Analisis Desain Sambungan Balok Kolom Sistem Pracetak Untuk Ruko Tiga Lantai

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) Analisis Desain Sambungan Balok Kolom Sistem Pracetak Untuk Ruko Tiga Lantai Aimas Bagus I., Ir. Muji Irmawan, MS., Ir. Faimun MSc., PhD Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil an Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya irmawan@ce.its.ac.i ; faimun@ce.its.ac.i Abstrak. Seiring engan meningkatnya kebutuhan pembangunan, terutama untuk bangunan tahan gempa menorong timbulnya kebutuhan akan suatu rancangan struktur bangunan tahan gempa yang ekonomis an apat ilaksanakan engan cepat an efisien tanpa mengurangi kekakuan antar komponen struktur bangunan tersebut. Konsep pembangunan bangunan tahan gempa mengacu alam SNI an tata cara perhitungan struktur beton SNI , sehingga iapatkan struktur yang cepat an tahan gempa yang efektif an efisien.yang menjai perhatian utama alam struktur pracetak aalah sambungan. Untuk struktur pracetak, sambungan yang terpasang paa pertemuan antara komponen balok engan kolom, kolom engan kolom, balok engan pelat lantai, an seterusnya merupakan kajian utama yang harus iperhatikan. Stui ini merupakan perhitungan ruko tiga lantai engan metoe pracetak.sistem yang igunakan merupakan sistem open frame mengacu paa SRPMK paa zona gempa 5 engan asumsi tanah lunak. Dari stui tersebut iapatkan hasil imensi balok T 30 cm x 47 cm engan penulangan 8D16, kolom 45 cm x 45 cm engan penulangan 12D16, an pelat 4 m x 4 m engan tebal 12 cm engan tulangan tarik Ø10-100,tulangan tekan Ø8-100.Dalam sambungan balok kolom igunakan sambungan basah engan panjang penyaluran 231 mm alam kolom engan panjang kait 192 mm, lalu paa sambungan kolom kolom igunakan panjang penyaluran 359,42 mm. Kata Kunci Hubungan balok kolom, Pracetak, SRPMK, Tahan gempa I. PENDAHULUAN Pembangunan saat ini tiaa henti-hentinya, namun lahan yang igunakan pun semakin lama semaikin sempit. Oleh sebab itu saat ini sangat banyak pembangunan geung bertingkat i banyak aerah. Pembangunan geung bertingkat yang sekarang seang berkembang aa ua metoe, yaitu engan menggunakan metoe beton bertulang konvensional an metoe beton bertulang pracetak. Penggunaan metoe beton bertulang konvensional ini memerlukan waktu yang lebih lama ibaningkan engan penggunaan metoe beton pracetak yang memerlukan waktu relatif lebih cepat. Beton bertulang pracetak selain unggul alam segi waktu juga unggul alam kemuahan pelaksanaan, keseragaman mutu beton, penghematan lahan, keuntungan ekonomis paa pemakaian bahan an tenaga kerja, ll. Oleh karena itu saat ini pemakaian beton bertulang pracetak menunjukkan suatu peningkatan yang sangat besar alam pembangunan geunggeung i Inonesia. Seiring engan Meningkatnya kebutuhan bangunan untuk perumahan, terutama untuk bangunan tahan gempa menorong timbulnya kebutuhan akan suatu rancangan struktur bangunan tahan gempa yang ekonomis an apat ilaksanakan engan cepat an efisien tanpa mengurangi kekakuan antar komponen struktur bangunan. Beberapa konsep pembangunan rumah tahan gempa mengacu alam SNI an tata cara perhitungan struktur beton SNI , sehingga iapatkan struktur rumah cepat an tahan gempa yang efektif an efisien. Pemakaian beton bertulang pracetak alam pembangunan geung, menimbulkan semakin banyak macam tipe sambungan muncul yang ianggap sangat penting alam konstruksi beton pracetak tersebut. Untuk bangunan geung-geung engan sistem rangka pemikul momen (SRPM), terapat sambungansambungan yang terpasang paa pertemuan antara komponen balok engan kolom, kolom engan kolom, balok engan pelat lantai, an seterusnya. Dari jenis sambungan tersebut sambungan balok-kolom menempati fungsi yang sangat kritis, karena mekanisme respon struktur terhaap beban terjai paa penyaluran gaya-gaya ari balok-balok ke kolom-kolom bangunan. Sambungan aalah elemen yang sangat penting alam esain konstruksi bangunan tahan gempa. Keruntuhan bangunan akibat gempa itentukan oleh kualitas sambungannya. Agar bangunan memiliki performa yang baik saat menerima beban gempa, maka harus ipenuhi syarat sambungan balok-kolom. Sambungan balok-kolom beton pracetak memiliki bermacammacam tipe. Iealnya, aa sambungan balok-kolom paa beton pracetak yang tahan terhaap gempa. Dengan aanya sambungan yang tahan gempa maka resiko runtuhnya struktur pracetak akibat gempa akan berkurang. Namun paa setiap tipe sambungan balok-kolom memiliki kelebihan an kekurangannya masing-masing bila itinjau ari beberapa faktor, misalnya keawetan, kemuahan pelaksanaan, harga, fabrikasi, kemuahan ereksi, waktu, ketahanan bakar, an bahan penyusun sambungan. Untuk itu perlu ilakukan perbaningan ari berbagai macam tipe sambungan balokkolom guna menapatkan tipe sambungan balok-kolom yang baik untuk iterapkan i Inonesia.

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) II. TUJUAN 1. Mengetahui bagaimana melakukan perencanaan ruko 3 lantai pracetak yang tahan terhaap gempa. 2. Mengetahui perhitungan hubungan balok kolom suatu struktur pracetak tahan gempa. 3. Menapatkan moel sambungan bolok kolom beton pracetak tahan gempa. III. METODOLOGI Metoologi Tugas Akhir ini apat ilihat paa Gambar 1. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Data Perencanaan Menetapkan esain perencanaan bangunan 3 lantai. Dengan ata ata perencanaan sebagai berikut: 1. Zone Gempa : Zona gempa tinggi (5) 2. Lebar Bangunan : 8 m 3. Panjang Bangunan : 12 m 4. Tinggi antar lantai : 4 m 5. Peruntukan : Ruko (Rumah Toko) 6. Jumlah Ruko : 3 lantai 7. Denah Ruko : Gambar 2. Denah Ruko Gambar 3. Potongan Memanjang Gambar 1. Metoologi Tugas Akhir Penjelasan lengkap tentang Metoologi apat ilihat paa buku Tugas Akhir penulis [1].

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) Gambar 5. Penulangan pelat setelah komposit Stu pelat tipikal : φ mm Panjang penyaluran tulangan pelat : Ih = 200 mm. Gambar 4. Potongan Melintang B. Hasil Analisis Struktur Sekuner Paa Perencanaan struktur sekuner yang irencanakan aalah struktur pelat lantai beserta tulangannya. 1) Tebal pelat Tebal pelat yang irencanakan aalah sebesar 12 an 10 cm. Tebal pelat tiap lantai aalah tiak sama. Perincian elemen pelat yang merupakan pelat pracetak aalah sebagai berikut: Untuk lantai 1-2 a. Tebal pelat precetak : 7 cm b. Tebal overtopping : 5 cm Untuk lantai 3 a. Tebal pelat precetak : 7 cm b. Tebal overtopping : 3 cm 2) Penulangan pelat Penulangan pelat yang terpakai atau yang akan ipasang aalah yang ipilih penulangan yang paling kritis ari keaaan iatas ( keaaan sebelum komposit, akibat pengangkatan, an sesuah pengangkatan) yaitu sebagai berikut : Tabel 1.Tulangan terpasang paa pelat tipikal Untuk gambar penulangan pelat tipikal apat ilihat paa gambar 5. C. Hasil Analisis Struktur Utama Data perencanaan struktur utama: Mutu beton ( fc ) Mutu baja tulangan ( fy ) Mutu tulangan sengkang = 25 Mpa = 390 Mpa = 390 Mpa Struktur geung yang irencanakan iberi beban gempa paa zona tinggi. besarnya gaya gempa sesuai konfigurasi an imensi struktur apat ilihat paa tabel 2. Tabel 2. Gaya gempa yang bekerja paa geung Kombinasi pembebanan yang igunakan sebagai faktor keamanan paa perencanaan aalah: 1,4D 1,2D + 1,6L 1,2D + 1,0L ± 1,0E 0,9D ±1,0E 1) Balok Data ata perancangan : Mutu beton (fc ) : 25 Mpa Mutu Baja (fy) : 390 Mpa Dimensi Balok : 30/35 cm 4 m Kebutuhan tulangan sebelum komposit akibat perletakan Tulangan tumpuan atas = 2D16 Tulangan tumpuan bawah = 2D16 Tulangan lapangan atas = 3D16 Tulangan lapangan bawah = 3D16

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) Gambar 8. Penulangan geser balok a.lapangan b. Tumpuan Gambar 6. Penulangan balok sebelum komposit Kebutuhan tulangan sebelum komposit akibat pengangkatan Tulangan tumpuan atas = 2D16 Tulangan tumpuan bawah = 2D16 Tulangan lapangan atas = 2D16 Tulangan lapangan bawah = 2D16 a.tumpuan b. Lapangan Gambar 6. Penulangan balok sebelum komposit Kebutuhan tulangan yang ipakai setelah komposit Tulangan tumpuan atas = 5D16 Tulangan tumpuan bawah = 3D16 Tulangan lapangan atas = 3D16 Tulangan lapangan bawah = 3D16 2) Kolom Data ata perancangan : - Mutu beton (f c ) = 25 Mpa - Mutu baja (f y ) = 390 Mpa - Diameter tulangan utama (D) = 16 mm - Diameter sengkang (Ø) = 12 mm - Dimensi = mm Penulangan Lentur Dari running program bantuan PCACOL iapat tulangan sebanyak 1,19 % atau 12 D16. Dipasang tulangan 12D16 (As = 2411,52mm 2 ) ρ aktual = 2411,52 450x450 = 1,19 % Data Perencanaan Pu = N Vu = N Bw = 450 mm Ø utama = 16 mm Ø sengkang = 12 mm = ½.16 = 390 mm Mutu beton (fc ) = 25 Mpa Mutu baja (fy) = 390 Mpa Kontrol Kapasitas Beban Aksial Dipasang 12D 16 = 2411,52 mm 2 Ǿ Pn (maks) = 2700,034 kn cek Ǿ Pn (maks) > 0,1 x f c x Ag = 2700,034 > 506,25 OK Ǿ Pn>P kolom ETABS = 2700,034 >1610,25 OK Pemeriksaan Strong Column Weak Beam Persyaratan strong coloumn weak beam ipenuhi engan persamaan 121 [Pasal ).(2) SNI 2847] a. Lapangan b.tumpuan Penulangan kolom tengah Untuk balok kiri : Besarnya Mg - aalah : Pakai tulangan 5D16 = 1004,8 mm 2 Pakai tulangan 3 D 16 = 602,88 mm 2 a = 46,1 mm Mg - = 114,313 KNm Gambar 7. Penulangan balok setelah komposit

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) Untuk balok kanan : Besarnya Mg - aalah : Pakai tulangan 5 D 16 = 1004,8 mm 2 Pakai tulangan 3 D 16 = 602,88 mm 2 a = 46,1 mm Mg - = 114,313 KNm Sehingga iperoleh ΣMg = 182, ,313 =297,3 KNm Sambungan kolom yang iletakkan i tengah tinggi kolom harus memenuhi ketentuan panjang lewatan yang itentukan berasarkan SNI Pasal , sebagai berikut : l 9. f y α. β. γ. λ =. b 10. f ' + tr c c K b l b = 22,46 l = 22,46 x 16 = 359,42 mm Σ Me iapat ari kombinasi beban yakni 167 KNm Σ Me = 2 x 167 = 334 KNm M 6 5 e M g 334 KNm > 297,3 KNm (OK) SNI ps 23.4(2) Pengekangan kolom A sh min sesuai pasal iperoleh nilai lebih besar hasil 2 rumus berikut : Ash = 0,3( s. hc. fc' / fyh) x( Ag / Ach 1) Ash = 0,09( s. hc. fc' / fyh) Ash = 0,3 [(100.(450 2x40 16).25' / 390) ] x 2 2 [(450 /(450 2x 40) ) 1] = 326,21 mm 2 Ash = 0,09 [(100.(450 2x40 16).25' / 390) ] = 204,23 mm 2 Untuk memenuhi pasal ipasang A sh 3 ϕ 12 (339,12 mm 2 ) Penulangan geser kolom Ini berarti A sh terpasang berasarkan persaratan pasal l o suah cukup untuk menahan geser. Sengkang lapangan Jai jumlah φ geser = = 24 buah. Dipasang tulangan sengkang Sisa panjang kolom tetap harus iberi tulangan transversal sepanjang. S mm Pasang 100 mm Sengkang tumpuan. Jai jumlah φ geser = = 13 buah. 100 Dipasang tulangan sengkang Panjang lewatan paa sambungan kolom Gambar 9. Penulangan Kolom 3) Analisa Hubungan balok Kolom Untuk hubungan balok kolom tengah Pakai tulangan 5 D 16 = 1004,8 mm 2 Besarnya Mg - aalah : Pakai tulangan 3 D 16 = 602,88 mm 2 a = 46,1 mm Mg - = 114,313 KNm Mu = 148,6 kn Vh = 168,5 kn Dimana hin aalah panjang bersih kolom (4-0,47=3,53). T1 (5D16)= As1x1,25xfy = 1004,8x1,25x390 = 489,8 kn T2 (3D16)= As1x1,25xfy = 602,88x1,25x390 = 293,9 kn Gaya geser i x-x = T1+T2-Vh Vx-x = 489, ,9 168,5 = 615,3 kn Untuk HBK yang terkekang paa keempat sisinya berlaku kuat geser nominal ϕvc = 0,75 x 1,7 x Aj x fc ' = 0,75 x 1,7 x (450x450) x ' 25 = 1290,93 kn

6 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) ϕvc > Vx-x = 1290,93 kn >615,3 kn Sambungan aman. Untuk hubungan balok kolom tepi Pakai tulangan 5 D 16 = 1004,8 mm 2 Mu = 91,5 kn Vh = 103,7 kn Dimana hin aalah panjang bersih kolom (4-0,47=3,53). T1 (5D16)= As1x1,25xfy = 1004,8x1,25x390 = 489,8 kn Gaya geser i x-x = T1 -Vh Vx-x = 489,8 103,7 = 386,1 kn Untuk HBK yang terkekang paa keempat sisinya berlaku kuat geser nominal ϕvc = 0,75 x 1,25 x Aj x fc ' = 0,75 x 1,25 x (450x450) x 25 ' = 949,21 kn ϕvc > Vx-x = 949,21 kn >386,1 kn Sambungan aman. Gambar 10. Penulangan HBK Gambar iatas merupakan etail sambungan hubungan balok kolom,paa balok menggunakan sambungan mekanis baut an mur,lalu paa kolom igunakan panjang penyaluran yang imasukkan i selongsong baja yang terletak paa kolom bagian bawah.,engan penggunaan tulangan lentur tumpuan 8D16,lapangan 6D16,engan tulangan geser 10mm. 2. Dari analisa perhitungan elemen struktur kolom, iapatkan ukuran kolom tipikal 45cm x 45cm, engan penggunaan tulangan lentur 12D16, engan tulangan geser 12mm. 3. Untuk imensi pelat mengikuti bentang 4m x 4m,pun juga alam perhitungan elemen struktur sekuner pelat,engan ketebalan 12 cm. 4. Dari perencanaan telah terbukti runtuh balok terlebih ahulu engan konsep strong column weak beam engan nominal 334 KNm > 297,3 KNm. DAFTAR PUSTAKA Castro JJ, Imai H & Yamaguchi T, Seismic Performance of Precast Concrete Beam - Column Joints. Earthquake Engineering, Tenth Worl Conference. Balkema. Rotteram. Force, Greg, P.E., FPCI PCI DESIGN HANDBOOK. Precast An Prestresse Concrete. USA. Nurjaman Hari Nugraha Penentuan Moel an Parameter Titik Kumpul untuk Analisis Struktur Rangka Beton engan Sistem Pracetak an Sistem Hibri Berasarkan Uji Laboratorium. Desertasi Program Pasca Sarjana Institut Teknologi. Banung. Pamungkas, Anugrah & Erny Harianti Geung Beton Bertulang Tahan Gempa. Surabaya. Paulay T an Priestley MJN Seismic Design of Reinforce Concrete an Masonry Builing. John Wiley & Sons,Inc. Canaa. Priestley Nigel Seismic Design Philosophy for Precast Concrete Frames. University of California. San Diego, Structural Engineering International. Purwono, Rachmat Prof, Ir, M.Sc Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa. Surabaya. V. KESIMPULAN/RINGKASAN Dalam analisis perencanaan rumah toko tiga lantai i lokasi surabaya engan zona gempa 5 engan metoe pracetak open frame ini, irencanakan an iperhitungkan secara manual an engan program bantu ETABS engan menganggap struktur monolit konvensional. Jai ari pengerjaan tugas akhir ini iapat: 1. Dari analisa perhitungan elemen struktur balok, iapatkan ukuran balok tipikal 30cm x 35cm