II - 1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 TINJAUAN UMUM

Perencanaan gedung struktur baja di Indonesia harus didasarkan pada “Tata Cara

Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung” SNI 03 -1729 – 2002. Topik yang kami

pilih “ Perencanaan Gedung Stuktur Baja Tahan Gempa Berdasarkan Tata Cara Perencanaan

Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI 03–1729-2002)” merupakan suatu perancangan

struktur gedung baja yang didasarkan pada aturan perencanaan tersebut.

Tinjauan pustaka adalah sebuah telaah atau pembahasan suatu materi yang didasarkan

pada buku referensi yang bertujuan memperkuat materi pembahasan maupun sebagai dasar

untuk perhitungan berupa rumus – rumus, ada beberapa aspek yang perlu ditinjau yang nantinya

akan mempengaruhi dalam perancangan gedung, antara lain :

1. Pedoman perencanaan struktur

2. Konsep pemilihan sistem struktur

3. Material/bahan struktur gedung

4. Konsep pembebanan struktur

5. Perencanaan komponen struktur

2.2 PEDOMAN PERENCANAAN STRUKTUR

Dalam perencanaan gedung struktur baja tahan gempa, pedoman yang digunakan sebagai

acuan adalah :

1. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI 03 -1729 – 2002).

2. Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung

(SNI 03 – 1726 – 2002).

3. Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI 03 – 2002).

4. Tata Cara Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung

(SNI 03 – 1727 – 1989).

II - 2

2.3 KONSEP PEMILIHAN STRUKTUR

Pemilihan jenis struktur atas (upper structure) mempunyai hubungan yang erat dengan

sistem fungsional gedung. Dalam proses desain struktur perlu dicari kedekatan antara jenis

struktur dengan masalah-masalah seperti arsitektural, efisiensi, service ability, kemudahan

pelaksanaan dan juga biaya yang diperlukan.

Ada beberapa aspek yang menentukan dalam pemilihan sistem struktur, yaitu:

1. Aspek arsitektural

Hal ini berkaitan dengan denah dan bentuk struktur yang dipilih, ditinjau dari segi

arsitektur.

2. Aspek fungsional

Berkaitan dengan penggunaan ruang, yang biasanya akan memepengaruhi penggunaan

bentang dari elemen struktur yang digunakan.

3. Aspek kekuatan dan stabilitas struktur

Hal ini mencakup kemampuan struktur dalam menerima beban-beban yang bekerja

baik beban vertikal maupun beban lateral yang disebabkan oleh gempa serta

kestabilan struktur dalam kedua alat tersebut.

4. Aspek ekonomi dan kemudahan pelaksanaan

Biasanya pada suatu gedung digunakan beberapa macam sistem struktur. Oleh sebab

itu faktor ekonomi dan kemudahan dalam pelaksanaan pekerjaan merupakan faktor

yang mempengaruhi sistem struktur yang akan dipilih.

5. Faktor kemampuan gedung dalam mengakomodasi sistem layanan gedung.

Pemilihan sistem struktur juga harus mempertimbangkan kemampuan struktur dalam

mengakomodasi sistem pelayanan yang ada, yaitu menyangkut pekerjaan mekanikal

dan elektrikal.

Sistem struktur yang digunakan pada perencanaan gedung struktur baja ini adalah Sistem

Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) yang digabung dengan Sistem Rangka Bresing Biasa

(RBB) secara bersama-sama memikul beban lateral yang terjadi.

II - 3

Sedangkan pemilihan jenis pondasi (sub structure) yang digunakan menurut Suyono

(1984) didasarkan kepada beberapa pertimbangan, yaitu:

1. Keadaan tanah pondasi

Jenis tanah, daya dukung tanah, kedalaman tanah keras, dan beberapa hal yang

menyangkut keadaan tanah erat kaitannya dengan jenis pondasi yang dipilih.

2. Batasan-batasan akibat konstruksi diatasnya

Keadaan struktur atas sangat mempengaruhi pemilihan jenis pondasi. hal ini meliputi

kondisi beban (besar beban, arah beban dan penyebaran beban) dan sifat dinamis

bangunan diatasnya (statis tertentu atau tak tertentu, kekakuan dan sebagainya).

3. Batasan-batasan di lingkungan sekelilingnya

Hal ini menyangkut lokasi proyek, pekerjaan pondasi tidak boleh mengganggu atau

membahayakan bangunan dan lingkungan yang telah ada disekitarnya.

4. Waktu dan biaya pelaksanaan pekerjaan

Suatu proyek pembangunan akan sangat memperhatikan aspek waktu dan biaya

pelaksanaan pekerjaan, karena hal ini sangat erat hubungannya dengan tujuan

pencapaian kondisi ekonomis dalam pembangunan.

2.4 MATERIAL ELEMEN STRUKTUR

Material/bahan struktur yang digunakan untuk perencanaan gedung adalah sebagai

berikut :

a. Baja (Steel)

Material baja cukup menguntungkan digunakan untuk struktur bangunan, karena material

baja mempunyai kekuatan serta tingkat daktilitas yang tinggi apabila dibandingkan dengan

material struktur lainnya. Material baja pada struktur gedung ini digunakan pada elemen

struktur :

1. Atap : Material baja digunakan pada elemen struktur gording berupa profil C (Canal)

dan profil I - Wide Flange Shapes untuk kaki kuda-kuda.

2. Kolom : Material baja yang digunakan pada elemen struktur kolom adalah berupa profil I

- Wide Flange Shapes dengan ukuran tinggi dan lebar yang sama.

3. Balok : Material baja yang digunakan pada elemen struktur kolom adalah berupa profil I

- Wide Flange Shapes.

II - 4

Sifat mekanis baja yang digunakan adalah sesuai dengan Tata Cara Perencanaan

Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI 03 – 1729 – 2002) sebagai berikut :

Modulus Elastisitas : E = 200.000 Mpa

Modulus Geser : G = 80.000 Mpa

Nisbah Poisson : µ = 0,3

Koefisien pemuaian : ά = 12 x 10 -6 / ºC

Tabel 2.1 Tegangan Putus dan Tegangan Leleh Baja

Jenis Baja Tegangan putus

minimum, fu

(Mpa)

Tegangan leleh

maksimum, fy

(Mpa)

Peregangan

minimum

(%)

BJ 34 340 210 22

BJ 37 370 240 20

BJ 41 410 250 18

BJ 50 500 290 16

BJ 55 550 410 13

b. Beton Bertulang (Reinforced Concreate)

Material beton merupakan material struktur yang mempunyai kemampuan tekan yang baik,

tetapi kemampuan tariknya lemah. Material beton memiliki kelebihan apabila dibandingkan

dengan material baja yaitu tahan terhadap panas. Material beton bertulang digunakan untuk

plat lantai.

Spesifikasi bahan beton bertulang yang digunakan adalah sebagai berikut:

Tegangan Karakteristik : f’c = 25 Mpa

Modulus Elastisitas : Ec = 23500 Mpa

Tulangan Utama : fy = 240 MPa Es = 200000 MPa

Tul. Sengkang : fy = 240 MPa Es = 200000 Mpa

II - 5

2.5 KONSEP PEMBEBANAN STRUKTUR

Struktur bangunan harus dapat menerima berbagai macam kondisi pembebanan yang

mungkin terjadi. Kesalahan dalam analisa beban merupakan salah satu faktor utama kegagalan

struktur. Oleh sebab itu sebelum melakukan analisis dan desain struktur, perlu adanya gambaran

yang jelas mengenai perilaku dan besar beban yang bekerja pada struktur beserta

karakteristiknya.

2.5.1 Beban - Beban Pada Struktur

Dalam melakukan analisis desain suatu struktur, perlu ada gambaran yang jelas

mengenai perilaku dan besar beban yang bekerja pada struktur. Hal penting yang mendasar

adalah pemisahan antara beban-beban yang bersifat statis dan dinamis.

Gaya statik adalah gaya yang bekerja secara terus menerus pada struktur dan yang

diasosiasikan dengan gaya-gaya ini juga secara perlahan-lahan timbul, dan juga mempunyai

karakter steady state.

Gaya dinamis adalah gaya yang bekerja secara tiba-tiba pada struktur. Pada umumnya

tidak bersifat steady state dan mempunyai karakteristik besar dan lokasinya berubah-ubah

dengan cepat. Deformasi pada struktur akibat beban ini juga berubah-ubah secara cepat. Gaya

dinamis dapat menyebabkan terjadinya osilasi pada struktur hingga deformasi puncak tidak

terjadi bersamaan dengan terjadinya gaya terbesar.

1. Beban Statis

Jenis-jenis beban statis menurut Tata Cara Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan

Gedung (SNI 03 – 1727 – 1989-F) adalah sebagai berikut:

a. Beban hidup (Ljfe Load/LL)

Beban hidup adalah beban - beban yang bisa ada atau tidak ada pada struktur untuk

suatu waktu yang diberikan. Meskipun dapat berpindah-pindah, beban hidup masih dapat

dikatakan bekerja perlahan-lahan pada struktur. Beban hidup diperhitungkan berdasarkan

pendekatan matematis dan menurut kebiasaan yang berlaku pada pelaksanaan konstruksi di

Indonesia. Untuk menentukan secara pasti beban hidup yang bekerja pada suatu lantai

bangunan sangatlah sulit, dikarenakan fluktuasi beban hidup bervariasi, tergantung dari

banyak faktor. Oleh karena itu, faktor beban-beban hidup lebih besar dibandingkan dengan

beban mati.

II - 6

Tabel 2.2 Beban Hidup Pada Lantai Bangunan Beban Hidup Lantai Bangunan Besar Beban

Perkantoran, ruang kuliah, hotel, asrama, dll 250 kg / m2

Tangga dan Bordes 300 kg / m2

Beban Pekerja 100 kg / m2

Lantai Atap 100 kg / m2

b. Beban Mati (Dead Load/ DL)

Beban mati adalah berat dari semua bagian dari suatu gedung yang bersifat tetap,

termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian - penyelesaian, mesin-mesin serta peralatan

yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung itu. Tabel 2.3 Beban Mati Pada Struktur

Beban Mati Besar Beban

Baja 7.850 kg / m2

Beton Bertulang 2.400 kg / m2

Dinding pasangan ½ Bata 250 kg / m2

Kaca setebal 12 mm 30 kg / m2

Langit-langit + penggantung 18 kg / m2

Lantai ubin semen portland 24 kg / m2

Spesi per cm tebal 21 kg / m2

Pertisi 130 kg / m2

Genteng + reng + usuk 50 kg / m2

c. Beban Gempa (EarthquakeLoad/EL)

Gempa bumi adalah fenomena getaran yang dikaitkan dengan kejutan pada kerak bumi.

Beban kejut ini dapat disebabkan oleh banyak hal, tetapi salah satu faktor yang utama adalah

benturan pergesekan kerak bumi yang mempengaruhi permukaan bumi. Lokasi gesekan ini

terjadi disebut fault zone. Kejutan yang berkaitan dengan benturan tersebut akan menjalar

dalam bentuk gelombang. Gelombang ini menyebabkan permukaan bumi dan bangunan di

atasnya bergetar. Pada saat bangunan bergetar, timbul gaya-gaya pada struktur bangunan

karena adanya kecenderungan massa bangunan untuk mempertahankan dirinya dari gerakan.

Gaya yang timbul disebut gaya inersia. Besar gaya tersebut bergantung pada banyak faktor

yaitu:

II - 7

1. Massa bangunan

2. Pendistribusian massa bangunan

3. Kekakuan struktur

4. Jenis tanah

5. Mekanisme redaman dan struktur

6. Perilaku dan besar alami getaran itu sendiri

7. Wilayah kegempaan

8. Periode getar alami

Perhitungan beban gempa dengan analisa statik ekuivalen dilakukan dengan prosedur

perhitungan berikut ini:

1. Mengitung berat struktur gedung (Wt)

Beban mati yang diperhitungkan adalah sebesar beban mati (berat sendiri) pada struktur

ditambah dengan beban hidup yang direduksi yang bekerja pada masing-masing lantai

banguanan. Menurut SNI-03-1726-2002 faktor reduksi beban hidup untuk menghitung berat

struktur gedung adalah sebesar 0,3. Sehingga berat struktur secara matetatik adalah:

Wt = 100 % DL + 30 % LL

= DL + 0,3 LL

Di mana : DL = beban mati (berat sendiri) srtuktur.

LL = Beban hidup total (beban berguna) pada setiap lantai

gedung.

2. Faktor keutamaan struktur

Menurut SNI-03-1726-2002, pengaruh Gempa Rencana harus dikalikan dengan suatu

Faktor Keutamaan (I) menurut persamaan :

I = I1.I2

Di mana : I1 = Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan periode ulang gempa berkaitan

dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa selama umur rencana

dari gedung.

I2 = Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan umur rencana dari gedung tersebut.

II - 8

Tabel 2.4 Faktor Keutamaan untuk berbagai kategori gedung dan bangunan

Kategori gedung Faktor Keutamaan

I1 I2 I

Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan

dan perkantoran. 1,0 1,0 1,0

Monumen dan bangunan monumental 1,0 1,6 1,6

Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit,

instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat

penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio

dan televise

1,4 1,0 1,4

Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti

gas, produk minyak bumi, asam, bahan beracun. 1,6 1,0 1,6

Cerobong, tangki di atas menara 1.5 1,0 1,5

3. Analisis Modal

Analisis modal atau eigen-value digunakan untuk mengetahui perilaku dinamis suatu

struktur bangunan sekaligus periode getar alami. Parameter yang mempengaruhi analisa

modal adalah massa bangunan dan kekakuan lateral bangunan. Analisa modal digunakan

sebagai dasar pengerjaan analisis ragam spektrum respon dalam perhitungan beban gempa.

Dalam perhitungan struktur gedung ini analisis modal dilakukan dengan analisis eigen-vector

dengan program SAP 2000.

4. Model massa terpusat (lumped mass model)

Analisis modal dilakukan dengan model massa terpusat (lumped mass model)

dengan tujuan untuk mengurangi jumlah derajat kebebasan (Degree of Freedom/DOF)

struktur karena akan mempercepat proses analisa struktur. Dalam hal ini massa tiap-tiap

lantai gedung dipusatkan pada titik pusat massa dari masing-masing lantai gedung.

II - 9

Gambar 2.1 Model Massa Terpusat (Lumped Mass)

5. Waktu Getar Struktur

Untuk perencanaan waktu getar dari bangunan gedung pada arah X (TEx) dan arah Y

(TEy).

6. Faktor Reduksi Gempa

Faktor Reduksi Gempa (R) besarnya dapat ditentukan menurut persamaan :

1,6 ≤ R = µ f1 ≤ Rm

Di mana : f1 = Faktor Kuat Lebih Beban dan Bahan yang terkandung di dalam sistem

struktur.

µ = Faktor Daktilitas Struktur bangunan gedung.

Rm =Faktor Reduksi Gempa yang maksimum yang dapat dikerahkan oleh

sistem struktur yang bersangkutan.

7. Kondisi Tanah Dasar

Menurut SNI-03-1726-2002, jenis tanah ditetapkan sebagai tanah keras, tanah sedang

dan tanah lunak, apabila untuk lapisan setebal maksimum 30 m paling atas dipenuhi

syarat-syarat yang tercantum dalam berikut :

II - 10

Tabel 2.5 Jenis-Jenis Tanah

Jenis tanah

Kecepatan rambat

gelombang geser

rata-rata v s

(m/det)

Nilai hasil Test

Penetrasi Standar

rata-rata

N

Kuat geser niralir

rata-rata

S u (kPa)

Tanah Keras v s ≥ 350 N ≥ 50 S u ≥ 100

Tanah Sedang 175 ≤ v s < 350 15 ≤ N < 50 50 ≤ S u < 100

Tanah Lunak

v s < 175 N < 15 S u < 50

Atau, setiap profil dengan tanah lunak yang tebal total lebih dari

3 m dengan PI > 20, wn ≥ 40% dan Su < 25 kPa

Tanah Khusus Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi

8. Faktor Respon Gempa

Setelah dihitung waktu getar dari struktur bangunan pada arah-X (Tx) dan arah-Y (Ty),

maka harga dari Faktor Respon Gempa (C) dapat ditentukan dari Diagram Spektrum

Respon Gempa Rencana.

0.75

0.55

0.45

0.30

0.220.18

0.60.67

C= 0.33/T (Tanah Sedang)

C= 0.23/T (Tanah Keras)

C= 0.50/T (Tanah Lunak)

Wilayah Gempa 3

C

T0.2

Gambar 2.2. Spektrum Respon Gempa Rencana Wilayah Gempa 3

Besarnya Beban Gempa Dasar Nominal horizontal akibat gempa menurut Tata Cara

Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002),

dinyatakan sebagai berikut:

V = WtxR

IxC

II - 11

Di mana: V = Beban Gempa Dasar Nominal (Beban Gempa Rencana)

C = Koefisien gempa yang besarnya tergantung wilayah gempa dan waktu

getar struktur. Harga C ditentukan dari Diagram Respon Spektrum,

setelah terlebih dahulu dihitung waktu getar dari struktur.

Wt = Kombinasi dari beban mati dan beban hidup yang direduksi

I = Faktor Keutamaan Struktur

R = Faktor Reduksi Gempa

Untuk mencegah penggunaan struktur yang terlalu fleksibel, nilai waktu getar

struktur fundamental harus dibatasi. Dalam SNI 03 – 1726 – 2002 diberikan batasan

sebagai beikut :

T < ξ n

Dimana : T = waktu getar stuktur fundamental

n = jumlah tingkat gedung

ξ = koefisien pembatas yang ditetapkan berdasarkan tabel 4.17

Tabel 2.6 Koefisien pembatas waktu getar struktur

Wilayah Gempa Koefisien pembatas (ξ) 1 0,20 2 0,19 3 0,18 4 0,17 5 0,16 6 0,15

9. Penentuan eksentrisitas rencana (ed)

Antara pusat massa dan pusat rotasi lantai tingkat harus ditinjau suatu eksentrisitas

rencana ed. Apabila ukuran horisontal terbesar denah struktur gedung pada lantai tingkat

itu, diukur tegak lurus pada arah pembebanan gempa, dinyatakan dengan b, maka

eksentrisitas rencana ed ditentukan sebesar :

II - 12

Untuk 0 < e < 0,3 b , dipilih yang terbesar dari : ed = 1,5 e + 0,05 b atau

ed = e - 0,05 b

10. Gaya geser dasar minimum

Menurut pasal 7.1.3 SNI 03 – 1726 – 2002 nilai akhir respon dinamik struktur

gedung terhadap pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana dalam suatu

arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari 80 % nilai respon ragam pertama.

V ≥ 0,8 V1

Dimana : V1 = gaya geser dasar respon agam pertama.

C = spektrum respon sesuai wilayah kegempaan

I = faktor keutamaan stuktur

R = faktor reduksi gempa sesuai dengan sistem struktur yang digunakan.

Wt = Berat bangunan.

d. Beban Angin (Wind Load/WL)

Beban angin adalah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang

disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara. Beban angin ditentukan dengan menganggap

adanya tekanan positip dan tekanan negatif (isapan), yang bekerja tegak lurus pada bidang-

bidang yang ditinjau. Besarnya tekanan positif dan tekanan negatif ini dinyatakan dalam kg/m²,

ditentukan dengan mengalikan tekanan tiup yang telah ditentukan dengan koefisien-koefisien

angin yang telah ditentukan dalam peraturan ini. Tekanan tiup diambil 25 kg/m2, sedang untuk

koefisien angin diambil untuk koefisien angin untuk gedung tertutup dan sudut kemiringan atap

( α ) kurang dari 65º.

2.5.2 Faktor Beban dan Kombinasi Pembebanan

Untuk keperluan desain, analisis dan sistem struktur perlu diperhitungkan terhadap

kemungkinan terjadinya kombinasi pembebanan (Load Combination) dan beberapa kasus beban

yang dapat bekerja secara bersamaan selama umur rencana. Menurut Tata Cara Perencanaan

Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung (SNI 03 – 1727 – 1989-F), ada 2 kombinasi

II - 13

pembebanan yang perlu ditinjau pada struktur yaitu Kombinasi Pembebanan Tetap dan

Kombinasi Pembebanan Sementara. Disebut pembebanan tetap karena beban dianggap dapat

bekerja terus menerus pada struktur selama umur rencana. Kombinasi pembebanan ini

disebabkan oleh bekerjanya beban mati (Dead Load) dan beban hidup (Live Load).

Kombinasi pembebanan sementara tidak bekerja secara terus menerus pada struktur,

tetapi pengaruhnya tetap diperhitungkan dalam analisa. Kombinasi pembebanan ini disebabkan

oleh bekerjanya beban mati, beban hidup dan beban gempa. Nilai - nilai beban tersebut di atas

dikalikan dengan suatu faktor magnifikasi yang disebut faktor beban, tujuannya agar struktur

dan komponennya memenuhi syarat kekuatan dan layak pakai terhadap berbagai kombinasi

beban.

Berdasarkan beban-beban tersebut di atas maka struktur baja harus mampu memikul

semua kombinasi pembebanan di bawah ini :

1,4D

1,2D + 1,6 L + 0,5 (La atau H)

1,2D + 1,6 (La atau H) + (γL L atau 0,8W)

1,2D + 1,3 W + γL L + 0,5 (La atau H)

1,2D ± 1,0Eh + γL L

0,9D ± (1,3W atau 1,0Eh)

Kombinasi beban dengan memperhatikan faktor kuat cadang struktur, Ω0 adalah:

1,2 D + γL L + Ω0 Eh

0,9 D - Ω0 Eh

Keterangan:

D : adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding,

lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap.

L : adalah beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi

tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain-lain.

La: adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan,

dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak.

H : adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air.

W : adalah beban angin

Eh : adalah beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03–1726–2002

II - 14

Ω0 : adalah faktor kuat cadang struktur

γL = 0,5 bila L< 5 kPa, dan γL = 1 bila L≥ 5 kPa.

Kekecualian: Faktor beban untuk L di dalam kombinasi pembebanan (γL) harus sama

dengan 1,0 untuk garasi parkir, daerah yang digunakan untuk pertemuan umum, dan semua

daerah di mana beban hidup lebih besar daripada 5 kPa.

2.6 Perencanaan Komponen Struktur

2.6.1 Faktor Reduksi Kekuatan

Faktor reduksi kekuatan merupakan suatu bilangan yang bersifat mereduksi kekuatan

bahan, dengan tujuan untuk mendapatkan kondisi paling buruk jika pada saat pelaksanaan

nanti terdapat perbedaan mutu bahan yang ditetapkan sesuai standar bahan yang ditetapkan

dalam perencanaan sebelumnya. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan

Gedung (SNI 03 -1729 – 2002) menetapkan berbagai nilai faktor reduksi (ф) untuk berbagai

jenis besaran gaya yang didapat dari perhitungan struktur. Tabel 2.7 Tabel Reduksi Kekuatan

Kuat rencana untuk Faktor Reduksi

Komponen struktur yang memikul lentur

- Balok

- Balok plat berdinding penuh

- Pelat badan yang memikul geser

- Pelat badan pada tumpuan

- Pengaku

0,90

0,90

0,90

0,90

0,90

Komponen struktur yang memikul gaya tekan aksial

- Kuat penampang

- Kuat komponen struktur

0,85

0,85

Komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial

- Terhadap kuat tarik leleh

- Terhadap kuat tarik faktur

0,90

0,75

Komponen struktur yang memikul aksi-aksi kombinasi

- Kuat lentur dan geser

- Kuat tarik

- Kuat tekan

0,90

0,90

0,85

Komponen struktur komposit

- Kuat tekan

0,85

II - 15

- Kuat tumpu beton

- Kuat lentur dengan distribusi tegangan plastik

- Kuat lentur dengan distribusi tegangan elastis

0,60

0,85

0,90

Sambungan baut

- Baut yang memikul geser

- Baut yang memikul tarik

- Baut yang memikul kombinasi geser dan tarik

- Lapis yang memikul tumpu

0,75

0,75

0,75

0,75

Sambungan las

- Las tumpul penetrasi penuh

- Las sudut dan las tumpul penetrasi sebagian

- Las pengisi

0,90

0,75

0,75

2.6.2 Perencanaan Atap

2.6.3 Perencanaan Pelat Lantai

Pelat adalah struktur planar kaku yang terbuat dari material monolit dengan tinggi yang

kecil dibandingkan dengan dimensi-dimensi lainnya. Untuk merencanakan pelat beton

bertulang perlu mempertimbangkan faktor pembebanan dan ukuran serta syarat-syarat dari

peraturan yang ada. Pada perencanaan ini digunakan tumpuan jepit penuh untuk mencegah

pelat berotasi dan relatif sangat kaku terhadap momen puntir.

Pelat merupakan panel-panel beton bertulang yang mungkin bertulangan dua atau satu

arah saja tergantung sistem strukturnya. Apabila pada struktur pelat perbandingan bentang

panjang terhadap lebar kurang dari tiga, maka akan mengalami lendutan pada kedua arah

sumbu. Beban pelat dipikul pada kedua arah oleh balok pendukung sekeliling panel pelat,

dengan demikian pelat akan melentur pada kedua arah. Dengan sendirinya pula penulangan

untuk pelat tersebut harus menyesuaikan. Apabila panjang pelat sama dengan lebarnya,

perilaku keempat balok keliling dalam menopang pelat akan sama. Sedangkan bila panjang

tidak sama dengan lebar, balok yang lebih panjang akan memikul beban lebih besar dari balok

yang pendek (penulangan satu arah).

II - 16

Dimensi bidang pelat dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.3 Arah sumbu lokal dan sumbu global pada elemen pelat

Langkah-langkah perencanaan penulangan pelat adalah sebagai berikut:

1. Menentukan syarat-syarat batas, tumpuan dan panjang bentang

2. Menentukan tebal pelat

Berdasarkan SKSNI T-15-1991-03 maka tebal pelat ditentukan berdasarkan

ketentuan sebagai berikut:

β9361500

8,0lnmin +

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

=

fy

h

361500

8,0lnmax

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

=

fy

h

hmin pada pelat lantai ditetapkan sebesar 12cm, sedangkan hmin pada pelat atap

ditetapkan sebesar 9cm.

Perhitungan tulangan pelat dilakukan dengan pendekatan terhadap balok, langkah-

langkah perhitungan tulangan pada pelat adalah sebagai berikut :

a. Menetapkan diameter tulangan utama yang direncanakan dalam arah x dan arah y.

b. Mencari tinggi efektif dalam arah x dan arah y.

c. Mencari ratio penulangan minimum (ρmin) dan ratio penulangan maksimum (ρmax).

Prosentase Pembesian Maksimum

Menurut SNI Beton 2002 pasal.12.3-3 ratio penulangan beton maksimum adalah :

Bρρ 75,0max =

II - 17

Dimana ρB menurut SNI Beton 2002 pasal.10.4-3

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

×××

=fyfy

cfB 600

60085,0 '1βρ

Untuk beton dengan mutu f'c = 25 Mpa dan tulangan baja fy = 400 MPa maka :

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+×

×=

400600600

4002585,085,0 x

Bρ = 0,0271

0271,075,0max ×=ρ = 0,0203

Prosentase pembesian minimum

Menurut SNI Beton 2002 pasal 9.12 ratio penulangan pelat beton minimum untuk

baja tulangan dengan fy = 400 Mpa adalah :

0018,0min =ρ

d. Mencari ratio tulangan yang dibutuhkan:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

cffyfy

dbMu

'**588.01***8.0

* 2 ρρ

Dimana 2* dbMu dalam satuan Mpa

Persamaan rasio pembesian ρ diselesaikan dengan rumus persamaan akar kuadrat dari

02 =++ cbxax

Dengan akar-akar a

cabbx

*2**42

2,1−±−

=

Nilai yang diambil adalah nilai x1 dan atau x2 yang berharga positip

e. Memeriksa syarat rasio penulangan maxmin ρρρ <<

f. Mencari luas tulangan yang dibutuhkan ( )dbAs ××= ρ

II - 18

Gambar 2.4 Pendekatan Pelat Lantai Terhadap Balok

2.6.4 Perencanaan Balok

a. Kuat nominal lentur penampang terhadap pengaruh tekuk lateral

Kuat komponen struktur dalam menerima momen lentur tergantung dari panjang

bentang antara dua pengekang lateral yang berdekatan (L). Batas-batas pengekangan lateral

ditentukan dengan:

fyEiyLp ..76,1=

22

1 .11. LL

fXFXiyLr ++=

Di mana : FL = Fy – Fr Fr = 0,3 Fy

G = Modulus geser Iw = konstanta puntir lengkung (cm6) = 4. 2hiy

J = Konstanta puntir torsi (cm4) = )..31(

3.2 3

3

twdwtfB+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

X1= 2

.... AJGEWx

π kg/cm2 X2 = 2

...4 ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛JG

WxIyIw

Ts = As*fy

Z = d-a/2

d = tinggi efektif

/2 tulangan utama

p = penutup beton

b

hc

e = 0.003 f 'c

fs = fy

a = c

0.85f'c

Cc = 0.85*f'c*a*bί

e > e

II - 19

Gambar 2.4. Klasifikasi Balok Berdasarkan Panjang Bentang

1. Balok Bentang Pendek

Untuk balok yang memenuhi L ≤ Lp kuat nominal penampang terhadap lentur adalah :

Mp = Mn

2. Balok Bentang Menengah

Untuk balok yang memenuhi Lp ≤ L ≤ Lr kuat nominal penampang terhadap lentur

adalah :

Mnx = ( ) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−

−+)()(..

LpLrLbLrMrMpMrCb ≤ Mp

Di mana : Cb = CBA MMMM

Mx.3.4.3max.5,2

max5,12+++

≤ 2,3

Mmax = momen maximum pada bentang yang ditinjau

MA = momen pada ¼ bentang

MB = momen pada ½ bentang

MC = momen pada ¾ bentang

3. Balok Bentang Panjang

Untuk balok yang memenuhi L ≤ Lr kuat nominal penampang terhadap lentur adalah :

Mn = Mcr ≤ Mp

Lp Lr

Plastic behavior - full plastic moment

Inelastic Buckling

Inelastic Buckling

Lb (Lateraly unbraced length of compression flange)

Mn

(Nom

inal

resi

stin

g m

omen

t of b

eam

)

II - 20

b. Analisa tekuk

- Terhadap beban aksial

ωFyAgFcrAgPn .. == dan PnxPn 85,0=φ

EsxFyxc 2.

πλλ =

ixLkxx=λ cs λλ .837,0=

Untuk λs ≤ 0,183 : ω = 1

0,183 < λs < 1 : ω = )75,0(6,1

5,1sxλ−

λs ≥ 1 : ω = 1,76 . λs2

- Terhadap momen

Mu = ltusntub MM δδ +

11

≥⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

=

NcrNu

cmbδ dan

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=

∑∑

NcrsNus

1

1δ

cm = 0,6 – 0,4 βm ≤ 1,0

Di mana : Mntu = Momen lentur terfaktor orde pertama yang dikibatkan oleh

beban-beban yang tidak menimbulkan goyangan.

Mltu = Momen lentur terfaktor orde pertama yang diakibatkan oleh

beban-beban yang dapat menimbulkan goyangan.

Nu = Gaya aksial terfaktor.

Ncrb = Beban kritis elastis untuk komponen struktur tak bergoyang.

∑Nu = jumlah gaya aksial tekan terfaktor akibat beban gravitasi untuk

seluruh kolom pada satu tingkat yang ditinjau.

∑Ncrs = Beban kritis elastis untuk komponen struktur bergoyang.

βm = Perbandingan momen terkecil dan terbesar yang bekerja di

ujung-ujung komponen struktur.

II - 21

c. Cek penampang terhadap beban kombinasi

Komponen struktur yang mengalami momen lentur dan gaya aksial harus direncanakan

memenuhi ketentuan sebagai berikut :

12

:2,0 ≤⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡++<

MnyMuy

MnxMux

NnNu

NnNu

φφφφ

198:2,0 ≤⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡++≥

MnyMuy

MnxMux

NnNu

NnNu

φφφφ

Dimana : Mux = momen lentur terfaktor terhadap sumbu x dari analisa struktur.

Muy = momen lentur terfaktor terhadap sumbu.

Nu = gaya aksial (tarik atau tekan) terfaktor.

Nn = kuat nominal penampang terhadap tekan atau tarik.

Mnx = kuat nominal lentur penampang terhadap sumbu x.

Mny = kuat nominal lentur penampang terhadao sumbu y.

Ø = faktor reduksi kekuatan (0,90 untuk tarik 0,85 untuk tekan)

d. Cek geser badan balok

Pelat badan yang memikul gaya geser rencana (V) harus memenuhi :

V ≤ Ø Vn

Di mana : Ø = faktor reduksi kekuatan

Vn = kuat geser plat badan nominal

Kuat geser nominal pelat badan nominal pelat badan (Vn) harus diambil seperti ketentuan di

bawah ini :

- fy

Eknxtwh .1,1=

Di mana : Kn = 5 + 5/(a/h)

a = jarak antar pengaku

h = lebar flens

Maka kuat nominal plat badan harus diambil terhadap kuat leleh geser.

Vn = 0,6 x fy x Aw : Aw = luas bruto plat badan

- fy

Ekntwh

fyEknx .37,1.1,1 ≤≤

II - 22

Maka kuat nominal pelat badan harus diambil terhadap kuat tekuk geser elasto-plastik

Vn =

⎥⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

twh

fyEkn

Awfy

..1,1...6,0

- twh

fyEknx ≤

.37,1

Maka kuat nominal pelat badan harus diambil terhadap kuat tekuk geser elastik.

Vn = 2

...9,0

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

twh

EknAw

e. Balok komposit

Menurut AISC (Perencanaan Strukur Baja untuk Insinyur dan Arsitek 2, Rene Amon,

Bruce Knobloch), jumlah penghubug geser yang diperlukan untuk aksi komposit penuh

ditentukan dengan membagi gaya geser total Vh yang akan ditahan, diantara titik momen

positifmaksimum dan titik momen nol, dengan kapasitas dari sebuah penyambung. Jumlah

yang didapat ini digandakan untuk mendapatkan jumlah alat penyambung total yang

dibutuhkan untuk seluruh bentang dapat ditulis sebagai berikut:

QnterkecilVhN )(

1 =

N1 = jumlah penghubung geser yang diperlukan pada daerah diantara momen

maksimum dan momen nol

Qn = kuat nominal geser untuk pengubung geser

Besar gaya geser Vh adalah harga terkecil dari dua harga Vh seperti yang ditentukan

oleh rumus-rumus berikut:

1. pada daerah momen posiif

2

85,0 ' AcfVh c×=

II - 23

2FyAsVh ×

=

2. pada daerah momen negatif

fyrAsrVh ×=

Dimana :

Vh = besar gaya geser yang ditahan, diantara momen positif maksimum dan titik

momen nol f’c = kekutan tekan beton pada usia 28 hari

Ac = luas flens beton efektif = bef x tp

As = luas gelagar baja

Asr = luas tulangan pada plat beton selebar bef

fyr = tegangan leleh baja tulangan

Fy = tegangan leleh minimum baja

Sedangkan menurut AISC (Steel, Concrete and Composite Design of Tall Building)

untuk beban terpusat, jumlah penghubung geser yang diperlukan pada daerah diantara momen

beban terpusat dan momen nol yang terdekat diberikan umus sbagai berikut:

1

1max1

2 −

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

=β

βM

MNN

dimana :

N2 = jumlah penghubung geser yang diperlukan pada daerah diantara momen beban

terpusat dan momen nol yang terdekat

M = momen pada beban terpusat

Β = perbandingan modulus

Untuk kekuatan penghubung geser, berdasarkan spesifikasi AASHTO 1977, kuat

nominal satu penghubung geser jenis paku yang ditanam didalam pelat beton masif adalah:

( )EcfdQn cx ×= '2)(0004,0 untuk 4≥xd

H

dimana :

Qn = kuat nominal geser untuk pengubung geser, KN

II - 24

dx = luas penampang penghubung geser jenis paku, mm

Ec = modulus elastisits beton Mpa, untuk beton dengan berat normal besarnya

cfEc '57000=

Untuk penempatan dan jarak penghubung geser, berdasarkan SNI 03-1729-2002,

penghubung geser yang diperlukan pada daerah yang dibatasi oleh titik-itik momen lentur

maksimum dan momen nol yang berekatan harus didistribusikan secara merata pada daerah

tersebut. Namun, jumlah penghubung geser yang diperlukan pada daerah yang dibatasi oleh

lokasi momen beban terpusat dan momen nol yang terdekat harus sesuai jumlahnya dengan

yang dibutuhkan untuk mengembangkan momen maksimum yang terjadi dilokasi beban

terpusat tersebut. Sedangkan ketentuan jarak antar penghubung sebagai berikut :

1 Tebal minimum selimut beton pada arah lateral 25 mm

2 Jarak minimum antar penghubung geser pada arah sejajar sumbu balok > 6 x

diameter

3 Jarak minimum antar penghubung geser pada arah tegak lurus sumbu balok > 4 x

diameter

4 Jarak maksimum antar penghubung geser < 8 x diameter

f. Perhitungan Lenturan/Lendutan

Untuk perhitungan Lenturan/Lendutan dari gelagar dengan perletakan jepit-jepit yang

menehan beban baik merata dan beban terpusat digunakan rumus sebagai berikut:

1 Akibat beban merata

ijinIELq δδ ≤××

×=

3841

4

2 Akibat beban terpusat

ijinIELP δδ ≤××

×=

1922

3

Dimana:

δ = besarnya lendutan yang terjadi

δijin = besarnya lendutan yang diijinkan = L/360

q = beban merata

II - 25

P = beban terpusat

L = bentang/panjang gelagar/balok yang ditinjau

E = modulus elastisitas

I = momen inersia

g. Analisa Joint

Pada analisa joint ini dibatasi hanya memperhitungkan kekuatan joint terhadap gaya

lintang dan momen, meskipun terdapat gaya aksial, hal ini disebabkan gaya aksial biasanya

terlalu kecil sehingga dapat diabaikan.

1 Lebar efektif joint (bj)

bobibj +=

( ) dobibmCbo 2≤−=

dimana:

bm = ( ) ( )hbfbbf +≤+5,0 dan juga bf75,1≤

b = lebar kolom komposit (in)

bfhyxC

××

=

do = 0,025 ( d= tinggi balok) (in)

h = kdalaman kolom (in)

y = perpanjangan lebar plat bearing (in)

22dchhx +==

II - 26

2.6.5 Perencanaan Kolom

Untuk perencanaan suatu kolom harus diperhitungkan dari beberapa keadaan berikut ini :

a. Kuat nominal lentur penampang pengaruh tekuk lateral

Pada point ini sama dengan balok.

b. Amplifikasi momen untuk struktur tak bergoyang.

Langkah-langkah perhitungan adalah sbagai berikut :

1 Mencari faktor panjang tekuk (kc)

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

∑

∑

21

21

LIxc

LbIxc

LcIxc

LcIxc

LbEIbLcEIc

ψ

Dimana : c = kolom

b = balok

L =panjang balok atau kolom

Setelah ψ joint atas dan bawah diketahui maka dengan bantuan nomogram program

untuk portal tak bergoyang akan diketahui nilai faktor panjang tekuk (kc).

2 Analisa tekuk elemen kolom

kcLLk ×=

EFy

ixLkxc ××

=π

λ

cs λλ ×= 837,0 → didapat ω = .....

ω

FyAgNn ×=

Nn×= 85,0φ

3 Analis momen

Untuk komponen struktur tak bergoyang dengan gaya aksial teken terfaktor (Nu) dan

momen lentur rencana terfaktor (Mu) dihitung :

bMntuMu δ=

dimana δb adalah faktor amplifikasi momen untuk komonen struktur tak bergoyang an

dihitung sebagai berikut :

II - 27

11

≥⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

=

NcrNu

cmbδ

Nu = gaya aksial terfaktor pada batang tersebut

Ncr = beban kritis elastik

Mntu = momen lentur rencana yang diakibatkan oleh beban vertikal tanpa

beban lateral

1214,06,0 ≤−=

mmcm

m1 = momen minimum di ujung batang

m2 = momen maksimum diujung batang

2cfyAgNcr

λ×

=

c. Amplifikasi momen untuk struktur bergoyang

Langkah-langkah perhitungannya sebagai berikut:

1 Mencari faktor panjang tekuk

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

∑

∑

21

21

LIxc

LbIxc

LcIxc

LcIxc

LbEIbLcEIc

ψ

Dimana : c = kolom

b = balok

L =panjang balok atau kolom

Setelah ψ joint atas dan bawah diketahui maka dengan bantuan nomogram program

untuk portal bergoyang akan diketahui nilai faktor panjang tekuk (kc).

2 Analisa tekuk elemen kolom

kcLLk ×=

EFy

ixLkxc ××

=π

λ

cs λλ ×= 837,0 → didapat ω = .....

II - 28

ω

FyAgNn ×=

Nn×= 85,0φ

3 Analis momen

Untuk komponen struktur bergoyang dengan gaya aksial teken terfaktor (Nu) dan

momen lentur rencana terfaktor (Mu) dihitung :

sMltubMntuMu δδ +=

dimana δb adalah faktor amplifikasi momen untuk komonen struktur tak bergoyang

an dihitung sebagai berikut :

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=

∑∑

PcrPu

cmb

1

δ

∑Pu = jumlah gaya aksial terfaktor akibat gravitasi untuk seluruh kolom pada

satu tingkat ang ditinjau

∑Pcr = jumlah gaya tekuk elastik akibat gravitasi untuk seluruh kolom pada

satu tingkat yang ditinjau.

Mltu = momen lentur rencana terfaktor yang diakibatkan beban lateral

Mntu = momen lentur rencana terfaktor yang diakibatkan oleh beban vertikal

tanpa beban lateral

1214,06,0 ≤−=

mmcm

m1 = momen minimum di ujung batang

m2 = momen maksimum diujung batang

2cfyAgPcr

λ×

=

d. Cek penampang terhadap beban kombinasi

Komponen struktur yang mengalami momen lentur dan gaya aksial harus direncanakan

memenuhi ketentuan sebagai berikut :

12

:2,0 ≤⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡++<

MnyMuy

MnxMux

NnNu

NnNu

φφφφ

II - 29

198:2,0 ≤⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡++≥

MnyMuy

MnxMux

NnNu

NnNu

φφφφ

Dimana : Mux = momen lentur terfaktor terhadap sumbu x dari analisa struktur.

Muy = momen lentur terfaktor terhadap sumbu.

Nu = gaya aksial (tarik atau tekan) terfaktor.

Nn = kuat nominal penampang terhadap tekan atau tarik.

Mnx = kuat nominal lentur penampang terhadap sumbu x.

Mny = kuat nominal lentur penampang terhadao sumbu y.

Ø = faktor reduksi kekuatan (0,90 untuk tarik 0,85 untuk tekan)

2.6.6 Perencanaan Tangga

Struktur tangga digunakan untuk melayani aksebilitas antar lantai pada gedung yang

mempunyai tingkat lebih dari satu. Tangga merupakan komponen yang harus ada pada

bangunan berlantai banyak walaupun sudah ada peralatan transportasi vertikal lainnya, karena

tangga tidak memerlukan tenaga mesin.

Adapun parameter yang pelu diperhatikan pada perencanaan struktur tangga adalah

sebagai berikut:

- Tinggi antar lantai - Tinggi optrede

- Tinggi Antrede - Jumlah anak tangga

- Kemiringan tangga - Tebal pelat beton

- Tinggi optrede - Lebar bordes

- Lebar anak tangga - Tebal selimut beton

Perhitungan gaya yang terjadi pada struktur tangga seluruhnya menggunakan program

komputer SAP 2000.

II - 30

2.6.7 Perencanaan Struktur bawah

Struktur bawah merupakan struktur yang berfungsi untuk meneruskan beban dari

struktur diatasnya kedalam lapisan tanah. Dalam menentukan jenis pondasi yang sesuai perlu

dipertimbangkan beberapa hal antara lain :

1. Keadaan tanah, seperti parameter tanah, daya dukung tanah, dan lain-lain

2. Jenis struktur atas (fungsi bangunan)

3. Anggaran biaya yang dibutuhkan

4. Waktu pelaksanaan yang direncanakan

5. Keadaan lingkungan sekitar

A. Parameter Tanah

Kondisi tanah selalu mempunyai peranan penting pada suatu lokasi pekerjaan

konstruksi. Tanah adalah landasan pendukung suatu bangunan. Untuk dapat mengetahui

susunan lapisan tanah yang ada, serta sifat - sifatnya secara mendetail dalam perencanaan

suatu bangunan yang akan dibangun maka dilakukan penyelidikan dan penelitian. Pekerjaan

penyelidikan dan penelitian tanah ini merupakan penyelidikan yang dilakukan di

laboratorium dan lapangan. Maksud dari penyelidikan dan penelitian tanah adalah melakukan

investigasi pondasi rencana bangunan untuk dapat mempelajari susunan lapisan tanah yang

ada, serta sifat-sifatnya yang berkaitan dengan jenis bangunan yang akan dibangun di atasnya

(seperti struktur dan penyebaran tanah serta batuan, sifat fisis/teknis tanah, kapasitas dukung

tanah terhadap pondasi, dan lain-lain ).

B. Daya Dukung Tanah

Analisis Daya dukung mempelajari kemampuan tanah dalam mendukung beban

pondasi struktur yang terletak di atasnya. Daya dukung tanah ( Bearing Capacity ) adalah

kemampuan tanah untuk mendukung beban baik dan segi struktur pondasi maupun bangunan

di atasnya tanpa terjadi keruntuhan geser. Daya dukung batas ( ultimate bearing capacity )

adalah daya dukung terbesar dan tanah dan biasanya diberi simbol q ult. Daya dukung ini

merupakan kemampuan tanah mendukung beban, dan diasumsikan pada tanah mulai terjadi

keruntuhan.

II - 31

Perancangan pondasi harus dipertimbangkan terhadap keruntuhan geser dan

penurunan yang berlebihan. Untuk terjaminnya stabilitas jangka panjang, perhatian harus

diberikan pada perletakan dasar pondasi. Pondasi harus diletakkan pada kedalaman yang

cukup untuk menanggulangi resiko adanya erosi permukaan, gerusan, kembang susut tanah

dan gangguan tanah di sekitar pondasi.

C. Pemilihan Tipe Pondasi

Dalam pemilihan pondasi yang memadai, perlu diperhatikan apakah kondisi pondasi

tersebut cocok dengan keadaan dilapangan dan memungkinkan untuk diselesaikan secara

ekonomis sesuai dengan jadwal kerjanya.

Berdasarkan data hasil penyelidikan tanah dilokasi perencanaan, diperoleh bahwa

tanah keras terdalam terdapat pada kedalaman -22m dari muka tanah setempat. Dalam

penentuan jenis pondasi berdasarkan keadaan kondisi tanah bila tanah terletak pada

kedalaman sekitar 10 m dibawah permukaan tanah pondasi digunakan pondasi tiang pancang.

Menurut cara pemindahan beban, tiang pancang dibagi 2 yaitu :

1. Point bearing pile ( End bearing pile ) yaitu tiang pancang dengan tahanan ujung.

Tiang ini meneruskan beban melalui tahanan ujung kelapisan tanah keras.

2. Friction pile

a. Friction pile pada tanah dengan butir – butir tanah keras dan sangat mudah

melalukan air. Tiang ini meneruskan beban ketanah melalui geseran kulit ( skin

friction ). Pada proses pemancangan tiang – tiang dalam group tiang yang mana satu

sama lainnya saling berdekatan akan menyebabkan berkurangnya pori – pori tanah

dan mengcompactkan tanah diantara tiang – tiang tersebut dan tanah disekeliling

tiang tersebut. Karena itu tiang – tiang yang termasuk kategori ini disebut

Compaction Pile.

b. Friction pile pada tanah dengan butir – butir yang sangat halus dan sukar melalukan

air. Tiang ini juga meneruskan beban melalui kulit, akan tetapi pada proses

pemancangan kelompok tiang tidak menyebabkan tanah diantara tiang – tiang ini

menjai compact. Karena itu tiang – tiang yang termasuk kategori ini disebut

Floating Pile Foundation.

II - 32

D. Beban terfaktor pondasi

Pada saat terjadi gempa kuat pada struktur gedung kegagalan tidak boleh terjadi lebih

dahulu pada struktur bawah. Untuk itu struktur bawah harus didesain lebih kuat terhadap

beban gempa dibandingkan dengan struktur atas. Struktur bawah harus dapat memikul

pembebanan gempa maksimum akibat pengaruh gempa rencana Vm yang dapat diserap oleh

struktur atas dalam kondisi diambang keruntuhan dapat dihitung dari pembebanan gempa

nominal Vn.

Beban gempa rencana pada struktur bawah berdasarkan Standart Perencanaan Gempa

untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI-1726 -2002) adalah :

Vm = f x Vn

Dimana : f = faktor kuat total yang terdapat didalam struktur gedung

E. Perencanaan Pondasi

Perencanaan pondasi yang didasarkan pada pendekatan Load resistant and factor design

(LRFD), harus memenuhi persyaratan keadaan batas ultimate pondasi sebagai berikut :

QuRu≥

Dimana Ru = kekuatan ultimate atau daya dukung ultimate pondasi.

Qu = beban ultimate yang bekerja pada pondasi.

RnRu φ=

Dengan : Rn = Kekuatan nominal pondasi yang ditentukan berdasrkan perhitungan

analitis atau empirik yang rational atau melalui uji beban langsung.

φ = faktor reduksi kekuatan sesuai dengan tabel.2.7

Tabel 2.8 Tabel Reduksi Kekuatan Pondasi

Jenis Pondasi Sumber kekuatan φ Sifat beban

Tiang pancang Geser + ujung

Geser saja

Ujung saja

0,55-0,75

0,55-0,70

0,55-0,70

Tekan aksial

Tekan/Tarik aksial

Tekan aksial

Pada keadaan sebenarnya, jarang sekali kita dapati tiang pancang yang berdiri sendiri

(single pile) seperti keadaan diatas, tetapi kita sering mendapat tiang pancang kelompok (pile

II - 33

group). Diatas pile group biasanya diletakkan suatu konstruksi poer yang mempersatukan

kelompok tiang tersebut.

a. Daya Dukung Ijin Tiang Group ( Pall Group)

Dalam pelaksanaan jarang dijumpai pondasi yang hanya terdiri dan satu tiang saja,

tetapi terdiri dan kelompok tiang. Teori membuktikan dalam daya dukung kelompok tiang

geser tidak sama dengan daya dukung tiang secara individu dikalikan jumlah tiang dalam

kelompok, melainkan akan lebih kecil karena adanya faktor efisiensi.

( ) ( )

tunggal) tiang dukung (daya P Eff Ptiangantarjarak:s

tiangdiameter:dderajatdalam (d/s),tanarc:

tiangjumlah:nbaris jumlah:m:dimana

n*mn1nmm1n

901Eff

tiang 1 allgroup all ×=

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −+−

−=

ϕ

ϕ

b. Pmax Yang Terjadi Pada Tiang Akibat Pembebanan

vertikal beban jumlah:ΣPvpancang tiang1diterima yangmax beban:P

:DimanaΣxnXmax*My

ΣynYmax*Mx

nΣPvP

max

2x

2Y

max ±±=

tiangkelompokberatpusatketiangterjauh)(jarakmaxordinat:Ytiangkelompokberatpusatketiangterjauh)(jarakmaxabsis:X

Yarah momen:MyXarah momen:Mx

pancang tiang banyaknya:n

max

max

effmax

2

2Y

X

Pandibandingk2000,SAPoutputhasildaridapatdiPtiangordinat)(ordinatXarahjarakkuadratjumlah:Σx

tiangabsis)(absisYarahjarakkuadratjumlah:Σyyarahbarissatudalamtiangbanyak:Nxarahbarissatudalamtiangbanyak:N

−

−

II - 34

c. Perhitungan Daya Dukung Vertikal Tiang Pancang

Analisis-analisis kapasitas daya dukung dilakukan dengan cara pendekatan untuk

memudahkan perhitungan. Persamaan-persamaan yang dibuat dikaitkan dengan sifat - sifat

tanah dan bentuk bidang geser yang terjadi saat keruntuhan.

1. Berdasarkan kekuatan bahan

Menurut Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SNI – 2002,

kuat tumpu rencana pada beton tidak boleh melebihi :

( )1Axcf'x0,85xφ

dimana : φ = 0,8

2. Berdasarkan daya dukung tanah setempat

Perhitungan dilakukan dengan cara berdasarkan perhitungan analitis atau empirik yang

rational atau melalui uji beban langsung.

d. Kontrol Settlement

Dalam kelompok tiang pancang (pile group) ujung atas tiang-tiang tersebut

dihubungkan satu dengan yang lainnya dengan poer (pile cap )yang kaku untuk

mempersatukan pile-pile menjadi satu-kesatuan yang kokoh. Dengan poer ini diharapkan bila

kelompok tiang pancang tersebut dibebani secara merata akan terjadi penurunan yang merata

pula.

Penurunan kelompok tiang pancang yang dipancang sampai lapisan tanah keras akan

kecil sehingga tidak mempengaruhi bangunan di atasnya. Kecuali bila dibawah lapisan keras

tersebut terdapat lapisan lempung, maka penurunan kelompok tiang pancang tersebut perlu

diperhitungkan.

Pada perhitungan penurunan kelompok tiang pancang dengan tahanan ujung

diperhitungkan merata pada bidang yang melalui ujung bawah tiang. Kemudian tegangan ini

disebarkan merata ke lapisan tanah sebelah bawah dengan sudut penyebaran 300.

Mekanisme penurunan pada pondasi tiang pancang dapat ditulus dalam persamaan :

Sr = Si + Sc

Dimana : Sr = Penurunan total pondasi tiang

Si = Penurunan seketika pondasi tiang

II - 35

Sc = Penurunan konsolidasi pondasi tiang

1. Penurunan seketika (immediate settlement)

Rumus yang digunakan :

Si = IpEu

Bqn .2.1.2.. µ−

Dimana : qn = besarnya tekanan netto pondasi

B = Lebar ekivalen dari pondasi rakit

µ = angka poison, tergantung dari jenis tanah

Ip = Faktor pengaruh, tergantung dari bentuk dan kekakuan

pondasi

Eu = sifat elastis tanah, tergantung dari jenis tanah

2. Penurunan Konsolidasi

Perhitungan dapat menggunakan rumus :

Sc = po

ppoeoHCc ∆+

+log

1.

Cc = compression index

eo = void ratio

po = tegangan efektif pada kedalaman yang ditinjau

∆P = penambahan tegangan setelah ada bangunan

H = tinggi lapisan yang mengalami konsolidasi

e. Kontrol Gaya Horisontal

1. Kontrol Daya Dukung Horisontal Akibat Tekanan Tanah

Perhitungan menurut Foundation of Structure oleh Dunham, tiang akan terjepit

sempurna pada kedalaman ( Ld ) = ¼ s/d 1/3 Lp.

Dimana : Ld = kedalaman titik jepitan dari muka tanah

II - 36

Lp = panjang tiamg yamg masuk tanah

B = lebar poer

Maka La = Lp - Ld

2. Perhitungan Diagram Tekanan Tanah

c= 0,22 kg/cm²? = 25 °? = 1,6859 t/m³

c= 0,22 kg/cm²? = 21 °? = 1,7125 t/m³

c= 0,22 kg/cm²Ø = 27 °? = 1,6956 t/m³

Gambar 2.5 Diagram Tekanan Tanah Pasif

a. Tekanan Tanah Pasif

BB’ = Kp1 . γ1 .0,5 B

CC’ = Kp1 . γ1. 1 B

DD’ = Kp1 . γ1. 1,5 B

EE’ = Kp1 . γ1. ( 2B + 0,5.5 D )

FF’ = Kp1 . γ1. ( 2,5B + 0,5.5 D )

GG’ = Kp2 . γ2. ( 3B + 0,5.5 D )

HH’ = Kp2 . γ2. ( 3,5B + 0,5.5 D )

I I’ = Kp2 . γ2. ( 4B + 0,5.5 D )

b. Gaya Lateral yang terjadi pada tiang pancang

P1 = ½ .AB.BB’

P2 = ½. BC.( BB’+CC’)

P3 = ½.CD.( CC’+DD’ )

P4 = ½.DE.( DD’+EE’ )

II - 37

P5 = ½.EF.( EE’+FF’ )

P6 = ½.FG.( FF’+GG’ )

P7 = ½.GH.( GG’+HH’ )

P8 = ½.HI.HH’

Ptot = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P + P7 + P8

3. Gaya Lateral yang diijinkan

Ditinjau dari titik L, maka

Ptot. Lz = P1.L1 + P2.L2 + P3.L3 + P4.L4 + P5.L5 + P6.L6 + P7.L7 + P8.L8

→ didaptkan Lz

Gaya horizontal yang diijinkan ( Hall)

∑ M1 = 0 → Hult.Lh – Ptot.Lz = 0 → didapatkan Hult

Tiang akan mampu menahan beban horizontal jika H yang terjadi lebih kecil dari Hult,

sehingga tidak diperlukan tiang pancang miring.

f. Penulangan Tiang Pancang

Akibat Pengangkatan

Kondisi I

Gambar 2.6 Pengangkatan Tiang Pancang dengan 2 Titik

II - 38

( ) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−=

=

222

21

a*q212alq*

81M

a*q21M

( ) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−= 222 a*q

212alq*

81a*q.

21

0L4aL4a 22 =−+

Kondisi II

Gambar 2.7 Pengangkatan Tiang Pancang dengan 1 Titik

aqM **21

1 =

( ) ( ) ( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

−=

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

−

−−−=

aL2L*a*2qqL

aL

2aLL21

aLq21R

2

22

1

( )

( ) ( )( )( )aL

aLLq

aLaLLq

aLaLLRMM

aLaLL

qRx

qxRdx

dMxM

xqxRMx

−−

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

−−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

−==

−==

=−

=→

−=

22*

21

22*

21

222max

22

0

0max

**21*

2

222

21

1

21

II - 39

( )( )0L4aL2a

aL22aLLq*

21qa*

21

MM

22

22

21

=+−

−−

=

=

Akibat Pemancangan ( Tumbukan Hammer )

Jenis yang digunakan tipe K-35 dengan berat hammer 3,5 ton, dihitung daya dukung

satu tiang . Rumus tumbukan :

R = Wr . H / Ø . ( S + C )

Dengan :

R = Kemampuan daya dukung pile akibat tumbukan

W = Berat palu = 3,5 ton

H = Tinggi jatuh = 1,5 m

S = Final setlement rata-rata = 10 cm

C = Koefesien untuk double acting sistem hammer = 0,1