REDESAIN STRUKTUR GEDUNG HOTEL GOLDEN TULIP MATARAM DENGAN SISTEM BALOK GRID REDESIGN OF GOLDEN TULIP HOTEL BUILDING MATARAM BY GRID BEAM SYSTEM - Repository UNRAM
Artikel Ilmiah REDESAIN STRUKTUR GEDUNG HOTEL GOLDEN TULIP MATARAM DENGAN SISTEM BALOK GRID REDESIGN OF GOLDEN TULIP HOTEL BUILDING MATARAM BY GRID BEAM SYSTEM
Tugas Akhir Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Jurusan Teknik Sipil oleh:
GHINAN SYAHPUTRI F1A 011 048 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MATARAM 2016
REDESAIN STRUKTUR GEDUNG HOTEL GOLDEN TULIP MATARAM
DENGAN SISTEM BALOK GRID
REDESIGN OF GOLDEN TULIP HOTEL BUILDING MATARAM
BY GRID BEAM SYSTEM
1
2
2 Ghinan Syahputri , Hariyadi , I Wayan Sugiartha
JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS MATARAM
ABSTRAK
Hotel Golden Tulip Mataram terdiri dari 11 lantai dengan tinggi 42,8 m yang berada di kota
Mataram dengan wilayah gempa 5. Gedung ini menggunakan struktur beton konvensional dengan
sistem portal dan rangka pemikul beban lateral. Suatu rangka terdiri dari kolom, balok serta pelat yang
akan menumpu semua beban penghuni diatasnya dengan ketebalan yang relatif kecil jika
dibandingkan dengan bentangnya, sehingga kekakuan pelat berkurang. Maka dari itu dilakukan
redesain dengan menggunakan struktur grid yang efektif untuk kondisi bangunan dengan bentang
lebar, yang dapat menambah kekakuan pelat.Dalam perancangan ini dilakukan redesain pada gedung Hotel Golden Tulip Mataram guna
mendapatkan ruangan yang lebih luas tanpa mengubah desain awal secara signifikan, dengan
menggunakan sistem balok grid. Maka bentangan pelat didesain lebih luas dan jumlah kolom
dikurangi. Dengan demikian gedung ini dapat berfungsi dengan lebih baik sebagai gedung hotel yang
membutuhkan ruangan yang luas. Selain itu, dengan adanya balok grid maka penggunaan plafond
tidak dibutuhkan. Untuk memudahkan perancangan, digunakan software ETABS v.9 dalam membantu
pemodelan struktur, pembebanan struktur, dan menganalisa gaya dalam struktur yang dijadikan data
dalam perancangan. Beban yang bekerja pada gedung terdiri dari beban statis, yaitu beban hidup dan
beban mati, serta beban dinamis, yaitu beban gempa.Berdasarkan hasil redesain dengan sistem balok grid ini, diperoleh pelat dengan bentang
yang luas dan kekakuan yang lebih besar karena balok grid dapat berperan sebagai jaringan balok
anakan. Tebal pelat dapat dikurangi dari 120 mm menjadi 70 mm dengan tulangan D10. Balok grid
yang digunakan berbentuk trapesium dengan tulangan utama D16 dan tulangan sengkang P8. Balok
utama dan kolom menggunakan tulangan utama D22 dengan tulangan sengkang P10 untuk balok
utama, dan D12 untuk kolom. Kemudian pondasi didesain menggunakan pile cap berdimensi
5,5×5,5×1,1 m dengan bore pile berdiameter 0,5 m berjumlah maksimum 16 tiang di setiap kolom, dan
dibor sampai kedalaman 20,6 m.Kata kunci : Balok grid, Pelat, ETABS.
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Universitas Mataram
2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Universitas Mataram
I. PENDAHULUAN
Suatu rangka pada bangunan gedung dibandingkan dengan panjang bentangnya dan biasanya terdiri dari: kolom yang meneruskan berakibat pada kurangnya kekakuan pada beban sampai ke dasar bangunan, balok yang pelat lantai. Struktur grid merupakan salah memikul beban pelat di atasnya dan pembagi satu sistem yang cocok dan efektif untuk beban kepada kolom, serta pelat lantai yang digunakan pada kondisi bangunan dengan merupakan struktur bidang datar yang bentang yang lebar, sehingga pada gedung menumpu semua beban penghuni diatasnya Hotel Golden Tulip sebagai bahan studi dengan ketebalan yang relatif sangat kecil jika perencanaan tugas akhir ini akan dilakukan redesain pada struktur gedungnya.
Beban statis dan beban dinamis yang dipikul oleh pelat lantai pada umumnya tegak lurus terhadap permukaan pelat. Semakin luas permukaan pelat pada suatu ruangan semakin besar pula beban yang dipikul, sehingga lendutan yang dihasilkan cukup besar. Memanfaatkan sistem kisi-kisi, yang secara umum dikenal dengan struktur grid ini dapat memberikan kekakuan dan mengatasi lendutan pada pelat lantai. Selain itu, Karena bentuknya yang dapat dibuat sesuai selera, maka dapat menjadi plafon hiasan yang mempunyai nilai estetika dan artistik. Struktur grid mempunyai sifat utama dapat mendistribusikan beban pada kedua arah secara seimbang. Sehingga struktur ini akan digunakan sebagai bahan studi perencanaan dalam tugas akhir ini.
Balok grid merupakan struktur bidang yang dibentuk oleh balok menerus bertemu dan menyilang, baik sejajar maupun diagonal yang digunakan untuk meningkatkan kekakuan pelat, sehingga dapat mengurangi lendutan pada pelat lantai. Balok grid dianggap sebagai jaring penyangga pelat lantai.
Gambar 1.1 Analisis Sistem Balok GridSederhana Maka dari itu, tujuan dari tugas akhir ini adalah dapat merencanakan struktur gedung
Hotel Golden Tulip Mataram dengan sistem balok grid, sehingga bentangan pelat menjadi luas dan jumlah kolom dapat dikurangi. perencanaan tugas akhir ini akan dilakukan redesain pada struktur gedungnya.
Beban statis dan beban dinamis yang dipikul oleh pelat lantai pada umumnya tegak lurus terhadap permukaan pelat. Semakin luas permukaan pelat pada suatu ruangan semakin besar pula beban yang dipikul, sehingga lendutan yang dihasilkan cukup besar. Memanfaatkan sistem kisi-kisi, yang secara umum dikenal dengan struktur grid ini dapat memberikan kekakuan dan mengatasi lendutan pada pelat lantai. Selain itu, Karena bentuknya yang dapat dibuat sesuai selera, maka dapat menjadi plafon hiasan yang mempunyai nilai estetika dan artistik. Struktur grid mempunyai sifat utama dapat mendistribusikan beban pada kedua arah secara seimbang. Sehingga struktur ini akan digunakan sebagai bahan studi perencanaan dalam tugas akhir ini.
Keunggulan struktur grid diantaranya adalah mampu memberikan kekakuan pada arah horizontal yang lebih besar pada portal bangunan, dengan mendistribusikan beban dan momen secara merata pada kedua arah bentangnya. Dengan adanya grid pada pelat, maka jumlah kolom dapat dikurangi dan bentang pelat menjadi lebih luas.
Struktur Grid
Menurut Puspantoro (1993), pelat lantai ketebalannya relatif kecil dibandingkan dengan bentangannya sehingga lendutannya besar.
Pada grid yang lebih kompleks, baik aksi dua arah maupun torsi terjadi. Untuk balok yang semakin jauh dari posisi beban yang bekerja, maka torsi dan gaya geser yang timbul lebih kecil karena sudah semakin banyak beban yang diteruskan ke tumpuan oleh aksi longitudinal jalur-jalur tersebut.
Oleh karena itu diberikan balok silang untung mengatasinya.
Aspek menarik mengenai grid satu arah adalah terjadi torsi pada elemen struktur eksterior yang diberikan oleh elemen struktur transversal. Karena elemen-elemen transversal mengalami defleksi, maka ujung- ujungnya akan berotasi. Pada saat yang sama, elemen struktur tersebut memberikan tahanan torsional terhadap rotasi ujung elemen transversal. Dengan demikian ada bagian beban yang dipikul oleh elemen eksterior sebagai aksi torsi.
Pada grid yang lebih kompleks, baik aksi dua arah maupun torsi terjadi. Untuk balok yang semakin jauh dari posisi beban yang bekerja, maka torsi dan gaya geser yang timbul lebih kecil karena sudah semakin banyak beban yang diteruskan ke tumpuan oleh aksi longitudinal jalur-jalur tersebut.
Seperti yan terlihat pada Gambar 1.1, kunci dalam menganalisis struktur grid adalah dengan mengingat bahwa hubungan pada sistem balok menyilang, keadaan keserasian defleksi harus dapat terjadi (Schodek, 1991).
Gambar 1.1 Analisis Sistem Balok GridSederhana Maka dari itu, tujuan dari tugas akhir ini adalah dapat merencanakan struktur gedung
Seperti yan terlihat pada Gambar 1.1, kunci dalam menganalisis struktur grid adalah dengan mengingat bahwa hubungan pada sistem balok menyilang, keadaan keserasian defleksi harus dapat terjadi (Schodek, 1991).
Aspek menarik mengenai grid satu arah adalah terjadi torsi pada elemen struktur eksterior yang diberikan oleh elemen struktur transversal. Karena elemen-elemen transversal mengalami defleksi, maka ujung- ujungnya akan berotasi. Pada saat yang sama, elemen struktur tersebut memberikan tahanan torsional terhadap rotasi ujung elemen transversal. Dengan demikian ada bagian beban yang dipikul oleh elemen eksterior sebagai aksi torsi.
Keunggulan struktur grid diantaranya adalah mampu memberikan kekakuan pada arah horizontal yang lebih besar pada portal bangunan, dengan mendistribusikan beban dan momen secara merata pada kedua arah bentangnya. Dengan adanya grid pada pelat, maka jumlah kolom dapat dikurangi dan bentang pelat menjadi lebih luas.
Seperti yan terlihat pada Gambar 1.1, kunci dalam menganalisis struktur grid adalah dengan mengingat bahwa hubungan pada sistem balok menyilang, keadaan keserasian defleksi harus dapat terjadi (Schodek, 1991).
Struktur Grid
Balok grid merupakan struktur bidang yang dibentuk oleh balok menerus bertemu dan menyilang, baik sejajar maupun diagonal yang digunakan untuk meningkatkan kekakuan pelat, sehingga dapat mengurangi lendutan pada pelat lantai. Balok grid dianggap sebagai jaring penyangga pelat lantai.
Menurut Puspantoro (1993), pelat lantai ketebalannya relatif kecil dibandingkan dengan bentangannya sehingga lendutannya besar.
Oleh karena itu diberikan balok silang untung mengatasinya.
Aspek menarik mengenai grid satu arah adalah terjadi torsi pada elemen struktur eksterior yang diberikan oleh elemen struktur transversal. Karena elemen-elemen transversal mengalami defleksi, maka ujung- ujungnya akan berotasi. Pada saat yang sama, elemen struktur tersebut memberikan tahanan torsional terhadap rotasi ujung elemen transversal. Dengan demikian ada bagian beban yang dipikul oleh elemen eksterior sebagai aksi torsi.
Pada grid yang lebih kompleks, baik aksi dua arah maupun torsi terjadi. Untuk balok yang semakin jauh dari posisi beban yang bekerja, maka torsi dan gaya geser yang timbul lebih kecil karena sudah semakin banyak beban yang diteruskan ke tumpuan oleh aksi longitudinal jalur-jalur tersebut.
Gambar 1.1 Analisis Sistem Balok GridOleh karena itu diberikan balok silang untung mengatasinya.
Sederhana Maka dari itu, tujuan dari tugas akhir ini adalah dapat merencanakan struktur gedung
Hotel Golden Tulip Mataram dengan sistem balok grid, sehingga bentangan pelat menjadi luas dan jumlah kolom dapat dikurangi. perencanaan tugas akhir ini akan dilakukan redesain pada struktur gedungnya.
Beban statis dan beban dinamis yang dipikul oleh pelat lantai pada umumnya tegak lurus terhadap permukaan pelat. Semakin luas permukaan pelat pada suatu ruangan semakin besar pula beban yang dipikul, sehingga lendutan yang dihasilkan cukup besar. Memanfaatkan sistem kisi-kisi, yang secara umum dikenal dengan struktur grid ini dapat memberikan kekakuan dan mengatasi lendutan pada pelat lantai. Selain itu, Karena bentuknya yang dapat dibuat sesuai selera, maka dapat menjadi plafon hiasan yang mempunyai nilai estetika dan artistik. Struktur grid mempunyai sifat utama dapat mendistribusikan beban pada kedua arah secara seimbang. Sehingga struktur ini akan digunakan sebagai bahan studi perencanaan dalam tugas akhir ini.
Keunggulan struktur grid diantaranya adalah mampu memberikan kekakuan pada arah horizontal yang lebih besar pada portal bangunan, dengan mendistribusikan beban dan momen secara merata pada kedua arah bentangnya. Dengan adanya grid pada pelat, maka jumlah kolom dapat dikurangi dan bentang pelat menjadi lebih luas.
Struktur Grid
Balok grid merupakan struktur bidang yang dibentuk oleh balok menerus bertemu dan menyilang, baik sejajar maupun diagonal yang digunakan untuk meningkatkan kekakuan pelat, sehingga dapat mengurangi lendutan pada pelat lantai. Balok grid dianggap sebagai jaring penyangga pelat lantai.
Menurut Puspantoro (1993), pelat lantai ketebalannya relatif kecil dibandingkan dengan bentangannya sehingga lendutannya besar.
Hotel Golden Tulip Mataram dengan sistem balok grid, sehingga bentangan pelat menjadi luas dan jumlah kolom dapat dikurangi. Adapun batasan perencanaan dalam studi kasus ini, antara lain: a. Perencanaan struktur gedung hotel meliputi pelat, balok, kolom, dan pondasi, dengan sistem balok grid sebagai penyangga pelat lantainya.
b. Pembebanan dihitung berdasarkan SNI- 1727-2013 dan untuk perencanaan struktur beton berdasarkan SNI-2847-2013.
d. Material yang digunakan dalam merencanakan struktur bangunan ini adalah material beton bertulang yang mempunyai mutu f′
b) Beban Hidup Lantai dan Atap Beban hidup struktur gedung direncanakan pada pelat lantai berdasarkan SNI-1727-2013, yaitu pada lantai struktur gedung sebesar 1,92
Perencanaan pembebanan pada struktur gedung Hotel Golden Tulip ini berdasarkan SNI-1727-2013. Beban-beban yang bekerja pada struktur bangunan ini antara lain: a) Beban Mati Beban mati adalah seluruh bagian dari komponen struktur bangunan yang bersifat tetap dan tidak terpisahkan dari bangunan selama masa layannya.
2.3 Pembebanan Struktur
e. Data tanah menggunakan data tanah dilapangan yaitu data boring dan sondir.
Pendefinisian material akan dilakukan pada ETABS v.9.
y = 400 MPa.
= 240 MPa dan mutu baja tulangan deform f
y
20 MPa untuk borepile. Untuk mutu baja tulangan polos, f
c
30 MPa, f′
c
c. Struktur utama direncanakan dengan menggunakan sistem balok grid pada pelat dengan konstruksi struktur beton bertulang untuk seluruh elemen struktur.
c. Perencanaan tidak meliputi instalasi mekanikal, elektrikal dan saluran air.
b. Tinggi lantai dasar adalah 3,8 meter, tinggi lantai Ground Floor adalah 6,4 meter, kemudian tinggi lantai dua adalah 4,6 meter, serta tinggi antar lantai tipikal selanjutnya adalah 3,6 meter.
a. Bangunan dengan jenis tidak beraturan untuk fungsi Hotel 11 lantai.
Pengerjaan dimulai dengan menggambar pemodelan struktur bangunan pada program ETABS v.9. Tugas akhir ini akan memodelkan struktur bangunan gedung Hotel 11 lantai dengan lokasi wilayah gempa 5. Data karakteristik geometri bangunan adalah sebagai berikut:
2.2 Geometri Struktur
d. Pemodelan Pondasi .
c. Penggambaran Elemen Kolom
b. Penggambaran Elemen Balok dan Balok Grid
a. Penggambaran Elemen Pelat
3D dengan menggambar semua elemen menggunakan program ETABS v.9 dan menggunakan buku panduan (Aplikasi Perencanaan Gedung dengan ETABS). Elemen struktur tersebut antara lain :
Struktur dimodelkan sebagai portal terbuka dan kolom terjepit kaku pada pondasi. Pemodelan struktur gedung dilakukan secara
2.1 Pemodelan Struktur
e. Software pemodelan struktur menggunakan program ETABS v.9, sedangkan menggambar hasil desain dengan program AutoCAD 2007.
d. Tidak meninjau dari segi metode pelaksanaan, analisa biaya, arsitektural dan manajemen konstruksi.
II. DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR
kN/m² dan lantai atap gedung sebesar 0,92 maksimum dari struktur bangunan yang kN/m². dirancang ulang dengan sistem balok grid.
c) Beban Gempa (E) Beban gempa adalah beban yang diakibatkan
2.4.2 Proses Output Data
oleh pengaruh gempa bumi. Untuk Proses output disini yaitu membuat tabulasi perencanaan ini, direncanakan terhadap dari hasil analisis struktur yang dilakukan pada pembebanan gempa akibat pengaruh gempa struktur bangunan. Data hasil analisis struktur rencana dalam arah pembebanan sesuai SNI- akan digunakan dalam merancang desain 1726-2012 dengan metode analisis statik struktur dengan sistem balok grid yang aman ekuivalen dan dinamik Respons Spektrum. sesuai standar yang telah ditetapkan. .
Merencanakan elemen struktur,
2.4 Metode Analisa Data
sebelumnya harus memenuhi hasil dari
2.4.1 Proses Input Data
analisis struktur yang akan ditabulasi. Jika Proses input data untuk perencanaan hotel belum, maka akan dilakukan analisis ulang dengan pengoperasian program ETABS v.9 dengan melakukan preliminary desain kembali. terdiri atas 3 langkah, yaitu:
a) Permodelan Struktur
2.4.3 Bagan Alir
Yang pertama dilakukan yaitu Langkah-langkah perencanaan yang akan memasukkan data-data sekunder untuk dilakukan dapat dilihat dalam bagan alir pada pengoperasian program ETABS v.9. Langkah- Gambar 2.1. langkah pengerjaannya antara lain:
a. Pembuatan Grid Lines
b. Pendefinisian material struktur
c. Perencanaan dimensi elemen struktur sementara
b) Pembebanan Struktur
Pada proses ini didefinisikan beban- beban yang akan bekerja pada struktur bangunan. Untuk analisis struktur diperlukan dua macam load case (pembebanan) statis dan pembebanan dinamis.
a. Pembebanan statis (beban mati dan beban hidup) b. Pembebanan dinamis (beban gempa)
c) Analisis Struktur
Analisa struktur merupakan proses terakhir dari pengoperasian program ETABS v.9. Pada proses ini dapat dilihat hasil dari pengoperasian program ETABS v.9, berupa
Gambar 2.1 Bagan Alir Perancangan data-data gaya dalam dandisplacement
Struktur dengan Sistem Balok Grid
III. ANALISA DAN PEMBAHASAN
3.1 Umum
36 = 25,333 mm
ℓ 0,8 +
ℓ 0,8 + 36 + 9β = 20,122 mm dan tidak perlu melebihi: h ≤
Batasan tebal minimum pelat lantai dua arah menurut SNI 2847-2013 adalah sebagai berikut. h =
Pondasi pada perencanaan struktur ini diasumsikan sebagai jepit, karena pondasi menggunakan tiang pancang yang kedudukan pondasi dianggap tidak mengalami rotasi dan translasi.
3.3 Perancangan Struktur
3.3.1 Pelat Lantai Pembebanan
Beban Kombinasi, Q
= 1,2 Q
y = 400 MPa.
d) Pondasi
= 240 MPa dan mutu baja tulangan deform f
y
Untuk mutu baja tulangan polos, f
c 20 MPa untuk borepile.
30 MPa, f′
c
Material yang digunakan dalam merencanakan struktur bangunan ini adalah material beton bertulang yang mempunyai mutu f′
3.2.1 Material Struktur
3.2 Data Masukan
Proses analisis perhitungan struktur Hotel Golden Tulip menggunakan software ETABS v.9 dengan data masukan perencanaan yang sudah ditentukan. Hasil dari analisis berupa data gaya dalam struktur dan displacement maksimum, yang selanjutnya hasil dari analisis tersebut dapat digunakan sebagai data dalam redesain Hotel Golden Tulip dengan menggunakan sistem balok grid.
Karena dianggap tidak perlu, bukan berarti tidak boleh. Dipakai ketebalan pelat lantai dan atap, h = 70 mm.
- 1,6 Q
c) Pelat
ty
2
= 0,217 kNm M
tx
= 0,052Q
U
L
x
2
= -0,052×6,14×1,19
2
= -0,452 kNm M
= 0,052Q
2
U
L
x
2
= -0,052×6,14×1,19
2
= -0,452 kNm
Penulangan
ρ = 0,85f′ f
1 − 1 −
2M ϕ 0,85f′ bd
= 6,3 × 10
= 0,025×6,14×1,19
x
Dimensi kolom yang digunakan: KA-1 (800 × 1100), untuk basement sampai dengan lantai 3 ; KA-2 (700 × 1000), untuk lantai 5 sampai dengan lantai 8 ; KA-3 (550 × 950), untuk lantai 9 sampai dengan lantai atap ; KB-1 (700 × 1100), untuk basement sampai dengan lantai 3 ; KB-2 (600 × 1000), untuk lantai 5 sampai dengan lantai 8 ; KB-3 (450 × 950), untuk lantai 9 sampai dengan lantai atap ; CL-1 (400 × 600), untuk semua lantai.
x
b) Kolom
Dimensi balok yang digunakan dalam perancangan: Balok induk BI-1 400×800 mm dan BI-2 400×700 mm, B1 300×650 dan B2 200×400 ; Balok grid (150-350)×300 berbentuk trapesium dengan kemiringan 1:3.
U
a) Balok
D
L
= 1,2× 2,56 +1,6 × 1,92 = 6,14kN/m
2 Momen yang Menentukan
Berdasarkan tabel pada Lampiran 1.4, untuk L
y
/L
= 1,22/1,19 = 1,025 ≈ 1,0. Dan pelat terjepit penuh pada semua sisinya, maka diperoleh koefisien sebagai berikut. M
L
lx
3.2.2 Dimensi Komponen Struktur
U
L
x
2
= 0,025×6,14×1,19
2
= 0,217 kNm M
ly
= 0,025Q
U
= 0,025Q
1,4 1,4 ρ
= = = 0,0058 f 240
2 A = ρ .b.d = 0,0058×1000×40 = 232 mm s,u min
π /4 ø b s = = 338,5 mm A
,
s = 3h = 3 × 60 = 180 mm → dipakai
max
π /4 ø b A = = 436,4 > A → OK!
, Penulangan
s Akibat Momen Lentur, momen negatif
Penulangan tumpuan dan lapangan untuk M 64,69 momen positif dan negatif dihitung dengan
M = = = 71,88 kNm ϕ 0,9 cara yang sama.
1,4 1,4 ρ = = = 0,0035 f 400
3.3.2 Balok Grid
′
382,5 . β . f
Pembebanan
ρ = = 0,0241 600 + f . f
2 Beban Mati, Q = 2,56 kN/m D
2
0,85f′
2M
L
ρ = 1 − 1 − = 0,0165 ϕ f 0,85f′ bd
Didtribusi beban pelat pada balok grid Luas tulangan tarik yang diperlukan:
2 A = ρ.b.d = 714,038 mm s,u
n = A /A =714,038 / 201,1 = 3,55 ≈ 4 batang
s,u tul
Luas tulangan aktual:
2 A = 4 × 201,1 = 804,4 mm s
−B ± √B − 4AC c =
2A dengan: A = β . b. 0,85. f ′ = 3213 mm
′
Gambar 3.1 Distribusi Beban Amplop PelatB = A . 0,003. E − A . f = −80440 mm pada Balok Grid
′ ′
C = −A . 0,003. E . d = −13513920 mm Balok A arah x :
Maka, 80440 + √80440 + 4 × 3213 × 13513920 c = 2 × 3213
= 78,56 mm
′
c − d
′
C = × 0,003E × A = 69299,63 c h = 2/3 × 0,6 = 0,4 m
Sehingga, tegangan tekan baja aktual: Beban merata (segitiga) = (Q × h) × 2
D
C 69299,63 = 2,048 kN/m f′ = = = 172,3 MPa
′
A 402,2 Berat sendiri balok (150-350)/300
Tinggi blok tekan beton: 0,15 + 0,35
= × 0,3 × 24 = 1,8 kN/m
′ ′ ′
A f − A f = 0,85f ba
2
′ ′ ′
Q = 3,848 kN/m
Dx
A f − A f = 0,85f (b1 + a cos α)a ,
Beban hidup = (Q × h) × 2 = 1,536 kN/m
L diketahui b1 = 150 mm; α = 71,6°.
(Σx y) ; λ = 1,00 2,04 ≤ 0,75 × 0,083 × 1 × √30 × 11363000 Syarat terpenuhi, maka pengaruh torsi atau puntir dapat diabaikan.
→ OK! ρ
′
Momen tahanan balok grid: Σ x y = x y + 2x (z + 3x ) = 11363000 mm Syarat batas maksimum beton balok menahan momen puntir: T ≤ ϕ0,083λ f
0,75 = 59,253 kN
= 44,44
V ϕ
= 2,72 kNm V =
= 2,04 0,75
T ϕ
→ OK! Akibat momen puntir dan gaya geser T =
min
> ρ
t
maks
- 8.h
Menghitung kuat geser balok grid: V = 0,17λ f
.d = 402,2 / (150×314) = 0,00854 ρ < ρ
w
/ b
s
= A
t
/ b.d = 402,2 / (710×314) = 0,0018 ρ
s
ρ = A
= 2 × 201,1 = 402,2 mm
s
n = 245,234/ 201,1 = 1,22 ≈ 2 batang Luas tulangan aktual: A
′
- V
2
tidak boleh melebihi: 0,33 f
Maka dipasang sengkang P8-140 mm untuk daerah tumpuan dan P8-450 mm untuk daerah lapangan. Penulangan balok grid dapat dilihat pada gambar 3.2.
b = 473,66 mm
′
0,062 f
S = A f
0,35b = 459,57 mm
S = A f
= 18,958 kN Maka, jarak sengkang vertikal maksimum adalah nilai terkecil dari: d/2 = 288,5/2 = 144,25 mm atau 600 mm.
s
b d = 0,33 × √30× 150 × 288,5 = 78218,889 N = 78,22 kN > V
′
s
b d = 40,295 kN
Nilai V
2 Berdasarkan SNI 2847-2013 pasal 11.4.5,
= 100,531 mm
s
= 2 A
v
= 59,253 – 40,295 = 18,958 kN A
c
n
= V
s
V
- (b − b
- f
s,u
= ρ.b.d = 245,234 mm
u
f
’.b.h
c
= 0,85.f
c
= 150 + 8×70 = 710 mm Kuat tekan beton sisi tekan setebal flens: C
f
w
Kontrol terhadap balok T murni Lebar efektif balok T dalam menahan tekan: b = b
,9 = 30,73 kNm
ϕ = 27 ,66
= M
nc
n
Luar = 71,88 kNm Akibat Momen Lentur, momen positif M
n
’)×(d – d’)) = 81530135,88 Nmm = 81,53kNm > M
s
’.f
s
’.(b1+a cos α).a)×(d – a/2)) + ((A
c
= ((0,85.f
n
252460,94 = 0,85 × 30 × (150 + a cos 71,6°)a maka, a = 58,74 mm M
= 1267350 N Kemampuan menahan momen akibat beton tekan flens: M
= C
Rasio tulangan tarik akibat momen lentur dengan dimensi yang ada: ρ = 0,0011 A
maks
b w d = 0,0135
f
)h
w
y
600 600
1
b β
w
′ f y b
c
= 0,75 ,85f
= 0,0035 ρ
c
= 1 ,4 400
y
= 1 ,4 f
min
, maka penulangan dihitung sebagai balok biasa. Batas rasio tulangan: ρ
n
> M
nc
M
/2) = 353590650 Nmm = 353,591 kNm
f
. (d – h
2 Kontrol terhadap batas rasio tulangan:
Tumpuan Kontrol dan Analisis Beban Gempa Gaya Geser Dasar Nominal
Pada SNI Gempa 1726-2012 Pasal 7.9.4.1 disebutkan nilai dinamik struktur gedung terhadap pembebanan gempa tidak boleh <
Lapangan 85% nilai respon ragam yang pertama.
Gambar 3.2 Penulangan Balok GridTabel 4.13 Perbandingan Gaya Geser Dasar3.3.3 Portal Struktur
Statik dan Dinamik Statik (0,85V ) Dinamik
s
V 2535,46 2846,87
x
V 3139,14 3178,51
y
Gambar 3.3 Portal yang Ditinjau Beban Hidup dan Beban Mati pada Portal.3.3.3.1 Balok Penulangan
Akibat Momen Lentur, momen negatif M 788,60
M = = = 876,18 kNm ϕ 0,9
1,4 1,4 ρ
= = = 0,0035 f 400
′
382,5 . β . f ρ = = 0,0241 600 + f . f
0,85f′
2M ρ
= 1 − 1 − = 0,0121 f ϕ 0,85f′ bd
2 A = ρ.b.d = 0,0121×400×708 = 3417,3 mm s,u
n = A /A = 3417,3/ 380,13 = 8,99 ≈ 9 batang
s,u tul
Luas tulangan aktual:
2 A = 9 × 380,13 = 3421,17mm s
M = ((A .f – A ’.f ’) (d – a/2)) + ((A ’.f ’)×
n s y s s s s
Beban Gempa pada Portal (d – d’)) = 895,68 kNm > M Luar
n V
n
0,75 = 15,65 kNm
b d = 263,695 kN < V
′
Menghitung kuat geser balok portal: V = 0,17λ f
(Σx y) ; λ = 1,00 11,74 ≤ 0,75 × 0,083 × 1 × √30 × 130058000 11,74 < 44,34 kNm Syarat terpenuhi, maka pengaruh torsi atau puntir dapat diabaikan.
′
= 130058000 mm T ≤ ϕ0,083λ f
Σ x y = x y + 2x (3x ) = 400 × 800 + 2 × 70 × (3 × 70)
0,75 = 749,33 kNm
= 562,00
V ϕ
V =
= 11,74
s
T ϕ
× ϕ = 526, 459 × 0,9 = 473, 813 kNm Akibat Momen Puntir dan Gaya Geser T =
n
= M
r
’ba(d–a/2) = 526, 459 kNm M
c
= 0,85f
n
- 8.h
→ OK! M
min
> ρ
= V
- V
- (b − b )h b d
tidak boleh melebihi: 0,33 f
b = 277,53 mm
′
A f 0,062 f
= 269,28 mm S =
157,08 × 240 0,35 × 400
0,35b =
S = A f
= 376,24 kN Maka, jarak sengkang vertikal maksimum adalah nilai terkecil dari: d/2 = 708/2 = 354 mm atau 600 mm.
s
b d = 0,33 × √30× 400 × 708 = 511879,59 N = 511,88 kN > V
′
s
n
Nilai V
2 Berdasarkan SNI 2847-2013 pasal 11.4.5,
) = 157,08 mm
2
= 2 × (π/4×10
v
A
s
= 2 A
v
= 749,33 – 263,695= 485,64 kN Apabila digunakan sengkang P10 dua kaki, maka: A
c
t
→ OK! ρ
maks
c
/2) = 1153252800 Nmm = 1153,25 kNm
f
. (d – h
c
= C
nc
= 1713600 N Kemampuan menahan momen akibat beton tekan flens: M
f
’.b.h
c
= 0,85.f
= 400 + 8×70 = 960 mm Kuat tekan beton sisi tekan setebal flens: C
nc
f
w
Kontrol terhadap balok T murni Lebar efektif balok T dalam menahan tekan: b = b
0,9 = 456,19 kNm
= 410,57
M ϕ
× ϕ = 895,68 × 0,9 = 806,11 kNm Akibat Momen Lentur, momen negatif M =
n
= M
r
M
M
> M
.d = 2280,78 / (400×708) = 0,00805 ρ < ρ
= 5 × 380,13 = 1900,7 mm
w
/ b
s
= A
t
/ b.d = 2280,78 / (960×708) = 0,00336 ρ
s
Kontrol terhadap batas rasio tulangan: ρ = A
0,85f ′b = 31,056 mm
a = A f
2
s
n
n = 1641,95 / 380,13 = 4,32 ≈ 5 batang Luas tulangan aktual: A
2
= ρ.b.d = 1641,95 mm
s,u
= 0,00242 A
= 0,0128 Rasio tulangan tarik akibat momen lentur dengan dimensi yang ada: ρ
β 600 600 + f
0,85f ′ f b b
= 0,0035 ρ = 0,75
1,4 400
1,4 f =
, maka penulangan dihitung sebagai balok biasa. Batas rasio tulangan: ρ =
Maka dipasang sengkang P10-50 mm untuk daerah tumpuan dan P10-260 mm untuk daerah lapangan. Penulangan balok dapat dilihat pada gambar 3.4.
I E EI = = 2,02 × 10 MPa
2,5 × 1 + β
⁄
ѰA = = 1,6
(Ujung atas Kolom) ⁄
⁄
ѰB = = 1,9
(Ujung bawah Kolom) ⁄
Berdasarkan nomogram pada lampiran 1.6, untuk ѰA = 1,6 dan ѰB = 1,9 diperoleh nilai k = 1,56. Maka:
Tumpuan (kiri) dan lapangan (kanan)
Gambar 3.4 Penulangan Balok kl 1,56 × 5600= = 26,47 r 0,3 × 1100 26,47 > 22, termasuk kolom panjang
3.3.3.2 Kolom
I = 1 12 ⁄ b h = 4,69 × 10 MPa Beban tekuk Euler yang terjadi adalah:
I E EI = = 3,02 × 10 MPa
π EI
2,5 × 1 + β P = = 26096689,29 N
(kl )
I
1
1 I = = bh = 8533333333 mm
P = 2 (P + P ) = 115642845 N
c c1 c2
2
2
12 Menghitung faktor-faktor kekangan ujung, Ѱ
P = 2 (P + P ) = 31793660 N
u U1 U2
yang terjadi pada kolom Sehingga, bila digunakan faktor reduksi
⁄
ѰA = = 2,4
(Ujung atas Kolom) ⁄ kekuatan, ϕ = 0,75 maka faktor pembesaran
yang terjadi adalah:
⁄
ѰB = = 2,8
(Ujung bawah Kolom) ⁄
δ = = 1,6 > 1 !
( ⁄ ϕ )
Berdasarkan nomogram pada Lampiran 1.6,
1 δ = = 1,6 > 1 ! untuk ѰA = 2,4 dan ѰB = 2,8 diperoleh nilai k
1 − (∑ P ϕ ∑ P ⁄ ) = 1,73. Maka:
Sehingga diperoleh momen rencana terfaktor kl 1,73 × 5600 yang diperbesar:
= = 29,36 rh 0,3 × 1100 M = M = δ M2b + δ M2
u c b s s
29,36 > 22< maka merupakan kolom panjang M = δ M2 + δ M2 = 681,952 kNm
uy by buy sy suy
Beban tekuk Euler yang terjadi adalah: Portal arah x dan y dihitung dengan cara yang
π EI sama. P = = 31724733,23 N
(kl )
Penulangan
Faktor kekangan ujung pada kolom luar juga
6
2
6 R = M × 10 / ( b × d ) = 3327,02×10 / (1100 n n
dihitung untuk mendapatkan nilai faktor
2 × 739 ) = 5,5
pembesaran momen δ . Dimensi kolom luar
S
berbeda dengan kolom dalam, maka: 0,85. f ′
2Rn ρ
= × 1 − 1 − = 0,01 ⁄
I = 1 12 b h = 3,14 × 10 MPa
′
fy 0,85. f
- h/2) + A
b
' ( h/2 - d') = 4309482752 Nmm = 4309,48 kNm > M
= 372,46 mm f
= V
' = 600 × (c
n
V
Tulangan Geser
= 3327,02 kNm OK! Tulangan arah x dan y dihitung dengan cara yang sama.
oxperlu
s
× c
' × f
s
(d
y
× f
s
' × b × a × (h/2 - a/2) + A
c
2 Dicoba 22D22 pada masing-masing sisi yang
= β
1
s
/ ϕ = 135,49 / 0,6 = 225,82 kN Kuat geser beton, V = 2 1 +
u
ρ = 2 × 0,01 = 0,02 → 2 % OK! A
s
=A
s
'= ρbd = 0,02 × 1100 × 739 = 16258 mm
sejajar dengan sumbu X, maka: A
= A
oxn
s
' = 8362,64 mm
2
c
b
= (600 × d) / (600 + f
y
) = 443,4 mm a
b
= 0,85 × f
- – d’ / c
× f
) = 517,46 Mpa f
V
= 0,6 × 1095,8kN = 657,48 kN >
c
14A f ′/6 b d = 1095,8 kN Tahanan geser beton, Φ × V
P
s
b
b
s
n
' > f
y
= 400 MPa, maka: f
s
' = f
y
= 400 MPa P
- A
nb
= 0,85 × f
- A
, tidak perlu tulangan geser. Tetapi untuk faktor keamanan dan untuk mengurangi bertambahnya retak diagonal, serta mengikat tulangan longitudinal (tulangan lentur) agar tetap pada posisinya, maka diberikan tulangan geser atau sengkang. Luas tulangan geser sengkang D12, A
' × b × a
= 339,3 mm Jarak sengkang maksimum, s
A A − 1 = 211,95 mm
Maka dipasang sengkang D12-320 mm di sepanjang kolom. Tulangan Transversal A = 0,3 sb f ′ f
b = 333,05 mm
′
A f 0,062 f
= 323,14 mm S =
A f 0,35b
= d / 2 = 1039 / 2 = 519,5 mm S =
max
w
v
) / b
y
× f
v
s = (3 × A
2
= 226,2 mm
2
= 2 × π / 4 × D
c
b
y
n perlu
A′ f
' = 15,686 P =
c
/ 0,85 f
y
/ bd = 8362,64 / (1100 × 739) = 0,01 m = f
s
= 3327,02/11845,03 = 281 mm ρ = A
n
/P
ox
= 11845,03 kN, maka keruntuhan yang menetukan adalah lelehnya tulangan tekan. e = M
n perlu
< P
nb
P
’ = 10447503 N = 10447,5 kN
s
' × f
s
- bhf′
- 1,18 = 14590,15 kN > P
- 0,5
′
OK! P
s
y
OK! M
y
' = 600 × (c - d' / c) = 540,89 Mpa > f
s
' × b = 14590150,27 / (0,85 × 30 × 1100) = 520,15 mm c = a / β1 = 520,15 / 0,84 = 619,23 mm f
c
/ 0,85 × f
n
a = P
' > f
= ϕ × P
s
' = 0,1×880000×30 = 2640000 N 10942,61 kN > 2640 kN OK! Cek tegangan pada tulangan desak f
c
f
g
> 0,1 A
r
= 0,75 × 14590,15 = 10942,61 kN P
n
r
P 8883,77 sb f ′ ⁄
A = 0,09 = 688,5 mm → dipakai = = 10,1 N mm A 0,8 × 1,1 f
2 0,1f ′ = 0,1 × 30 = 3 N mm ⁄ < P A ⁄
Dipasang 7 D 12 = 791,68 mm Maka V dihitung dengan persamaan:
c,h
2 P V = − 0,1f ′ b h = 568,25 kN
,
3 A V + V = V
s,h c,h j,h
V = V – V = 1041,92 kN
s,h j,h c,h
2 A = V / f = 4341,33 mm j,h s,h y
Digunakan sengkang rangkap Ø10 mm
2
2 Luas tersedia = 4 × π/4 × 12 = 452,4 mm
Jumlah lapis sengkang = 4341,33 / 452,4 = 9,6
Gambar 3.5 Penulangan Kolom≈ 10 lapis
3.3.4 Sambungan Balok Kolom Penulangan geser vertikal Hitungan gaya dalam
A ′ P V = V 0,6 + = 542,8 kN
, ,
427,501 A A f ′
M = = 534,38 kNm
,
0,8 V = ϕ (V + V )
j,h c,v s,v
714,602 M = = 893,25 kNm
V = V / ϕ – V = 1757,44 kN
, s,v j,h c,v
0,8
2 A = V / f = 4393,6 mm j,v s,v y
M = ϕM = 1,25 × 534,38
, ,
Jumlah tulangan kolom yang terpasang = 22 D = 667,98 kNm 22 > A
j,v
M = ϕM = 1,25 × 893,25
, ,
Sambungan arah x dan y dihitung dengan cara = 1116,56 kNm yang sama. Maka gambar penulangan kolom
0,7 l ⁄ l ′ M + l ⁄ l ′ M
, , dapat dilihat pada gambar 3.5.
V = 1 2 ⁄ (h + h ) = 268,3 kN
3.3.5 Pondasi
z = z = 0,9d = 0,9 × 739 = 0,665 m Kapasitas Dukung Ujung Bawah Tiang (Q )
b
M
,
f = 0,6 σ N < 4500 kPa ; σ = 100 kPa
b r 60 r
C = 0,7 = 703,14 kN z = 0,6 × 100 × 50 = 3000 kPa
M
,
Q = A × f T = 0,7 = 1175,33 kN
b b b
z = 0,197 × 3000 = 591 kN
V = C + T − V = 1610,17 kN
,
Tahanan Gesek Tiang (Q )
s
b 0,4
V = V = × (1610,17) = 805,09 kN
, ,
h 0,8
Kontrol tegangan geser horizontal minimal
V