Kata kunci: Balok, bentang panjang, beton bertulang, baja berlubang, komposit, kombinasi, alternatif, efektif

Transkripsi

1 ABSTRAK Ballroom pada Hotel Mantra di Sawangan Bali terbuat dari beton bertulang. Panjang bentang bangunan tersebut 16 meter dengan tinggi balok mencapai 1 m dan tinggi bangunan 5,5 m. Diatas ballroom tersebut terdapat kolam renang yang menyebabkan beban yang diterima sangan berat. Maka perlu dibuat alternatif untuk struktur ini dengan menggunakan baja. Alternatif ini diharapkan dapat menghasilkan dimensi yang lebih kecil sehingga ketinggian bangunan dapat diperkecil. Balok baja yang digunakan sebagai alternatif adalah balok baja berlubang, (alternatif 1) dan balok baja komposit berselimut beton (alternatif 2). Karena harga baja mahal, maka dibuat juga struktur alternatif kombinasi balok baja kolom beton (alternatif 3), dengan harapan biaya pekerjaan kolom beton bertulang lebih murah dari kolom baja. Struktur tersebut dibandingkan dari segi perilaku struktur (lendutan dan simpangan), dimensi, berat dan harga struktur. Kemudian akan diketahui perbandingan dari masing-masing struktur tersebut dengan kelebihan dan kekurangannya. Perbandingan struktur dari struktur eksisting dan struktur alternatif dibuat dengan menggunakan persentase dimana struktur eksisting sebagai pembanding dengan nilai 100%. Untuk perbandingan lendutan yang terjadi pada balok induk adalah alternatif 2 135%, dan alternatif 2 dan 3 187%. Perbandingan simpangan arah x yaitu alternatif 3 153%, alternatif 2 195%, dan alternatif 1 469%. Perbandingan simpangan arah y yaitu alternatif 2 117%, alternatif 3 119% dan alternatif 1 188%. Untuk perbandingan dimensi yang dibandingkan adalah tinggi dari balok induk bentang panjang yaitu alternative 1 dan 3 59% dan alternative 2 76%. Perbandingan berat struktur yaitu alternative 1 29%, alternative 3 57% dan alternative 2 86%. Perbandingan harga struktur yaitu alternative 2 189%, alternative 3 196%, alternative 1 241%. Untuk menentukan yang paling efektif dari struktur tersebut dapat disesuaikan dengan kebutuhan, misalnya ingin ketinggian bangunan yang minimal maka dipilih struktur alternatif 1, jika ingin dimensi yang minimal dan harga yang murah maka dapat dipilih struktur alternatif 2 atau struktur alternatif 3. Kata kunci: Balok, bentang panjang, beton bertulang, baja berlubang, komposit, kombinasi, alternatif, efektif i

2 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat Nya lah penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul Pemakaian Balok Baja sebagai Alternatif Balok Beton Bertulang pada Struktur Bentang Panjang (Kasus Ballroom Hotel Mantra Sawangan-Bali) Pada kesempatan ini penulis sampaikan ucapan terima kasih kepada berbagai pihak atas segala bantuannya dalam menyusun proposal tugas akhir ini. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada Bapak Ir. Made Sukrawa, MSCE. PhD. dan Ir. Ida Bagus Dharma Giri, MT.yang telah memberikan bimbingan dan arahan selama penyusunan Tugas Akhir ini. Bapak dan Ibu Dosen/Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Universitas Udayana. Orang tua serta keluarga yang telah memberikan dukungan moril, semangat, harapan, doa serta pengorbanan yang tak ternilai harganya. Seluruh teman-teman serta semua pihak yang penulis tidak dapat sebutkan satu persatu dalam menyelesaikan tugas ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, karena keterbatasan pengetahuan dan kemampuan yang dimiliki, karena itu kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Denpasar, 17 Oktober 2016 Penulis ii

3 DAFTAR ISI ABSTRAK... i UCAPAN TERIMA KASIH... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... viii DAFTAR NOTASI... x BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Manfaat Ruang Lingkup Batasan Masalah Data Studi Kasus Lokasi dan Fungsi Bangunan Data Material Data Gambar... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Umum Struktur Beton Bertulang Pelat Beton Bertulang Balok Beton Bertulang Kolom Beton Bertulang Struktur Baja Perhitungan Kekuatan Aksial Perhitungan Kekuatan Lentur Perhitungan Kekuatan Geser Interaksi Aksial dan Lentur Jenis Sambungan Baja Berlubang Struktur Komposit Persyaratan Struktur Komposit Lebar Efektif Kekuatan Lentur Struktur Komposit Kekuatan Geser Struktur Komposit Kekuatan Aksial Struktur Komposit Pembebanan Jenis Jenis Beban Kombinasi Pembebanan Beban Gempa iii

4 2.6.1 Faktor Keutamaan (Ie) dan Kategori Risiko Struktur Bangunan Parameter Percepatan Terpetakan Kelas Situs Parameter Percepatan Spektral Desain Kategori Desain Seismik Penentuan Perioda Metode Statik Ekuivalen ETABS Menu Define pada ETABS Menu Analyze pada ETABS Menu Design pada ETABS BAB III METODE PENELITIAN Kerangka Penelitian Pengumpulan Data Perancangan Perancangan Struktur Pemodelan Struktur Analisis Struktur Desain Struktur Perbandingan Struktur Kesimpulan BAB IV PEMBAHASAN Pembebanan Pemodelan Struktur Perancangan Struktur Eksisting Perencanaan Pelat Perencanaan Balok Beton Bertulang Perencanaan Kolom Beton Bertulang Perhitungan Perilaku Struktur Perhitungan Berat Struktur Beton Bertulang Perhitungan Harga Struktur Beton Bertulang Perancangan Struktur Baja Perancangan Balok Baja Perancangan Kolom Baja Perancangan Balok Baja Berlubang Rekapitulasi Perilaku Struktur Baja Perhitungan Berat Struktur Baja Perhitungan Harga Struktur Baja Perancangan Struktur Alternatif Perancangan Balok Komposit Perancangan Kolom Komposit Rekapitulasi Perilaku Struktur Alternatif Perhitungan Berat Struktur Alternatif Perhitungan Harga Struktur Alternatif Perancangan Struktur Alternatif Perancangan Balok Baja Alternatif Perancangan Kolom Beton Bertulang Alternatif iv

5 4.6.3 Rekapitulasi Perilaku Struktur Alternatif Perhitungan Berat Struktur Alternatif Perhitungan Harga Struktur Alternatif Perbandingan Struktur BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA Lampiran A Pembebanan Lampiran B Perancangan Struktur Eksisting Lampiran C Perancangan Struktur Alternatif Lampiran D Perancangan Struktur Alternatif Lampiran E Perancangan Struktur Alternatif v

6 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Denah Ballroom... 4 Gambar 1.2 Portal L (melintang)... 5 Gambar 1.3 Portal 1 (memanjang)... 5 Gambar 1.4 Detail balok induk... 6 Gambar 1.5 Detail balok anak dan balok konsol... 7 Gambar 1.6 Detail kolom... 8 Gambar 2.1 Diagram tegangan regangan beton bertulang... 9 Gambar 2.2 Diagram tegangan regangan baja komposit... 9 Gambar 2.3 Penampang balok komposit baja terbungkus beton Gambar 2.4 Tegangan, regangan, dan gaya yang terjadi pada beton bertulang Gambar 2.5 Menu pata ETABS Gambar 2.6 Mendefinisikan material Gambar 2.7 Mendefinisikan beban Gambar 2.8 Menu Design pada ETABS Gambar 3.1 Diagram alir langkah-langkah perancangan Gambar 4.1 Standar satuan dan aturan Gambar 4.2 Menentukan grid struktur Gambar 4.3 Grid yang telah dibuat Gambar 4.4 memodifikasi grid struktur Gambar 4.5 Menggambar elemen struktur Gambar 4.6 Hasil menggambar elemen pelat Gambar 4.7 Hasil penggambaran pada tampilan 3 dimensi Gambar 4.8 Mendefinisikan beban Gambar 4.9 mendefinisikan beban gempa dengan auto load Gambar 4.10 Memasukkan beban mati Gambar 4.11 Memasukkan beban hidup Gambar 4.12 Kombinasi pembebanan Gambar 4.13 Membuat kombinasi beban Gambar 4.14 Mendefinisikan material Gambar 4.15 Membuat definisi material baru Gambar 4.16 Frame properties Gambar 4.17 Pilihan jenis dan bentuk properti Gambar 4.18 Menentukan dimensi properti Gambar 4.19 Properti untuk kolom Gambar 4.20 Properti untuk balok Gambar 4.21 Denah keterangan nama elemen struktur Gambar 4.22 Lendutan pada balok beton bertulang Gambar 4.23 Simpangan arah x struktur beton bertulang Gambar 4.24 Simpangan arah y struktur beton bertulang Gambar 4.25 Denah rencana lubang Gambar 4.26 Lubang pada balok induk B Gambar 4.27 Faktor reduksi penampang balok B Gambar 4.28 Lendutan pada balok baja Gambar 4.29 Simpangan arah x pada struktur baja Gambar 4.30 Simpangan arah y pada struktur baja Gambar 4.31 Memasukkan faktor pembesaran momen inersia Gambar 4.32 Memasukkan beban selimut beton pada balok komposit vi

7 Gambar 4.33 Lendutan pada balok komposit Gambar 4.34 Simpangan arah x pada struktur komposit Gambar 4.35 Simpangan arah y pada struktur komposit Gambar 4.36 Simpangan arah x pada struktur kombinasi Gambar 4.37 Simpangan arah y pada struktur kombinasi Gambar 4.38 Perbandingan dimensi struktur vii

8 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tabel minimum pelat tanpa balok interior (Tabel 9.5c) Tabel 2.2 Beban Mati Pada Struktur Tabel 3.1 Tabel perbandingan hasil struktur Tabel 4.1 Rekapitulasi momen pada pelat Tabel 4.2 Dimensi balok beton bertulang Tabel 4.3 Kontrol kekuatan momen pada balok beton bertulang Tabel 4.4 Kontrol kekuatan geser pada balok beton bertulang Tabel 4.5 Dimensi kolom beton bertulang Tabel 4.6 Menentukan rasio tulangan pada kolom beton bertulang Tabel 4.7 Kontrol kekuatan geser kolom beton bertulang Tabel 4.8 Berat struktur beton bertulang Tabel 4.9 Ketentuan harga untuk beton bertulang Tabel 4.10 Rekapitulasi perhitungan harga pekerjaan beton bertulang Tabel 4.11 Rekapitulasi perhitungan harga pekerjaan bekisting Tabel 4.12 Rekapitulasi perhitungan harga pekerjaan tulangan Tabel 4.13 Harga struktur beton bertulang Tabel 4.14 Data profil baja untuk balok Tabel 4.16 Kontrol kekuatan momen pada balok baja Tabel 4.17 Kontrol kekuatan geser pada balok baja Tabel 4.18 Data profil baja untuk kolom Tabel 4.19 Kontrol kekuatan aksial dan momen kolom baja Tabel 4.20 Kontrol kekuatan geser kolom baja Tabel 4.21 Kontrol momen pada balok baja berlubang Tabel 4.22 Kontrol gaya geser pada balok baja berlubang Tabel 4.23 Perhitungan berat struktur baja Tabel 4.24 Harga pekerjaan struktur baja Tabel 4.25 Dimensi dan profil baja balok komposit Tabel 4.26 Perhitungan berat selimut beton balok komposit Tabel 4.27 Kontrol momen pada balok komposit Tabel 4.28 Kontrol geser pada balok komposit Tabel 4.29 Perhitungan tulangan untuk balok komposit Tabel 4.30 Dimensi dan profil baja kolom komposit Tabel 4.31 Kontrol momen pada kolom komposit Tabel 4.32 Kontrol geser pada kolom komposit Tabel 4.33 Perhitungan tulangan untuk kolom komposit Tabel 4.34 Perhitungan berat struktur komposit Tabel 4.35 Rekapitulasi harga struktur komposit Tabel 4.36 Dimensi kolom struktur alternatif Tabel 4.37 Menentukan rasio tulangan kolom beton bertulang alternatif Tabel 4.38 Kebutuhan geser kolom beton bertulang struktur alternatif Tabel 4.39 Berat struktur alternatif Tabel 4.40 Harga struktur alternatif Tabel 4.41 Tabel perbandingan lendutan Tabel 4.42 Tabel perbandingan simpangan arah x Tabel 4.43 Tabel perbandingan simpangan arah y Tabel 4.44 Tabel perbandingan dimensi Tabel 4.45 Tabel perbandingan berat struktur viii

9 Tabel 4.46 Tabel perbandingan harga struktur ix

10 DAFTAR NOTASI A : Luas penampang (mm 2 ) a : Tinggi untuk perhitungan gaya tekan beton A v : Luas penampang bagian geser (mm 2 ) b f : Lebar sayap baja (mm) C d : Deflection amplification d : Tinggi penampang baja (mm) E c : Modulus elastisitas beton (MPa) E s : Modulus elastisitas baja (MPa) f' c : Kuat tekan beton (MPa) F cr : Tegangan kritis (MPa) F u : Tegangan putus baja (MPa) F y : Tegangan leleh baja (MPa) G : Modulus geser (MPa) g : percepatan gravitasi (m/s 2 ) I e : Faktor keutamaan hunian M : Momen (Nmm) M nx : Momen nominal arah sumbu x (Nmm) M ny : Momen nominal arah sumbu y (Nmm) M p : Momen plastis (Nmm) M ux : Momen ultimit arah sumbu x (Nmm) M uy : Momen ultimit arah sumbu y (Nmm) N n : Gaya aksial nominal (N) N u : Gaya aksial ultimit (N) P : Gaya aksial (N) r : Jari-jari girasi (mm) s : Jarak antar sengkang (mm) t f : Tebal sayap baja (mm) t w : Tebal badan baja (mm) V : Gaya geser dasar (N) V n : Gaya geser nominal (N) V u : Gaya geser ultimit (N) : Faktor penyesuaian level gaya : Faktor reduksi : Parameter kelangsingan p : Parameter batas kelangsingan untuk elemen kompak r : Parameter batas kelangsingan untuk elemen nonkompak : Rasio tulangan b : Rasio tulangan kondisi balance maks : Rasio tulangan maksimal min : Rasio tulangan minimal : Faktor reduksi kekuatan x