bab v tinjauan perencanaan portal -...
Post on 23-Apr-2019
251 Views
Preview:
TRANSCRIPT
46
BAB V
TINJAUAN PERENCANAAN PORTAL
5.1 Dasar Peninjauan
Struktur portal adalah struktur yang terdiri dari balok dan kolom yang
dibebani muatan di atasnya, akibatnya akan timbul lenturan pada balok saja, dan
akan meneruskan gaya-gaya tersebut ke kolom berupa gaya normal. Balok pada
sistem demikian sama dengan balok sederhana. Adapun gaya yang bekerja pada
kolom yang lazimnya berupa gaya horizontal, tidak berpengaruh pada balok.
Dari hasil analisa portal maka diperoleh gaya-gaya dalam pada elemen-
elemen balok yang kemudian digunakan untuk melakukan proses desain terutama
desain penulangan, dimana konfigurasi tulangan balok yang digunakan
berdasarkan hasil desain SAP 2000 menggunakan ACI 318-99 dengan
menyesuaikan faktor reduksinya berdasarkan SNI 03-2847-2002. Seperti telah
diketahui bahwa SNI 2002 yang digunakan di Indonesia mengacu kepada ACI
(American Concrete Institute).
Desain penulangan elemen-elemen balok didasarkan dari nilai gaya-gaya
dalam maksimum dari kombinasi-kombinasi yang ada. Dalam penulisan ini
analisa manual balok portal dilakukan sebagai verifikasi terhadap output
konfigurasi penulangan hasil design dari SAP 2000 untuk menunjukkan
kelayakan penggunaan hasil design SAP 2000.
47
5.2 Data Peninjauan
Adapun dimensi-dimensi yang direncanakan unutuk Portal H adalah:
1. Plat Lantai :
GF & F3 : 150 mm
F1 & F2 : 120 mm
2. Kolom :
Type/
Lantai
K1
(mm)
K2
(mm)
K3
(mm)
K4
(mm)
K5
(mm)
K5A
(mm)
GF-F1 600/600 600/600 600/600 600/600 400/400 400/400
F1-F2 600/600 600/600 600/600 600/600 400/400 -
F2-F3 500/500 500/500 500/500 500/500 400/400 -
F3-Atap 500/500 500/500 - - - -
Tabel 5.1 Jenis dan Dimensi Kolom Portal H3. Balok Induk :
G01 300/600 mm
B.01 400/600 mm
4. Balok Anak :
GA01 250 / 550 mm GA03 250 / 550 mm
GA04 250 / 550 mm GA05 250 / 550 mm
GA08 250 / 550 mm B03 200 / 450 mm
B04 200 / 400 mm B07 200 / 550 mm
5. Tiebeam :
TB1 400 / 500 mm
TB1D 400/500
6. Pondasi Tiang Pancang: 300x300 mm, L = 30000 mm
48
5.3 Peninjauan Balok
Dalam peninjauan balok yang terdiri dari balok induk dan balok anak, dalam
perhitungannya balok ini terdiri dari dua bagian, yaitu perhitungan balok
melintang dan perhitungan balok memanjang serta dibuat secara dua dimensi.
Perhitungan balok ini meliputi perhitungan pembebanan beban mati, beban hidup,
beban angin, dan beban gempa.
Beban Mati
Beban gravitasi termasuk beban mati yang terdiri dari berat sendiri balok dan
berat sendiri pelat lantai.
Beban Hidup
Beban hidup besarnya berasal dari fungsi bangunan tersebut, dan ditentukan
berdasarkan pada Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983.
Beban Gempa
Beban gempa direncanakan agar struktur tersebut dapat menahan gempa
yang sewaktu-waktu dapat terjadi sehingga bangunan tersebut tidak roboh.
Perencanan beban gempa berdasarkan pada Standar Perencanaan Ketahanan
Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung SNI-1726-2002.
5.4 Estimasi Pembebanan
Berdasarkan Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Bertulang untuk
Bangunan Gedung SNI 03-2847-2002, maka beban yang diperhitungkan adalah
sebagai berikut :
Wu = 1,2 DL + 1,6 LL
49
DL = Beban Mati
LL = Beban Hidup
5.5 Analisa Statika
Perhitungan pembebanan dengan menggunakan system amplop dengan
menggunakan sudut 45⁰. Ada dua macam pembebanan yang dihasilkan dari
sistem amplop ini yaitu segitiga dan trapesium. Untuk perhitungan pembebanan
yang diperhitungkan antara lain beban mati dan beban hidup. Sedangkan untuk
analisa statika meliputi perhitungan momen, gaya lintang, dan gaya normal
dengan anggapan bahwa balok tersebut menggunakan perletakan jepit.
5.6 Metode Perhitungan Balok
5.6.1 Data Perencanaan Balok
Berikut adalah data-data perencanaan balok:
Mutu Beton ( fc’ ) = 25 MPa
Mutu Baja ( fy ) = 400 Mpa
5.6.2 Analisa Pembebanan Balok
a. Beban yang Bekerja Pada Plat Atap
Beban Mati (WD)
Berat sendiri plat = 0,10 x 24 x 1 = 2,40 KN/m
Lapisan Kedap Air = 0,14 x 1 = 0,14 KN/m
WD = 2,54 KN/m
50
Beban Hidup(WL)
WL= 1,00 kN/m
Beban Berfaktor (Wu)
Wu= 1,2 WD + 1,6 WL
= (1,2 x 2,54) + (1,6 x 1,00)
= 4,648 KN/m
b. Beban yang Bekerja Pada Plat Lantai F3
Beban Mati (WD)
Berat sendiri plat = 0,15 x 24 x 1 = 3,6 KN/m
Plafond + Penggantung = 0,18 x 1 = 0,18 KN/m
Spesi = 0,02 x 20 x 1 = 0,40 KN/m
Keramik = 0,01 x 21 x 1 = 0,21 KN/m
WD = 4,59 KN/m
Beban Hidup(WL)
WL = 2,50 KN/m
Beban Berfaktor (Wu)
Wu= 1.2 WD + 1.6 WL
= (1,2 x 4,59) + (1,6 x 2,50)
= 9,508 KN/m
51
Lx
RAV
1/2 Wu.Lx
qekiv
RBV
c. Beban yang Bekerja Pada Plat Lantai F1-F2
Beban Mati (WD)
Berat sendiri plat = 0,12 x 24 x 1 = 2,88 KN/m
Berat steeldeck = 0,0702 x 1 = 0,0702 KN/m
Plafond + Penggantung = 0,18 x 1 = 0,18 KN/m
Spesi = 0,02 x 20 x 1 = 0,40 KN/m
Keramik = 0,01 x 0,21 x 1 = 0,21 KN/m
WD = 3,740 KN/m
Beban Hidup(WL)
WL = 2,50 KN/m
Beban Berfaktor (Wu)
Wu= 1.2 WD + 1.6 WL
= (1,2 x 3,740) + (1,6 x 2,50)
= 8,488 KN/m
5.6.3 Analisa Beban yang Bekerja
a) Pembebanan Segitiga
52
RA = RB= 21 . [(q.lx. 2
1 . 21 ) + (q.lx. 2
1 . 21 )]
= 21 . [(q.lx. 4
1 ) + (q.lx. 41 )]
= 41 . q .lx
Jika q = 21 .WU.lx , maka:
RA = RB = 41 ( 2
1 .WU.lx). lx
= 81 .WU.lx²
Mmax segitiga ditengah bentang :
Mmax = RA. 21 .lx – [(q.lx. 2
1 . 21 ).(lx. 2
1 . 31 ) ]
= RA. 21 .lx – [(
24
. 2lxq)]
Jika RA = 81 .WU.lx
2
q = 21 .WU.lx
maka :
Mmax = ( 81 .WU.lx
2). 21 .lx - ( 2
1 .WU.lx - lx2/24)
= 161 . WU . lx3 - 48
1 . WU . lx3
Mmax= 241 . WU . lx3
Beban segitiga tersebut diekuivalensikan menjadi beban persegi sehingga
Mmax = 81 .qeq.lx
2
Mmax segitiga = Mmax persegi
241 . WU . lx3 = 8
1 .qeq .lx2
qekuivalen = 31 . WU .lx
53
b). Pembebanan Trapesium
Ly
Ly - Lx1/2 Lx
RAV
1/2 Wu.Lx
RBV
1/2 Lx
qekiv
QA QAQB
Dimana:
Rav = Rbv
= q.(l - a)/2
q = 21 .WU.lx
l = ly
a = 21 . Lx
maka :
RA = RB =2
).(.. 21
21 lxlylxWU
= )2.(..81 lxlylxWU
Mmax = 24a .Wu.(3.ly² - 4 a²)
= 21 .Wu.lx.(3.ly² - 4. 2
1 .lx²)/24
= 481 .Wu.lx.(3.ly² - lx²)
M max persegi = M max Trapesium
81 . Q ek . ly2 = 48
1 .Wu.lx.(3.ly² - lx²)
qek = ))/(3.(..6
1 2lylxlxWu
54
c) Perhitungan reaksi tumpuan pada balok anak
Beban merata pada balok anak akan menjadi beban terpusat pada balok
induk yang dihitung dengan
RA = RB = P = ½. q. L
d) Perhitungan Momen Balok
Beban merata
Mtumpuan= 1/12.qu.L2 = KNm
Mlapangan= 1/24.qu.L2 = KNm
Beban merata dan terpusat
Mtumpuan= 1/12.qu.L2 +2
2
L
P.a.b= KNm
Mlapangan= 1/24.qu.L2 +2
22
L
.b2P.a= KNm
e) Tulangan Balok
Menghitung D efektif
Deff = h – p – Ø sengkang – ½.D tul. pokok = cm
Menghitung tualangan tumpuan dan lapangan
55
20,8.b.d
Muk = Mpa
Dari tabel A-28 Rasio Penulangan (ρ) vs Koefisien Tahanan (k) milik
Isimawan Dipohusodo diketahui, fc = 25 Mpa dan fy = 400 Mpa, dengan
nilai k tersebut didapatkan nilai ρmin.
As = ρ.b.d = mm2
Maka dipakai tulangan sesuai dengan tabel tersebut.
5.6.4 Peninjauan Balok
1. Beban pada Balok Atap
Beban Terbagi Merata ( Plat Trapesium)
Dimensi rencana = 0,30 x 0,65 L = 1,37 m
Berat sendiri balok = 0, 30 x 0,65 x 24= 4,68 kN/m
WD = 2,54 KN/m
qd = 2.1/3.WD.lx
= 2.1/3.2,54.1,37
= 2,320 KN/m
qd = 2,320 + 4,68 = 7,00 KN/m
WL = 1,00 KN/m
qL = 2.1/3.WL.lx
= 2.1/3.1,00.1,37
= 0,913 KN/m
qu = (1,2 x 7,00) + (1,6 x 0,913)
= 9,861 KNm
56
2. Beban pada Balok Lantai F3
Gambar 5.1 Denah Balok Lantai F3
a. Balok Anak Lantai F3
Beban Terbagi Merata Balok Anak
Balok 3GA.01 G-H/2-3
Dimensi rencana = 0,25 x 0,55 L = 8 m
Berat sendiri balok = 0,25 x 0,55 x 24= 3,3 kN/m
WD = 4,590 KN/m2
qd = (1/6.WD.lx.(3-(lx/ly)2) + (1/6.WD.lx.(3-(lx/ly)2)
= (1/6.4,59.2,67.(3-2,67/8)2) + (1/6.4,59.2,66.(3-2,67/8)2)
= 10,66 KN/m
qd = 10,66 + 3,3 = 13,960 KN/m
WL = 100 kg/m2
qL = (1/6.WD.lx.(3-(lx/ly)2) + (1/6.WD.lx.(3-(lx/ly)2)
= (1/6.2,50.2,67.(3-2,67/8)2) + (1/6.4,59.2,66.(3-2,67/8)2)
= 5,806 KN/m
qu = (1,2 x 13,960) + (1,6 x 5,806)
= 26,042 KN/m
57
Beban Terpusat pada Balok Induk
(Pu=Ra=Rb) = ½ x qU x L
= ½ x 26,042 x 8
= 98,960 KN
Momen Tumpuan
Mtump = 1/12.qu.L2
= 1/12 x 26,042 KN/m x (8 m)2
= 125,349 KNm
Momen Lapangan
Mtump = 1/24.qu.L2
= 1/24 x 26,042 KN/m x (8 m)2
= 62,675 KNm
Menghitung Tulangan Balok
Deff = 550 – 40 -10 – (1/2.16)
= 492 mm
k = 292)0,8.250.(4
125,349
= 1,658
Dari Tabel A-28, didapatkan nilai ρ = 0,0043, maka
As = ρ.b.d
= 0,0043.250.492.106
= 239,40 mm2 -- digunakan tulangan 2D16 dengan AS 402,2 mm2
58
Balok 3GA.01 (250 x 550)Tumpuan Lapangan
Gambar 5.2 Sketsa Penulangan Balok Anak
b. Balok Induk Lantai F3
Beban Terbagi Merata Balok Induk
Balok 3B.01 3/G-H
Beban terpusat balok 3GA.01 = 98,960 KN/m
Dimensi rencana = 0,40 x 0,60 L = 8 m
Berat sendiri balok = 0,40 x 0,60 x 24 = 5,76 KN/m
WD = 4,590 KN/m2
qd = 4(1/3.WD.lx) + 2(1/3.WD.lx)
= 4(1/3.4,59.2,67) + 2(1/3. 4,59.2,66)
= 22,032 KN/m
qd = 22,032 + 5,76 = 27,792 KN/m
WL = 2,50 KN/m2
qL = 4(1/3.WD.lx) + 2(1/3.WD.lx)
= 4(1/3.2,50.2,67) + 2(1/3.2,50.2,66)
= 12 KN/m
qu = (1,2 x 27,792) + (1,6 x 12)
59
= 52,550 KN/m
c. Beban pada Kolom
Beban dari balok 3B.01 akan menjadi beban pada kolom 3/H
Momen Tumpuan
MG = 2.qu.L12
1+
2
21
L
.a.bP+
2
22
L
.a.bP
= 2.52,55.(8)12
1+
2
2
(8)
.(5,33)98,96.2,67+
2
2
(8)
.(2,67)98,96.5,33
= 602,345 KNm
MH = 2.qu.L12
1+
2
21
L
.b.aP+
2
22
L
.b.aP
= 2.52,55.(8)12
1+
2
2
(8)
.5,337)98,96.(2,6+ 2
2
(8)
.2,673)98,96.(5,3
= 602,345 KNm
Tulangan Tumpuan
Deff = 600 – 40 -10 – (1/2.19)
= 590 mm
k = 241)0,8.400.(5
602,345
= 4,128
Dari Tabel A-28, didapatkan nilai ρ = 0,0116 maka
As = ρ.b.d
= 0,0116.400.541.106
= 2510,240 mm2
60
digunakan tulangan 5D19 + 3 D22 dengan As 2557,9 mm2
Momen Lapangan
Mlap = 2.qu.L24
1+
2
22
L
.b2P.a+
2
22
L
.b2P.a
= 2.52,55.(8)24
1+
2
22
(8)
.(5,33),67)2.98,96.(2+
2
22
(8)
.(5,33),67)2.98,96.(2
= 453,287 KNm
Tulangan Lapangan
Deff = 600 – 40 -10 – (1/2.19)
= 590 mm
k = 241)0,8.400.(5
453,287
= 3,148
Dari Tabel A-28, didapatkan nilai ρ = 0,0086 maka
As = ρ.b.d
= 0,0086.400.541.106
= 1810,40 mm2
digunakan tulangan 5D19 + 3 D22 dengan As 2557,9 mm2
61
Balok 3B.01 (400 x 600)Tumpuan Lapangan
Gambar 5.3 Sketsa Penulangan Balok Induk
Beban Balok untuk Kolom
Pu = RH =8
(P1.4)+(P1.4)+(qu.L.4)+MG-MH
=8
(98,96.4)+(98,96.4)+)(52,55.8.4+602,325-602,325
= 408,121 KN
62
Tabel 5.2 Perhitungan Beban Balok Anak F3
63
Tabel 5.3 Perhitungan Tulangan Balok Anak F3
64
Tabel 5.4 Perhitungan Beban Balok Induk F3
65
Tabel 5.5 Perhitungan Tulangan Balok Induk F3
3. Beban pada Balok Lantai F2
Gambar 5.3 Denah Balok Lantai F2
66
a. Balok Anak Lantai F2
Tabel 5.6 Perhitungan Beban Balok Anak F2
67
Tabel 5.7 Perhitungan Tulangan Balok Anak F2
68
b. Balok Induk Lantai F2
Tabel 5.8 Perhitungan Beban Balok Induk F2
69
Tabel 5.9 Perhitungan Tulangan Balok Induk F2
4. Beban pada Balok Lantai F1
Gambar 5.4 Denah Balok Lantai F1
70
a. Balok Induk Plat Lantai F1
Tabel 5.10 Perhitungan Beban Balok Anak F1
71
Tabel 5.11 Perhitungan Tulangan Balok Anak F1
72
Tabel 5.12 Perhitungan Beban Balok Induk F1
73
Tabel 5.13 Perhitungan Beban Balok Induk F1
5.7 Analisa Beban Menggunakan SAP
Gambar 5.5 Portal yang Akan Ditinjau
Kombinasi pembebanan yang bekerjapada struktur diinput ke dalam program
SAP Ver 11.0 dengan cara mengisi beban apa saja yang bekerja dengan cara
Define-Load Patterns, seperti ditunjukkan pada gambar berikut:
74
Gambar 5.6 Input Beban
Kombinasi pembebanannya dapat diinput dengan cara Define-Load
Combinations. Kombinasi pembebanan yang diinput dengan sap ditunjukkan pada
gambar berikut :
Gambar 5.7 Input Kombinasi Beban
Setting acuan perencanaan yang akan digunakan dilakukan dengan cara
Design – Concrete Frame Design- View/Revise Preferences, kemudian pilih ACI-
318- 99 dengan memasukksan koefisien seperti gambar di bawah ini :
75
Gambar 5.8 SettingAcuan ACI-318- 99
Karena struktur akan dianalisis secara 2 dimensi maka pilih Analyze - Set
Analysis Options dengan memilih sumbu Plane Frame.
Gambar 5.9 Set Analysis Options
76
Kemudian pilih Analyze- Run Analysis atau tekan F5, selanjutnya akan
muncul dilaog Set Load Cases to Run kemudian pada MODAL klik Do Not Run
Case. Selanjutnya Klik Run Now dan tunggu sampai proses Analysis Compelete.
Untuk melihat kemampuan struktur dalam menerima beban dapat dilakukan
dengan cara Design - Concrete Frame Design – Start Design/ Check of
Structures.
Apabila terdapat warna merah pada element berarti design yang kita
rencanakan akan tidak aman dan perlu re desain penampang.
5.8 Peninjauan Kolom
Perhitungan Tulangan Kolom K4 ( 600 x 600 ) Lantai GF-F1 As 4
Dari SAP :
Pu = 3106,975 KN
Mu = 134,366 KNm
e =Pu
Mu
=975,3106
366,134
= 0,0432 m = 43,2 mm
Direncanakan ukuran kolom :
b = 600 mm Dtul utama = 22 mm
h = 600 mm Dtul sengkang = 10 mm
ts = 40 mm Fy = 400 Mpa
Fc' = 25 Mpa
77
Ditaksir ρ = 3,2 %
As'=As = 0,5. ρ.b . h
= 0,5 .0,032 . 600. 600
= 5760 mm2
n =222 x x π0,25
5760
= 15,153 ≈ 16
Dipakai Tulangan 16 D 22
Cek apakah eksentrisitas (e) lebih besar atau lebih kecil daripada
eksentrisitas balance (eb):
d' = ts +1/2 Dtul utama. + Dtul sengkang
= 40 + (0,5x 22) + 10
= 61 ≤ 70 --> OK
d = h - d'
= 600- 61
= 539 mm
Cb =Fy+600
.d600
=400+600
.539600
= 323,4 mm
ab = β1 .Cb
= 0,85 . 323,4 mm
= 274,89 mm
78
Asumsikan tulangan sudah leleh sehingga Fs'=Fy
Pnb = 0,85 x fc’ x ab x b
= 0,85 x 25 x 274,8 x 600
= 3503700 N
= 3503,7 KN
Mnb = 0,85 x fc’ x ab x b
22
h ba+ As x fy (d-d’)
= 0,85x25x274,89 x600
2
274,89
2
600+ 5760 x 400 (539-61)
= 1671042485 Nmm
= 1671042 KNmm
eb =Pnb
Mnb
=3503,7
1671042
= 476,8 mm
Karena;
e > eb
43,2 > 476,8 -- > Keruntuhan Tekan
Cek Penampang :
Keruntuhan Tarik
Pn = 0,85 .Fc’.b.d.((h-2e/2d)2 ± √(h-2e/2d)2 +2 ρ m (1-d/d')
dengan
2d
2e-h=
539 x2
2(43,2)-600= 0,476
79
=600 x600
5760= 0,016
m =25 x0,85
400= 18,824
1- (d’/d) = 1 - (61/539) = 0,887
maka :
Pn = 0,85. 25. 600. 539.(0,476)2 +( √0,3192 + 2.0,016.18,824.0,887)
= 8504033,399 N
Pu = ϕ.Pn
= 0,65. 8504033,399 N
= 5527621,706 N
= 5527,622 KN > 3106,975 KN OK
Keruntuhan Tekan
Pn = 18,1)./3(.5,0)d'-(e/d
)...85,0()''.(2
deh
hbfcfsAs
dengan
d'd
e
=
61-395
43,2= 0,090
2d
3he=
2539
43,2 x600 x3= 0,268
maka :
Pn =)18,1268,0).(5,0090,0(
)600.600.25.85,0()400.5760(
= 9185297,757 N
80
Pu = ϕ.Pn
= 0,65. 9185297,757 N
= 5970443,542 N
= 5970, 444KN > 3106,975 KN OK
Menghitung tulangan geser kolom
Hasil Dari Sap :
Vu = 52,819 KN
Faktor reduksi geser (ϕ) = 0,75
Tegangan leleh tulangan = 400 Mpa
ϕVc = ϕx 1/6 x √fc x b x d
= 0,75 x1/6 x √25 x 600 x 539
= 202125 N
= 202,125 KN
1/2.ϕVc = 101,063 KN
3.ϕVc = 3 x 202,125
= 606,375
Vu < ϕVc < 3.ϕVc
52,819 < 202,125 < 606,375, tidak perlu tulangan geser
dipilih tulangan D10 – 200 mm
81
Kolom K4 Kolom K4 (600 x 600)Posisi Tumpuan Lapangan
Potongan
Tul. Pokok 16D22 16D22Beugel 10-100 10-200
Gambar 5.10 Penulangan Kolom
top related