32
PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG BAB III PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG 3.1. Data Perencanaan Kuat tekan beton (fc') : 25 MPa Kuat leleh baja tulangan longitudinal (fyl') : 400 Mpa Kuat leleh baja sengkang (fy v ') : 240 Mpa 3.2. Perhitungan Balok Atap Arah y Balok A-A Balok induk atap Dimensi balok induk = 20/40 26

BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

BAB III

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

3.1. Data Perencanaan

Kuat tekan beton (fc') : 25 MPa

Kuat leleh baja tulangan longitudinal (fyl') : 400 Mpa

Kuat leleh baja sengkang (fyv') : 240 Mpa

3.2. Perhitungan Balok Atap Arah y

Balok A-A Balok induk atap

Dimensi balok induk = 20/40

26

Page 2: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

3.2.1. Beban-beban Yang Bekerja Pada Balok 5 - 5

3.2.2. Data Beban

Analisis menggunakan Program SAP 2000, untuk input beban merata permeter

panjang dengan pembebanan trapesium dan segitiga dengan asumsi semua

perletakan adalah sendi, sebagai berikut:

27

Page 3: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Tepesium 1

Distance : 0 (1.50/5.00) (5.00 1.50)/5.00 1

Load : 0 h’ h’ 0

Untuk

- pelat : h’ = tebal plat x γbeton x tinggi trapesium

- beban tambahan : h’ = beban/m2 x tinggi trapesium

- beban hidup : h’ = beban/m2 x tinggi trapesium

- beban hujan : h’ = beban/m2 x tinggi trapesium

NB : satuan saat input data beban disesuaikan.

a. Beban mati

28

Page 4: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Pelat 1

2h’ =2 x (0.1 × 2400 x 1.50) = 720 kg/m’

Beban tambahan

Berat spesi (0.03 × 2100) x 1.50 = 94,50 kg/m’

Berat plafond (11 x 1.50) = 16,50 kg/m’

Berat penggantung (7 x 1.50 ) = 10,50 kg/m ’

Total beban tambahan 2h’ = 243 kg/m’

2h’ total =

Berat sendiri balok dihitung berdasarkan dimensi yang di input di

Program.

b. Beban hidup

Beban hidup untuk atap = 100 kg/m2

2h’ =2 x (100 x 1.50) = 300 kg/m’

c. Beban air hujan

Beban air hujan untuk atap = 20 kg/m2

2h’ = (20 x 1.50) = 60 kg/m’

29

Page 5: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Beban – beban yang bekerja pada balok 5 arah Y

Beban mati :

Beban Hidup :

30

Page 6: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Beban air hujan

31

Page 7: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

3.2.3. Hasil Analisis Dengan Analisis SAP2000

a) Akibat beban mati

Bidang Momen

Bidang Gaya Lintang

32

Page 8: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

b) Akibat beban hidup

Bidang Momen

Bidang Gaya Lintang

33

Page 9: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

c) Akibat beban air hujan

Bidang Momen

Bidang Gaya Lintang

34

Page 10: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Beban – beban yang bekerja pada balok 5 arah Y

Beban mati :

Beban Hidup :

35

Page 11: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Beban air hujan :

a) Akibat beban mati

Bidang Momen

36

Page 12: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Bidang Gaya Lintang

b) Akibat beban hidup

Bidang Momen

Bidang Gaya Lintang

37

Page 13: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

c) Akibat beban air hujan

Bidang Momen

Bidang Gaya Lintang

38

Page 14: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Beban – beban yang bekerja pada balok 5 arah Y

Beban mati :

39

Page 15: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Beban Hidup :

Beban air hujan :

40

Page 16: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

a) Akibat beban mati

Bidang Momen

Bidang Gaya Lintang

b) Akibat beban hidup

Bidang Momen

41

Page 17: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Bidang Gaya Lintang

c) Akibat beban air hujan

Bidang Momen

42

Page 18: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Bidang Gaya Lintang

Untuk memastikan perhitungan pada SAP2000 tidak terjadi kekeliruan, maka dikontrol dengan perhitungan manual dengan metode

Slope Deflesi sebagai berikut.

43

Page 19: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Dari hasil control diperoleh momen jepit ujung pada perhitungan dengan SAP2000 besarnya

sama dengan momen pada tumpuan maksimum adalah 2644,01 kgm, sehingga perhitungan

analisis dapat digunakan.

3.2.4. Gaya-gaya dalam Ultimit

a) Momen Maksimum Pada Tumpuan

Akibat beban mati (MD) = 2644,01 Kg m

Akibat beban hidup (ML) = 666,59 Kg m

Akibat beban air hujan (R) =133,32 Kg m

MU =

=

= 4306,016 Kg m

b) Momen Maksimum Pada Lapangan

Akibat beban mati (MD) = 2046,9 Kg m

Akibat beban hidup (ML) = 520,86 kg m

Akibat beban air hujan (R) = 104,17 kg m

MU =

=

= 3341,741 Kg m

c) Gaya Lintang Maksimum

Akibat beban mati (VD) = 2694,62 Kg

Akibat beban hidup (VL) = 658,32 Kg

Akibat beban air hujan (R) = 131,66 Kg

VU =

=

= 4.352,686 Kg

3.3. Perencanaan Penulangan Balok

44

Page 20: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Direncanakan :

Dimensi Balok : 20/40

Tebal penutup beton : 40 mm

Diameter tulangan utama : D16 mm

Diameter tulangan transversal : ϕ 8 mm

Tinggi efektif

d' = = 40 + 8 + = 56 mm

d = h – d' = 400 – 56 = 344 mm

Rasio tulangan minimum :

Digunakan ρmin terbesar yaitu ρmin = 0.0035

ρb =

= = 0.0271

ρmax = = = 0.02

jadi besarnya ρ adalah

Jika ρ lebih besar dari ρmaxmaka yang digunakan adalah ρmax

3.3.1. Penulangan Lentur

Perhitungan penulangan tumpuan

45

Page 21: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

MU = = 4306,016 Kg m = 43.060.160 Nmm

Mn = = = 53.825.200 Nmm

Rn = = = 2,2742 N/mm2

m = = = 18,823

ρ =

=

= 0.00602

Berdasarkan peraturan SNI 03-2847-2002 pasal 12.5.3 sebagai alternatif,

untuk komponen struktur yang besar dan masif, luas tulangan yang

diperlukan pada setiap penampang, positif atau negatif, paling sedikit

harus sepertiga lebih besar dari yang diperlukan berdasarkan analisis,

sehingga :

ρperlu = ρanalisis × = 0.00602 × = 0.00803 > ρmin

Jadi yang digunakan adalah ρ = 0.00803

As = = 0.00803 × 200× 344 = 552,52 mm2

n =

=

= 2,749 3 buah

Maka dipasang tulangan longitudinal 3D16 dengan luas tulangan Ast =

602,88 mm2.

Kapasitas Terpasang :

a = = = 56,74 mm

46

Page 22: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Mnt =

=

= 76.114.607 Nmm

Mnt = 76.114.607 Nmm > Mn = = 43.060.160 Nmm.........OK!

Jadi banyak tulangan longitudinal yang digunakan 3D16

Kontrol Jarak Tulangan

Selimut beton = 2 × 40 = 80 mm

Sengkang = 2 × ϕ8 = 16 mm

Tulangan lentur = 3 × D16 = 48 mm +

= 144 mm

Sesuai dengan ketentuan SNI 2002, pasal 9.6.1 bila jarak bersih antar

tulangan sejajar dalam lapis yang sama tidak boleh kurang dari db ataupun

25 mm.

Sehingga :

Jarak Tulangan =

=

= 28 mm > 25 mm....................................OK!

Perhitungan Penulangan Lapangan

MU = = 3341,741 Kg m = 33417410 Nmm

47

Page 23: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Mn = = = 41771762,5 Nmm

Rn = = = 1,7649N/mm2

m = = = 18,823

ρ =

=

= 0.0046

Berdasarkan peraturan SNI 03-2847-2002 pasal 12.5.3 sebagai alternatif,

untuk komponen struktur yang besar dan masif, luas tulangan yang

diperlukan pada setiap penampang, positif atau negatif, paling sedikit

harus sepertiga lebih besar dari yang diperlukan berdasarkan analisis,

sehingga :

ρperlu = ρanalisis × = 0.0046 × = 0.0061 > ρmin

Jadi yang digunakan adalah ρperlu = 0.0061

As = = 0.0061 × 200 × 344 = 423,01 mm2

n =

=

= 2,1049 2 buah

Maka dipasang tulangan longitudinal 2D16 dengan luas tulangan Ast =

401,92 mm2.

Kapasitas Terpasang :

a = = = 37,827 mm

48

Page 24: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Mnt =

=

= 52.263.444,96 Nmm

Mnt = 52.263.444,96 Nmm > Mn = 33417410 Nmm..........OK!

Jadi banyak tulangan longitudinal yang digunakan 2D16

Kontrol Jarak Tulangan

Selimut beton = 2 × 40 = 80 mm

Sengkang = 2 × ϕ8 = 16 mm

Tulangan lentur = 2 × D16 = 32 mm +

= 128 mm

Sesuai dengan ketentuan SNI 2002, pasal 9.6.1 bila jarak bersih antar

tulangan sejajar dalam lapis yang sama tidak boleh kurang dari db ataupun

25 mm.

Sehingga :

Jarak Tulangan =

=

= 72 mm > 25 mm....................................OK!

3.3.2. Penulangan Geser

Data :

Tulangan sengkang = ϕ 8 mm

49

Page 25: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Gaya geser maksimum = 4.352,686 Kg

Dimensi Balok = 20/40

d = 344 mm

Sehingga :

VU = 4.352,686 Kg = 43,52686 KN

Berdasarkan SNI 03-2847-2002 pasal 13.3.1.1 untuk komponen struktur yang

hanya

VC =

=

= 57.333,33 N

= 57,33333 KN

Berdasarkan SNI 03-2847-2002 pasal 11.3.2. (3) dijelaskan bahwa faktor

reduksi (ϕ) untuk geser diambil sebesar 0.75

ϕ VC = 0.75 × 57,333333 KN

= 43 KN

= 21,5 KN

Berdasarkan peraturan SNI 03-2847-2002 13.5 mengenai kuat geser yang

disumbangkan oleh tulangan geser, disebutkan :

Untuk kondisi VU < , tidak diperlukan tulangan geser. Akan tetapi,

untuk faktor keamanan, tetap dipasang tulangan geser minimum.

Untuk kondisi < VU < ϕ VC, dipasang tulangan geser minimum

sesuai pasal 13.5.5 persamaan 56 dengan jarak S = .

Untuk kondisi VU ≥ ϕ VC, harus dipasang tulangan geser. VS = ,

dengan jarak S = yang mengacu pasal 13.5.4.1 SNI 03-2847-

2002.

50

Page 26: BAB 3 PERHITUNGAN BALOK analisis SAP WISNAWAN FIX.doc

PERANCANGAN STRUKTUR BETON BERTULANG

PERHITUNGAN BALOK MEMANJANG

Jarak tulangan geser berdasarkan pasal 13.5.4.1 SNI 03-2847-2002 yang

dipasang tegak lurus terhadap sumbu aksial komponen struktur tidak boleh

melebihi jika Vs < .

Jika nilai Vs > maka sesuai pasal 13.5.4.3 SNI 03-2847-2002

spasi maksimum yang diberikan dalam pasal 13.5.4.1 SNI 03-2847-2002

harus dikurangi setengahnya.

Dari hasil perhitungan didapat kondisi VU < sehingga tidak diperlukan

tulangan geser. Akan tetapi, untuk faktor keamanan, tetap dipasang tulangan

geser minimum, sehingga :

Smin =

Av = 2 × × π × d2

= 2 × × π × 82

= 100.57 mm2

Smin =

= 386,188 mm ≈ 350 mm

Jadi digunakan ϕ8 – 350 sebagai tulangan Transversal.

Catatan:

Perhitungan balok memanjang lainnya akan dilakukan dengan bantuan program

Microsoft Excel yang dapat dilihat pada Lampiran.

51