SMU MUHAMMADIY AH 2 SURABA Y A DENGAN STR.UKTUR KOMPOSIT BAJA-

N ~8/flo?.
L

TUGASAKIDR
MODIFIKASI PER.ENCANAAN GEDUNG
SMU MUHAMMADIYAH 2 SURABAYA DENGAN
STR.UKTUR KOMPOSIT BAJA-BETON

f{jJ

(!1(

Oleh :

l.J

i " '(

IVAN DWINANDA W.l
3199109 535

PE r··

•'A

t.;

I

A \ N

J

g L _T" • ,.,- • (; I/::.C-1
, T_
r-

•

-

-

1001

lj (,.,..,. f[l..

Tenma, ,,;

H

•..•.,

8-1 .. t ,...

--

PROGRAM SARJANA EKSTENSI LINTAS JALUR
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
INSTITIJT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

/,

7

l

TUGASAKIDR
MODIFIKASI PERENCANAAN GEDUNG
SMU MVHAMMADIYAH 2 SURABAYA DENGAN
STRUKTUR KOMPOSIT BAJA-BETON

DAJAT SUGIHARDJO. MS
1\/JP. 130 816 211

PROGRAM SARJANA EKSTENSI LINTAS JALUR
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2002

ABSTRAK
Pada umumnya gcdung-gedung yang terda;>at di Surabaya direncanakan
menggunakan struktur beton benulang, namun ada kecenderungan pada akhir-akhir mi
struktur komposit baja-beton mulai banyak digunakan. Kecenderungan tersebut memang
belum btsa diketahut sccara pasti penyebabnya, namun dapat dipastikan bahwa struktur
komposit baja-beton atau baja lebih mampu menycdiakan bentang-bentang yang panJang
dalam suatu geometri gedung daripada menggunakan struktur beton bertulang biasa.
Perencanaan bangunan baja sclama ini di Indonesia lebih terbiasa dan lebih banyak
menggunakan metode ASD (Allowable Stress Design), sedangkan untuk metode LRFD
(J,oad Reststance /·actor Design) belum banyak digunakan, padahal metode ini telah

umum dan lama digunakan di luar negeri terutama di Amerika Serikat. Hal ini merupakan
tantangan bagi para praktisi teknik sipil maupun mahasiswa. Kebutuhan tcrhadap
kemampuan mcndesain struktur bangunan baja dengan metode LRFD semakin mendesak
mcngingat segera diberlakukannya era pasar bebas, dimana para desainer, investor dan
praktisi teknik sipil dari luar negeri akan menyerbu masuk Indonesia. SMU

Muhammadiyah 2 Surabaya merupakan obyek yang cukup tepat untuk direncanakan
sebagai stru1:tur bangunan baja dengan metode LRFD. Struk'1Ur gedung ini mempunyai
lay out geometri yang sederhana sehingga tidakJah terlalu sulit untuk dilakukan proses
desain. Perlu diadakan modtfikasi pada geometri gedung untuk mengoprimalkan
kemampuan struktur komposit baja-beton karena pada awalnya gedung ini direncanakan
dengan menggunakan beton benulang.

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas
segala rahmat dan barokah- 1'\ya lah tugas akhir ini dapat terselesaikan. Penyusunan
tugas akhir ini dunaksudkan scbagai salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam
menyelesa1kan studi di Program S-1 Ekstensi Lintas Jalur Jurusan Teknik Sipll FTSP
ITS.
Terwujudnya penyt1sunan tugas akhir ini sungguh tidak terlepas dari bantuarl
serta bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu perkenankar1lah penyusun
mengucapkan terima kasih sebesar-besamya kepada :
I. Bapak lr. Hidajat Soegihardjo, ~s.

selaJ.:u dosen pembimbing tugas akhir

2. Bapak Drs. Kuswiyanto, Kepala Sekolah SMU Muhanunadiyah 2 Surabaya
3. lbu Ida Ariyaningsih, ST, Panitia Bidang Teknik Proyek Gedtmg SMU
Muhanu11adiyah 2 Surabaya
4. Bapak lr. Munarus Suluch, MS, selaku dosen wali
5. lbu Jr. FiJi Sofia, selaku Kajur Teknik Sipil Ekstension FTSP ITS
6. Seluruh staff Paniria Pembangunan Gedung SMU Muhammadiyah 2 Surabaya
7. Seluruh statT dan pcngums Pengurus Cabar1g Muhammadiyah Surabaya
8. Segenap sejawat dan kolega
9. Kcdua orang tua pcnyusun.
Scmoga dengan adanya tugas akhir ini dapat memperluas wawasan dan
mernperkaya 11ahana pustaka para pembaca mengenai perencanaan stn1ktur komposit
baja-beton dengan menggunakan metode LRFD. Tennmya dalarn lllgas akhir ini
masih banyak terdapat kckurangan-keJ..-urangan, maka penyusuo sangat mengharapkan
adanya kritik dan saran yang akan membantu meleogkapi tugas akhir ini.

Surabaya, Januari 2002

( PenytiS\UI )

DA FTAR lSI
ABSTRAK
KATA PENGA~TR

.......................................... ...... ....... ..... ..... .

DAtfAR lSI . .......... ......... ... ............... ... ... ............ ......... ...... .... ..

II

DAITAR TABEL ...... ................ .. ............. ............................... ....

VI

DAITAR GAMBAR .. ......... ...... ... ... ...... ....... . .................. ... ...... ...

VII

DAITAR NOTASI .. . ... ... ... . . . .. . .. . . . . . . . . . . .. . .. . .. .. .. .... ... .. . .. . .. . ..... . ..... .

VIII

BAB I

PE>.'DAHlJLUAN
1.1 . Latar Belakang ... ... ................................. ............... ... .. .
1.2. Pennasalahao ............ ... ............. ......... ................... ... ..
1.3. :vlaksud dan Tujuan . . . . . . ...... ...... ... .... .. ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 2
1.4. Lingkup Pembahasan ... ... ... ... ... ... ... . .. ... ... ... ... ... ... ... ... .. . .. 2
1.5. Mctodologi Pcmbahasan . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . ... .. . ... .. . ... .. . ... . 3

1.6. Sistcmatika Penulisan . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . ... . .. . . . . . . .. 4
13AB 11 DASAR TEORI
2. I. lJmmn .. .... .. .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . .. . .. . . . . . . . .. 6

2.2. Sifat dan Karaktcristik Baja ..... .. ................................. ..... . 7
2.3. Proscdur Dcsain ............... ....... .... .. .... .. .......................... 10
2.4. Filosofi Dcsain ...... ..... .. .... .. ... ....... ...... ... .................. ..

10

2.5. Bcban-beban Kerja ......... ... ............... ..................... ......... 12

2.6. Anal isis Struktur ...... . . ... . . .. ...... ...... .......... ... ... .............. 14
2.7. Perencanaan Elemen Struktur ... .... .................... ... ... ... ... ...... 14 2.7.1. Perencanaan Batang Tarik dan Tekan .................. .......... 14
2.7.1.1. Satang Tarik ....................... . ...... ... ....... .. .. ... 14
2.7.1.2. Bataog Tckan ............ ... ... ... ... ... ................... 17

2. 7.2. Pcrencanaan13alok Lentur .... ... ...... .................... ......... 20
2.7.3. Perencanaan Balok Komposit ......................... ...... ...... 22
2.7 .4. Perencaoaan Kolom Komposit ... .......... . .. .. .. .. .. ........... . 27
2.7.5. Perencanarut SambLmgan ... ... ... ... ... ... .. .... ...... .. . ... ..... . 3 1
2.7.5. 1. Sambungan Baut ......... ......... .... ................ ... 31

II

2.7.5.2. Sambungan Las .... .. ........ .. .. ................... .. .... 33
2 8. Pcrcncanaan Elemen Struktur Beton ........................... ...... .... 36

2.8.1. Perencanaan Pelat Lantai Beton ..................... ...... ......... 36
2.8.2. Perencanaan Poer ... .................................................. 37
2.8.3. Perencanaan Sloof ........................ ... ............ ............ 40
2.9. Perencanaan Pondas1 .................................................... .41

2 10. DataPerencanaan ................. .. .. .......... ........ .................. 42

BAB Ill DESAIN STRUKTt.lR PEt\DUKUNG
3.1. Desain Stmktur Atap .............. .. .. ... ...... ........................... .. 44
3. 1.1. Desain Gording ........ . ................ ........... .. .... ... .. . .. ..... 44
3.1.2. Desain Pcnggantung Gording ...................................... 48
3.1.3. Desain Kuda-kuda .... .. ................................. .. ......... 50

3. 1.4. Perencanaru1 Sambungan .... .. .... .. .. . ................. . ...... ...... 52
3.2. Perencanaan Struktur Lantai ............ ...... .. . ......... .. ........ .. ..... 59
3.3. PerencaJJaan Tangga ... ............ ... ............ ...... ............ .. ...... 61

3J. I. Dcsan1 Anak Tangga .................... ........ ............. ... 6 1
3.3.2. Desain Bordes .................................... ....... ...... . .. 63
3.3.3. Desain Sambungan ........................... . .

. .. .... ..... 68

3.4. Pcrcncanaan Balok Anak .............. ...................... .. .. ......... 70
3.4.1. Desain Balok Anak .................. ............... ...

.. .. ... 70

3.4.2. Pcrencanaan Sambungan Balok Anak ............ ... ......... .... 78
BAS IV DESAJN STRUKTUR UTAJ\IIA
-1.1. Pen1bcbanan ......... ................................................ .. ...... 80
4.1.1. Beban Gravitas1 ............... .................. ...... ...... ......... 80
4. 1.2 Beban Gempa ..................................... ... ........ .. .. ..... 82

4.2. Analisa Stn1ktur ........ . ....................... ................... ......... 87
4.3. Pcrencanaan Balok lnduk .... ........ . ..... . ..... ...... ...... ............ 88
4.4. Pcrcncanaan Kolom Komposit .. .. .. . .. .. .. .. .. .. .. ... .. .... . .. .. .. . .. .. 97
4.5. Perencanaan Brcsing ................. . .. .. ...... .... ...................... 104
4.6. Pcrencanaan Sambungan ............ ..... . ...... ... . ..

106

4.6. I. Sambungan J3alok lnduk Melintang - Kolom

106

Ill

4.6.2. Sambungan Balok Induk Memanjang- Kolom ... ............... 107
4.6.3. Sambungan Balok Anak- Balok Induk ... ........ ...... ... . . ... 108
4.6.4. Sambungan Kolom- Kolom ....................................... 109
4.6.5. Sambungan Bracing - Kolom ..................................... 112
4.6.6. Sambungan Brcsing- Bresing ..................................... 116
4.7. Perencanaan Base Plate ............ ...... .................................. 117
BAB V DESAI!'\ PO~DASI
5.1. Perencanaan Pondasi Tiang Pancang .................................... 122
5.2. Desain Poer Pondasi ................................................... .... 125
5.3. Desain SloofPondasi ...................................................... 128
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1. Kesimpulan .... ........ ........................... ........ ....... ...... .... I 30
6.2. Saran ......... ................ .......................... .. . ... ... ....... ... .... I31

DAIT AR PUST AKA .................................. .. ....... ...... .. ... ... ... .. ......... 132
LAMP IRAN- LAMP1R.AN
Lam pi ran I

: Perbitungan beban balok

Lampiran 2

: Perhitungan analisa strul.·tur dengan SAP 2000

Lampiran 3

: Tabel perhitungan tulangan plat lantai

Lampiran 4

: Tabel data tanah dan pondasi tiang pancang

Lampiran 5

: Gambar:
Tampak depan dan tampak samping
2. Dcnah lantai dasar
3. Dcnah Lanta1 I
4. Dcnah Lantai 2

5. Denah Lantai 3
6. Denah Lantai 4
7. Potongan A-A'

8. Potongan B·B'
9. Dcnah Balok Lantai I

iv

10. Denah Balok Lantai 2, 3, dan 4
11. Portal E

12. Ponal4
13. Ponal H
14. Denah Rencana Atap
I5. Sarnbungan I
16. Sambungan 2
17 Kuda-kuda

18. Tangga
19. Denah Pondasi

20. Sloof dan Poer

v

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. :-.:ilai f.1ktortel.:uk pada ujung-ujung ideal . .. . . . . .. . .. ... ... ... ... ... ... ... . 17
Tabel 2.2. Nomogramwuuk menentukan faktor tckuk elemen struktur rangka . .. 18
Tabcl Pcrllitungan Beban Balok .......................................................... 135

VI

DAFTAR GAMBAR
Gbr. 2.l.a. Diagram tegangan-regangan baja . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . ... . . . ... ... . .. ... 8
Gbr. 2. l.b. Diagram tegangan-regangan baja mutu A36 sesuai skala ... ... . . . ... .. . 8
Gbr. 2.2. Dacrah-dacrah pada dia&>ram tegangan-regangan . .. . .. ... . .. .. . ... .. . . .. ..

9

Gbr. 2.3. Luas neno penampang pro til berdasarkan variasi lubang baut . . . . . . . .. ..

15

Gbr. 2.4. Balok komposit dengan garis netral pada slab beton . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . 23
Gbr. 2.5. Dalok komposit dengan garis netral pada pro til baja ... . .. ... . . . ... .. . .. . . 24 .
Gbr. 2.6. Kolom komposit .. . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . .. . .. .. .. . .. . .. . . .. .. .. . .. .. . . 27
Gbr. 2. 7. Kaki-kaki dan tebal efektiflas sudut .. .. .. .. .. . .. .. .. .... .. .... . .. ...... .. . .. 34
Gbr. 2.8. Anggapan perhitungan poer ...... .... .. .... . .... .. .. . .. . . . . .. . . . . .. .. .. . .. .. . 37
Gbr. 2.9. Kondisi geser satu arah . .. . .. .. . . . .. .. ...... ...... ............ ... •. . . . . . . . . . . 38
Gbr. 2. 10. Kondisi geserpons ................ ......... .. ... .. ............ ...... .. .... .... 39

DAFTAR NOTASI

x
~

9

"' faktor reduksi tahanan atau kekuatan

ro
~

faktor tekuk pada elemcn tekan

'A

=

parameter kclangsingan penampang atau perbandingan tcbal-lcbar

eksentrisitas sambungan, jaral. tcgak lums arah gaya an tara titik

penampang

A.:

=

i"l>

"' batas atas untuk kategori penarnpang kompak

I.,

baras atas untuk katcgori penarnpang nonkompak

f,,,..h

=
=
=

i

=

lendutan yang dijinkan

.ro

=

leudutan yang terjadi akibat beban

Ab

=

luas beton penumpu kolom komposil

A<

= luas bersih pcnampang beton

A,-1>

=

Yt

parameter kelangsingan kolom

faktor beban hidup, n.

0.5 blla !.

~MBAHSN

Mengingat luasnya bidru1g perencanaan yang akan timbul dan kcrerbasan
waktu scrta disiplin ilm u yang dikuasai, maka dalam penulisan tugas akhir ini
mempunyai lingkup pcmbahasru1 sebagai berikut :
a. Pcrhihmgan dititikberatkan pada perhitungan srruktur utama dengan tidak
mcmperhatikru1 kaidah-kaidah arsitektural.
b. Pcrumusru1 yru1g dipakai dalam perhitungan adalah sesuai dengan yang tercanrum
dalam literatur, sehingga tidak ada penurunao rwnus.
c. Pcrhitungan srruktur komposit baja-beton SMU Mullammadiyah 2 Surabaya
dilakukan dengan metode LRFD dan analisa srruktur dilalmkan dengan ru1alisis
elastis
d. 1\lodifikasi pcrencanaan dalam tugas akhir ini tidak mcninjau perubaltanpcrubahan yang diakibatkan terhadap analisa biaya, metode pelaksanaan dan
manajemen konstruksi di dalam penyelesaian proyek.
c. Data-data proyek adalah yang didapatkan dari Panitia Pcmbangunan Gedung
SMU Muharnmadiyah 2 Surabaya.
f. Modifikasi percncanaan dilakukan dengan memenuhi kriteria perencamian

struktur yaitu stabil, cukup kuat dan man1pu-layru1.

Do!ngan adanya bmasan rnasalah ini diaharapkan apa yang disajikan dapat
mcncapai wjuan dan untuk mcnghindari kesalahan dalam interprctasi.

I.S.

,\ I ETO 00 tOG I J> EM BA II.\ SAl\'

Scbdum dilakukan langkah-langkah perhinmgan stml,.-tur. tcrlebih dahulu
dilal.ul,.an pcngurnpulan lncratur-litcratur dan pedornan-pedoman pcrencanaan
>lrukwr !•'dun~
mi. l>cban ~tcrnpa

J..omposn l.oaja-bcron berdasarJ..an metode LRFD. Dalam wgas akhir
uihitung sc.,uar ucrrgan card Peraturan Perencanaan Tallon nll

I
I
I

I

'anaso lubany baul

.6
(2.7.5)

Potongan 1-3
Potongan 1-2-3

A~

1

11 .

d.t+

L:-s4u

1

(2.7.6)

Kctcrangan :
A~

adalah luas penampang bntto, mm 2
adalah tebal penampang, mm

d

adalah diameter lubang, 111111

n

adalah banyaknya lubang dalam garis potongan

s

adalah jarak antara sumbu lubang pada arah sejajar sumbu komponen
struktur, mm

u

adalah jarak antara sumbu lubang pada arah tegak lums sumbu komponen
stmktur

Perlu diperhatikan bahwa dalam suatu potongan penampang profil jumlah luas
lubang dibatasi tidak boleh melcbihi 15% Juas penampang utuh.

2. Gaya tarik disalurkan oleh las memanjang
13ila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengclasan memanjang ke komponen
stmkliiT yang bukan pelat, atau oleh kombinasi pengelasan mcmanjang dan
melintang. maka A yang dimaksud dahuu mmus 2.7.4. adalalt luas pcnampang
bmto komponen stmkM dalam mm2•
3.

Gu)tl

wrik dt.wlurkan oleh Ia.\ melmtang

Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pcngelasan melintang, maka A adalah
jumlah luas penampang neuo yang dihubungkan secara langsung dan U

1.0.

.f. Gaya tarik disalurkan oleh las sepanjang dua stsi

Bila gaya tarik disalurkan ke sebuah komponcn stntktur pclat dengan pengclasan
sepanjang kedua sisi pada ujung pelat, dengan f ?: w, maka A adalah luas pelat,
dan
untuk I?: 2w
1111111k 2w

.:- I?: 1,5 w

umuk 1,5w?: I?: w

u - 1.0
u 0,87
u 0,75

Keterangan
I

adalah panjang pengelasan, mm

w

adalah Iebar pelat (jarak antar smnbu penglasan), 111111

17

2. 7.1.2. Bntang Tcknn
Dalam

mcnghitung batang tckan. tcrlcbih dahulu

hams dihnung

kelangsingan batang, >.. yang ditetapkan sebagai betikut :
(2.7.7)

Kcto:nmgan
1..

adalah panJang tekuk batang, yang dthinmg sebagai Lt = k.:. I.

k,

adalah faktor panJang tekuk

I.

adalah panjang tcoritis batang

j,.

adalah tegangan leleh material

H

adalah modulus elnstisitas material
Ni lai taktor panjang tekuk (k,) tergantung pada kekangan rotasi dan translasi

pada ujung-ujung komponen stn1ktur. Kekangan translasi ujung untuk komponen
stmktur tak-bcrgoyang dianggap tak hingga, sedangkan komponen struktur bergoyang
dianggap nol. Pada komponen struktur dengan l\iung-ujung ideal. maka ni lai faktor
rekuk ditcntukan scsuai pad a gambar 2.4. berikut ini.

I
c,,,• .,,,.,.,,,\.,.,,•.•,.n ....
oj .......... ~ "

...... t . . .

(•)

M

(c)

I
.,.

v•'

I I

f

-··I' --I -·I•'

I

I :- ... ,............ ---• II C>
:-

I ,-.. . . ,. . . . ...... . .~
,._~•·1-"'

~-

. .,~

••

I
J'ab.ll 2 I Nlln' f.tklor ld.u~

c~s

~

I

I

i

I

-~

1/

(.1

\I I

~o

:J ;·.~

I

07

I

OGQ

I

(d)

(agai berikut :
(2 7.8. )

(j

Perbandingan momen mersia dengan panjang pada suku pembilang mmus d1 atas
adalah umuk kekakuan kolom, scdangkan untuk suku penyebut mnuk balok-balol..
yang mengapn ttiung kolom vang diperhitmagkan. Dari harga (i unmk ujung A dan /J
mal..a didapat nilai lllktor panjang tekuk pada nomO!,'l'llm yang dibedakan untuk
stmk111r bergoyang dan stnaktur tak-bergoyang.

X<
- ·. c

GB
f :"

!

••

,.

J ••

...

10

••

I

~"

I·. '.'
. .,
I.. .
l L
,, t ,

::1

l,.

l"

·1

I

..

::·

i

,\)(' ,j

·- ) 0

:a

.• • 0

..

t ~t

••
'

.

l

,.
I0

'.

JJO

lJ

'. J
J

~ ~:
j

O>

0

K am;'C.IU('Il 1:1'\!'oiU.t Ul·

l.k.i, "')"lll;

Kon'ronc:"• ~n.\J

1•1

Tabel 2 2 Nomogram untul. mcnenaubn nda~

Batang-batang
kelangsingan yairu ).

tcl..an

yang

.'

I"1..

•

t, ,

0.

~J';

-· •eo

:·) 0 ~

I

1 ••

Ol

•:.; ;,

10

lao

"

Q.

('

,.
. ,.
"

j'H

u r bc:;oy&."'':
(!>)

ral.tor tel.ul. elemen struk1ur rangka

direncanakan

hams

memenuhi

syarar

L. r dtbarasi sebesar 200.

Setelah batang tekan yang direncanakan sudah diketahui kclangsingannya,
maka daya dukungnominal komponen srruktur tckan dihn ung dengan rumus sebagai
benkut :

19

Nn

!,.

r

(2.7.9)

Ag•Jcr· - As; • -

{