1.109 d 2 h ey e − + = 2.110 e eb t t gr As fy As A c f 0,85 Po + − = 2.111 Pnb Po eb e - Po Py 2 − = 2.112 Untuk ex : d 2 h ex e − + = 2.113 Pnb Po eb e - Po Px 2 − = 2.114 Peninjauan Biaxial : Pn Pi : Syarat Po 1 Py 1 Px 1 Pi 1 − + = 2.115 Dimana : ea = eksentrisitas gaya normal terhadap sumbu penampang Mn = momen terfaktor Pn = gaya normal terfaktor ab = tinggi blok tegangan tekan ekivalen pada penampang beton dalam keadaan balanced β = 0,85 untuk f’c 30 Mpa 41 II - β = 0,81 untuk f’c = 35 Mpa d = tinggi efektif fy = tegangan leleh baja tulangan Mnb= momen terfaktor dalam keadaan balanced Pnb = gaya normal terfaktor dalam keadaan balanced ea = eksentrisitas gaya normal terhadap sumbu penampang dalam kedaan balanced

2.5.3.3. Pertemuan Balok Dan Kolom Beam Column Joint

V kol C ki T ka 0,7M kap,ki z ki z ka 0,7M kap,ka bj T ki C ka hc

a. Mencari Mnak,ka = Mnak,ki