BAB V TINJAUAN PERENCANAAN PORTAL -...

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