STUDI PERBANDINGAN PENGGUNAAN FLAT PLATE
STUDI PERBANDINGAN PENGGUNAAN FLAT PLATE DAN FLAT SLAB DENGAN
DROP PANEL PADA STRUKTUR BANGUNAN DITINJAU DARI SEGI VOLUME
Daniel Rumbi Teruna1, Stanley Prawira2
1Department
of Civil Engineering, University of Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan Kampus
USU Medan
Email: danielterunai@usu.ac.id
2 Departement of Civil Engineering, University of Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan Kampus
USU Medan
Email: stanley_prawira96@students.usu.ac.id
ABSTRAK
Flat plate dan flat slab (dengan drop panel) merupakan jenis pelat dua arah tanpa balok yang
langsung menumpu pada kolom. Flat plate dan flat slab dapat mengurangi ketinggian struktur dan
waktu pengerjaan konstruksi. Namun, flat plate dan flat slab membutuhkan pelat yang lebih tebal
dari biasanya untuk mengatasi lendutan dan punching shear. Dalam penelitian ini, suatu struktur
beton bertulang 7 lantai akan ditinjau dengan variasi bentang 4, 6, dan 8 m. Dalam permodelan,
kolom dianggap sebagai elemen frame, pelat dan drop panel sebagai shell-thin, dan tumpuan
dianggap jepit. Analisis dan desain dilakukan dengan bantuan program ETABS 2016 dengan
memperhitungkan akibat beban mati, hidup, dan gempa (statik ekuivalen) Hasil analisis
menunjukkan diagram momen pada lajur kolom lebih besar daripada lajur tengah. Penggunaan drop
panel pada flat slab dapat mereduksi penggunaan beton hingga 8,36% pada 4 m, 6,87% pada 6 m,
dan 28,47% pada 8 m. Sedangkan untuk tulangan dapat direduksi 5,67% pada 4 m, 21,21% pada 6
m, dan 43,32% pada 8 m.
Kata Kunci: flat plate, flat slab, drop panel, punching shear, lendutan, SNI 2847 2013
ABSTRACT
Flat plate and flat slab (with drop panels) are type of two-way plate without beam that is directly
supported by column. Flat plate and flat slab can minimizing structure height and construction time.
However flat plate and flat slab require thicker plate than usual to overcome deflection and punching
shear. In this paper, 7 floors reinforced concrete structure will be considered at various span of 4, 6,
and 8 m.When modelling, column will be considered as frame element, plate and drop panels as
shell-thin, and bottom restraint as fixed. Analyzing and designing through ETABS 2016 with
calculating the effect of dead load, live load, and quake (static equivalent). The result shows that
moment diagram at column strips is larger than at middle strip. The application of drop panels on
flat slab can save the usage of concrete by 8,36% at 4 m, 6,87% at 6 m, and 28,47% at 8 m. While
for reinforcement can save 5,67% at 4 m, 21,21% at 6 m, and 42,21% at 8 m.
Keywords: flat plate, flat slab, drop panel, punching shear, deflection, SNI 2847 2013
1
1. PENDAHULUAN
Flat slab adalah konstruksi pelat beton bertulang tanpa balok yang sering digunakan dewasa pada
konstruksi beton bertulang pada bangunan, seperti kantor, tempat tinggal, atau fasilitas industry lainya
dengan tinggi menengah (medium-rise office) karena effisiensi dari rasio bentang/tebal (span/depth
ratios) dan segi ekonomis karena mengurangi tinggi lantai.
Dengan tidak menggunakan balok, keuntungan yang dapat diperoleh adalah mengurangi
ketinggian perlantai, selain itu dapat mengurangi beban struktur. Keuntungan yang lainnya adalah
penghematan dalam penggunaan plafon, penulangan yang lebih sederhana, pemasangan perancah dan
bekisting yang sederhana dan ekonomis.
Namun, akibat tidak adanya balok, kelemahan terbesar dari sistem konstruksi ini adalah
kemampuan hubungan kolom-pelat dalam menahan gaya geser yang dapat menyebabkan penyebaran
kerusakan secara horizontal dan menyebabkan pelat dapat runtuh atau lebih dikenal dengan punching
shear. Selain itu, biasanya konsturksi flat slab memiliki pelat yang lebih tebal apabila dibandingkan
dengan pelat konvensional.
Berikut ini adalah tipe-tipe dari flat slab:
• Flat plate
Dengan desain flat plate yang sederhana dalam formwork nya, memiliki kelebihan
kecepatan pengerjaan yang relatif jauh lebih cepat dibandingkan dengan flat slab lainnya.
Sumber: Analysis and Design of Commercial Building with Flat Slab: Abrar, Rahil et al (2015)
Gambar 1 Flat Plate
•
Flat slab with drop panels
Desain slab ini memiliki penambahan drop panels yang berfungsi untuk meningkat
ketahanan pelat memikul punching shear dan momen negative pada hubungan pelat
kolom.
Sumber: Analysis and Design of Commercial Building with Flat Slab: Abrar, Rahil et al (2015)
Gambar 2 Flat Slab with Drop Panels
•
Flat slab with column head
Penambahan column head pada pelat selain meningkatkan tahanan geser pelat, juga
mengurangi momen pada pelat karena memperpendek bentang.
•
Flat slab with drop panels and column head
Desain flat slab with drop panels and column head memberikan lebih banyak keuntungan
karena langsung meningkatkan tahanan geser, tahanan momen tumpuan dan memperkecil
momen lapangan pada pelat.
2
Sumber: Reinforced Concrete: Mechanics&Design, James K. Wigh & James McGregor (2011)
Gambar 3 Flat Slab with Drop Panels and Column Head
2. TINJAUAN PUSTAKA
Menurut Muhammad Ibnu Syamsi (2015) pada penelitian “Perbandingan Analisis Two Way Slab
with Beam dengan Flat Slab (Studi Kasus: Coal Yard PLTU Kalimantan Barat)” bahwa sistem flat slab
(pelat datar) membutuhkan jumlah material beton 2,1% lebih banyak daripada sistem pelat dengan
balok. Kebutuhan baja tulangannya juga 9,67% lebih banyak, akan tetapi sistem pelat datar
membutuhkan waktu pelaksaan yang lebih cepat daripada sistem pelat dengan balok.
“Dikarenakan ukuran dan hubungan antar struktur tanah yang lebih padat, pondasi kolom memiliki
tahanan punching shear yang lebih tinggi dibandingkan dengan flat slab" (Kueres et al, 2017).
Menurut Vikunj k. Tilva (2011) dalam Perbandingan Biaya antara Flat Slab with Drop dan without
Drop pada Bangunan Tahan Gaya Lateral 4 (empat) Lantai, bahwa berdasarkan pengamatan sudut
keruntuhan akibat punching shear berkisar antara 25o hingga 35o.
Momen pada Pelat
Dalam flat plate atau flat slab, pelat ditopang secara langsung oleh kolom tanpa adanya balok. Momen
terbesar ada pada daerah antara kolom ke kolom
Geser pada Pelat
Geser yang terjadi pada flat plate dan flat slab hanya two-way shear atau punching shear yang terjadi
di joint antara pelat-kolom yang menyebabkan terbentuknya kerucut terpancung atau piramida yang
ditunjukan pada Gambar 4.
Sumber: Post-Punching Behavior of Flat Slab: Fernandes Ruiz et al (2013)
Gambar 4 Kegagalan Punching Shear
Kekuatan Geser pada Pelat
3
Peraturan SNI 2847 2013, menyakatan kekuatan geser yang direncanakan harus memenuhi kriteria
berikut:
∅𝑉𝑛 ≥ 𝑉𝑢
Dengan Vuadalah gaya geser terfaktor pada penampang yang ditinjau.Vn adalah kekuatan geser nominal
yang dihitung dengan rumus dibawah ini. Untuk geser, factor reduksi, Ø, diambil 0,75.
Vn = Vc + Vs
Dimana Vcadalah kekuatan geser nominal yang disediakan oleh beton dan Vsadalah kekuatan geser
nominal yang disediakan oleh tulangan geser.
Kuat Geser Nominal Beton, Vc
Desain pelat dua arah terhadap punching shear berdasarkan peraturan SNI, ditentukan Vcharus diambil
terkecil dari (a), (b), dan (c):
1. 𝑉𝑐 = 0,33𝜆√𝑓𝑐′ 𝑏𝑜 𝑑
Dengan λ adalah factor untuk jenis beton ringan (beton biasa digunakan λ=1), fc’adalah mutu beton,
dan d adalah tebal efektif pelat.
𝛼 𝑑
2. 𝑉𝑐 = 0,083( 𝑠 + 2)𝜆√𝑓𝑐′ 𝑏0 𝑑
𝑏0
Dimana αs adalah 40 untuk kolom interior, 30 untuk kolom tepi, dan 20 untuk kolom eksterior.
2
3. 𝑉𝑐 = 0,17(1 + )𝜆√𝑓𝑐′ 𝑏0 𝑑
𝛽
Dengan β adalah rasio sisi terpanjang dan terpendek kolom, beban terpusat, atau daerah reaksi.
Percobaan yang dilakukan oleh Ghali dan Megally menunjukkan diagram hubungan load-deflection
untuk 5 jenis hubungan pelat-kolom untuk membandingkan kekuatan dan perilaku dari penambahan
tiga dari empat metode yang ada (Gambar 5).
Sumber: Reinforced Concrete: Mechanics&Design, James K. Wigh & James McGregor (2011)
Gambar 5 Diagram Load-deflection
Drop Panel
Ukuran minimum drop panel berdasarkan ketentuan SNI pasal 13.2.5 digambarkan dalam Gambar 6.
4
Sumber: Reinforced Concrete: Mechanics&Design, James K. Wigh & James McGregor (2011)
Gambar 6 Drop panel
3. METODE PENELITIAN
Dalam penelitian ini akan dikaji efektifitas penggunaan drop panel pada struktur bangunan dengan
varian bentang 4 m, 6 m dan 8 m. Struktur dimodelkan dengan tinggi antar lantai 4 m dengan total 7
lantai.. Permodelan dalam penelitian ini dilakukan dengan menggunakan bantuan program ETABS
2016. Pelat dimodelkan sebagai plate-thin, kolom dimodelkan sebagai elemen frame, dan tumpuan
dimodelkan fixed.
Gambar 7 Denah Flat Plate dan Flat Slab bentang 4, 6, dan 8 meter
5
Kombinasi pembebanan berdasarkan pada SNI 1727 2013, dengan beban hidup untuk tempat
tinggal adalah 1,92kN/m2 dan beban mati tambahan sebesar 1,0kN/m2.
1. 1,4DL
2. 1,2DL +1,6LL
3. 1,2DL +1,0LL +1,0E
Beban gempa yang digunakan berdasarkan SNI 1726 2012 yang dihitung dengan auto lateral load
pada program ETABS 2016.
Tabel 1 Tabulasi Geometri Struktur Bangunan
Pelat lantai
Kolom
160 mm
220 mm
350 mm
350 mm
150 mm
190 mm
200 mm
120 mm
130 mm
120 mm
600 x 600
800 x 800
1000x1000
800x800
500 x 500
700 x 700
800 x 800
400 x 400
400 x 400
500 x 500
4m
Flat Plate
6m
8m
Flat Plate shear stud
4m
Flat Slab
6m
8m
4m
Pelat
6m
Konvensional
8m
Tebal
drop
panel
140 mm
190 mm
280 mm
-
Panjang
drop
panel
1,5 m
2m
3m
-
Balok
induk
Balok
anak
300x400
400x400
500x500
300x300
4. HASIL ANALISIS
Output dari program ETABS 2016 berupa kebutuhan tulangan perlu kemudian ditabulasikan
kedalam tabel berikut
Tabel 2 Volume Tulangan Perlu (m3)
L (m)
4
Flat Plate
6
8
Flat Plate Shear Stud
Flat Slab with Drop
Panels
4
6
8
4
Pelat Konvensional
6
8
Pelat
Kolom
2,01
2,05
4,06
9,03
3,68
12,71
19,04
5,22
24,26
19,06
3,68
22,74
2,59
1,24
3,83
7,28
2,53
10,014
10,71
3,31
14,02
0,84
0,79
0,94
2,57
1,68
0,79
2,37
4,84
4,41
1,51
8,12
14,04
6
Balok
Total
Tabel 3 Volume Beton (m3)
Panjang Bentang
4m
6m
8m
Flat Plate
Shear Stud
-
350,56
-
842,66
1979,25
1961,33
Flat Slab
Pelat Konvensional
321,27
273,28
784,77
527,8
1416,72
1022,56
Tabel 4 Punching Shear Ratio Dan Lendutan
4m
Flat Plate
6m
8m
Flat Plate Shear Stud
Flat Slab
Pelat
Konvensional
4m
6m
8m
4m
6m
8m
Punching Shear Ratio (max)
0,944
0,968
0,995
0,972
0,972
0,912
-
Lendutan max
(mm)
5,271
12,389
14,654
15,584
4,075
9,964
16,88
6,609
15,857
35,284
Tabel 5 Perbandingan volume beton dan tulangan bentang 4 m
Beton
Tulangan
Flat Plate
350,56
4,06
Flat Slab
321,27
3,83
Efisiensi
8,36%
5,67%
Tabel 6 Perbandingan volume beton dan tulangan bentang 6 m
Beton
Tulangan
Flat Plate
842,66
12,71
Flat Slab
784,77
10,014
Efisiensi
6,87%
21,21%
Tabel 7 Perbandingan volume beton dan tulangan bentang 8 m
Beton
Tulangan
Flat Plate
1979,25
22,74
Flat Slab
1416,72
14,02
7
Efisiensi
28,42%
42,21%
Tabel 8 Perbandingan volume beton dan tulangan bentang 8 m dengan shear stud
Beton
Tulangan
Flat Plate
1961,33
24,26
Flat Slab
1416,72
14,02
Efisiensi
27,77%
42,20%
5. KESIMPULAN
Efektifitas penggunaan drop panels pada struktur bangunan sangat bergantung pada bentang
struktur. Dalam proses desain harus memperhatikan kegagalan struktur akibat punching shear.
Pada struktur flat slab cara untuk memperbesar tahanan pelat terhadap punching shear adalah
dengan penggunaan drop panel, tulangan geser, atau memperbesar ukuran kolom. Beberapa
kesimpulan dari hasil analisis diatas adalah sebagai berikut:
1. Penggunaan drop panel pada flat slab dapat mereduksi penggunaan beton hingga 8,36%
pada 4 m, 6,87% pada 6 m, dan 28,47% pada 8 m. Sedangkan untuk tulangan dapat
direduksi 5,67% pada 4 m, 21,21% pada 6 m, dan 43,32% pada 8 m.
2. Penggunaan drop panel dapat mereduksi volume beton dan tulangan.
3.
Bila tidak menggunakan drop panel, tulangan geser sebaiknya digunakan pada bentang 8 meter
untuk memperbesar tahanan pelat terhadap punching shear.
6. SARAN
Untuk pengembangan penelitian yang lebih lanjut mengenai flat slab, disarankan untuk:
1. Memperhitungkan penggunaan tulangan geser, seperti shear stud atau structural
shearhead pada flat plate.
2. Analisis penggunaan Post Tension pada flat plate untuk bentang yang lebih besar.
REFERENSI
[1] Anjaneyulu, B. dan Prakash, K. Jaya (2016). "Analysis and Design of Flat Slab by Using
Etabs Software". International Journal of Science Engineering and Advance Technology.
4(2):105-112.
[2] Abrar, Rahil et al. (2015). "Analysis and Design of Commercial Building with Flat Slab".
Department Of Civil Engineering Aurora’s Scientific, Techological & Research Academy
Bandlaguda, Near Chandrayanagutta, Hyderabad.
[3] Badan Standardisasi Nasional. (2013). SNI 2847-2013: Persyaratan Beton Struktural Untuk
Bangunan Gedung. Jakarta.
[4] Chavan, G. R. dan Tande, S. N. (2016). “Analysis and Design of Flat Slab”. International
Journal of Latest Trends in Engineering and Technology. 7(1):133-138.
[5] Kueres et al. (2017). "Uniform Design Method for Punching Shear in Flat Slab and Column
Bases". Engineering Structures. 136: 149-164.
[6] Ruiz, M.F et al. (2013). "Post Punching Behaviour of Flat Slab". ACI Structural Jounal.
110-S66:801-812.
[7] Ibnu, M. S. (2015). “Perbandingan Analisis Two Way Slab With Beam dengan Flat Slab
(Studi Kasus: Coal Yard PLTU Kalimantan Barat)”. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika.
18(2):168-175.
[8] MacGregor, James. dan James K. Wight (2011). Reinforced Concrete: Mechanic &
Design Sixth Edition. New Jersey: Pearson.
[9] Tilva, V.K. (2016). “Cost Comparison Between Flat Slab with Drop and Without Drop in
Four Storey Lateral Load Resisting Building”. National Conference on Recent Trends in
Engineering & Technology.
8
DROP PANEL PADA STRUKTUR BANGUNAN DITINJAU DARI SEGI VOLUME
Daniel Rumbi Teruna1, Stanley Prawira2
1Department
of Civil Engineering, University of Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan Kampus
USU Medan
Email: danielterunai@usu.ac.id
2 Departement of Civil Engineering, University of Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan Kampus
USU Medan
Email: stanley_prawira96@students.usu.ac.id
ABSTRAK
Flat plate dan flat slab (dengan drop panel) merupakan jenis pelat dua arah tanpa balok yang
langsung menumpu pada kolom. Flat plate dan flat slab dapat mengurangi ketinggian struktur dan
waktu pengerjaan konstruksi. Namun, flat plate dan flat slab membutuhkan pelat yang lebih tebal
dari biasanya untuk mengatasi lendutan dan punching shear. Dalam penelitian ini, suatu struktur
beton bertulang 7 lantai akan ditinjau dengan variasi bentang 4, 6, dan 8 m. Dalam permodelan,
kolom dianggap sebagai elemen frame, pelat dan drop panel sebagai shell-thin, dan tumpuan
dianggap jepit. Analisis dan desain dilakukan dengan bantuan program ETABS 2016 dengan
memperhitungkan akibat beban mati, hidup, dan gempa (statik ekuivalen) Hasil analisis
menunjukkan diagram momen pada lajur kolom lebih besar daripada lajur tengah. Penggunaan drop
panel pada flat slab dapat mereduksi penggunaan beton hingga 8,36% pada 4 m, 6,87% pada 6 m,
dan 28,47% pada 8 m. Sedangkan untuk tulangan dapat direduksi 5,67% pada 4 m, 21,21% pada 6
m, dan 43,32% pada 8 m.
Kata Kunci: flat plate, flat slab, drop panel, punching shear, lendutan, SNI 2847 2013
ABSTRACT
Flat plate and flat slab (with drop panels) are type of two-way plate without beam that is directly
supported by column. Flat plate and flat slab can minimizing structure height and construction time.
However flat plate and flat slab require thicker plate than usual to overcome deflection and punching
shear. In this paper, 7 floors reinforced concrete structure will be considered at various span of 4, 6,
and 8 m.When modelling, column will be considered as frame element, plate and drop panels as
shell-thin, and bottom restraint as fixed. Analyzing and designing through ETABS 2016 with
calculating the effect of dead load, live load, and quake (static equivalent). The result shows that
moment diagram at column strips is larger than at middle strip. The application of drop panels on
flat slab can save the usage of concrete by 8,36% at 4 m, 6,87% at 6 m, and 28,47% at 8 m. While
for reinforcement can save 5,67% at 4 m, 21,21% at 6 m, and 42,21% at 8 m.
Keywords: flat plate, flat slab, drop panel, punching shear, deflection, SNI 2847 2013
1
1. PENDAHULUAN
Flat slab adalah konstruksi pelat beton bertulang tanpa balok yang sering digunakan dewasa pada
konstruksi beton bertulang pada bangunan, seperti kantor, tempat tinggal, atau fasilitas industry lainya
dengan tinggi menengah (medium-rise office) karena effisiensi dari rasio bentang/tebal (span/depth
ratios) dan segi ekonomis karena mengurangi tinggi lantai.
Dengan tidak menggunakan balok, keuntungan yang dapat diperoleh adalah mengurangi
ketinggian perlantai, selain itu dapat mengurangi beban struktur. Keuntungan yang lainnya adalah
penghematan dalam penggunaan plafon, penulangan yang lebih sederhana, pemasangan perancah dan
bekisting yang sederhana dan ekonomis.
Namun, akibat tidak adanya balok, kelemahan terbesar dari sistem konstruksi ini adalah
kemampuan hubungan kolom-pelat dalam menahan gaya geser yang dapat menyebabkan penyebaran
kerusakan secara horizontal dan menyebabkan pelat dapat runtuh atau lebih dikenal dengan punching
shear. Selain itu, biasanya konsturksi flat slab memiliki pelat yang lebih tebal apabila dibandingkan
dengan pelat konvensional.
Berikut ini adalah tipe-tipe dari flat slab:
• Flat plate
Dengan desain flat plate yang sederhana dalam formwork nya, memiliki kelebihan
kecepatan pengerjaan yang relatif jauh lebih cepat dibandingkan dengan flat slab lainnya.
Sumber: Analysis and Design of Commercial Building with Flat Slab: Abrar, Rahil et al (2015)
Gambar 1 Flat Plate
•
Flat slab with drop panels
Desain slab ini memiliki penambahan drop panels yang berfungsi untuk meningkat
ketahanan pelat memikul punching shear dan momen negative pada hubungan pelat
kolom.
Sumber: Analysis and Design of Commercial Building with Flat Slab: Abrar, Rahil et al (2015)
Gambar 2 Flat Slab with Drop Panels
•
Flat slab with column head
Penambahan column head pada pelat selain meningkatkan tahanan geser pelat, juga
mengurangi momen pada pelat karena memperpendek bentang.
•
Flat slab with drop panels and column head
Desain flat slab with drop panels and column head memberikan lebih banyak keuntungan
karena langsung meningkatkan tahanan geser, tahanan momen tumpuan dan memperkecil
momen lapangan pada pelat.
2
Sumber: Reinforced Concrete: Mechanics&Design, James K. Wigh & James McGregor (2011)
Gambar 3 Flat Slab with Drop Panels and Column Head
2. TINJAUAN PUSTAKA
Menurut Muhammad Ibnu Syamsi (2015) pada penelitian “Perbandingan Analisis Two Way Slab
with Beam dengan Flat Slab (Studi Kasus: Coal Yard PLTU Kalimantan Barat)” bahwa sistem flat slab
(pelat datar) membutuhkan jumlah material beton 2,1% lebih banyak daripada sistem pelat dengan
balok. Kebutuhan baja tulangannya juga 9,67% lebih banyak, akan tetapi sistem pelat datar
membutuhkan waktu pelaksaan yang lebih cepat daripada sistem pelat dengan balok.
“Dikarenakan ukuran dan hubungan antar struktur tanah yang lebih padat, pondasi kolom memiliki
tahanan punching shear yang lebih tinggi dibandingkan dengan flat slab" (Kueres et al, 2017).
Menurut Vikunj k. Tilva (2011) dalam Perbandingan Biaya antara Flat Slab with Drop dan without
Drop pada Bangunan Tahan Gaya Lateral 4 (empat) Lantai, bahwa berdasarkan pengamatan sudut
keruntuhan akibat punching shear berkisar antara 25o hingga 35o.
Momen pada Pelat
Dalam flat plate atau flat slab, pelat ditopang secara langsung oleh kolom tanpa adanya balok. Momen
terbesar ada pada daerah antara kolom ke kolom
Geser pada Pelat
Geser yang terjadi pada flat plate dan flat slab hanya two-way shear atau punching shear yang terjadi
di joint antara pelat-kolom yang menyebabkan terbentuknya kerucut terpancung atau piramida yang
ditunjukan pada Gambar 4.
Sumber: Post-Punching Behavior of Flat Slab: Fernandes Ruiz et al (2013)
Gambar 4 Kegagalan Punching Shear
Kekuatan Geser pada Pelat
3
Peraturan SNI 2847 2013, menyakatan kekuatan geser yang direncanakan harus memenuhi kriteria
berikut:
∅𝑉𝑛 ≥ 𝑉𝑢
Dengan Vuadalah gaya geser terfaktor pada penampang yang ditinjau.Vn adalah kekuatan geser nominal
yang dihitung dengan rumus dibawah ini. Untuk geser, factor reduksi, Ø, diambil 0,75.
Vn = Vc + Vs
Dimana Vcadalah kekuatan geser nominal yang disediakan oleh beton dan Vsadalah kekuatan geser
nominal yang disediakan oleh tulangan geser.
Kuat Geser Nominal Beton, Vc
Desain pelat dua arah terhadap punching shear berdasarkan peraturan SNI, ditentukan Vcharus diambil
terkecil dari (a), (b), dan (c):
1. 𝑉𝑐 = 0,33𝜆√𝑓𝑐′ 𝑏𝑜 𝑑
Dengan λ adalah factor untuk jenis beton ringan (beton biasa digunakan λ=1), fc’adalah mutu beton,
dan d adalah tebal efektif pelat.
𝛼 𝑑
2. 𝑉𝑐 = 0,083( 𝑠 + 2)𝜆√𝑓𝑐′ 𝑏0 𝑑
𝑏0
Dimana αs adalah 40 untuk kolom interior, 30 untuk kolom tepi, dan 20 untuk kolom eksterior.
2
3. 𝑉𝑐 = 0,17(1 + )𝜆√𝑓𝑐′ 𝑏0 𝑑
𝛽
Dengan β adalah rasio sisi terpanjang dan terpendek kolom, beban terpusat, atau daerah reaksi.
Percobaan yang dilakukan oleh Ghali dan Megally menunjukkan diagram hubungan load-deflection
untuk 5 jenis hubungan pelat-kolom untuk membandingkan kekuatan dan perilaku dari penambahan
tiga dari empat metode yang ada (Gambar 5).
Sumber: Reinforced Concrete: Mechanics&Design, James K. Wigh & James McGregor (2011)
Gambar 5 Diagram Load-deflection
Drop Panel
Ukuran minimum drop panel berdasarkan ketentuan SNI pasal 13.2.5 digambarkan dalam Gambar 6.
4
Sumber: Reinforced Concrete: Mechanics&Design, James K. Wigh & James McGregor (2011)
Gambar 6 Drop panel
3. METODE PENELITIAN
Dalam penelitian ini akan dikaji efektifitas penggunaan drop panel pada struktur bangunan dengan
varian bentang 4 m, 6 m dan 8 m. Struktur dimodelkan dengan tinggi antar lantai 4 m dengan total 7
lantai.. Permodelan dalam penelitian ini dilakukan dengan menggunakan bantuan program ETABS
2016. Pelat dimodelkan sebagai plate-thin, kolom dimodelkan sebagai elemen frame, dan tumpuan
dimodelkan fixed.
Gambar 7 Denah Flat Plate dan Flat Slab bentang 4, 6, dan 8 meter
5
Kombinasi pembebanan berdasarkan pada SNI 1727 2013, dengan beban hidup untuk tempat
tinggal adalah 1,92kN/m2 dan beban mati tambahan sebesar 1,0kN/m2.
1. 1,4DL
2. 1,2DL +1,6LL
3. 1,2DL +1,0LL +1,0E
Beban gempa yang digunakan berdasarkan SNI 1726 2012 yang dihitung dengan auto lateral load
pada program ETABS 2016.
Tabel 1 Tabulasi Geometri Struktur Bangunan
Pelat lantai
Kolom
160 mm
220 mm
350 mm
350 mm
150 mm
190 mm
200 mm
120 mm
130 mm
120 mm
600 x 600
800 x 800
1000x1000
800x800
500 x 500
700 x 700
800 x 800
400 x 400
400 x 400
500 x 500
4m
Flat Plate
6m
8m
Flat Plate shear stud
4m
Flat Slab
6m
8m
4m
Pelat
6m
Konvensional
8m
Tebal
drop
panel
140 mm
190 mm
280 mm
-
Panjang
drop
panel
1,5 m
2m
3m
-
Balok
induk
Balok
anak
300x400
400x400
500x500
300x300
4. HASIL ANALISIS
Output dari program ETABS 2016 berupa kebutuhan tulangan perlu kemudian ditabulasikan
kedalam tabel berikut
Tabel 2 Volume Tulangan Perlu (m3)
L (m)
4
Flat Plate
6
8
Flat Plate Shear Stud
Flat Slab with Drop
Panels
4
6
8
4
Pelat Konvensional
6
8
Pelat
Kolom
2,01
2,05
4,06
9,03
3,68
12,71
19,04
5,22
24,26
19,06
3,68
22,74
2,59
1,24
3,83
7,28
2,53
10,014
10,71
3,31
14,02
0,84
0,79
0,94
2,57
1,68
0,79
2,37
4,84
4,41
1,51
8,12
14,04
6
Balok
Total
Tabel 3 Volume Beton (m3)
Panjang Bentang
4m
6m
8m
Flat Plate
Shear Stud
-
350,56
-
842,66
1979,25
1961,33
Flat Slab
Pelat Konvensional
321,27
273,28
784,77
527,8
1416,72
1022,56
Tabel 4 Punching Shear Ratio Dan Lendutan
4m
Flat Plate
6m
8m
Flat Plate Shear Stud
Flat Slab
Pelat
Konvensional
4m
6m
8m
4m
6m
8m
Punching Shear Ratio (max)
0,944
0,968
0,995
0,972
0,972
0,912
-
Lendutan max
(mm)
5,271
12,389
14,654
15,584
4,075
9,964
16,88
6,609
15,857
35,284
Tabel 5 Perbandingan volume beton dan tulangan bentang 4 m
Beton
Tulangan
Flat Plate
350,56
4,06
Flat Slab
321,27
3,83
Efisiensi
8,36%
5,67%
Tabel 6 Perbandingan volume beton dan tulangan bentang 6 m
Beton
Tulangan
Flat Plate
842,66
12,71
Flat Slab
784,77
10,014
Efisiensi
6,87%
21,21%
Tabel 7 Perbandingan volume beton dan tulangan bentang 8 m
Beton
Tulangan
Flat Plate
1979,25
22,74
Flat Slab
1416,72
14,02
7
Efisiensi
28,42%
42,21%
Tabel 8 Perbandingan volume beton dan tulangan bentang 8 m dengan shear stud
Beton
Tulangan
Flat Plate
1961,33
24,26
Flat Slab
1416,72
14,02
Efisiensi
27,77%
42,20%
5. KESIMPULAN
Efektifitas penggunaan drop panels pada struktur bangunan sangat bergantung pada bentang
struktur. Dalam proses desain harus memperhatikan kegagalan struktur akibat punching shear.
Pada struktur flat slab cara untuk memperbesar tahanan pelat terhadap punching shear adalah
dengan penggunaan drop panel, tulangan geser, atau memperbesar ukuran kolom. Beberapa
kesimpulan dari hasil analisis diatas adalah sebagai berikut:
1. Penggunaan drop panel pada flat slab dapat mereduksi penggunaan beton hingga 8,36%
pada 4 m, 6,87% pada 6 m, dan 28,47% pada 8 m. Sedangkan untuk tulangan dapat
direduksi 5,67% pada 4 m, 21,21% pada 6 m, dan 43,32% pada 8 m.
2. Penggunaan drop panel dapat mereduksi volume beton dan tulangan.
3.
Bila tidak menggunakan drop panel, tulangan geser sebaiknya digunakan pada bentang 8 meter
untuk memperbesar tahanan pelat terhadap punching shear.
6. SARAN
Untuk pengembangan penelitian yang lebih lanjut mengenai flat slab, disarankan untuk:
1. Memperhitungkan penggunaan tulangan geser, seperti shear stud atau structural
shearhead pada flat plate.
2. Analisis penggunaan Post Tension pada flat plate untuk bentang yang lebih besar.
REFERENSI
[1] Anjaneyulu, B. dan Prakash, K. Jaya (2016). "Analysis and Design of Flat Slab by Using
Etabs Software". International Journal of Science Engineering and Advance Technology.
4(2):105-112.
[2] Abrar, Rahil et al. (2015). "Analysis and Design of Commercial Building with Flat Slab".
Department Of Civil Engineering Aurora’s Scientific, Techological & Research Academy
Bandlaguda, Near Chandrayanagutta, Hyderabad.
[3] Badan Standardisasi Nasional. (2013). SNI 2847-2013: Persyaratan Beton Struktural Untuk
Bangunan Gedung. Jakarta.
[4] Chavan, G. R. dan Tande, S. N. (2016). “Analysis and Design of Flat Slab”. International
Journal of Latest Trends in Engineering and Technology. 7(1):133-138.
[5] Kueres et al. (2017). "Uniform Design Method for Punching Shear in Flat Slab and Column
Bases". Engineering Structures. 136: 149-164.
[6] Ruiz, M.F et al. (2013). "Post Punching Behaviour of Flat Slab". ACI Structural Jounal.
110-S66:801-812.
[7] Ibnu, M. S. (2015). “Perbandingan Analisis Two Way Slab With Beam dengan Flat Slab
(Studi Kasus: Coal Yard PLTU Kalimantan Barat)”. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika.
18(2):168-175.
[8] MacGregor, James. dan James K. Wight (2011). Reinforced Concrete: Mechanic &
Design Sixth Edition. New Jersey: Pearson.
[9] Tilva, V.K. (2016). “Cost Comparison Between Flat Slab with Drop and Without Drop in
Four Storey Lateral Load Resisting Building”. National Conference on Recent Trends in
Engineering & Technology.
8