1. PENDAHULUAN

GERBANG

Laporan Perhitungan Struktur

LAPORAN PERHITUNGAN STRUKTURGERBANG UTAMAUNIVERSITAS TEUKU UMARKABUPATEN ACEH BARAT

PROVINSI ACEH

OKTOBER 2014

1 PENDAHULUANGerbang, merupakan bangunan portal beton yang menjadi pintu akses utama kompleks. Sistem struktur utama gerbang ini di rencanakan sebagai sistem rangka terbuka beton bertulang dan didesain sebagai rangka pemikul momen khusus beton. Analisis struktur menggunakan metode kekakuan frame tiga dimensi (analisis dinamik gempa). Sedangkan desain struktur menggunakan metode desain kekuatan batas.2 UMUM2.1 Satuan

Satuan yang digunakan dalam perhitungan adalah:

Panjang:mm, mLuas:mm2, m2

Gaya:kg, ton, N, kN

Momen:kgm, tonm, kNm, NmmTegangan:kg/cm2, N/mm22.2 Peraturan, Standar, Referensi dan Program Aplikasi Komputer2.2.1 Peraturan dan StandarPeraturan dan standar yang digunakan adalah :

1. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983.2. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI - 1726 - 2002).3. Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SK SNI 03 - 2847 - 2002)4. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SK SNI 03 - 1729 - 2002)2.2.2 ReferensiReferensi yang digunakan adalah :

1. American Society for Testing and Materials (ASTM)2. American Concrete Institute (ACI 318-2002)3. AISC LRFD934. Foundation Analysis and Design, Joseph E. Bowles

2.2.3 Program Aplikasi KomputerProgram aplikasi komputer yang digunakan adalah :

1. SAP, untuk analisa struktur 3 MATERIAL3.1 Beton3.1.1 Mutu beton

Mutu beton struktural (kolom, balok, pelat lantai, pelat tangga) pada umur 28 hari adalah beton dengan mutu K-225 fc=18,6 N/mm2 (silinder). Modulus elastisitas beton, Ec=4700Berat jenis beton (c=2400kg/m33.1.2 Tulangan beton

Baja tulangan yang dipakai adalah baja tulangan berulir sesuai SII 0136-BjTD 40 dengan tegangan leleh minimal fy=400 N/mm2 dan baja tulangan polos sesuai SII 0136-BjTP 24 dengan tegangan leleh minimal fy=240 N/mm2.3.1.3 Mutu Baja

Baja yang dipakai adalah baja profil BJ-37 dengan tegangan leleh fy=400 N/mm2 dan tegangan putus fu = 370 N/mm2 .

3.2 Mutu Baut Dan Baut Angker

Baut penyambung yang digunakan adalah baut mutu tinggi sesuai ASTM A325, untuk baut angker sesuai dengan ASTM A307.

3.3 Mutu Las

Material las yang digunakan sesuai dengan E70XX dengan tegangan leleh ijin Fyw = 482.63 N/mm2.4 PEMBEBANAN4.1 Jenis-jenis Pembebanan4.1.1 Beban Mati (D)

Beban mati adalah berat sendiri struktur termasuk segala unsur tambahan yang dianggap merupakan satu kesatuan tetap dengannya. Penentuan besaran beban mati standar yang dapat dijadikan acuan perancangan adalah mengacu ke Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983, yaitu :

Beban Atap (Dak Beton):

Pelat (10cm) = 0.1m x 2400 kg/m3=240kg/m2Lantai Tipikal :Pelat (12cm) = 0.12 x 2400 kg/m3=288kg/m2Lain-lain :

Dinding bata = 250kg/m24.1.2 Beban Hidup (L)

Beban hidup tergantung dari fungsi ruangan :

Ruangan umun = 250 kg/m2Beban hidup atap dak= 100kg/m24.1.3 Beban Angin (W)

Mengacu pada Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983 , beban angin adalah:

1. Diambil tekanan angin 40 kg/m22. Untuk daerah dimana kecepatan angin dapat menaikkan tekanan angin, tekanan angin (p) harus ditentukan dengan memakai rumus dibawah:

dimana :

V=kecepatan angin (m/det)

4.1.4 Beban Gempa (E)

Gaya gempa dihitung secara dinamik mengacu ke Standar Perencanan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI - 1726 - 2002).

Wilayah Gempa Indonesia Dengan Percepatan Puncak Batuan Dasar Dengan Perioda Ulang 500 TahunSedangkan untuk penentuan jenis tanah dasar, sesuai dengan SNI03 1726 2002 Pasal 4.6.3 ditentukan dengan menggunakan rumus :

Dimana :

:

Nilai Hasil Test Penetrasi Standar Rata-rata

ti:Tebal Lapisan Ke i

Ni:

Nilai Hasil Test Penetrasi Standar Lapisan Ke i

Tabel 4 SNI 03 1726 2002

Perhitungan Jenis Tanah Berdasarkan SNI 03 1726 2002 Pasal 4.6.3Berdasarkan SNI 03 1726 2002 pasal 5.8.2, arah pembebanan utama dihitung sebesar 100% dan arah tegak lurus pembebanan utama, dihitung sebesar 30%.

Input Data Ca, Dan Cv pada program SAPFaktor Skala dihitung dengan menggunakan formula :

Dimana :

g:Percepatan gravitasi (9.81 m/det2)

I:Faktor Keutamaan (berdasarkan SNI 03 1726 2002 Tabel 1)

:Diambil = 1

R:Faktor Reduksi Gempa Representatif (berdasarkan Tabel 9)

:Diambil = 7.2 (Daktilitas Parsial)Sehingga didapat faktor skala sebesar 1.3625

Input Data Faktor Skala pada program ETABS

4.2 Kombinasi Pembebanan4.2.1 Struktur Beton

Kombinasi pembebanan untuk struktur beton (desain ultimit) berdasarkan Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SK SNI 03 - 2847 - 2002) pasal 11.2, adalah :1. 1.4D(Statik)

2. 1.2D + 1.6L(Statik)

3. 1.2D + 1.0L 1.6WL(Statik)

4. 0.9D 1.6WL(Statik)

5. 1.2D + 1.0L 1.0Ex 1.0Ey 0.3Ez(Dinamik)

6. 0.9D 1.0Ex 1.0Ey 0.3

(Dinamik)

dimana :D:Beban MatiL:Beban Hidup

W:Beban Angin

E:Beban Gempa

5 KRITERIA PERANCANGAN5.1 BetonDalam perancangan struktur beton bertulang berdasarkan SK SNI 03 - 2847 - 2002, hal-hal yang akan diperhatikan adalah:5.1.1 Selimut betonSelimut beton diatur dalam pasal 9.7 (1) adalah sebagai berikut:

Tebal Selimut Minimum

(mm)

Beton yang dicor langsung diatas tanah dan selalu berhubungan dengan tanah

Beton yang berhubungan langsung dengan tanah atau cuaca :

Batang D-19 hingga D-56

Batang D-16, jaring kawat polos P-16 atau kawat ulir D16 dan yang lebih kecil

Beton yang tidak langsung berhubungan dengan cuaca atau beton tidak langsung berhubungan dengan tanah :

Pelat dinding, pelat berusuk

Batang D-44 dan D-56 Batang D-36 dan yang lebih kecil

Balok, kolom

Tulangan utama, pengikat, sengkang, lilitan spiral

Komponen struktur cangkang, pelat lipat

Batang D-16, jaring kawat polos P-16 atau ulir D-16 dan yang lebih kecil75

50

40

40

20

40

20

5.1.2 Faktor Reduksi KekuatanFaktor reduksi kekuatan diatur pada pasal 11.3(2), adalah sebagai berikut :

Faktor

Reduksi

Lentur, tanpa beban aksial

Aksial tarik dan aksial tarik + lentur

Aksial tekan dan aksial tekan + lentur (Spiral)Aksial tekan dan aksial tekan + lentur (lainnya)

Geser & Torsi0.80.8

0.7

0.650.75

5.1.3 Lendutan Ijin

Lendutan maksimum yang diijinkan diatur dalam pasal 11.5 adalah sebagai berikut :

5.1.4 Perhitungan KolomPerencanaan penulangan kolom dilakukan dengan program SAP yang menggunakan referensi peraturan standar ACI 318-2002. Prinsip penulangan kolom yang digunakan berupa desain kapasitas (Capacity Design) dengan sistem penulangan bi-aksial bending.

Prosedur perencanaan

1. Buat diagram interaksi gaya aksial dan momen biaksial untuk setiap tipe penampang. 2. Rasio tulangan yang diijinkan terhadap penampang kolom ialah 1 % - 5%3. Periksa kapasitas kolom untuk gaya aksial dan momen biaksial terfaktor untuk setiap kombinasi pembebananMembuat Diagram Interaksi

Diagram Interaksi Kolom

1. Pmax =0.80 Po untuk kolom persegi2. Pmax = 0.85 Po untuk kolom bulat3. Po = min [ 0.85 *fc*(Ag-Ast) + Fy* Ast]4. min =0.75 .. untuk sengkang persegi5. min =

0.7 .. untuk sengkang spiral

CONCRETE SECTION (II)STRAIN DIAGRAM (III)STRESS DIAGRAM

Diagram Hubungan Tegangan Regangan Beton

Periksa Kapasitas kolom

1. Tentukan Pu, Mux, dan Muy2. Tentukan faktor pembesaran momen kolom

(sx dan (sy = 1.0 jika P-Delta analisis disertakan

dimana :

K = 1.00

atau (d = Beban mati aksial terfaktor maksimum/beban total aksial terfaktor maksimum

M1 dan M2 adalah momen ujung kolom

Nilai M1/M2 positif jika arah M1 dan M2 berlawanan, dan negatif bila M1 dan M2 searah

Periksa Kapasitas Kolom

1. Periksa gaya dan momen terhadap diagram interaksi kolom :P

=PuMx=(bx.Muxb + (sx. MuxsMy=(by.Muyb + (sy. Muys

Dimana :Pu:Gaya aksial terfaktorMuxb + Muyb

: Momen terfaktor arah mayor dan minor akibat pembeban gravitasiMuxs + Muys

: Momen terfaktor arah mayor dan minor akibat gaya lateral(bx, (by, (sx, (sy:Faktor perbesaran momen

2. Koordinat P, Mx, My diplotkan pada kurva diagram interaksi.3. Jika titik terletak didalam diagram maka kapasitas kolom mencukupi4. Jika titik terletak diluar diagram tersebut maka kolom mengalami tegangan lebih, kapasitas kurang

Grafik geometris Perbandingan Kapasitas Kolom

Penulangan geser kolom

Penulangan geser kolom direncanakan untuk setiap kondisi pembebanan dalam arah mayor dan minor kolom, dengan prosedur:

1. Tentukan gaya aksial (Pu) dan gaya geser (Vu) dari kolomVu=Vp+ Vd + 1Vp=Gaya geser akibat momen kapasitas pada kedua ujung balok

Vd+1=Gaya geser pada balok akibat beban gravitasi

2. Nilai Vp diambil yang maksimum antara Vp1 dan Vp2

dimana :

= Momen kapasitas kolom negatif dan positif pada

ujung I

= Momen kapasitas kolom negatif dan positif pada ujung J

3. Tentukan gaya geser yang dipikul beton (Vc)4. Jika kolom dibebani gaya aksial tekan :

5.Jika kolom dibebani gaya aksial tarik :

6.

Untuk desain rangka pemikul momen khusus, Vc = 0 jika memenuhi kedua syarat ini:

Pu (tekan) <

Gaya geser akibat beban gempa (VE) 7.Hitung luas tulangan geser perlu (Av)

Untuk kolom persegi

Untuk kolom bulat

8.Bila syarat berikut tidak terpenuhi, maka penampang harus diperbesar :

5.1.5 Perhitungan Balok

Perencanaan balok portal memperhitungkan kuat lentur, geser dan torsi.

Program SAP ini akan menghitung dan memberikan luas tulangan dan jumlah tulangan yang diperlukan balok akibat momen lentur dan gaya geser beserta nomor jenis kombinasi beban yang menyebabkan keadaan ekstrim. Kebutuhan tulangan yang disediakan program adalah untuk 9 titik lokasi sepanjang bentang balok yang ditinjau yaitu pada ujung I, 1/8 bentang, bentang, 3/8 bentang, bentang, 5/8 bentang, bentang, 7/8 bentang dan ujung j.

Semua balok hanya didesain pada arah momen lentur mayornya, demikian pula untuk gaya geser dan torsinya.

Penulangan Lentur

Langkah perencanaan penulangan lentur mengikuti diagram alir sebagai berikut :

Penulangan Geser

Langkah Perencanaan :

1. Menentukan Vu yaitu gaya geser terfaktor2. Menentukan Vc yaitu gaya geser yang dapat ditahan oleh beton3. Menentukan tulangan geser pada kondisi seimbang

Cara perhitungan penulangan geser balok adalah sebagai berikut :

1. Menentukan Vu

Vu = Vp + Vd + 1

Dengan:

Vd=gaya geser akibat momen kapasitas pada kedua ujung balok

Vd+1=gaya geser pada balok akibat beban gravitasi

Nilai Vp diambil yang maksimum anatra Vp1 + dan Vp2

dimana :

M1=Momen kapasitas balok ujung I tulangan atas (tarik)

Mj+=Momen kapasitas balok ujung J tulangan bawah (tarik)

M1+=Momen kapasitas balok ujung I tulangan bawah (tarik)

Mj=Momen kapasitas balok ujung J tulangan atas (tarik)

2. Menentukan Vc, mengikuti diagram alir sebagai berikut :

untuk desain struktur rangka pemikul momen khusus Vc = 0 bila memenuhi 2 syarat ini:

1. Gaya aksial tekan terfaktor (termasuk akibat beban gempa) kurang dari fcAg/202. Gaya geser akibat beban gempa lebih dari atau sama dengan setengah dari gaya geser total yang terjadi disepanjang bentang balok.

Penulangan torsi

Langkah perencanaan :

1. Menentukan besarnya momen torsi terfaktor2. Menentukan besarnya luas tulangan sengkang untuk torsi3. Menentukan besarnya luas tulangan longitudinal torsi

Cara perhitungan penulangan torsi balok mengikuti diagram alir sebagai berikut :

5.1.6 Perhitungan Pelat

Dalam merencanakan pelat beton bertulang, yang perlu dipertimbangkan bukan hanya pembebanan, tetapi juga tebal pelat. Langkah-langkah dalam merencanakan tebal pelat adalah sebagai berikut :

Menentukan bentang bersih pelat dalam arah x dan y

Keterangan :

ly = Bentang pelat yang terpanjang diujur antara as balok (mm)lx=Bentang pelat yang terpendek diukur antar as balok (mm)lyn=Bentang bersih pelat yang terpanjang (mm)

=ly b3 b4Ixn=Bantang bersih pelat yang terpendek (mm) = ix- b1 b2

Menentukan nilai =Iyn/Ixn

Menaksir tebal pelat (h awal) dan menentukan Ix dan ly pelat

Ix pelat=(1/12).lx.h3 (mm4)Iy pelat=(1/12).ly.h3 (mm4)

Menentukan nilai Ix, balok 1, Ix balok 2, Iy balok 3 dan Iy balok 4

Ix B1=(1/12).b1.h13 (mm4)Ix B2=(1/12).b2.h23 (mm4)Ix B3=(1/12).b3.h33 (mm4)Ix B4=(1/12).b4.h43 (mm4)

Menentukan nilai 1 =Ix B1/Ix pelat2 =Ix B2/Ix pelat3 =Ix B3/Iy pelat4 =Ix B4/Iy pelatm=((i)/n = (1+2+3+4)/n

Menentukan tebal pelat yang dibutuhkan h(mm)

dengan : fy = Mutu tulangan pelat (MPa)

Menentukan tebal pelat minimum (hmin) dan tebal pelat maksimum (hmax)

5.1.7 Reduksi Momen Inersia Penampang Akibat Penampang Retak

Berdasarkan SNI 03 1726 2002 pasal 5.5.1, dalam perencanaan struktur gedung terhadap pengaruh Gempa Rencana, pengaruh peretakan beton pada unsur-unsur struktur dari beton bertulang, beton pratekan dan baja komposit harus diperhitungkan terhadap kekakuannya. Untuk itu, momen inersia penampang unsur struktur dapat ditentukan sebesar momen inersia penampang utuh dikalikan dengan suatu persentase efektifitas penampang sebagai berikut :

Untuk kolom dan balok rangka beton bertulang terbuka

: 75%

Untuk dinding geser beton bertulang kantilever

: 60%

Untuk dinding geser beton bertulang berangkai

Komponen dinding yang mengalami tarikan aksial

: 50% Komponen dinding yang mengalami tekanan aksial

: 80% Komponen balok perangkai dengan tulangan diagonal

: 40% Komponen balok perangkai dengan tulangan memanjang

: 20%

5.1.8 Pertemuan Balok Kolom

Panel pertemuan balok kolom portal harus diproporsikan sedemikian rupa sehingga memenuhi persyaratan kuat geser horisontal perlu dan kuat geser vertikal perlu yang berkaitan dengan terjadinya momen kapasitas pada sendi plastis pada kedua ujung balok yang bertemu pada kolom tersebut.Tegangan Geser Kolom :

karena pertemuan dengan kolom luar maka Mkap,ki = 0.

T = 0,7. Mkap,ka / zkaVj,h = T - VkolVj,v = d/hc .Vj,h

Kontrol Tegangan Geser Horisontal Minimal

dimana :

bj :Lebar Efektif Pertemuan, yang ditentukan sebagai berikut:

a. Bila bc > bb, maka diambil nilai terkecil antara

bj = bc atau bj = bb + 0,5.hc

b. Bila bb > bc, maka diambil nilai terkecil antara

bj = bb atau bj = bc + 0,5.hc

bb:Lebar Balokbc:Lebar Kolom Yang Sejajar Dengan Lebar Balokhc:Lebar Kolom Yang Tegak Lurus Balokbc > bb:bj = bc

:bj = bb + 0.5 hcPenulangan Geser Horisontal

Penulangan Geser Vertikal

Tulangan Kolom Terpasang > Aj,v6 DESAIN BANGUNAN UTAMA6.1 Layout Bangunan

6.2 Pemodelan

6.2.1 Bangunan UtamaDenah Pembalokan Lantai 2 Bangunan

7 DESAIN PONDASI7.1 Daya Dukung Tanah Dasar

Kapasitas ultimate dari sebuah pondasi telapak merupakan daya dukung tanah dikali luasan pondasi telapak dengan formula sebagai berikut :

Daya Dukung pondasi :Qs = qu . A

dimana :

Qs:daya dukung telapakqu:Daya Dukung tanah As:Luasan telapak

Mu, bw, d, d, h, fc, fy, Es

Fc 30 MPa

1 = 0.85

1 = 0.85-0.008(Fc 30)

1 0.65

1 = 0.65

EMBED Equation.3

As1 =max.bw . d ; EMBED Equation.3

M1 = As1 Fy EMBED Equation.3 Mn = EMBED Equation.3

M2 = Mu - M1

M2 0

Tulangan Ganda

s & s

Tulangan Tunggal

s & s = 0

min = 1.4/Fy

= min

max

Perbesar Penampang

As = . bw . d

As = ' . bw . d

min

STOP

Ya

Tidak

Tidak

Ya

Ya

Tidak

Tidak

Ya

Tidak

Ya

Ya

Vu, bw, d, h, fc, fys

Fc 25/3 MPa

Vc = EMBED Equation.3

Tdk Perlu Tulangan Geser

STOP

EMBED Equation.3

Vmax = Vc + EMBED Equation.3

Fc = 25/3 MPa

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Perbesar Penampang

Tulangan Geser

Tidak

Vu 0.5 Vc

Ya

Tidak

Ya

Tidak

Ya

Tidak

Xo, Yo, X1, Y1, t, h, bw, d, Fys, Fy, Fc, Vu, Tu

Acp = Xo . Yo

Pcp = 2(Xo + Yo)

Ph = 2 (X1 + Y1)

Aoh = X1 . Y1

Ao = 0.85 . Aoh

Vc = EMBED Equation.3

Puntir Diabaikan

Tu > EMBED Equation.3

Penampang Solid:

EMBED Equation.3

Perbesar Penampang

STOP

A

Tidak

Ya

Tidak

Ya

- Hitung Vu, dan Tu sejarak d dari tumpuan

- Untuk puntir kompatibilitas, ambil nilai

Puntir sebesar :

Xo

X1

Yo

Y1

A

EMBED Equation.3

A

EMBED E

uation.3

< 0.175 EMBED Equation.3

= 0.175 EMBED Equation.3

Ya

Atmin = EMBED Equation.3

Tidak

At < Atmin

Ya

At = Atmin

Tidak

B

B

EMBED E

uation.3

Vn Vc

EMBED Equation.3

Ya

Vs = Vn - Vc

Tidak

Vs EMBED Equation.3

Penampang Diperbesar

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Ya

Tidak

Ya

Tidak

STOP

lxn

lx

lyn

ly

Balok b1/h1

Balok b2/h2

Balok b4/h4

Balok b3/h3

_1246005650.unknown

_1246011673.unknown

_1246053214.unknown

_1263501969.unknown

_1263502993.unknown

_1263501874.unknown

_1246013155.unknown

_1246013385.unknown

_1246013571.unknown

_1246013618.unknown

_1246013522.unknown

_1246013224.unknown

_1246011879.unknown

_1246012585.unknown

_1246011761.unknown

_1246005991.unknown

_1246010303.unknown

_1246010354.unknown

_1246010059.unknown

_1246005863.unknown

_1246005917.unknown

_1246005781.unknown

_1246000575.unknown

_1246001014.unknown

_1246005237.unknown

_1246000627.unknown

_1221474370.unknown

_1246000534.unknown

_1221474319.unknown