Download - Bab 1 Pelat
1
BAB I
P E L A T
Dalam pertemuan ini anda akan mempelajari hal-hal tentang pelat lantai
beton yang meliputi pendahuluan, desain pelat satu arah dan pelat dua arah. Pelat
merupakan salah satu elemen struktur beton, sehingga hal ini berguna dalam
merencanakan/mendesain suatu bangunan bertingkat. Pertanyaan yang mungkin
timbul dalam benak anda adalah:
� Apa yang dimaksud dengan pelat?
� Jenis-jenis pelat ada berapa macam?
� Berapa tebal pelat yang aman pada suatu gedung bertingkat ataupun
konstruksi lain?
� Bagaimana menentukan diemeter dan jarak tulangan supaya memenuhi
syarat keamanan?
� Bagaimana menggambarkan tulangan yang diperoleh dari perhitungan?
Selain pelat pada mata kuliah ini, anda telah mengetahui elemen struktur
balok dan kolom yang telah dipelajari pada mata kuliah Struktur Beton Dasar
yang dapat digunakan bersama-sama dalam perencanaan/desain suatu bangunan.
Setelah menyelesaikan mata kuliah ini, diharapkan anda dapat mendesain suatu
konstruksi bangunan bertingkat tiga.
P E N D A H U L U A N
2
Setelah mempelajari mata kuliah ini, mahasiswa diharapkan mampu
menjelaskan pelat lantai secara umum, mendesain pelat satu arah dan pelat dua
arah serta dapat menggambar hasil desainnya.
3
1.1. Pendahuluan
Pelat atau slab adalah elemen bidang tipis yang menahan beban-beban
transversal melalui aksi lentur ke masing-masing tumpuan.
Teori pertama tentang bangunan dengan lantai beton bertulang diturunan
berdasarkan asumsi yang identik dengan bangunan kayu. Gaya-gaya pada struktur
kayu ditransmisikan dari lantai kayu ke balok anak, balok induk dan ke kolom.
Sistem slab-balok-kolom beton bertulangpun dianggap serupa. Distribusi
bebannya sedemikian rupa, sehingga defleksi lajur pelat yang orthogonal adalah
sama.
Pada konstruksi beton bertulang, pelat digunakan sebagai lantai, atap dari
gedung, lantai jembatan, lapis perkerasan pada jalan raya dan landasan bagi
pesawat terbang di bandara. Hal ini terjadi karena pelat merupakan elemen
struktur penahan beban vertikal yang rata dan dapat dibuat dengan luasan yang
cukup besar.
1.1.1. Syarat-Syarat Tumpuan
Untuk merencanakan pelat beton bertulang, yang perlu dipertimbangkan
bukan hanya pembebanan, tetapi juga ukuran dan syarat-syarat tumpuan pada tepi.
Ada tiga jenis perletakan pada pelat, yaitu:
a) Tertumpu bebas
P E N Y A J I A N
4
(b) Tepi dengan tumpuan terjepit penuh
b) Terjepit penuh/terjepit sempurna
c) Terjepit sebagian/terjepit elastis
1.1.2. Tipe Pelat
a) Sistem Flat Slab
Pelat beton bertulang yang langsung ditumpu oleh kolom-kolom tanpa balok-
balok disebut Sistem Flat Slab. Sistem ini digunakan bila bentang tidak besar
dan intensitas beban tidak terlalu berat, misalnya bangunan apartemen atau
hotel.
Kadang-kadang bagian kritis pelat disekitar kolom penumpu perlu dipertebal
untuk memperkuat pelat terhadap gaya geser, pons dan lentur. Bagian
penebalannya disebut Drop Panel, sedangkan penebalan yang membentuk
kepala kolom disebut Column Capital. Flat slab yang memiliki ketebalan
(a) Tepi ditumpu bebas (c ) Tepi dengan tumpuan terjepit sebagian
Gambar 1.1. Jenis perletakan pada pelat
5
merata tanpa adanya Drop Panel dan Column Capital disebut Flat Plate.
Tebal lantai Flat Slab adalah 125 hingga 250 mm untuk bentangan 4,5 hingga
7,5 m.
Sistem ini banyak digunakan pada bangunan rendah yang beresiko rendah
terhadap beban angin dan gempa.
b) Sistem Lantai Grid
Sistem lantai grid 2 arah (Waffle-system) memiliki balok-balok yang saling
bersilangan dengan jarak yang relatif rapat yang menumpu pelat atas yang
tipis. Ini dimakudkan untuk mengurangi berat sendiri pelat dan dapat didesain
sebagai Flat Slab atau pelat dua arah, tergantung konfigurasinya. Sistem ini
efisien untuk bentang 9 hingga 12 m.
Gambar 1.2. Sistem lantai flat plate dan flat slab
6
c) Sistem Lajur Balok
Sistem ini hampir sama dengan system balok-pelat tetapi menggunakan balok-
balok dangkal yang lebih lebar. Sistem lajur balok banyak diterapkan pada
bangunan yang mementingkan tinggi antar lantai. Balok lajur tidak perlu
dihubungkan dengan kolom interior atau eksterior. Alternatif lain adalah
dengan menempatkan balok anak membentang di antara balok-balok lajur.
Sistem ini menghemat pemakaian cetakan.
Gambar 1.3. Sistem lantai grid
Gambar 1.4. Sistem lajur balok
7
d) Sistem Pelat dan Balok
Sistem ini terdiri dari slab menerus yang ditumpu balok-balok monolit yang
umumnya ditempatkan pada jarak sumbu 3 m hingga 6 m. Tebal pelat
ditempatkan berdasarkan pertimbangan struktur yang biasanya mencakup
aspek keamanan terhadap bahaya kebakaran. Sistem ini yang banyak dipakai.
1.1.3. Klasifikasi Pelat
Pelat diklasifikasikan berdasarkan cara pelat tersebut “didukung”. Dengan
sistem pendukung tersebut, pelat akan melendut dalam satu arah atau dua arah.
Pada pelat satu arah, biasanya pelat hanya ditumpu pada kedua sisinya
yang saling berhadapan.
Gambar 1.5. Sistem lantai pelat dan balok
Gambar 1.6. Pelat satu arah
8
lx
ly ly
Pada pelat dua arah, pelat ditumpu pada ke empat sisinya. Tetapi bila
perbandingan antara sisi panjang (Ly) dan sisi pendek (Lx) lebih besar dari 2,
maka pelat tersebut dapat dianggap sebagai pelat satu arah, di mana beban pelat
hanya dipikul dalam arah bentang pendek.
1.2. Pelat Satu Arah (One Way Slab)
1.2.1. Distribusi Gaya
Distribusi gaya dalam pada pelat satu arah di atas dua atau lebih tumpuan
dapat dianggap sebagai balok di atas dua atau lebih tumpuan.
Untuk struktur statis tertentu, besar reaksi perletakannya dapat ditentukan
dengan persamaan keseimbangan statika:
; ;
Untuk struktur statis tak tentu, besar reaksi perletakannya dapat ditentukan
dengan cara Clayperon, cara Cross dan lain-lain. Selain cara tersebut di atas,
Gambar 1.7. Pelat dua arah
9
boleh direncanakan dengan cara berikut ini, asalkan batasan-batasan berikut
dipenuhi.
a) Jumlah bentang ≥ 2
b) Selisih antara bentang terpanjang dan terpendek lebih kecil atau sama dengan
sepertiga bentang terpanjang
A B C
c) Beban yang bekerja adalah beban terbagi rata
d) Beban hidup ≤ 3 x beban mati
e) Penggunaan kofisien momen dapat berdasarkan:
− untuk momen lapangan : bentang teoritis (l) di antara dua tumpuan
− untuk momen tumpuan : bentang teoritis (l) rata-rata di kiri dan kanan
tumpuan
f) Koefisien momen-momen yang ditetapkan dalam SK SNI-T1991-03 akan
dirangkum pada Tabel 1.1.
10
Tabel 1.1. Koefisien Momen, dikalikan
1.2.2. Bentang Teoritis Pelat
Dalam perhitungan perencanaan pelat beton bertulang, digunakan istilah
bentang teoritis yang dinyatakan dengan .
di mana : = bentang bersih
a = panjang perletakan pada kedua tumpuan
11
Untuk perletakan yang monolit dengan pelat:
h = tebal pelat
b1, b2 = lebar balok
• bila maka
• bila maka mm
Untuk perletakan yang tidak monolit dengan pelat:
h = tebal pelat
b1, b2 = lebar balok
• bila maka
• bila maka
1.2.3. Tebal Minimum Pelat
Pada SK SNI-T-15-1991-03 tabel 3.2.5.a, tercantum tebal minimum
sebagai fungsi dari bentang.
Tabel 1.2. Tebal minimum pelat satu arah bila lendutan tidak dihitung
h
ln b2 b1
h
ln b2 b1
Gambar 1.8. Perletakan yang monolit dengan pelat
Gambar 1.9. Perletakan yang tidak monolit dengan pelat
12
Komponen
Dua
tumpuan
Satu ujung
menerus
Dua ujung
menerus Kantilever
fy (MPa) fy (MPa) fy (MPa) fy (MPa)
400 240 400 240 400 240 400 240
Pelat solid
satu arah
1.2.4. Pemeriksaan Lebar Retak
Retak pada komponen stuktur dengan tulangan dapat mengakibatkan korosi
pada baja tulangan. Oleh karena itu bila meninjau lebar retak, harus
memperhitungksn kemungkinan korosi.
Secara eksperimen, lebar retak ditentukan sebagai berikut:
di mana : ω = lebar retak
β = perbandingan lebar retak pada penampang tidak bertulang
terhadap penampang bertulang
= 1,2 untuk pelat lantai
fs = tegangan pada tulangan ≈ 0,6 × fy
A = luas = 2 × dc × s
dc = jarak antara titik berat tulangan tarik ke serat tarik terluar
s = jarak antar tulangan
13
Rumus di atas hanya berlaku untuk fy > 300 MPa. Untuk fy ≤ 300 MPa
lebar retak tidak perlu diperiksa.
Lebar retak yang disyaratkan:
• ϖ = 0,40 mm, untuk struktur di dalam ruangan/tidak dipengaruhi cuaca
• ϖ = 0,30 mm, untuk struktur di luar ruangan/dipengaruhi cuaca
Pada SK SNI-T-15-1991-03 pasal 3.3.3.6, agar persyaratan untuk batas
lebar retak memadai, maka:
≤ 30 MN/m (di dalam ruangan)
≤ 25 MN/m (di luar ruangan)
1.2.5. Detail Penulangan
a) Spasi Tulangan
Gambar 1.10. Lebar retak pada pelat satu arah(ref.[5])
Gambar 1.11. Jarak bersih antar tulangan
A
dc
s
dc
s s s
14
• Jarak bersih antar tulangan sejajar selapis
≥ dtul atau 25 mm
• Jarak bersih antar tulangan sejajar untuk pelat dan dinding
≤ 3 × tebal pelat/dinding atau 500 mm
b) Selimut Beton
Tebal minimum penutup beton yang disyaratkan dalam SK SNI-T-15-1991-03
ditunjukkan pada tabel berikut:
Tabel 1.3. Tebal minimum penutup beton pada tulangan terluar
Komponen
struktur Di dalam ruangan Di luar ruangan
Lantai/dinding Dtul ≤ D36 = 20 mm
Dtul > D36 = 40 mm
D19∼D56 = 50 mm
Dtul ≤ D16 = 40 mm
Balok semua Dtul = 40 mm Dtul > D16 = 50 mm
Dtul ≤ D16 = 40 mm
Kolom semua Dtul = 40 mm Dtul > D16 = 50 mm
Dtul ≤ D16 = 40 mm
c) Tulangan Susut (Tulangan Pembagi)
Rasio tulangan susut dan suhu terhadap luas bruto penampang beton
diperlihatkan pada tabel berikut:
15
Tabel 1.4. Rasio tulangan susut
fy (MPa) ρ
< 300
= 300 0,0020
= 400 0,0018
> 400
• Jarak antara tulangan sejajar selapis untuk tulangan susut
≤ 5 × tebal pelat atau 500 mm
• Tulangan susut dipasang tegak lurus terhadap tulangan pokok pada pelat
satu arah. Tulangan susut disebut juga tulangan pembagi.
1.3. Pelat Dua Arah (Two Way Slab)
Sistem pelat ini berdasarkan kondisi tumpuannya, dapat melendut dalam
dua arah. Pelat lantai/atap gedung umumnya menggunakan sistem pelat dua arah,
yang mana pelat tersebut dipikul oleh balok-balok dan atau kolom–kolom dan
atau dinding-dinding yang letaknya teratur sehingga panel-panel pelatnya
berbentuk empat persegi panjang.
Ditinjau dari sistem pendukungnya, sistem pelat dua arah dikelompokkan
menjadi dua, yaitu:
1. Pelat dengan balok
16
2. Pelat tanpa balok, ada dua macam:
a) Dipikul langsung oleh kolom (Flat Plate)
b) Dipikul oleh kolom dengan kepala kolom dan atau penebalan pelat di
sekitar kolom (Flat Slab)
Pada pelat dengan balok di mana panel-panel pelatnya berbentuk empat
persegi panjang, besarnya momen maksimum di tumpuan (Mtp) dan di lapangan
(M lap) pada kedua arah dapat ditentukan dengan menggunakan tabel-tabel yang
tersedia dengan tebal pelat tetap yang ditumpu pada ketiga atau keempat sisinya
dngan memperhatikan kondisi tumpuannya.
Bila panel-panel pelatnya tidak berbentuk persegi empat (tidak beraturan),
besarnya Mtp dan Mlap pada kedua arah ditentukan dengan “metode garis leleh”
(Yield Line Method). Bila terdapat lubang pada panel pelat berbentuk persegi
empat, besarnya Mtp dan Mlap pada kedua arah ditentukan dengan “metode jalur”
(Strip Method).
Menurut SK SNI-T-15-1991-03: baik untuk pelat dengan atau tanpa balok,
perhitungan Mtp dan Mlap dapat ditentukan dengan “Cara Perencanaan Langsung”
(Direct Design Method), asalkan persyaratan pada pasal 3.6.6. dipenuhi. Bila
persyaratan tersebut tidak dipenuhi, dimungkinkan menggunakan “Cara Rangka
Ekivalen” (Portal Equivalent Method) pada pasal 3.6.7.
Pembahasan pelat dua arah dikhususkan pada panel pelat yang berbentuk
empat persegi panjang dengan tebal pelat tetap.
17
1.3.1. Perhitungan Gaya-gaya Dalam
Perhitungan gaya-gaya dalam (Mtp dan Mlap) dapat menggunakan tabel-
tabel yang ada, diantaranya Peraturan Beton Indonesia (PBI) 1971 dan SK SNI-T-
15-1991-03. Peraturan-peratutan tersebut menyediakan tabel untuk pelat persegi
yang menumpu pada keempat sisinya akibat beban terbagi rata.
Kondisi-kondisi tumpuan pada tabel-tabel tersebut adalah:
a) Tertumpu bebas
Asumsi pelat tertumpu bebas, diambil
apabila tepi pelat tersebut menumpu atau
tertanam di dalam tembok.
Pada tepi pelat ini harus dianggap
bekerja momen tumpuan tidak terduga
sebesar harga terbesar dari:
0,5 Mlap di arah ⁄ ⁄ tepi pelat tersebut atau
0,3 Mlap di arah ⊥ tepi pelat tersebut
Pada sudut-sudut pelat di mana bertemu tepi-tepi yang menumpu bebas, harus
dipasang tulangan atas dan tulangan bawah dalam kedua arah untuk memikul
momen-momen puntir. Jumlah tulangan untuk kedua arah tersebut harus
diambil sama dengan jumlah tulangan lapangan terbesar. Jaring tulangan ini
harus meliputi daerah tidak kurang dari 1/5 x bentang pelat di arah ⊥ tepi pelat
yang ditinjau.
18
b) Terjepit Elastis
Asumsi pelat terjepit elastis pada salah
satu sisinya diambil apabila tepi pelat
tersebut merupakan satu kesatuan
monolit dengan balok pemikulnya yang
relatif tidak terlalu kaku dan sesuai
dengan kekakuannya memungkinkan
pelat berputar pada tumpuan itu.
Secara umum kondisi tumpuan ini yang sering dijumpai di lapangan.
c) Tejepit penuh/terjepit sempurna
Asumsi pelat terjepit penuh pada salah
satu sisinya diambil apabila tepi pelat
tersebut merupakan satu kesatuan
monolit dengan balok pemikulnya yang
relative sangat kaku atau apabila
penampamg pelat di atas tumpuan itu
merupakan bidang simetri terhadap
pembebanan dan ukuran-ukuran pelat.
Besar momen-momen lapangan dan momen-momen tumpuan di dalam
panel pelat persegi yang menumpu pada ke empat sisinya akibat beban terbagi
rata untuk berbagai kondisi tumpuan adalah sebagai berikut:
19
Tabel 1.5. Momen di dalam pelat persegi yang menumpu pada ke empat tepinya
akibat beban terbagi rata
20
Tabel 1.6. Momen di dalam pelat persegi yang menumpu pada ke empat tepinya
akibat beban terbagi rata
21
Ip1
1.3.2. Bentang Teoritis Pelat
Penentuan bentang teoritis pada masing-masing arah seperti pada pelat satu
arah.
1.3.3. Tebal Minimum Pelat
Menurut SK SNI-T-15-1991-03:
………………………. (1.1.)
dimana : h = tebal pelat (mm)
= bentang bersih terpanjang, diukur dari muka kolom (mm)
fy = tegangan leleh baja (MPa)
β = perbandingan antara bentang bersih terpanjang dan bentang
bersih terpendek
αm = harga rata-rata dari perbandingan kekakuan lentur balok
terhadap kekakuan lentur pelat pada ke empat sisinya.
………………………………………..(1.2)
22
Inersia balok Inersia pelat
45° 45°
b
bm = b + {2 (hb-h)}
h
hb
Gambar 1.12. Denah pelat, potongan balok dan potongan pelat
b) Potongan balok
h b
a
c) Potongan pelat
I p2
ax ax ax ax
a y
a) Denah pelat
a y
a y
lp1
23
………………………………………………….(1.3)
…………………………………………………...(1.4)
………………………………………………(1.5)
Dalam menentukan harga αm, harga h harus diperkirakan terlebih dahulu.
Perkiraan harga h didasarkan pada pembatasan harga h yang akan diperoleh dari
persamaan tadi.
ln1 ln1 < ln2
ax
l n2 a y
(1)
(2)
(3)
(4)
Gambar 1.13. Panjang bentang dan penomoran tepi pelat
24
• Apabila tidak digunakan balok atau balok yang digunakan sangat fleksibel,
maka harga h yang akan diperoleh menjadi terlampau besar dari yang
sesungguhnya diperlukan.
Untuk mengatasi hal tersebut, harga h tidak boleh melampaui:
……………………………………..(1.6)
• Sebaliknya apabila balok yang digunakan sangat kaku, maka harga h yang
akan diperoleh menjadi terlampau kecil dari yang sesungguhnya diperlukan.
Untuk mengatasi hal tersebut, harga h tidak boleh kurang dari:
…………………………………………(1.7)
Penentuan tebal pelat berdasarkan persamaan (1.1) telah menjamin
kenyamanan dalam penggunaannya, dengan kata lain lendutan yang terjadi tidak
perlu diperhitungkan lagi.
Dalam segala hal, hmin pelat tidak boleh kurang dari harga berikut ini:
• Untuk αm < 2,0 → hmin = 120 mm (pada pelat lantai)
• Untuk αm ≥ 2,0 → hmin = 90 mm (pada pelat atap)
1.3.4. Pemeriksaan Lebar Retak
Pemeriksaan lebar retak pada sistem pelat dua arah sama pada sistem pelat
satu arah.
25
s s
s s
dc
dc
• Untuk arah bentang pendek
• Untuk arah bentang panjang
1.3.5. Detail Penulangan
Detail penulangan pada pelat dua arah sama seperti pada pelat satu arah.
ly
l x
Gambar 1.14. Lebar retak pada pelat pelat dua arah
26
A. Rangkuman
Pelat atau slab adalah elemen bidang tipis yang menahan beban-beban
transversal melalui aksi lentur ke masing-masing tumpuan. Ada tiga jenis
perletakan pada pelat yaitu tertumpu bebas, terjepit penuh/sempurna dan
terjepit sebagian/elastis. Sistem lantai terdiri dari sistem flat slab (termasuk
drop panel dan column capital) dan flat plate, sistem grid, sistem lajur balok
serta sistem pelat dan balok.
Pelat diklasifikasikan pelat satu arah apabila:
− ditumpu pada ke dua sisi yang berhadapan
− perbandingan sisi panjang dengan sisi pendek (ly/lx) > 2
Pelat diklasifikasikan pelat dua arah apabila:
− ditumpu pada ke empat sisinya
− perbandingan sisi panjang dengan sisi pendek (ly/lx) ≤ 2
Bentang teoritis (l) pada pelat satu arah dan pelat dua arah berbeda untuk
perletakan yang monolit dengan pelat dan yang tidak monolit dengan pelat.
Pemeriksaan lebar retak hanya berlaku untuk fy > 300 MPa. Untuk fy ≤ 300
MPa, lebar retak tidak perlu diperiksa.
Tulangan pada pelat satu arah terdiri dari tulangan lentur/utama dan tulangan
susut/pembagi yang dipasang saling tegak lurus. Sedangkan tulangan pada
P E N U T U P
27
pelat dua arah terdiri dari tulangan pada arah panjang dan arah pendek yang
dipasang saling tegak lurus.
Menentukan tebal pelat (h) dihitung dengan persamaan (1.1), tetapi nilai
tersebut harus terletak antara hmin (persamaan (1.6)) dan hmaks (persamaan
(1.7)).
Tebal minimum pelat (hmin) tidak boleh kurang dari:
− 120 mm (pada pelat lantai)
− 90 mm (pada pelat atap)
Lebar retak yang terjadi (ω) tidak boleh kurang dari lebar retak yang
disyaratkan (ϖ), yaitu:
− 0,4 mm (untuk struktur di dalam ruangan)
− 0,3 mm (untuk struktur di luar ruangan)
Jarak bersih antar tulangan pada pelat satu arah:
− tulangan lentur ≥ dtul atau 25 mm
≤ 3 x h atau 500 mm
− tulangan susut ≤ 5 x h atau 500 mm
Jarak bersih antar tulangan pada pelat dua arah:
− pada bentang panjang dan bentang pendek
≥ dtul atau 25 mm
≤ 3 x h atau 500 mm
28
B. S o a l
Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini:
1) Apa yang dimaksud dengan pelat atau slab?
2) Sebutkan tiga jenis perletakan pada pelat!
3) Jelaskan persamaan dan perbedaan antara sistem lantai flat slab dengan
flat plate!
4) Sebutkan minimal 3 macam tipe pelat!
5) Diketahui suatu panel pelat lantai dengan ukuran sisi panjang 4 m dan sisi
pendek 2,5 m. Pelat tersebut temasuk pelat satu arah atau pelat dua arah?
6) Diketahui suatu lantai beton yang direncanakan terletak di luar ruangan.
Berapa tebal minimum penutup beton, jika digunakan tulangan D22-200
dan tulangan D16-125?
7) Diketahui suatu pelat dua arah, yang terjepit elastic pada keempat sisinya.
Perbandingan bentang panjang dan pendek adalah 2,0.
Berapa nilai koefisien yang akan digunakan untuk menghitung momen
tumpuan dan momen lapangan pada bentang panjang dan bentang pendek?
8) Tuliskan rumus untuk menghitung momen berdasarkan gambar di bawah
ini:
9) Hitung rasio tulangan susut (ρ) jika diketahui tegangan leleh baja (fy) =
240 MPa!
10) Diketahui suatu pelat dua arah terletak di dalam ruangan dengan kuat
tekan beton = 35 MPa. Tebal pelat 130 mm, tulangan utama D19-150 dan
tulangan susut D10-150.
29
Hitung lebar retak pelat tersebut jika tegangan leleh baja = 250 MPa!
Hitung lebar retak pelat tersebut jika tegangan leleh baja = 420 MPa!
C. Tindak Lanjut
− Jika anda tidak dapat menyelesaikan soal 1−10, maka anda tidak dapat
membaca bab selanjutnya.
− Jika anda dapat menyelesaikan dengan baik soal 1−4, maka saudara dapat
melanjutkan membaca bab selanjutnya tetapi harus mengulang sub bab 1.2.
dan 1.3.
− Jika anda dapat menyelesaikan dengan baik soal 5−10, maka anda dapat
membaca bab selanjutnya tetapi harus mengulang sub bab 1.1.
− Jika anda dapat menyelesaikan dengan baik 7−8 soal, maka anda dapat
melanjutkan membaca bab selanjutnya.