PERENCANAAN ULANG GEDUNG BLOCK OFFICE PEMERINTAH KABBUPATEN MALANG MENGGUNAKAN PELAT TANPA BALOK (FLAT SLAB)

BERDASARKAN SNI 03-2874-2002

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kota malang merupakan salah satu kota yang mempunyai wilayah cukup besar di Jawa Timur, Dalam sisitem pemerintahanya kota malam terbagi menjadi dua yaitu Kota Madya Malang dan Kabupaten Malang. Kabupaten Malang akhir-akhir ini mengalami perkembangan yang pesat disegala bidang, salah satunya dalam hal pelayanan publik juga turut berkembang dikarenakan terus bertambahnya jumlah penduduk. Agar dapat menjalankan fasilitasnya dinas-dinas tersebut memerlukan adanya sebuah kantor. Kebutuhan kantor bagi Pemkab Malang memang tidak begitu mendesak, dikarenakan pada saat ini Pemkab Malang sudah memiliki kantor yang terletak di Jl. KH Agus Salim no 7. Namun dikarenakan oleh luasnya wilayah kabupaten malang yang mencapai 33 kecamatan dan tersebar di berbagai wilayah di malang, maka Pemkab Malang merencanakan pembangunan pusat pemerintahan baru yang lebih strategis dari segi letaknya.

Kemudian dibangunlah gedung pelayanan terpadu kabupaten Malang (Block Office). Block office ini merupakan sebuah pusat pelayanan publik terpadu pemkab Malang yang nantinya terdiri dari beberapa gedung (kantor) dari beberapa Satuan Kerja Perangkat Daerah (SKPD) dan dinas-dinas yang ada di Kabupaten Malang. Harapan dari dibangunya Block Oficce ini agar seluruh pelayanan public akan terpusat di satu tempat sehingga warga kabupaten Malang tidak perlu lagi mondar-mandir hanya untuk mengurus perizinan dan sebagainya. Cukup disatu tempat dan urusan tersebut cepat terselesaikan. Gedung kantor pelayanan terpadu ini berada di daerah kepanjen tepatnya di jalan Panji Kota Kepanjen. Selain untuk memaksimalkan pelayanan kepada masyarakat, tujuan lain adalah agar nantinya daerah kepanjen yang akan dijadikan pusat pemerintahan oleh Pemkab Malang dapat maju dari segi perekonomian dan sosialnya.

Gedung kantor pelayanan terpadu ini dibangun dengan menggunakan beton bertulang. Material beton dan baja tulangan telah lama digunakan oleh para ahli kontruksi dalam pelaksanaan dilapangan. Dengan terus berkembangnya teknik perencanaan dan pelaksnaan pada suatau struktur gedung maka pemerintah melalui Dinas Pengerjaan Umum menerbitkan peraturan untuk Tata cara perhitungan dan perencanaan struktur beton bangunan gedung yaitu SNI-03-2847-2002. Tata cara perhitungan struktur beton ini dapat digunakan sebagai acuan bagi perencana dan pelaksana dalam melakukan pekerjaan perencanaan dan pelaksanaan struktur beton bertulang, agar dapat mewujudkan suatu pekerjaan perencanaan dan pelaksanaan struktur beton bertulang yang memenuhi ketentuan minimum serta mendapatkan hasil pekerjaan struktur

beton bertulang yang aman, nyaman dan ekonomis. Selain itu pemerintah juga menerbitkan standart perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung.

Dalam suatu perencanaan gedung bertingkat ada kecenderungan untuk melakukan penghematan-penghematan.Penghematan boleh saja dilakukan asalkan tidak boleh mengurangi kekuatan gedung tersebut. Salah satu alternative pemecahanya adalah menggunakan flat slabe. Flate slab dicirikan dengan tidak adanya balok sepanjang garis kolom balok, namun balok tepi luar boleh jadi atau tidak tergantung kebutuhan. Flat slab mempunyai kekuatan geser yang cukup dengan adanya salah satu atau dua hal berikut, pertama adanya drop panel yang merupakan penebalan plat di daerah kolom, kedua dibuatnya kepala kolom yaitu pelebaran yang mengecil dari ujung kolom atas (Chu Kia Wang dan Charles G. Salmon 1990).

1.2 Rumusan Masalah

Permasalahan yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini adalah:

1. Berapa jumlah tebal plat dan jumlah tulangan2. Berapa dimensi balok dan jumlah tulangan3. Berapa dimensi kolom dan jumlah tulangan

1.3 Batasan masalah

Agar dalam pembahasan tugas akhir ini tidak menyimpang dari tujuan akhir penyusun membatasi permasalahan hanya pada:

a). Perencanaan struktur berdasarkan SNI 2002

b). Perhitungan statika menggunakan STAAD PRO

c). Perhitungan struktur beton meliputi:

1. Perencanaan pelat atap dan lantai

2. Perencanaan balok induk dan balok anak

3. Perencanaan kolom

d). Tidak menghitung struktur bawah

e). Beban gravitasi yang ditinjau adalah beban mati dan beban hidup yang selanjutnya dikombinasikan dan masing masing menjadi beban rencana struktur.

f). Beban horizontal yang diperhatikan hanya beban akibat gempa.

1.4 Maksud dan Tujuan

Maksud dari perencanaan ini:

1. Merencanakan elemen utama (pelat atap, pelat lantai, balok dan kolom) dari gedung Block Office Pemerintah Kabupaten Malang.

2. Sebagai acuan bagi kami selaku mahasiswa untuk dijadikan pengetahuan yang lebih dalam lagi pada perencanaan struktur beton bertulang.

3. Mengarahkan terciptanya sebuah perencanaan struktur beton bertulang yang memenuhi ketentuan minimum, serta mendapatkan hasil perencanaan yang nyaman dan keamanan yang cukup.

Adapun tujuan penyusunan sendiri adalah supaya penyusun dapat mempelajari sejauh mana merencanakan suatu bangunan gedung dengan disiplin ilmu yang telah didapatkan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Beton merupakan bahan kontruksi yang terdiri dari campuran partikel dari campuran partikel agregat yang liletakkan oleh pasta yang terbuat dari semen air, sehingga menjadikan beton tersebut kuat, tahan lama dan dapat dibentuk dalam berbagai rupa dan ukuran, mulai dari kolom persegi sederhana sampai pada lengkung-lengkung ramping berbentuk kubah atau rumah siput (Mosley, 1984). Beton merupakan bahan struktur yang mempunyai sifat getas, maka beton memiliki nilai kuat tekan yang relative tinggi dibandingkan dengan nilai kuat tariknya, yaitu berkisar antara 9%-15% saja dari kuat tekanya (Istimawan Dipohusodo)

Di Indonesia peraturan yang mengatur perencanaan dan pelaksanaan bangunan beton bertulang diterbitkan oleh Departemen Pekerjaan Umum RI yang telah mengalami perubahan beberapa kali. Untuk tata cara perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung memakai SNI 03-2847-2002. Sedangkan dalam perhitungan gempa menggunakan Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Rumah Dan Gedung berdasarkan SNI-1726-2002.

Peninjauan pembebanan didasarkan pada beberapa kondisi yang berpengaruh, yang antara lain meliputi:

1. Faktor dan jenis beban2. Faktor keamanan

2.2 Faktor dan jenis beban

Jenis-jenis beban dapat dibagi menjadi beberapa bagian, dan dilambangkan dengan huruf sebagai berikut:

1. Beban mati dinyatakan dengan notasi D2. Beban hidup dinyatakan dengan notasi L3. Beban angin dinyatakan dengan notasi W4. Beban gempa dinyatakan dengan notasi E

Pengertian dari masing-masing beban adalah sebagai berikut:

Beban mati yaitu: berat dari semua unsur dari gedung yang bersifat tetap, termasuk didalamnya unsure-unsur tambahan tetap, yang meupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung.

Beban hidup yaitu: semua baban yangterjadi akibat penggunaan suatu gedung, termasuk beban-beban pada lantai, yang berasal dari barang-barang yang dapat dipindahkan,

sehingga menggakibatkan perubahan pembebanan pada lantai dan atap, beban hidup dapat termasuk beban yang berasal dari air hujan, baik berupa genangan maupun tekanan jatuh air hujan.

Beban angin yaitu: semua beban yang bekerja pada atau bagian gedung yang disebabkan oleh selisih dari tekanan udara.

Beban gempa yaitu: semua beban statis ekivalen yang bekerja pada gedung atau bagian yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa itu. Dalam hal pengaruh gempa pada struktur gedung ditentukan berdasarkan suatu analisa dinamik, maka diartikan beban gempa disini adalah gaya-gaya didalam struktur tersebut yang terjadi oleh gerakan tanah akibat gempa.

2.2.1 Faktor Keamanan

Peraturan dan standart persyaratan struktur bangunan, pada hakekatnya ditujukan untuk kesejahteraan umat manusia, yaitu umtuk mencegah korban dari pihak manusia. Oleh karena itu peraturan struktur bangunan harus menetapkan syarat-syarat minimum yang berhubungan dengan segi keamanan.

Struktur dan unsure-unsurnya harus direncanakan untuk memikul beban cadangan. Beban yang diharapkan bekerja dibawah keadaan normal. Kapasitas cadangan yang demikian , disediakan untuk memperhitungkan beberapafaktor yang dapat digolongkan dalam dua katagori umum:

a) Faktor yang berhubungan dengan pelampauan kekutan.b) Faktor yang berhubungan dengan kekurangan kekuatan.

Faktor yang berhubungan dengan pelampaun kekuatan terjadi akibat dari penggunaan struktur dimanapenaksiran yang kurang dari pengaruh beban, karena terlalu disederhanakan prosedur perhitungan dan pengaruh dari metode pelaksanaanya. Sedangkan kekurangan kekuatan, diakibatkan oleh variasi yang merugikan dari kekuatan bahan, pengerjaan, dimensi, pengendalian dan tingkatan dari pengawasan.

Dalam standart SNI-2847-2002 pasal 11.2, faktor keamanan terdiri dari faktor beban, adalah kuat perlu U yang menahan beban mati D dan beban hidup L, serta kombinasi pembebanan dalam berbagai kondisi seperti yang terlihat pada tabel.

Tabel 2.1

Kombinasi Pembebanan

No Kombinasi Pembebanan Faktor Beban1 D, L, A atau R U= 1,2D + 1,6L + 0,5 (A/R)

2 D, L, W atau R U= 1,2D + 1,0L + 1,6W + 0,5 (A/R)U= 0,9D + 1,6W

3 D, L, E U= 1,2D + 1,0LU= 0,9D + 1,0E

Pada perhitungan statika konstruksi, pembebanan yang bekerja pada balok-balok pemikul pelat, dapat dianggap sebagai beban segitiga pada balok bentang pendek dan beban trapezium pada balok bentang panjang.

1. Beban pelat segitiga pada bentang balok pendek

Q ¿ 12 . l . p

¿ 12 . l .(qplat. b)

¿ 12 . p. L

Q ¿ 12 . l .(

12

.p)

¿ 14 . p. L

RA = RB =12 . Q

=12 . Q

=12. (

12

.p.L)

=12 . p . L

Momen Tengah Bentang

MMax1 = RA . 12 . L . − Q1 . .[

13¿L)]

= [(12. P. L).(

12. L)] – [(

14 . P . L)]

= 18 . P . L2 −

124 . P . L2

= 2

24 . P . L2

MMax1 = 1

12 . P . L2

Momen Tengah Bentang Untuk Beban Merata

QEqivalen

L

MMax2 = 18 . qEqivalen . L2

Karena :

MMax 1 = MMax 2

112

. PL2 = 18

. qEqivalen . L2

qEqivalen =

112

. PL2

18

. L 2

=

112

. P

18

= 8

12 . P = 23 . P → P = qPlat . b

Maka qEqivalen untuk segitiga :

qEqi = 23 . qPelat . b

2. Beban plat trapesium pada bentang balok panjang

Q1 = 12 . b . P

Q2 = 12 . (l – 2b). P

Q = (l – 2b) . pQtotal = Q1 + Q + Q1

= 12. b. P +

12 . (l – 2b). p +

12. b. P

= b. P + P. (l – 2b)= Pb + P1 – 2Pb= P1 – Pb= P. (1 – b)

RA = RB

= 12 . Qtotal

= 12 . P. (l - b)

Momen Tengah Bentang Untuk Beban Trapesium

MMax 1 = [ RA .

L2 ] – [Q1 . [

13 b +

12 (l - 2b)] ]

= 12. P. (l - b)

L2 -

L2 . b.P[1

3 .b + 12 l - b]-

12. (l - 2b).P[

12 (l - 2b)]

= 18 . P[ L3.

43 b2]

Momen Tengah Bentang untuk beban merata

QEqivalen

L

MMax2 = 18 . qEqivalen . L2

Karena :

MMax 1 = MMax 2

18 . P[ L3.

43 .b2] =

18 . qEqivalen . L2

QEqivalen = P[ l2 - 43 .b2] P = qpelat . b

l2

Maka Qeqivalen untuk Trapesium:

QEqivalen = qpelat. b.[ l2 - 43 .b2]

l2

2.3 Perencanaan Beton Berulang

2.3.1. Penutup Beton

Dalam perhitungan beton bertulang tinggi total (h) dan tinggi efektif (d) adalah dua besaran yang sangat berperan. Hubungan antara h dan d dalam plat secara umum ditentukan oleh rumus sebagai berikut:

h = d + ½ Øtul.Ut + p

dimana:

d = tinggi efektif

p = tebal penutup beton untuk tulangan terluar

Øtul.Ut = diameter tulangan utama

h

dd d

b

Gambar 2.1 Penampang balok

(W.C Vis dan Gideon Kusuma, Dasar-Dasar Perencanaan Beton Bertulang)

Dari gambar maka hubungan antara h dan d untuk balok dapat ditulis sebagau berikut :

Ø tul.ut

h = d + ½ Øtul.Ut + Øsengkang + p

Pada SNI 03-2847-2002 pasal 9.7.1 menentukan tebal selimiut beton minimum dengan berbgai kondisi, seperti pada table 2.2

Bagian-Bagian Kontruksi Tebal Selimut Minimum (mm)

a). Beton yang dicor langsung diatas tanah dan selalu berhubungan dengan tanah

75

b). Beton yang berhubungan dengan tanah atau cuacaBatang D-19 hingga D-56Batang D-16, jarring kawat polos P16 atau kawat ulir D-16 dan yang lebih kecil

5040

c). Beton yang tidak langsung berhubungan dengan cuaca atau yang tidak langsung berhubngan dengan tanah:Plat, dinding, plat berusuk: Batang D-44 dan D-56 Batang D-36 dan yang lebih kecilBalok, Kolom Tulangan utama, pengikat, sengkang, lilitan spiralKomponen struktur cangkang, plat lipat Batang D-19 dan yang lebih besar Batang D-16, jarring kawat polos P16 atau ulir D-16 dan yang lebih kecil

4020

40

2015

Sumber : SNI-03-2847-2002 pasal 9.7

2.3.2 Pembatasan Penulangan

Dalam hal penulangan SNI-03-2847-2002 menetapkan pembatasan penulangan yang pelu diperhatikan , yaitu ditetapkan bahwa tulangan baja tarik tidak boleh melebihi 0,75 dari jumlah tulangan baja tarik yang diperlukan untuk mencapai keseimbangan regangan.

As < 0,75 Asb

Pembatasan jumlah tulangan tersebut ada kaitanya dengan rasio penulangan (ρ) atau terkadang disebut rasio baja. Perbandingan antara jumlah luas penampang tulangan baja tarik (As) terhadap

luas efektif penampang (lebar b x tinggi efektif d).

ρ = As

bxd

Pembatasan rasio penulanagan maksimum yang diijinkan dibatasi dibatasi dengan 0,75 kali rasio penulangan keadaan seimbang (ρb), sehingga:

ρ maks = 0,75 ρb

Rasio tulangan dalam keadaan seimbang (ρb) dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

ρ = (0,85 fc . β )600

fy . 600

Sedangkan batas minimum rasio agar tidak terjadi keruntuhan secara mendadak pada balok tulangan, pada SNI-03-2847-2002 memberi batasn rasio sebagai berikut:

ρ = 14fy

Batasan minimum tulangan tersebut diperlukan untuk lebih menjamin tidak terjadinya hancur secara tiba-tiba seperti yang terjadi pada balok tanpa tulangan. Bagaimana balok beton yang memiliki penulangan tarik yang sedikit sekalipun harus mempunyai kat momen yang lebih besar dari balok tanpa tulangan.

2.3.3. Analisa Pelat

Struktur gedung beton bertulang dengan system cetak ditempat dapat terdiri dari pelat lantai menerus yang dicetak menjadi satu kesatan monolit dengan balok-balok penopangnya. Pelat merupakan elemen horizontal yang beban hidup dan beban mati di alirkan ke balok dan kolom pada struktur.

Penulangan pelat ada dua macam yaitu:

1. Pelat Satu Arah ly/lx > 2 Dinamakan pelat satu arah apabila perbandingan sisi panjang dan sisi pendekyang saling tegak lurus lebih besar dari 2, dengan lenturan utama pada arah sisi yang lebih pendek.

2. Pelat Dua Arah ly/lx < 2 Dinamakan pelat dua arah apabila perbandingan sisi panjang terhadap pendek kurang dari sama dengan, dan lenturan yang terjadi akan timbul pada dua arah yang saling tegak lurus.

SNI-03-2847-2002 menetapkan criteria tinggi balok dan plat satu arah yang dikaitkan dengan bentangnya dalam rangka usaha membatasi lendutan yang besar, seperti pada table berikut 2.3

Tabel 2.3 Tabel minimum balok non prategang atau pelat stu arah bila lendutan tidak dihitung

Tabel minimum, h

Komponen struktur

Pelat massif atau arah

Balok atau pelat rusuk satu arah

Sumber : SNI-03-2847-2002 pasal 11.5.2.2

Tebal minimum pelat dua arah dengan balok yang menghubungkan tumpuan pada semua sisinya SNI-03-2847-2002 pasal 11.5.3.3 memberikan ketentuan sebagai berikut:

Untuk αm lebih besar dari pada 0,2 tapi tidak lebih dari 2,0 harus memenuhi:

h=l n(0,8+ fy

1500)

36+5 β(α m−0,2)

dan tidak boleh kurang dari 120mm.

Untuk αm lebih besar dari 2,0 ketebalan plat minimum tidak boleh kurang dari:

h=l n(0,8+ fy

1500)

36+9 β

dan tidak boleh kurang dari 90mm.

2.3. Analisa Penampang Terhadap Lentur

Lentur terhadap suatu struktur balok terjadi akibat adanya beban luar yang bekerja pada struktur balok tersebut. Akibat beban luar yang bekerja pada balok akan timbul regangan dan balok akan mengalami deformasi dan selanjutnya akan timbul momen. Momen yang timbul akibat regangan-regangan yang terjadi pada balok tersebut disebut momen lentur. Tegangan lentur yang terjadi pada penampang balok tersebut adalah hasil dari momen luar.

Terdapat dua metode perencanaan struktur gedung yang sering dipakai yaitu:a). Metode elastis atau tegangan kerja (Working Stress Design Method). Yaitu perencanaan dihitung masih dalam tahap elastis, elastis yang dimaksud adalah keseimbangan antara regangan dan tegangan.b). Metode kekuatan (Ultimate Strenght Design Method). Yaitu perencanaan yang sudah ada pada pada kondisi sudah mendekati runtuh tetapi masih dalam tahap keamanan yang memenuhi.

Gambar 2.2 Diagram Tegangan Regangan Beton(Istimawan Dipohusodo, Strktur Beton Bertulang)

Gambar 2.3 Diagram tegangan regangan batang tulangan baja(Istimawan Dipohusodo, Strktur Beton Bertulang)

Pada SNI 2002 pasal 12.2 dalam merencanakan komponen struktur terhadap beban lentur digunakan asumsi sebagai berikut:1. Regangan pada tulangan dan beton harus di asumsikan berbanding lurus

dengan jarak dari sumbu netral., kecuali untuk komponen struktur lentur tinggi dengan rasio total terhadap bentang bersih yang lebih besar dari2/5 untuk bentang menerus dan lebih besar dari 4/5 untuk bentang sederhana.

2. Regangan maksimum yang dapat dimanfaatkan pada serat tekan beton terluar harus diambil sam dengan 0,003

3. Tegangan pada tulangan yang nilainya lebih kecil daripada kuat leleh fy harus diambil sebesar Es dikalikan regangan baja. Untuk regangan yang nilainya lebih besar dari regangan leleh yang berhubungan dengan fy’ tegangan pada tulangan harus diambil sama dengan fy.

4. Hubungan antara distribusi tegangan tekan beton dan regangan boleh diasumsikan berbentuk persegi, trapezium, parabola atau bentuk lain yang menghasilkan perkiraan kekuatan yang cukup baik.

5. Tegangan beton sebesar 0,85 f’c diasumsikan terdistribusi secara merata pada

daerah tekan ekivalen yang dibatasi oleh tepi penampang dan suatu garis lurus yang sejajar dengan sumbu netral sejarak a = β1c dari serat regangan tekan maksimum.

a = tinggi balok tegangan persegi ekivalen (mm)β1 = konstanta dari nilai kuat tekan betonc = jarak dari serat tekan terluar ke garis netral (mm)

Gambar 2.4 Diagram tegangan tekan beton dan gaya tarik baja

(Istimawan Dipohusodo, Struktur Beton Bertulang)

SNI 03-2847-2002 menetapkan nilai β1 diambil 0,85 untuk fc < 30 MPa, β1 harus direduksi 0,005 untuk setiap kelebihan 7 MPa, tetapi β1 tidak boleh kurang dari o,65. Dengan menggunakan tegangan persegi ekivalen, kekuatan lentur Mn dapat diperoleh sebagai berikut:

ND = 0,85. Fc. b. a

NT = As . fy

Pemakain dari fy memisalkan bahwa tulangan meleleh sebelum kehancuran dari beton, dari persamaan ND = NT

0,85. fC’.b.a = As . fy

a = As . fy

0,85. fc' .b

dan Mn = As.fy (d-a/2)

Dimana persaratan kekuatan untuk lentur dinyatakan sebagai berikut:

Ø Mn = Mu

2.4.1. Balok Bertulangan Tulangan Tunggal

Dalam perencanaan balok penampang persegi terlentur untuk fy dan fc’ tertentu yang harus ditetapkan lebih lanjut adalah dimensi tinggi balok dam lebar balok, kedua besaran tersebut erat kaitanya dengan panjang bentang balok yang ada. Perencanaan beton bertulangan tunggal ini bertujuan untuk mencari luas tulangan tarik pada penampang balok tersebut, yang digunakan untuk menahan lentur akibat beban yang bekerja pada balok tersebut.

Secara umum ukuran balok cukup diperkirakan dengan h = 1/10 – 1/15. Nilai 1/10 (hmin

adalah 1/16 dan 1/21,tergantung pada fy) berlak untuk balok yang kedua tepinya di tumpu bebas. Sedangkan nialai 1/15 (hmin adalah 1/12 dan 1/28, tergantung pada fy) berlaku untuk balok yang kedua ujungnya menerus pada tumpuan. Hubungan rasio antara lebar dan tinggi balok persegi adalah:

1,0 < h/d < 3,0

Bila syarat-syarat batas, panjang bentang dan distribusi momen diketahui maka tulangan yang diperlkan dapat dihitung.

Gambar 2.5 Analisa balok bertulangan rangkap

(Istimawan Dipohusodo, Struktur Beton Bertulang)

2.4.2. Balok Bertulangan Rangkap

Balok persegi bertulangan rangkap adalah balok dimana tulangan yang dipakai menahan momen lentur ditempatkan didaerah tarik dan tekan penampang. Apabila penampang balok yang dikehendaki untuk menopang beton dengan beban yang lebih besar dari kapasitasnya, sedangkan dilain pihak seringkali pertimbangan teknis pelaksanaanya dan arsitektur membatasi dimensi balok, maka kuat momen penampang balok yang sudah tertentu dimensinya tersebut harus diperbesar dengan jalan menambah tulangan baja pada daerah tekan. Penampang persegi dengan tulangan tarik dan tulangan tekan dinamakan juga penampang yang bertulangan rangkap.

Kuat momen dari pasangan kopel tulangan baja tekan dan baja tarik tambahan dihitung sebagai berikut :

Mn = NT2 . Z2

Dengan menganggap tulangan baja tekan sudah meleleh, sehingga fs’ = fy :

As’. fy = As2 . fy (d-d’)

Gambar 2.6 Analisa balok bertulangan rangkap

(Istimawan Dipohusodo, Struktur Beton Bertulang)

2.5. Balok T

Analisa dan peencanaan balok yang dicetak menjadi satu kesatuan uyang monolit dengan pelat lantai atau plat atap, didasarkan pada anggapan bahwa antara pelat dengan balok terjadi interaksi saat menahan momen lentur yang bekerja pada balok. Interaksi antara pelat dan balok yang menjadi satu kesatuan pada penampangnya membentuk huruf T, oleh karena itu balok tersebut dinamakan sebagai balok T. Pada balok T ini, pelat berlak sebagai sayap ( flens) tekan, sedangkan balok-baloknya sebagai badan.

Gambar 2.7 Balok T

SNI 2002 pasal 10.10 menetapkan kriteria lebar efektif tertentu untuk (flens) yang diperhitungkan bekerja sama dengan balok-balok dalam rangka menahan momen lentur yang bekerja pada balok T sebagai berikut :

1. Lebar flens efektif yang diperhitungkan tidak lebih besar dan diambil nilai terkecil dari nilai-nilai berikut :a. Seperempat panjang bentang balokb. bw + 8 hfc. setengan jarak dari pusat ke pusat antar balok

2. Untuk balok yang mempunyai pelat hanya pada satu sisi, lebar efektif sayap dari sisi badan tidak boleh lebih dari :a. seperduabelas dari bentang balokb. enam kali tebal pelatc. setengah jarak bersih antara balok-balok yang bersebelahan

3. Balok T tunggal dimana bentuk T-nya diperlukan untuk menambah luas daerah tekan, harus mempunyai ketebalan sayap tidak kurang dari setengahlebar badan balok, dan lebar efektif sayap tidak lebih dari empat kali lebar badan balok.

2.6. Tegangan Geser

Perencanaan beton bertulang terhadap gaya lintang ternyata sesuai dengan lentur murni karena yang menentukan adalah prilaku struktur dalam stadium keruntuhan. Gambar 2.8(a) menyajikan sebuah balok yang kedua ujung-ujungnya ditumpu bebas dan dibebani dengan dua beban terpusat.Karena beban ini dapat digambarkan diagram lintang yang disajikan pada gambar 2.8(b) disimpul atau menyatakan arah pergeseran yang cenderung terjadi dalam balok. Pada

gambar 2.8(c) disajikan pula diagram momen lentur dengan arah lenturan dinyatakan dengan simbol. (Kusuma Gideon, Dasar-Dasar Perencanaan Beton Bertulang)

Gambar 2.8 Tegangan Geser

Andaikata beban balok sendiri diabaikan, maka pada kedua sisi balok diantara perletakan dan beban terpusat terdapat gaya lintang yang besarnya konstan V = F. Sedangkan besranya gaya lintang dibagian tengah balok sama dengan nol. Momen lentur di antara dua beban terpusat sama dengan M = F . a.

Bila beban F ditingkatkan maka daerah tarik akan terjadi retakan dan prilaku materialpun tidak homogeny lagi, karena itu tegangan geser pada daerah antara perletakan dan beban tidak dapat diformulakan dengan rumus yang sederhana.

Tegangan geser tergantung pada :

a. Jumlah tulangan yang adab. Ntuk busur tekanan untuk gelagar yang “pendek dan lebar” lain dari gelagar yang

“ramping” antara lain akibat dari perbandingan a/h.c. Ukuran derah tekan , demikian pula besar momen dan kualitas beton yang dipakai.

SNI-03-2847-2002 menguraikan pengaruh-pengaruh tersebut serta teknik perhitungan , dalam butir 11.1 menentukan bahwa gaya-gaya lintang yang bekerja pada penampang yang ditinjau harus direncanakan sehingga :

Ø Vu > Vn

Dimana :

Vu = gaya geser berfaktor pada penampang yang ditinjau

Vu = 1,2 VD + 1,6 VL

Dimana :

VD = gaya lintang pada penampang yang ditinjau akibat beban mati

VL = gaya lintang pada penampang yang ditinjau akibat beban hidup

Vn = kuat geser nominal yang dihitung dari :

Vn = Vc + Vs

Dimana :

Vc = kuat geser nominal yang disumbangkan oleh beton

Vs = kuat geser nominal yang disumbangkan oleh tulangan geser

Kuat geser nominal yang disumbangkan oleh beton :

a. Untuk komponen struktur yang hanya dibebani oleh geser dan lentur berlaku

Vc = [√ fc '6 ] bwd

b. Untuk komponen struktur yang dibebani tekan aksial

Vc = [1+Nu

14 Ag] [√ fc '6 ] bwd

Menurut SNI-03-2847-2002 kebutuhan penulangan geser ditentukan sebagai berikut

1. Vu > ½ Ø VcPada kasus ini tidak diperlukan tulangan geser, cukup menggunakan tulangan praktis

2. Vu > Ø VcPada kasus ini diperlukan tulangan geser

smaks < d/2

smaks < 600Luas tulangan geser minimum :

AV min = b w . s3 fy

Bila digunakan tulangan geser yang tegak lurus terhadap sumbu aksial komponen struktur, maka:

Vs = Av f y d

s

Dengan Av adalah luas tulangan geser yang berada rentang jarak s.

Bila sebagai tulangan geser digunakan sengkang miring maka :

Vs = Av f y (sin a+cosa)d

s

Bila tulangan terdiri dari suatu batang tunggal atau satu kelompok batang-batang tulangan sejajar, yang semuanya dibengkokkan pada jarak yang sama pada tumpuan, maka :

Vs = Av fy sin a

tetapi tidak lebih dari (1/4) √ f c ' bw d

dimana :

Vc = kuat geser sengkang (N)

Av = luas sengkang (mm2)

Fy = kuat leleh tulangan (MPa)

d = tinggi efektif balok

s = jarak antar sengkang (mm)

2.7. Kolom

Kolom merupakan bagian vertikal dalam suatu elemen struktur yang menerima beban tekan, dimana diharapkan bagian ini dapat menahan gaya beban dari lantai-lantai atas sampai lanatai paling bawah lalu diteruskan ke tanah melalui pondasi. Dengan kata lain kolom harus diperhitungkan untuk menyangga beban aksial tekan dengan eksentrisitas tertentu.

SK SNI T-15-1991-03 memberi definisi kolom adalah komponen struktur bangunan yang tugas utamanya menyagga beban alsial tekan vertical dengan bagian tinggi yang tidak dipotong paling tiga kali dimensi lateral terkecil. (Dipohusodo, 1994)

Secara garis besar ada tiga jenis kolom yaitu :

1. Kolom ikat.Kolom ini merupakan kolom beton yang ditulangi dengan batang tulangan pokok memanjang yang berjarak spasi tertentu diikat dengan pengikat sengkang kearah lateral, sedimikian rupa sehingga penulanggan keseluruhan membentuk kerangka.

2. Kolom spiral.Bentuknya sama dengan yang ada pada kolom ikat, hanya saja sebagian pengikat tulangan pokok memanjang adalah tulangan spiral yang dililitkan keliling disepanjang kolom.

3. Kolom komposit

Kolom ini terdiri dari baja struktur yang dikelilingi oleh tulangan-tulangan dengan sengkang-sengkang atau spiral atau dapat terdiri dari tabung baja dengan kekuatan tinggi diisi dengan beton atau pipa baja yang diisi beton.

Persyaratan detail penulangan kolom:

1. Jumlah luas penampang tulangan pokok memanjang kolom dibatasi dengan rasio penulangan 0,001 sampai dengan 0,008

2. Penulangan yang lazim digunakan 1,5% - 3% luas penampang kolom, untuk bangunan berlantai banyak dapat mencapai 4% dan tidak boleh lebih.

3. Penulangan pokok memanjang kolom pengikat spiral minimal terdiri dari 6 batang, untuk kolom berpengikat sengkang bentuk segi empat atau lingkaran terdiri dari 4 batang, untuk kolom segitiga minimal 3 batang tulanagan (SNI-03-2847-2002 pasal 12.9.2).

4. Jarak bersih antara batang tulangan pokok memanjang kolom pengikat sengkang atau spiral tidak boleh lebih dari 1,5 db atau 40 mm (SNI-03-2847-2002 pasal 12.8.2).

5. Tebal minimal selimut beton, baik pengikat spiral maupun sengkang tidak boleh kurang dari 40 mm (SNI-03-2847-2002 pasal 9.7).

Pada SNI-03-2847-2002 pasal 12.9.2 (12.3.5) memberikan ketentuan rumus kuat beban aksial maksimum sebagai berikut :

Kolom dengan penulangan sepiral:

ØPn(max) = 0,85 Ø[0,85f’c (Ag - Ast) + fy Ast ]

Kolom dengan penulangan sengkang :

ØPn(max) = 0,80 Ø[0,85f’c (Ag - Ast) + fy Ast ]

Pu < Ø Pn

Dimana:

Ag = luas kotor penampang lintang kolom (mm2)

Ast = luas total tulangan memanjang (mm)

Pn = kuat beban aksial nominal atau teoritis dengan eksentrisitas tertentu.

Pu = beban aksial terfaktor dengan eksentrisitas.

Berdasarkan beban yang diterima, kolom dibagi menjadi dua yaitu :

a) Kolom sentries yaitu bila :1. Pada setiapujung kolom bertumpuan sendi (pendek)2. Beban yang bekerja pada kolom hanya beban aksial (gaya normal) saja.

b) Kolom eksentris yaitu bila :1. Pada kolom bagian atas atau bagian bawah berhubungan kaku dengan komponen

horizontal (balok).2. Beban yang bekerja pada kolom selain tegangan aksial mungkin juga tegangan

dari momen lentur.

Apabila gaya dari beban Pu bekerja pada penampang kolom berjarak Ø terhadap sumbunya, akibat yang ditimbulkan akan sam, apabila suatu pasangan yang terdiri dari gaya beban aksial Pu pada sumbu dan momen.

Mu = Pu . Ø bekerja secara bersamaan. Dan hubungan tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut:

e = MuPu

Gambar 2.9 Hubungan beban Aksial – Momen – Eksentrisitas

Ditinjau darikelangsingan kolom dibedakan atas :

a) Kolom pendek, keruntuhan disebabkan oleh gaya tekan.b) Kolom panjang atau langsing, keruntuhan diakibatkan oleh faktor tekuk kolom tersebut.

Peraturan tidak member definisi batas (panjang maksimal kolom pendek), tetapi menetapkan digunakanya proses evaluasi kelangsingan pada batas nilai kelangsingan tersebut. Untuk kolom dengan pengaku lateral, kelangsingan dapat diabaikan bila :

k .Lur

< 34-12 [M 1bM 2b

]

Dimana :

K = faktor panjang efektif kolom

Lu = panjang kolom yang dipotong

R = jari-jari potongan lintang kolom

= √ I / A SNI menetapkan 0,3h untuk kolom persegi dan 0,25D untuk kolom bulat.

Tabel 2.4 Faktor Panjang Efektif Kolom

Kondisi k

Kedua ujung sendi, tidak bergerak lateral 1,0

Kedua ujung jepit 0,5

Satu ujung jepit, ujung lain bebas 2,0

Kedua ujung jepit 1,0

M1b = nilai yang kecil dari momen ujung terfaktor akibat beban yang tidak ditimbulkan goyangan kesamping.

M2b = nilai yang lebih besar dari momen ujung terfaktor akibat beban yang tidak menimbulkan goyangan kesamping.

Untuk kolom yang tidak dipasang atau tanpa pengaku lateral terhadap goyangan arah samping, kelangsingan dapat diabaikan bila :

k .Lur

< 22

Untuk SNI 2002 pasal 10.12.(2) menetapkan perencanaan kolom beban aksial terfaktor rencana Pu dan momen terfaktor rencana yang diperbesar Mc didefinisikan sebagai berikut :

Mc = δb M2b + δs M2s

Dimana :

Mc = Momen terfaktor yang diperbesar.

δb = Faktor pembesaran momen untuk portal dengan pengaku

δs = Faktor pembesaran momen untuk portal tanpa pengaku

M2b = Momen terfaktor terbesar pada ujung akibat beban yang tidak

menyebabkan goyangan besar.

M2b = Momen terfaktor terbesar pada ujung akibat beban yang tidak

menyebabkan goyangan besar.

Faktor δb dan δs dapat ditentukan sebagai berikut :

δb = Cm

1−PuØP

> 1,0

δs = Cm

1−∑ Pu

Ø∑ Pc > 1,0

Dimana :

Pc = beban tekuk euler

Pc = π 2 EI

(k l u)2

Pu = beban rencana aksial terfaktor.

∑ Pu = jumlah Pu total kolom dalam satu tingkat.

∑ Pc = jumlah Pc total kolom dalam satu tingkat.

Cm = faktor koreksi.

Cm = 0,60 +0,40 (M 1M 2

)> 0,40

EI = kekakuan lentur struktur tekan.

SNI 2002 pasal 10.12(3) menetapkan nilai EI sebagai berikut :

Bila tidak menggunakan perhitungan yang lebih akurat, EI boleh diambil sebesar :

EI = (0,2 Ec Ig+ Es Ise)

1+βd

atau secara lebih konservatif untuk kolom bertulangan sedikit (ρg < 3%)

EI = 0,4 Ec Ig

1+ βd

Dimana :

Ec = modulus elastisitas beton ; 4700 √ fc ' (Mpa)

Es = modulus elastisitas tulanagan baja ; 200.000 Mpa.

Ig = momen inersia beban kotor (penulangan diabaikan) terhadap sumbu berat penampang

Ise = momen inersia terhadap sumbu pusat penampang kolom.

Bd = nilai mutlak rasio antara beban mati berfaktor maksimum dengan momen beban total terfaktor maksimum, nilai selalu positif

2.8. Beban Gempa

Beban gempa dalam perencanaan struktur beton Beban gempa merupakan beban khusus atau beban abnormal yang kejadianya dapat terjadi sekali dengan skala yang sangat besar selama masa layan dari struktur bangunan tersebut. Beban gempa merupakan beban yang tidak dapat diprediksi baik besarna maupun arahnya. Besarnya gaya gempa sangat ditentukan oleh prilaku struktur tersebut.

Dalam filosofi perencanaan struktur beton di daerah gempa dikenal suatu konsep pembebanan 2 tingkat yakni struktur beton selama masa layannya akan dibebani berkali-kali oleh gempa-gempa yang kecil sampai sedang yang mempunyai waktu ulang 20-50 tahun. Struktur beton selama masa layanya mungkin harus dapat menahan beban gempa yang besar yang waktu ulangnya dapat terjadi sekali dalam 200 tahun. (W.C. Vis dan Gideon kusuma)

Beberapa ketentuan yang perlu diperhatikan dalam perencanaan struktur beton di daerah gempa :

1. Tata letak struktur2. Pendetailan yang baik3. Desain kapasitas4. Bentuk yang sederhana dan simetris

Setiap struktur gedung bertingkat direncanakan dan dilaksanakan untuk menahan suatau beban geser akibat gempa (V).

V = Cd. Wt

Dimana :

V = beban geser dasar akibat gempa

Wt = kombinasi dari seluruh beban mati dan beban hidup vertical.

Cd = C. I. K

C = koefisien gempa dasaryang tergantung dari :

a. wilayah gempa

b. waktu getar alami struktur

c. jenis tanah yaitu tanah keras atau lunak

I = faktor keutamaan gedung

K = faktor jenis gedung

Waktu geser alami struktur gedung T adalah detik, dapat ditentukan dengan rumus pendekatan sebagai berikut :

T = 0,06 . H ¾ → untuk portal beton

Dimana :

T = waktu getar alami struktur gedung

H = ketinggian sampai puncak dari bagian utama struktur gedung diukur dari tingkat penjepit lateral.

Beban geser dasar akibat gempa (V) harus dibagikan sepanjang tinggi gedung menjadi beban horizontal terpusat yang bekerja pada masing-masing tingkat lantai menurut rumus :

F = w i hi

∑ .wi hi

. V

Dimana :

Fi = beban gempa horizontal yang dikerjakan pada tingkat i

Wi = bagian dari seluruh beban vertical yang bekerja diatas tingkat penjepit lateral yang disumbangkan oleh beban-beban vertical yang bekerja pada tingkat I (dalam kg)

V = beban geser akibat gempa

Dengan memenuhi ketentuan-ketentuan tersebut maka perencanaan suatu struktur beton didaerah gempa dapat dilaksanakan dengan sederhana dan ekonomis dan pastinya aman. Hal ini dapat mengurangi resiko kerugian pada saat terjadinya gempa baik secara material maupun non materiil.