Umum Perencanaan Struktur Dengan Tingkat Daktilitas Penuh

BAB IV KONSEP DESAIN STRUKTUR BETON BERDASARKAN

DENGAN SNI 03-2847-2002

IV.1 Umum

Sebagai tahapan awal dalam setiap perencanaan struktur, perlu dilakukan pengumpulan informasi selengkapnya. Beberapa informasi umum seperti kegunaan bangunan, sistem struktur bangunan, wilayah gempa, dan sebagainya perlu diperhatikan dengan baik. Pada bab ini akan dibicarakan mengenai langkah-langkah dan persyaratan dalam mendesain struktur rangka beton bertulang untuk bangunan 6 tingkat dan bangunan 10 tingkat. Standar perencanaan yang disesuaikan dengan SNI 03-2847- 2002. SNI ini merupakan standar perencanaan yang paling baru di dalam menghitung struktur beton untuk bangunan gedung.

I.2 Perencanaan Struktur Dengan Tingkat Daktilitas Penuh

IV.2.1 Perencanaan Balok Portal Terhadap Beban Lentur Berdasarkan SNI 03-2847- 2002 Kuat lentur perlu balok portal M u,b harus ditentukan dengan kombinasi pembebanan kuat perlu sebagai berikut : M u,b = 1.2 M D + 1.6 M L ………………………… SNI-2847 4.1 Universitas Sumatera Utara M u,b = 1.2 M D + 0.5 M L ± 1.1 M E ………………………… SNI-2847 4.2 M u,b = 0.9 M D ± 1.1 M E …………………….… SNI-2847 4.3 dimana : M D = momen lentur balok akibat beban mati tak berfaktor M L = momen lentur balok akibat beban hidup tak berfaktor M E = momen lentur balok akibat beban gempa tak berfaktor Agar sesuai dengan perencanaan dengan konsep desain kapasitas, maka perlu dicari besarnya nilai momen kapasitas balok, yaitu : M pr = φ M n ……………………… SNI-2847 4.4 dimana : M pr = Kuat momen lentur mungkin dari suatu komponen struktur, dengan atau tanpa beban aksial, yang ditentukan menggunakan sifat-sifat komponen struktur pada muka join dengan menganggap kuat tarik pada tulangan longitudinal sebesar minimum 1.25 fy dan faktor reduksi kekuatan φ. Universitas Sumatera Utara M n = Momen nominal penampang atau secara umum dikenal sebagai : M kap = φ o M nak.b ……………… SNI-2847 4.5 dimana : M kap = kapasitas lentur aktual balok yang pada pusat pertemuan balok kolom, memperhitungkan luas tulangan terpasang sebenarnya, dengan menganggap kuat tarik minimum tulangan 1.25 dan faktor reduksi kekuatan φ. M nak = kapasitas lentur aktual balok yang pada pusat pertemuan balok kolom, memperhitungkan luas tulangan terpasang sebenarnya, dengan memperhitungkan faktor reduksi kekuatan φ. φ o = faktor penambahan kekuatan, yang ditetapkan sebesar 1.25 untuk fy 400 MPa 1.4 untuk fy ≥ 400 Mpa 4.2.2Perencanaan Balok Portal Terhadap Beban Geser Universitas Sumatera Utara Kuat geser rencana balok harus dihitung sesuai dengan desain kapasitas, yaitu dengan memperhitungkan terjadinya sendi-sendi plastis di ujung-ujung balok. Sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 4.1. dan dapat dipergunakan perumusanya sebagai berikut : 2 2 1 W L M M Ve pr pr + + = ……………… SNI-2847 4.6 Untuk kolom : H M M Ve pr pr 2 1 + = Gambar 4.1 Perencanaan Geser untuk Balok dan Kolom SNI-03-2847-2002 dimana : M pr1 = M pr di ujung sebelah kiri Universitas Sumatera Utara M pr2 = M pr diujung sebelah kanan L = bentang balok W = beban gravitasi H = tinggi kolom atau secara umum dikenal sebagai : L D kap kap V V M M Vub 5 . 2 . 1 ln 7 . + + + × = − + … SNI-2847 4.7 Kuat geser balok portal yang dibebani oleh beban gravitasi sepanjang bentangnya harus dihitung dalam kondisi terjadi sendi-sendi plastis pada kedua ujung balok portal tersebut, dengan arah tanda yang berlawanan seperti yang terlihat pada gambar 4.2. Tetapi kuat geser balok rencana ini tidak perlu lebih besar dari yang ditentukan yaitu sebesar : E L D V K V V Vub 3 . 5 5 . 2 . 1 max + + = … SNI-2847 4.8 dimana : M kap =kapasitas lentur aktual balok yang pada pusat pertemuan balok kolom, memperhitungkan luas tulangan terpasang sebenarnya, dengan menganggap kuat tarik minimum tulangan 1.25 dan faktor reduksi kekuatan φ. Universitas Sumatera Utara ln = bentang bersih balok V D = gaya geser balok akibat beban mati tak berfaktor V L = gaya geser balok akibat beban hidup tak berfaktor V E = gaya geser balok akibat beban gempa tak berfaktor K = faktor jenis struktur yang berlaku untuk struktur yang ditinjau Gambar 4.2 Sendi plastis pada kedua ujung balok portal IV.2.3 Perencanaan Kolom Portal Terhadap Beban Lentur-Aksial Untuk mensimulasikan pengaruh gempa rencana yang arah terjadinya tidak beraturan, kombinasi pembebanan antara beban gravitasi dengan beban gempa, harus diperhitungkan dalam 2 arah yang saling tegak lurus. Struktur harus mampu memikul 100 gaya gempa yang terjadi, yang terjadinya bersamaan dengan 30 dalam arah tegak lurusnya. Universitas Sumatera Utara Kuat lentur kolom portal pada pusat hubungan balok kolom harus direncanakan sesuai dengan kemungkinan terjadinya kapasitas sendi plastis di kedua ujung balok tersebut lihat Gambar 4.3, atau secara singkat adalah sebagai berikut : ∑ ≥ Mg Me 5 6 ……………………… SNI-2847 4.9 dimana : Me = momen pada muka join, yang berhubungan dengan kuat lentur nominal kolom yang merangka pada join tersebut, yang dihitung untuk beban aksial terfaktor, konsisten dengan arah gaya lateral yang ditinjau, yang menghasilkan kuat lentur terendah. N-mm Mg = momen pada muka join, yang berhubungan dengan kuat lentur nominal balok termasuk plat yang berada dalam kondisi tarik yang merangka pada join tersebut. N-mm Atau secara umum dikenal sebagai SKSNI T15-1991-03 : 3 . ln 1 7 . . . ∑ ∑ + = by kap bx kap M M a hn h Muk ω … SNI-2847 4.10 dan tidak perlu lebih besar dari : 3 . 3 . 5 5 . 2 . 1 . Ey Ek Lk Dk bx kap u M M K M M M + + + = … SNI-2847 4.11 dimana : Universitas Sumatera Utara h = panjang bentang balok hn = panjang bersih bentang balok ω d = faktor pembesar dinamis yang memperhitungkan terjadinya sendi plastis secara keseluruhan, diambil sebesar 5 6 α = faktor distribusi momen pada pertemuan hubungan balok-kolom. Faktor α terdiri dari 4 macam, yakni : α ax = faktor distribusi momen arah sumbu x yang mewakili distribusi momen bagian atas kolom lantai ke-i dan bagian bawah kolom lantai ke-i+1 α bx = faktor distribusi momen arah sumbu x yang mewakili distribusi momen bagian bawah kolom lantai ke-i dan bagian atas kolom lantai ke-i-1 α ay = faktor distribusi momen arah sumbu y yang mewakili distribusi momen bagian atas kolom lantai ke-i dan bagian bawah kolom lantai ke-i+1 α by = faktor distribusi momen arah sumbu y yang mewakili distribusi momen bagian bawah kolom lantai ke-i dan bagian atas kolom lantai ke-i-1 M kap.bx = momen kapasitas lentur balok kiri dan kanan pada portal arah x M kap.by = momen kapasitas lentur balok kiri dan kanan pada portal arah y Universitas Sumatera Utara M D.k = momen pada kolom akibat beban mati tak berfaktor M L.k = momen pada kolom akibat beban hidup tak berfaktor M E.k = momen pada kolom akibat beban gempa tak berfaktor Gambar 4.3 Pertemuan balok dan Kolom Portal dalam Kondisi Terjadinya Sendi- sendi Plastis pada Kedua Ujung Balok Sedangkan untuk beban aksial rencana N u.k yang bekerja pada kolom portal, direncanakan dengan rumusan sebagai berikut : ] 3 . [ 7 . 5 . 2 . 1 . y kapka kapki x kapka kapki V L D k u M M M M L R N N N ∑ ∑ ∑ ∑ − + − + + = .. SNI- 28474.12 dalam segala hal tidak perlu lebih besar dari : 3 . 3 . 5 5 . 2 . 1 . Ey Ex L D mak k u N N K N N N + + + = ..SNI-2847 4.13 Universitas Sumatera Utara dimana : R V = faktor reduksi yang ditentukan sebesar 1.0 untuk 1 n 4 1.1 – 0.025 n untuk 4 n 20 0.6 untuk n 20 n adalah jumlah lantai diatas kolom yang ditinjau L = adalah bentang balok yang bersesuaian N D = gaya aksial kolom akibat beban mati tak berfaktor N L = gaya aksial kolom akibat beban hidup tak berfaktor N E = gaya aksial kolom akibat beban gempa tak berfaktor IV.2.4 Perencanaan Kolom Portal Terhadap Beban Geser Kuat geser perlu pada kolom harus diperhitungkan dengan kemungkinan terjadinya sendi plastis pada kedua ujung balok lihat gambar 4.4. Besarnya kuat geser ini adalah sebagai berikut : H M M V pr pr e 2 1 + = ……………… SNI-2847 4.14 dimana : H = tinggi kolom Universitas Sumatera Utara atau secara umum lebih dikenal sebagai : Hn M M V bawah k u atas k u k u . . . + = ………………… SNI-2847 4.15 Untuk kolom tingkat pertama Hn M M V bawah k kap atas k u k u . . . + = …………………SNI-2847 4.16 Untuk kolom tingkat teratas Hn M M V bawah k kap atas k kap k u . . . + = ………………… SNI-2847 4.17 Dalam segala hal, besarnya nilai diatas tidak perlu lebih besar dari E L D mak k u V K V V V 3 . 5 5 . 2 . 1 . + + = ………………… SNI-2847 4.18 dimana : M u.k = momen rencana kolom pada ujung kolom M kap = momen kapasitas kolom pada ujung kolom Hn = adalah tinggi bersih kolom V D = gaya geser kolom akibat beban mati tak berfaktor Universitas Sumatera Utara V L = gaya geser kolom akibat beban hidup tak berfaktor V E = gaya geser kolom akibat beban gempa tak berfaktor Gambar 4.4 Kolom Portal dalam Kondisi Terjadinya Sendi-sendi Plastis pada Kedua Ujung Balok yang Bertemu dengan Kolom tersebut Urutan langkah perencanaan selengkapnya di dalam mendesain bangunan 6 tingkat dan bangunan 10 tingkat dapat dilihat pada gambar 4.5 DIAGRAM ALIR PERENCANAAN BANGUNAN 6 TINGKAT DAN BANGUNAN 10 TINGKAT Mulai Informasi perencanaan Umum 1 Persyaratan Tata Letak Struktur 2 1 Beban Gravitasi 3 Beban Gempa 4 Beban Mati 3a Beban Hidup 3b Universitas Sumatera Utara Gambar 4.5 Diagram Alir perencanaan Struktur pemikul MomenKhususDaktilitas penuh benar telah yang F V T V z W z W F W R I C V Cn asalkan T Sembarang Trial n n 1 1 1 1 1 1 1 , , ∑ = = = = Interstory Drift 5 T 0,7 : 1.2 d 1- d 1 h 1 0,02 T 0,7 : 1.2 d 1- d 1 h 1 0,025 Program komputer Analisis Struktur 6 Momen Rencana Balok portalP IR.M 7 Mu, b = 1,2 M 1 + 1,6 M 1 Mu, b = 1,2 M 1 + 0,5 M 1 ± 1,1 M E Mu, b = 0,9 M 1 ± 1,1 M E Penulangan Lentur Tumpuan 8 dan Lapangan Balok Portal P IR.M max , , 2 lentur M P M P Mu b Mn d x b x p As bd b Mu IR IP = φ 1 Universitas Sumatera Utara Geser Rencana Balok Portal Desain Kapasitas R IR.V 9 2 1 2 5 , 2 , 1 7 , 3 , 5 5 , 2 , 1 5 , 2 , 1 7 , , 4 , 1 , , max _ _ 2 = + − − = + − − = − − + = + + = + + + = = = + + Vc maka Vub Vub Jika Vub Vub Vub x Ln n Ln Vub Vub Vub Vub x Ln d Ln Vub V V Ln M M x Vub V K V V Vub V V Ln M M x Vub b Mnak b Mkap d b Rn b Mnak dalam Luar dalam dalam E D kap kap E E D E D kap kap 1 Penulangan geser Balok P IP,V 10 . . . 6 , 6 1 Geser V Pi V Pi Vu Vc Vs Vs d fy Av S Vc Vub Vs d bw fc Vc platis Sendi Luar Di Vc is SendiPlast Pada g g maks plentra + Φ = − = = = Momen rencana Kolom 11 3 , ln 7 , 3 , ln 7 , 3 , ln 7 , 3 , ln 7 , 1 1 kapbykx kapbykx kapbxkx kapbxkr bawah ky u kapbykx kapbykx kapbxkx kapbxkr atas ky u kapbykx kapbykx kapbxkx kapbxkr bawah kx u kapbykx kapbykx kapbxkx kapbxkr atas kx u E E E E E E E E M M M M I hn h M M M M M I hn h M M M M M I hn h M M M M M I hn h M i lantai atas M i lantai bawah M i lantai atas M i lantai atas M i lantai bawah M i lantai atas M + + + = + + + = + + + = + + + = − + = − + = α ω α ω α ω α ω α α ϑ ϑ ϑ ϑ 2 Universitas Sumatera Utara Gambar 4.5 Lanjutan Momen Maksimum Kolom 12 2 3 , 3 , 5 5 , 2 , 1 3 , 3 , 5 5 , 2 , 1 max max Ex Ey Ly Eh kx u Ey Ex Lx Eh kx u M M K M M M M M K M M M + + + + + + = = Momen Desain KolomP IR.M 13 M X Design = minimum Maksimum M u.kx rencana : M u.kx maksimum M y Design = minimum Maksimum M u.ky rencana : M u.ky maksimum Gaya aksila rencana kolom 14 [ ] [ ] [ ] [ ] x kapks kapks y kaps kaps u L D ky u x kapks kapks y kaps kaps u L D ky u y kapks kapks x kaps kaps u L D kx u y kapks kapks x kaps kaps u L D kx u M M M M L R N N M M M M L R N N M M M M L R N N M M M M L R N N 3 , 7 , 5 , 2 , 1 . 3 , 7 , 5 , 2 , 1 . 3 , 7 , 5 , 2 , 1 . 3 , 7 , 5 , 2 , 1 . min max min max ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ − + − + + = − + − + + = − + − + + = − + − + + = Gaya Aksial Maksimum Kolom 15 3 , . 3 , 5 5 , 2 , 1 3 , . 3 , 5 5 , 2 , 1 3 , . 3 , 5 5 , 2 , 1 3 , . 3 , 5 5 , 2 , 1 min max min max EX EY L D uky EX EY L D uky EY EX L D ukx EY EX L D ukx N N K N N N N N K N N N N N K N N N N N K N N N + + = + + = + + = + + = Gaya Aksial Desain Kolor Ndesign.maks = minimum N u.kx maks rencana : N u.kx maks maksimum Ndesign. Min = minimum N u.ky min rencana : N u.ky min maksimum Universitas Sumatera Utara Gambar 4,5 lanjutan Penulangan kolom akibat MU.k dan Nu.k desain 17 . , . . . aksial N Pi V Pi N Nn Lentur M Pi M Pi M M gx RX k u R k u n Φ Φ 2 3 Momen Kapasitas Kolom 18 Mkap = 1,4’ M nak : fy = 400 Mpa Gaya Geser Rencana Kolom 19 hn M M V kxbawah x kxatas x k x + = . Gaya Geser maksimum kolom 20 E E D k u V K V V V 3 , 5 5 , 2 , 1 min + + = Gaya Geser Desain Kolom P ir.y 21 V u.kx Desain = minimum V u.kx rencana maksimum V u.ky Desain = minimum V u.ky rencana maksimum Penulangan geser kolom P ir.y 22 . . . 6 , . 6 14 1 , geser V Pi V Pi Vu Vc Vs Vs d fy Av S V desain A Vu Vs d x bw x fc Ag x Nu Vc g R maks a + Φ − = − =               + = Universitas Sumatera Utara

IV.3 Persyaratan Perencanaan Seismik