BAB II KAJIAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II KAJIAN PUSTAKA Sebagian besar wilayah di Indonesia merupakan wilayah yang memiliki tingkat kerawanan yang tinggi terhadap gempa. Hal ini dapat dilihat pada berbagai kejadian gempa dalam beberapa tahun terakhir yang melanda beberapa daerah di Indonesia dan menyebabkan kerusakan berbagai sarana dan prasarana di daerah-daerah yang terkena dampak bencana tersebut. Kondisi alam ini menyebabkan perlunya pemenuhan terhadap kaidah-kaidah perencanaan/pelaksanaan sistem struktur tahan gempa pada setiap struktur bangunan yang akan didirikan di wilayah Indonesia, khususnya yang dibangun di wilayah dengan kerawanan (risiko) gempa menengah hingga tinggi. Hal ini bertujuan agar pada saat terjadi gempa, struktur bangunan dapat bertahan dan melindungi penghuninya dari risiko bahaya gempa. 2.1 Struktur Gedung Tahan Gempa Bangunan gedung tahan gempa didesain sebagai upaya untuk mencegah keruntuhan bangunan akibat gempa kuat (ekstrim) yang mungkin terjadi di lokasi bangunan, sehingga dapat meminimalkan korban jiwa. Terdapat beberapa kriteria struktur yang tahan gempa ketika menerima beban gempa dengan intensitas yang berbeda seperti yang tergambar pada Gambar 2.1. Intensitas gempa dijelaskan sebagai berikut: 1. Gempa ringan Pada pembebanan gempa kecil yang sering terjadi, tidak boleh terjadi kerusakan struktur dan non struktur (dapat segera dipakai, dalam keadaan immediate occupancy). Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 7

2 2. Gempa sedang Pada pembebanan gempa sedang yang kadang-kadang terjadi, struktur masih dapat diperbaiki (life safety). 3. Gempa kuat Pada pembebanan gempa besar yang jarang terjadi, struktur tidak boleh runtuh (collapse prevention). Sumber : (Rafdinal, 2011) Gambar 2.1 Kurva yang menggambarkan kriteria struktur gedung tahan gempa Desain struktur gedung tahan gempa harus mengacu pada peraturan dan persyaratan bangunan tahan gempa. Dengan mempertimbangkan aspek aspek perencanaan sebagai berikut: Bentuk struktur yang simetris; Denah bangunan yang sederhana; Material kuat, kaku, ductile; Pelaksanaan pembangunan yang baik; Detailing sambungan yang baik; Kolom kuat balok lemah. Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 8

3 Kinerja struktur gedung tahan gempa dapat di kelompokan dalam dua kinerja (SNI ): a. Kinerja batas layan (KBL) Ditentukan oleh simpangan antar- tingkat akibat pengaruh gempa rencana. Hal ini untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan, mencegah kerusakan non struktural dan ketidaknyamanan penghuni. b. Kinerja batas ultimit (KBU) Ditentukan oleh simpangan antar-tingkat maksimum struktur gedung akibat pengaruh gempa rencana dalam kondisi struktur gedung diambang keruntuhan. Struktur gedung harus didesain sampai dapat mengalami kondisi inelastik (plastis) terhadap beban gempa sehingga ketika beban gempa yang terjadi melebihi gempa rencana dalam desain elastis, bangunan tidak langsung mengalami keruntuhan dan untuk mengetahui kekuatan bangunan dari kondisi elastis, inelastis, sampai collapse. Gambar 2.2 menggambarkan mekanisme keruntuhan bangunan. Inelastis(plastis) collapse elastis Sumber: (Rafdinal, 2011) Gambar 2.2 Mekanisme keruntuhan Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 9

4 2.2 Konsep Perencanan Struktur Gedung Tahan Gempa Berdasarkan Peraturan Standar yang Diakui Di Indonesia peraturan atau persyaratan mengenai perencanaan gedung tahan gempa diatur dalam Standar Nasional Indonesia tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI ). Peraturan Standar ini bertujuan agar ketahanan gempa suatu struktur bangunan gedung dapat berfungsi (SNI ): Membatasi kerusakan gedung akibat beban gempa sedang sesuai dengan ketentuan Pasal sehingga masih dapat diperbaiki secara ekonomis; Menghindari terjadinya korban jiwa manusia oleh runtuhnya gedung akibat beban Gempa Kuat sesuai dengan ketentuan Pasal Pada tugas akhir ini struktur gedung direncanakan dengan karakteristik : Pada wilayah zona gempa empat (wilayah gempa sedang); Karakteristik tanah adalah jenis tanah keras; Material struktur beton bertulang (SRPMK); Desain gedung direncanakan sebagai struktur bangunan gedung beraturan (SNI pada pasal ). 2.3 Spesifikasi Teknis Spesifikasi yang digunakan dalam perancangan kembali struktur bangunan dengan menggunakan sistem rangka pemikul momen khusus (SRPMK) diambil berdasarkan spesifikasi teknis perencanaan awal (preliminary design) yaitu tanah keras. Kuat tekan beton yang digunakan dalam spesifikasi teknis adalah 30 MPa. Tegangan leleh baja tulangan terbagi menjadi dua yaitu 400 MPa untuk tulangan utama serta 240 MPa untuk tulangan geser. Lampiran 2.5 menjelaskan mengenai dimensi serta penulangan struktur pada desain perluasan eksisting gedung U dengan menggunakan SRPMM. Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 10

5 2.4 Parameter Perbandingan Parameter pembanding yang membedakan metode desain SRPMM dan SRPMK secara umum dibedakan dalam penentuan nilai faktor reduksi gempa (R) dan perencanaan penulangan. Pada SRPMM SNI memberikan range nilai (R) antara 5-5,5 dan 8-8,5 untuk SRPMK. Perbedaan perencanaan penulangan SRPMM dan SRPMK terdapat dalam perencanaan komponen struktur yang menerima beban lentur (balok) dan kombinasi beban lentur dan aksial (kolom), juga pada hubungan balokkolom. 2.5 Perencanaan Komponen Struktur dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) Perencanaan komponen struktur yang dilakukan pada perencanaan dengan SRPMK meliputi perancangan komponen struktur lentur, yaitu balok serta perancangan komponen struktur lentur dan aksial, yaitu kolom. Untuk perencanaan pelat (lantai dan tangga) diambil dari perencanaan awal karena perencanaan pelat pada SRPMM dengan SRPMK sama Asumsi dalam Perencanaan Pasal 12.2 SNI menerangkan bahwa dalam merencanakan komponen struktur terhadap beban lentur, aksial, atau kombinasi dari beban lentur dan aksial, digunakam asumsi sebagai berikut : 1. Regangan pada tulangan dan beton harus diasumsikan berbanding lurus dengan jarak dari sumbu netral, kecuali untuk komponen struktur lentur tinggi dengan rasio tinggi total terhadap bentang bersih yang lebih besar dari 2/5 untuk bentang menerus dan lebih besar dari 4/5 untuk bentang sederhana, harus digunakan distribusi regangan non-linier; Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 11

6 2. Regangan maksimum yang dapat dimanfaatkan pada serat tekan beton terluar diambil sama dengan 0,003; 3. Tegangan pada tulangan yang nilainya lebih kecil dari kuat leleh (fy) diambil sebesar Es dikali regangan baja (εs), sedangkan tegangan tulangan yang lebih besar dari fy diambil sama dengan fy; 4. Kuat tarik beton diabaikan, karena beton lemah terhadap tarik; 5. Hubungan antara distribusi tegangan tekan beton dan regangan beton boleh diasumsikan berbentuk persegi, trapesium, parabola, atau bentuk lainnya yang menghasilkan perkiraan kekuatan yang cukup baik bila dibandingkan dengan hasil pengujian Perencanaan Beban Perencanaan pembebanan di ambil dari data sekunder atau input pembebanan perencanaan awal (SRPMM) kecuali untuk beban gempa. Beban yang bekerja pada struktur utama terdiri dari beban mati, beban hidup, beban angin dan beban gempa, selain itu ada pula beban tangga Beban Mati Beban mati merupakan beban yang tetap bekerja selama bangunan ada dan besarnya tidak berubah. Beban-beban ini langsung bekerja pada struktur dan diletakkan pada pelat lantai. Beban mati pada pelat lantai terdiri dari : a. Berat sendiri material yang digunakan. b. Beban mati yang ditahan oleh penampang, seperti dinding bata, adukan keramik, utilitas, plafond dan penggantung. Adapun tabel mengenai berat sendiri bahan bangunan dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut. Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 12

7 Tabel 2.1 Berat sendiri bahan bangunan dan komponen gedung Bahan Bangunan Berat Sendiri (Kg/m³) Beton Bertulang 2400 Komponen Bangunan Berat Sendiri (Kg/m²) Adukan, per cm tebal dari semen 21 Dinding pasangan batu bata setengah batu 250 Langit-langit dan dinding (termasuk rusukrusuknya, tanpa penggantung langit-langit atau pengaku) terdiri dari semen asbes (eternit dan bahan lain sejenisnya), dengan tebal maksimum 4 mm Penggantung langit-langit (dari kayu), dengan bentang maksimum 5 m dan jarak s.k.s minimum 0.8 m Penutup lantai dari ubin semen portland, teraso dan beton, tanpa adukan, per cm tebal. Sumber : Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung Beban hidup Beban hidup merupakan beban yang dapat berpindah atau dipindahkan dan bekerja pada struktur, seperti halnya beban mati, beban hidup bekerja di atas lantai. Untuk beban hidup pada lantai gedung, harus diambil menurut Tabel 2.2. Dalam beban hidup tersebut sudah termasuk perlengkapan ruang sesuai dengan kegunaan lantai ruang yang bersangkutan, dan juga dinding-dinding pemisah ringan dengan berat tidak lebih dari 100 kg/m. Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 13

8 Tabel 2.2 Beban hidup pada lantai gedung No. a Komponen Bangunan Lantai sekolah, ruang kuliah, kantor, toko, toserba, restoran, hotel, asrama dan rumah sakit Beban Hidup (Kg/m²) 250 b Lantai dan balkon dalam dari ruang-ruang untuk pertemuan, seperti mesjid, gereja, ruang pagelaran, ruang rapat, bioskop dan panggung penonton dengan tempat duduk tetap 400 c Tangga, bordes tangga dan gang dari yang disebut dalam c 300 Sumber : Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung Beban Angin Menurut PPI 1981, beban angin adalah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara. Adapun tabel mengenai koefisien tekanan angin dapat dilihat pada Tabel 2.3 berikut. Tabel 2.3 Koefisien tekanan angin Komponen Bangunan Koefisien Beban Gempa Dinding Vertikal: - dipihak angin + 0,9 - dibelakang angin - 0,4 - sejajar dengan pihak angin - 0,4 Sumber:PPI 1981 Beban gempa adalah beban yang berpengaruh pada bangunan akibat terjadi gerakan tanah akibat gempa. Untuk struktur bangunan gedung beraturan, pengaruh Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 14

9 gempa rencana dapat ditinjau sebagai pengaruh beban gempa statik ekuivalen sehingga analisis didasarkan pada analisis statik ekuivalen. 1. Beban Gempa Nominal Statik Ekuivalen Struktur gedung beraturan dapat direncanakan terhadap pembebanan gempa nominal dalam arah masing-masing sumbu utama denah struktur tersebut, berupa beban gempa nominal statik ekuivalen. Aktivitas gempa akan menyebabkan bangunan bergetar, sehingga seolah-olah terdapat gaya horizontal yang bekerja pada setiap massa bangunan. Berdasarkan prinsip keseimbangan, dapat dianalogikan seperti ada gaya horizontal yang bekerja pada dasar bangunan yang disebut gaya geser nominal (V). Dimana gaya geser nominal ini secara keseluruhan membentuk keseimbangan dengan gaya horizontal yang bekerja pada tiaptiap massa bangunan tersebut. Gambar 2.3 menunjukan beban horizontal ekuivalen akibat beban gempa. Gambar 2.3 Beban horizontal ekuivalen Beban geser dasar nominal statik ekuivalen (V) dapat ditentukan melalui persamaan berikut: Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 15

10 ... (Pers. 2-1) Keterangan : V = beban geser nominal statik ekuivalen C = Nilai faktor respon spektrum I = Faktor keutamaan bangunan Wt = Berat total bangunan R = Faktor reduksi gempa Untuk menentukan faktor keutamaan bangunan, SNI telah memberikan nilai acuan seperti yang terdapat pada Tabel 2.4 Tabel 2.4 Faktor keutamaan I untuk berbagai kategori gedung atau bangunan Kategori gedung atau bangunan Faktor Keutamaan I Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan dan perkantoran 1 Monumen dan bangunan monumental 1 Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio 1,5 dan televise Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti 1,5 gas, produk minyak bumi, asam, bahan beracun Cerobong, tangki di atas menara 1,25 Sumber : SNI Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 16

11 Faktor reduksi gempa (R) untuk struktur dengan SRPMK, dapat ditentukan dari parameter daktilitas struktur gedung yang diambil dari Tabel 2 SNI pada Tabel 2.5 Tabel 2.5 Faktor daktilitas maksimum, factor reduksi gempa maksimum dan factor Sistem dan subsistem struktur bangunan gedung 1. Sistem rangka gedung (Sistem struktur yang pada dasarnya memiki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul rangka pemikul moen terutama melalui mekanisme lentur) Sumber : SNI tahanan lebih total jenis system struktur dan subsistem struktur Uraian system pemikul beban gempa µ m R m Pers. (5) 1. Rangka pemikul momen khusus (SRMPK) a. Baja 5,2 8,5 2,8 b. Beton bertulang 5,2 8,5 2,8 2. Rangka pemikul momen 3,3 5,5 2,8 menengah beton (SRPMM) (tidak untuk wilayah 5 & 6) 3. Rangka pemikul momen biasa (SRPMB) a. Baja 2,7 4,5 2,8 b. Beton bertulang 2,1 3,5 2,8 4. Rangka batang baja pemikul momen khusus (SRBPMK) 4,0 6,5 2,8 Nilai faktor reduksi gempa (R) yang digunakan pada perencanaan struktur dengan SRPMK sesuai dengan ketentuan SNI adalah nilai faktor reduksi maksimum yaitu 8,5. Pengambilan nilai tersebut didasarkan pada perencanan awal dengan SRPMM yang menggunakan nilai faktor reduksi maksimum yaitu 5,5. Koefisien gempa dasar elastik (C) ditentukan berdasarkan grafik respon spektrum yang terdapat pada pasal SNI Koefisisen gempa dasar elastik (C) dapat ditentukan setelah jenis tanah dan nilai waktu getar alami (T) diketahui serta penentuan zona gempa untuk bangunan telah ditetapkan. Gambar 2.4 merupakan grafik respon spektrum Indonesia untuk zona gempa empat, grafik tersebut sesuai dengan F Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 17

12 acuan yang digunakan pada perencanaan struktur gedung tersebut yang akan dibangun di kota Bandung. Sumber : SNI Gambar 2.4 Respon spektrum Indonesia untuk zona gempa 4 (empat) Waktu getar alami fundamental (T 1 ) didapat dari hasil analisis struktur dengan menggunakan bantuan software (ETABS versi 9.6). Waktu getar alami fundamental struktur bangunan gedung beraturan dalam arah masing-masing sumbu utama dapat ditentukan dengan rumus Rayleigh sebagai Berikut T i 2 i Wid gf d i... (Pers. 2-2) Keterangan : W i = Berat lantai ke i F i = Beban nominal statik ekivalen yang dinyatakan dalam mm d i = Simpangan horisontal lantai tingkat ke-i Waktu getar alami fundamental (T 1 ) dari struktur bangunan gedung harus dibatasi, bergantung pada koefisien ζ untuk wilayah gempa dan jenis struktur bangunan gedung. Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 18

13 Pembatasan tersebut bertujuan mencegah penggunaan struktur bangunan gedung yang terlalu fleksibel. Batasan tersebut di jelaskan pada persamaan 2. T 1 <ζ... (Pers. 2-3) H adalah tinggi total struktur dalam meter dan koefisien ζ ditetapkan berdasarkan Tabel 2.6 Tabel 2.6 Koefisien ζ yang membatasi waktu getar alami struktur bangunan gedung Wilayah Gempa & Jenis Struktur Sedang dan ringan; rangka baja 0,119 Sedang dan ringan;rangka beton dan RBE 0,102 Sedang dan ringan; bangunan lainnya 0,068 Berat; rangka baja 0,111 Berat;rangka beton dan RBE 0,095 Berat; bangunan lainnya 0,063 Sumber : SNI Pasal SNI menjelaskan bahwa setelah beban geser nominal (V) didapat harus dibagikan sepanjang tinggi struktur bangunan gedung menjadi bebanbeban Gempa Nominal statik ekuivalen (Fi) pada setiap lantai tingkat ke-i, dengan persamaan F i n j1 Wi Zi V... (Pers. 2-4) ( W Z ) j j Keterangan : F i : Beban nominal statik ekivalen W i & W j : Berat lantai ke i dan ke j Z i & Z j : Tinggi lantai ke i dan ke j dihitung dari taraf penjepitan lateral V : Beban geser dasar n : Jumlah lantai Ζ Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 19

14 2. Eksentrisitas Desain SNI menjelaskan bahwa pusat massa lantai tingkat suatu struktur gedung adalah titik tangkap resultante beban mati, berikut beban hidup yang sesuai yang bekerja pada lantai tingkat itu. Pada perencanaan struktur gedung, pusat massa adalah titik tangkap beban gempa statik ekuivalen atau gaya gempa dinamik. SNI menjelaskan pula pusat rotasi lantai tingkat suatu struktur gedung adalah suatu titik pada lantai tingkat itu yang bila suatu beban horisontal bekerja padanya, lantai tingkat tersebut tidak berotasi tetapi hanya bertranslasi, sedangkan lantai-lantai tingkat lainnya yang tidak mengalami beban horisontal semuanya berotasi dan bertranslasi. Jarak antara pusat masa dan pusat rotasi dinyatakan sebagai eksentrisitas teoritis. Sedangkan antara pusat massa dan pusat rotasi tersebut harus ditinjau suatu eksentrisitas rencana (ed). Eksentrisitas rencana ini merupakan jarak dari pusat rotasi ke pusat massa yang telah dipindahkan, di mana pusat massa yang telah dipindahkan ini merupakan pusat massa yang dihitung dengan mempertimbangkan kemungkinan perpindahan pergerakan beban hidup. (kurniati; 2010) Gaya gempa mempunyai gerak rotasi sehingga harus memperhitungkan rotasi, karena beban-beban yang bekerja tidak tetap, maka rotasipun akan berpindah pula. Selain itu, pada setiap lantai terdapat pusat rotasi dan pusat massa yang biasanya tidak berimpit (sesuai dengan beban dan bentuk bangunan), sehingga perlu dicari eksentrisitas desainnya. Eksentrisitas desain ini dapat dinyatakan sebagai berikut: Untuk 0 < e 0,3 b, maka: Ed = 1,5 e + 0,05 b... (Pers. 2-5) atau Ed = e 0.05 b... (Pers. 2-6) Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 20

15 Dari kedua nilai diatas, dipilih di antara keduanya yang pengaruhnya paling menentukan untuk unsur atau subsistem struktur gedung yang ditinjau. Untuk e > 0,3 b, maka: Ed = 1,33 e + 0,1 b... (Pers. 2-7) atau Ed = 1,17 e 0,1 b... (Pers. 2-8) Dari kedua nilai diatas, dipilih di antara keduanya yang pengaruhnya paling menentukan untuk unsur atau subsistem struktur gedung yang ditinjau. Keterangan : e = eksentrisitas antara pusat rotasi dan pusat massa ed = eksentrisitas desain b = ukuran horisontal terbesar denah struktur gedung yang diukur tegak lurus pada arah pembebanan gempa. 3. Displacement Antar Lantai Displacement atau simpangan antar lantai akibat beban gempa rencana, berdasarkan SNI halaman 27 harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: a. Tidak boleh melampaui 0,03/R dikali dengan tinggi tingkat yang bersangkutan, dan b. 30 mm Persyaratan diatas dimaksudkan untuk menjamin agar struktur tidak terlalu fleksibel. Dengan demikian faktor kenyamanan dan perlindungan terhadap elemen non struktural masih dapat dicapai Beban Tangga Tangga merupakan alternatif jalan naik dan turun dari satu lantai ke lantai lainnya. Tangga dibuat dari material beton. Pemodelan tangga pada tugas akhir ini dibuat tiga dimensi. Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 21

16 Reaksi restraint (kekangan) merupakan beban tangga yang dimasukkan ke struktur utama. Gambar 2.5 adalah contoh pemodelan tangga pada software ETABS versi 9.6 Gambar 2.5 Pemodelan tangga pada ETABS versi Kombinasi Pembebanan Pasal 11.2 SNI menjelaskan bahwa kombinasi pembebanan yang digunakan pada perancangan sebuah struktur terdiri dari beban mati (DL), beban hidup (LL) dan beban gempa (E). Beban gempa dianggap bekerja 100% ke arah x dan 30% ke arah y juga dibuat kombinasi gempa 100% ke arah y dan 30% ke arah x. Hal tersebut guna mensimulasi arah gempa yang tidak beraturan terhadap struktur gedung. Kombinasi pembebanan yang digunakan untuk menganalisis bangunan tersebut adalah sebagai berikut: Kombinasi pembebanan yang digunakan untuk menghitung tulangan tangga adalah : 1.4 DL 1.2DL + 1.6LL 1.2DL + 0.5LL + Fx + 0.3Fy Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 22

17 1.2DL + 0.5LL + Fx 0.3Fy 1.2DL + 0.5LL - Fx + 0.3Fy 1.2DL + 0.5LL - Fx 0.3Fy 1.2DL + 0.5LL + 0.3Fx + Fy 1.2DL + 0.5LL + 0.3Fx Fy 1.2DL + 0.5LL - 0.3Fx + Fy 1.2DL + 0.5LL - 0.3Fx Fy Keterangan: DL = beban mati, termasuk berat sendiri LL = beban hidup, yang dapat direduksi sampai 0,5 kecuali untuk garasi, ruangan pertemuan, dan semua beban hidup yang lebih besar dari 500 kg/m 2. Fx = beban gempa arah sumbu x Fy = beban gempa arah y Perancangan Komponen Struktur Atas Beton Bertulang Penulangan Balok Balok adalah elemen struktur yang menyalurkan beban-beban dari slab lantai ke kolom penyangga yang vertikal (Edward G Nawy, 1985). Beban-beban yang bekerja pada struktur, baik beban vertikal, horizontal, beban karena susut, maupun beban temperatur yang dapat menyebabkan adanya lentur dan deformasi pada suatu elemen struktur termasuk balok. Tulangan utama balok ini terdiri dari tulangan tekan dan tulangan tarik. Tulangan tarik pada balok adalah tulangan yang dipasang pada bagian balok yang tertarik, atau bagian balok yang menahan gaya tarik. Tulangan tarik ini harus dipasang agar pada saat terjadi tarik balok tidak retak, karena beton sangat lemah terhadap tarikan. Sedangkan tulangan tekan pada balok adalah tulangan yang dipasang pada bagian tekan, atau bagian Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 23

18 balok yang menahan gaya tekan. Dan fungsi dari pemasangan tulangan tekan ini adalah selain meningkatkan kapasitas penampang, juga untuk mengurangi lendutan akibat penyusutan dan rangkak bahan. 1. Perancangan Tulangan Lentur Balok Perancangan tulangan lentur suatu balok dapat dilakukan dengan ketentuanketentuan sebagai berikut: a) Mengasumsikan dimensi balok dan diameter tulangan utama balok. b) As = 0,5 As... (Pers. 2-9) C d' c) fs = 0,003 Es... (Pers. 2-10) C di mana nilai Es = 2x10 5 Mpa. d) Cek beberapa kemungkinan letak garis netral (C). Kemungkinan Tulangan Tekan Sudah Leleh a As. fy As' ( fy 0,85 fc' ) C =... (Pers. 2-11) 1 0,85. fc'. 1. b Jika fs fy, maka fs = fy. Namun jika tidak terpenuhi, maka tulangan tekan belum leleh dan dilanjukan pada kemungkinan selanjutnya. Kemungkinan Tulangan Tekan Belum Leleh Menentukan nilai C dengan menggunakan rumus abc. (0,85.fc.b.β 1 ) c 2 + (As.0,003.Es As.fy 0,85.fc.As )c - (0,003.Es.d.As ) = 0... (Pers. 2-12) a = 0,85.fc.b.β 1... (Pers. 2-13) b = As.0,003.Es As.fy - 0,85.fc.As... (Pers. 2-14) c = d.As... (Pers. 2-15) Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 24

19 C = b b 2 4ac 2a... (Pers. 2-16) Jika nilai fs positif, maka persamaan (2-16) dengan nilai abc sesuai dengan mersamaan (2-13), (2-14), dan (2-15) dapat dipakai. Namun jika nilai fs negatif, maka untuk menentukan nilai C dengan kemungkinan selanjutnya. Kemungkinan tulangan tekan sudah leleh dan belum leleh, gambar diagram tegangan dapat dilihat pada Gambar 2.6 berikut. Sumber : SNI Gambar 2.6 Distribusi tegangan dan regangan penampang balok bertulang ganda (a) potongan penampang balok (b) regangan (c) tegangan Kemungkinan Tulangan Tekan Tertarik dan Belum Leleh Menentukan nilai C dengan menggunakan rumus abc. (0,85.fc.b.β 1 ) c 2 + (As.0,003.Es As.fy) c - (0,003.Es.d.As ) = 0... (Pers. 2-17) a = 0,85.fc.b.β 1... (Pers. 2-18) b =As.0,003.Es As.fy... (Pers. 2-19) c = d.As... (Pers. 2-20) Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 25

20 C = b b 2 4ac... (Pers. 2-21) 2a e) Dilakukan cek daktilitas penampang balok. = As b. d... (Pers. 2-22) As' =... (Pers. 2-23) b. d min = fc' 1, 4 4 fy fy... (Pers. 2-24) maks = 0,85 fc ' 600 As' fs',75... (Pers. 2-25) fy 600 fy b. d fy 0 1 f) Setelah terpenuhinya daktilitas dari beton ( min maks ), maka perhitungan dilanjutkan ke pengecekan momen nominal dari penampang, yakni kuat atau tidaknya suatu penampang untuk menahan beban yang ada. Mn = [0,85.fc.a.b.(d-a/2)] + [(As.fs - 0,85.As.fc )(d d )] (Pers. 2-26) di mana a = C.β 1... (Pers. 2-27) Mu ØMn... (Pers. 2-28) Mu adalah momen terfaktor hasil analisis sturktur yang merupakan nilai maksimum dari seluruh kombinasi beban. g) Untuk syarat tulangan lentur balok berdasarkan SNI , adalah sebagai berikut: Mn Mu 1,00 Mn dan 1, 00,5 jika tidak terpenuhi maka dilakukan kembali Mu perubahan pada dimensi tulangan atau penampang. h) Analisis penampang tumpuan berdasarkan SNI , syaratnya adalah: Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 26

21 Mn Mn 0,5, jika tidak terpenuhi maka harus ditambah tulangan bawah. Sedangkan analisis penampang lapangan berdasarkan SNI , Mn adalah 0, 2 Mn max Apabila digambarkan dalam diagram alir, proses perancangan lentur balok seperti Gambar 2.7. MULAI Asumsi penampang & tulangan Tulangan tekan belum leleh fs< fy Hitung garis netral ( C ) & tegangan tulangan (f s) f s > fy? YES Tulangan tekan sudah leleh fs=fy NO NO Hitung ulang ( C ) dan fs dengan rumus abc Cek daktilitas penampang ρmin ρ ρmaks? NO YES ØMn Mu? YES Selesai Gambar 2.7 Diagram alir perencanaan lentur balok Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 27

22 2. Perancangan Tulangan Geser Balok Perancangan tulangan geser balok pada SRPMK menurut SNI adalah sebagai berikut : a. Analisis penampang tumpuan menggunakan 1,25 fy, sehingga diperoleh Mpr 1 dan Mpr 2, yaitu momen pada daerah plastis. Analisis ini dilakukan karena pada SRPMK gaya geser balok lebih kuat dari pada kekuatan lentur balok. b. Perhitungan gaya geser digambarkan pada Gambar 2.8. Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 28

23 Sumber: (Rafdinal, 2011) Gambar 2.8 Perencanaan geser untuk balok (a) Gaya geser rencana akibat gravitasi dan goyangan ke kiri, (b) Gaya geser rencana akibat gravitasi dan goyangan ke kanan Dimana nilai gaya geser (Ve) adalah : V ugl... (Pers. 2-29) Nilai Vug L dan Vug R V ugr... (Pers. 2-30) didapat dari nilai gaya geser maksimum dengan beban sebesar 1,2D + 0,5L dan dengan mengasumsikan kedua ujung balok memiliki perletakan sendi. Sedangkan Mpr + dan Mpr - didapat dari nilai momen penampang balok pada kondisi tulangan tarik mencapai strain hardening (fs = 1,25fy). Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 29

24 c. Jarak antar sengkang (s) dapat dihitung dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1) Untuk tulangan geser di tumpuan, Vc = 0, jika tidak terpenuhi maka: Vc = Mpr Ln Ve. Namun jika 2 fc' b. d...(pers. 2-31) 6 Persamaan (2-31) berlaku pula untuk tulangan geser di lapangan. fc ' 2) Ve Ø[Vc + (2 )b.d]... (Pers.2-32) 3 Jika Persamaan 3-32 tidak terpenuhi maka penampang balok harus diperbesar.). 3) Ve (1/2)ØVc, jika tidak terpenuhi maka tidak perlu tulangan geser. Nilai Ve yang digunakan adalah Ve sesuai Persamaan (2-31) dan (2-32) Ve 4) Vs = Vc 5) Av s...(pers. 2-33) Vs. fy. d...(pers. 2-34) Di mana Av adalah luas tulangan sengkang pada jarak s, dengan diameter sengkang yang telah diasumsikan terlebih dahulu. Avmin b... (Pers. 2-35) s 3 fy Jika Av s minimum. Av s min, tulangan geser yang digunakan adalah tulangan geser Adapun jarak antar sengkang harus mengikuti persyaratan berdasarkan SNI berikut: Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 30

25 1) Sengkang tertutup pertama harus dipasang tidak lebih dari 50 mm dari muka tumpuan. Jarak maksimum antar sengkang tertutup tidak boleh melebihi : a. d/4 b. delapan kali diameter tulangan longitudinal c. 24 kali diameter sengkang, dan d. 300 mm 2) Pada daerah yang tidak memerlukan sengkang tertutup, sengkang dengan kait gempa pada kedua ujungnya harus dipasang dengan spasi tidak lebih dari d/2 di sepanjang bentang komponen struktur. Sengkang pada balok dapat dilihat pada Gambar 2.9 berikut. Sumber: (Rafdinal, 2011) Gambar 2.9 Sengkang tertutup yang dipasang bertumpuk Perencanaan geser balok dalam diagram alir pada Gambar 2.10 Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 31

26 MULAI Data: Mpr,penampan g dan tulangan A Hitung: Ve, Vc, Ø(Vc+(2/3 f c) b.d) Hitung Vs Vu Ø(Vc+(2/3 f c) b.d)? NO Av/s < Av min/ s? NO YES YES Vu 0,5 Ø Vc? NO Hitung s dengan Av min Hitung s dengan Av YES A Selesai Gambar 2.10 Diagram alir perencanaan geser balok Penulangan Kolom Kolom adalah elemen struktur vertikal dari suatu sistem rangka bangunan yang menyangga beban-beban yang diterima oleh balok. Kolom berfungsi untuk meneruskan beban-beban dari lantai tingkat paling atas ke lantai bawah sampai ke tanah melalui pondasi. Kolom merupakan elemen struktur yang sangat penting, karena jika terjadi kegagalan kolom maka akan langsung berakibat pada keruntuhan komponen struktur lain yang berhubungan dengannya, atau merupakan batas runtuh total keseluruhan struktur bangunan. Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 32

27 A. Pada kondisi Elastis 1) Pengaruh Kelangsingan Suatu komponen stuktur tekan semakin langsing maka akan semakin mudah melentur dan mengalami tekuk. Untuk mencegah terjadi tekuk, diperlukan evaluasi terhadap reduksi kekuatan yang harus diberikan dalam perhitungan struktur kolom. Pasal 12.10(2) SNI mengenai perencanaan komponen struktur tekan dapat dilakukan dengan analisis tingkat pertama, kecuali untuk komponen komponen struktur tekan tunggal pada rangka yang ditinjau memiliki kelangsingan lebih besar dari pada 100. Untuk rangka portal tak bergoyang pengaruh panjang/kelangsingan kolm harus diperhitungkan jika :.....(Pers. 2-36) dengan suku (34-12(M 1 /M 2 )) tidak boleh diambil lebih besar dari 40. Suku M 1 /M 2 bernilai positif bila kolom melentur dengan kelengkungan tunggal dan bernilai negatif bila kolom melentur dengan kelengkungan ganda. Rangka portal bergoyang pengaruh panjang/kelangsingan kolom harus diperhitungkan jika:... (Pers. 2-37) Keterangan : k = Faktor panjang efektif l = Panjang bebas komponen tekan diambil sama dengan jarak bersih r = Jari jari girasi M 1 = Momen ujung terfaktor yang lebih kecil pada kolom, bernilai positif jika komponen struktur melentur dengan kelengkungan tunggal, dan bernilai negatif jika Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 33

28 M 2 = komponen struktur melentur dengan kelengkungan ganda. Momen ujung terfaktor yang lebih besar pada kolom, selalu bernilai positif. 2) Perbesaran Momen Rangka Portal Tak Bergoyang SNI menjelaskan bahwa suatu kolom dikatakan tidak bergoyang jika Indeks stabilitas (Q) lebih kecil dari 0,05,berdasarkan persamaan: Q = V l Keterangan : Pu 0 u c... (Pers. 2-38) Q = Indeks Stabilitas ΣP u = Beban vertikal total pada tingkat yang ditinjau V u = Gaya geser lantai total pada tingkat yang ditinjau 0 = Simpangan relatif antar tingkat orde-pertama pada tingkat yang ditinjau akibat V u. Pada struktur rangka tidak bergoyang ini pengaruh kelangsingan kolom dapat diabaikan jika Persamaan (2-39) berikut terpenuhi, kl u M (Pers. 2-39) r M 2 Keterangan: k = Faktor panjang efektif, dapat dilihat pada Gambar 2.11 l u r = Panjang efektif kolom. = Radius girasi penampang kolom M 1 = Momen ujung terfaktor yang lebih kecil pada kolom, bernilai positif jika komponen struktur melentur dengan kelengkungan Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 34

29 tunggal, dan bernilai negatif jika komponen struktur melentur dengan kelengkungan ganda. M 2 = Momen ujung terfaktor yang lebih besar pada kolom, selalu bernilai positif. Sumber : SNI hal. 78 Gambar 2.11 Faktor panjang efektif, k, untuk struktur tidak bergoyang Keterangan: Ψ l = rasio EI l c dari komponen struktur tekan terhadap EI l dari komponen struktur lentur pada salah satu ujung komponen struktur tekan yang dihitung dalam bidang rangka yang ditinjau. = panjang bentang dari komponen struktur lentur yang diukur dari pusat ke pusat joint. Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 35

30 l c = panjang bentang dari komponen struktur tekan yang diukur dari sumbu ke sumbu joint. Ψ A dan Ψ B = nilai nilai Ψ pada kedua ujung kolom. Pasal 12.12(3) SNI menjelaskan bahwa komponen struktur tekan harus direncanakan dengan menggunakan beban aksial terfaktor Pu dan momen terfaktor yang diperbesar Mc yang didefinisikan sebagai : M c =δ ns M 2... (Pers. 2-40) dengan, Cm δ ns = 1, 0... (Pers. 2-41) P 1 u 0,75P C m = 0,6 + 0,4 c M 1 M 2 0,4... (Pers. 2-42) 2 EI P c = 2 kl u... (Pers. 2-43) EI pada Persamaan (2-44) diambil sebesar: EI = 0,4E c I g 1 d... (Pers. 2-44) nilai E c didapat dari Tabel 2.7 berikut. Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 36

31 Tabel 2.7 Modulus elastisitas Keterangan: M c δ ns C m P c Β d Sumber : SNI hal. 77 = Momen terfaktor pada kolom = Faktor pembesar momen untuk rangka yang ditahan terhadap goyangan ke samping, untuk menggambarkan pengaruh kelengkungan komponen struktur diantara ujung-ujung komponen struktur tekan = Faktor yang menghubungkan diagram momen aktual dengan suatu diagram momen merata ekuivalen. = Beban kritis = rasio dari beban tetap aksial terfaktor maksimum terhadap beban aksial terfaktor maksimum dari kombinasi beban yang sama. 3) Perbesaran Momen Rangka Portal Bergoyang Berdasarkan SNI , suatu kolom dapat dikatakan bergoyang jika nilai indeks stabilitas (Q) lebih besar dari 0,05. Pada struktur rangka tidak bergoyang ini pengaruh kelangsingan kolom dapat diabaikan jika Persamaan (2-45) berikut terpenuhi. kl u (Pers. 2-45) r Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 37

32 Nilai dari k merupakan faktor panjang efektif, di mana nilai faktor panjang efektif didapat dari Gambar 2.12 berikut. Sumber : SNI hal. 78 Gambar 2.12 Faktor panjang efektif, k, untuk struktur bergoyang Pasal 12.13(3) SNI menerangkan bahwa momen M 1 dan M 2 pada ujung-ujung komponen struktur tekan harus diambil sebesar : M 1 = M 1ns + δ s M 1s... (Pers. 2-46) M 2 =M 2ns + δ s M 2s... (Pers. 2-47) Dengan: δ s M 2s = M s M 1 Q s... (Pers. 2-48) Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 38

33 Keterangan: M 1ns = nilai yang lebih kecil dari momen-momen ujung terfaktor pada komponen struktur tekan akibat beban yang tidak menimbulkan goyangan ke samping yang berarti pada struktur M 2ns = nilai yang lebih besar dari momen-momen ujung terfaktor pada komponen struktur tekan akibat beban yang tidak menimbulkan goyangan ke samping yang berarti pada struktur δ s = faktor pembesar momen untuk rangka yang tidak ditahan terhadap goyangan ke samping, untuk menggambarkan penyimpangan lateral akibat beban lateral dan gravitasi. M 1s = nilai yang lebih kecil dari momen-momen ujung terfaktor pada komponen struktur tekan akibat beban yang menimbulkan goyangan ke samping yang berarti pada struktur M 2s = nilai yang lebih besar dari momen-momen ujung terfaktor pada komponen struktur tekan akibat beban yang menimbulkan goyangan ke samping yang berarti pada struktur M s = momen akibat beban yang menimbulkan goyangan ke samping yang berarti pada struktur. Karena kolom pada perancangan ini merupakan kolom yang memiliki gaya tekan dan lentur, sehingga harus dihitung pada kedua sumbu (x dan y), maka nilai Mu x = Mc x + 0,3 Mc y dan Mu y = Mc y + 0,3 Mc x, dari kedua persamaan dipilih yang paling besar. Setelah langkah-langkah diatas, untuk menentukan dimensi dan tulangan lentur pada kolom dapat dipakai diagram interaksi. Diagram interaksi adalah diagram yang menunjukkan hubungan antara kekuatan gaya aksial nominal (P n ), dengan kekuatan momen nominal (M n ), sehingga dapat diketahui batas keruntuhan dari kolom. Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 39

34 Keruntuhan pada kolom dapat terjadi pada lima kondisi regangan, yaitu pada kondisi tekan aksial konsentris, kondisi tarik aksial konsentris, kondisi regangan berimbang, kondisi tekan dominan, dan kondisi tarik dominan. a) Kondisi Tekan Aksial Konsentris Pada kondisi ini, momen dan eksentrisitas pada penampang adalah nol. Dari luas total penampang kolom sebesar A g, dengan memperhitungkan sebagian luas penampang yang ditempati oleh tulangan dengan luas total A st, gaya dalam pada beton tekan dapat dinyatakan dengan: C c = 0,85.f c (A g A st )... (Pers. 2-49) dan gaya tekan pada tulangan dapat dinyatakan dengan: C s = A st. f y... (Pers. 2-50) sehingga gaya total atau kuat tekan nominal pada penampang adalah: P 0 = [0,85.f c (A g A st )] + [A st. f y ]... (Pers. 2-51) atau, ØP 0 = Ø{[0,85.f c (A g A st )] + [A st. f y ]}... (Pers. 2-52) b) Kondisi Tarik Aksial Konsentris Pada kondisi ini, seluruh penampang kolom menerima tegangan tarik, sehingga konstribusi beton dalam menahan beban aksial dapat diabaikan. Pada kondisi ini pula, momen maupun eksentrisitas pada penampang adalah nol. Untuk gaya dalam, hanya didapat dari tulangan, sehingga gaya total atau kuat tarik nominal pada penampang adalah: P t = A st. f y... (Pers. 2-53) atau, ØP t = Ø(A st. f y )... (Pers. 2-54) Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 40

35 c) Regangan Berimbang Kondisi ini memberikan regangan leleh yang terjadi bersamaan pada tulangan tekan dan tulangan tarik. Pada kondisi ini, posisi garis netral diukur dari serat tekan terluar, sesuai persamaan: C b 0, 003 d... (Pers. 2-55) 0, 003 y sedangkan regangan tulangan tekan yang terjadi adalah: Cb d' s ' 0, (Pers. 2-56) C b dan regangan tulangan tekan yang terjadi adalah: f s = E s. ε s... (Pers. 2-57) Nilai regangan tulangan tekan, ε s, yang sama dengan atau lebih besar dari regangan leleh, ε y, menunjukkan bahwa tulangan tekan telah mencapai tegangan leleh. Pada kondisi tersebut, tegangan tulangan tekan yang diperhitungkan adalah f s =f y. Komponen gaya-gaya dalam pada penampang adalah: C c = 0,85.f c.β 1.C b.b... (Pers. 2-58) C s = A s (f s - 0,85.f c )... (Pers. 2-59) T = A s. f y... (Pers. 2-60) Kuat tekan nominal penampang pada kondisi regangan berimbang (P nb ) merupakan resultan dari komponen gaya-gaya pada Persamaan (2-58), (2-59), dan Persamaan (2-60), yaitu sebagai berikut: P nb = C c + C s T... (Pers. 2-61) Kuat lentur nominal penampang pada kondisi regangan berimbang (M nb ) dengan eksentrisitas (e b ), yakni sesuai dengan persamaan berikut: M nb = P nb. e b... (Pers. 2-62) Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 41

36 d) Tekan Dominan Pada kondisi tegangan-regangan tekan dominan, perhitungan dapat dilakukan dengan menentukan sembarang garis netral yang mempunyai nilai lebih besar dari garis netral dalam kondisi regangan berimbang (c > c b ) Regangan dan tegangan tulangan tekan ditentukan dengan cara yang sama seperti pada kondisi regangan berimbang, dengan menggunakan nilai c yang telah ditentukan (c > c b ). e) Tarik Dominan Pada kondisi tegangan-regangan tarik dominan, perhitungan dapat dilakukan dengan menentukan sembarang garis netral yang mempunyai nilai lebih kecil dari garis netral dalam kondisi regangan berimbang (c < c b ) Regangan dan tegangan tulangan tarik ditentukan dengan cara yang sama seperti pada kondisi regangan berimbang, dengan menggunakan nilai c yang telah ditentukan (c < c b ). Dari ke-lima kondisi regangan pada kolom, maka dapat dibuat sebuah diagram interaksi untuk menentukan dimensi dan tulangan pada sebuah kolom, yakni dengan cara sebagai berikut: a. Menentukan koordinat titik A (0,P 0 ). Besar P 0 dapat dilihat pada Persamaan (2-51). b. Menentukan koordinat titik B (M nb, P nb ). Besarnya M nb dan P nb dapat dilihat pada Persamaan (2-61) dan (2-62). c. Menentukan koordinat titik C (0,P t ). Besar P t dapat dilihat pada Persamaan (2-53). d. Menentukan koordinat titik D (M n, P n ), yang mengalami keruntuhan tekan (c > c b ). e. Menentukan koordinat titik D (M n, P n ), yang mengalami keruntuhan tarik (c < c b ). Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 42

37 4). Diagram Interaksi Diagram interaksi merupakan suatu diagram yang menunjukkan hubungan antara gaya aksial nominal P n dengan momen M n atau eksentrisitas e kolom sehingga dapat diketahui batas daerah aman kolom terhadap kombinasi beban aksial dan momen. Diagram interaksi yang biasa dikenal adalah diagram interaksi yang menggambarkan hubungan antara : - P n dan M n - P n dan e, atau - 1/P n dan e Ketiga hubungan tersebut tergambar pada Gambar 2.13, 2.14 dan Gambar Sumber : (Rafdinal, 2011) Gambar 2.13 Daerah aman pada diagram interaksi P n - M n Daerah aman dinyatakan dalam daerah I, II, III, dan IV. Daerah I dan II menyatakan kombinasi beban dengan kondisi tekan dominan, sedangkan daerah III dan IV menyatakan kombinasi beban dengan kondisi tarik dominan. Daerah IV menyatakan kombinasi beban dengan beban aksial tarik.daerah I adalah daerah yang menyatakan beban kolom dengan eksentrisitas kecil. Kondisi aman pada daerah I dibatasi dengan nilai beban aksial sebesar : P n max = 0,85P o, untuk kolom dengan pengikat spiral Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 43

38 P n max = 0,80P o, untuk kolom dengan pengikat sengkang Pembatasan tersebut dimaksudkan sebagai upaya pengamanan, dengan mengingat bahwa pada keadaan yang sesungguhnya sangat sulit untuk mengkondisikan suatu beban aksial betul-betul bekerja secara konsentris. Sumber :( Rafdinal, 2011) Gambar 2.14 Daerah aman pada diagram interaksi P n e Sumber :(Rafdinal, 2011) Gambar 2.15 Daerah aman pada diagram interaksi 1/P n e 5). Metoda Bressler Untuk memeriksa tulangan yang terpasang cukup kuat memikul beban yang bekerja, maka digunakan metode Bressler. Metoda ini dikembangkan untuk menghitung gaya aksial nominal penampang jika beban aksial diterapkan dengan nilai eksentrisitas ex dan ey. Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 44

39 Dengan, e y =... (Pers. 2-63) e x =... (Pesr. 2-64) Nilai-nilai diatas diplot pada diagram interaksi P e, maka akan didapatkan Px dan Py. Berdasarkan metoda ini, suatu titik pada permukaan keruntuhan didekati dengan persamaan berikut : P n =... (Pers. 2-65) Keterangan: P n = gaya aksial nominal penampang dengan eksentrisitas e x dan e y P nx = gaya aksial nominal penampang dengan eksentrisitas e x saja (e y = 0) P ny = gaya aksial nominal penampang dengan eksentrisitas e y saja (e x = 0) P no = gaya aksial nominal penampang dengan eksentrisitas e y = 0 dan e x = 0 P u = gaya aksial terfaktor =P u e y... (Pers. 2-66) = P u e x... (Pers. 2-67) Beban aksial nominal penampang tanpa eksentrisitas ex dan ey dapat dihitung cara dengan cara memplot nilai Mux dan Muy ke diagram interaksi P n dan Mn, sehingga didapat nilai P ox dan P oy, kemudian dicek dengan menggunakan persamaan bresler berikut ini Pn 1 P ox 1 1 P oy 1 P o... (Pers. 2-68) Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 45

40 Keterangan: P n = gaya aksial nominal penampang P ox = gaya aksial nominal penampang arah x P oy = gaya aksial nominal penampang arah y P o = gaya aksial nominal penampang tanpa eksentrisitas Apabila syarat terpenuhi berarti dimensi dan tulangan cukup kuat untuk menahan beban aksial dan biaxial bending. Syarat-syarat umum yang harus dipenuhi untuk komponen struktur yang menerima kombinasi lentur dan aksial pada SRPMK adalah : 1. Pu 0,1Ag fc 2. b 300 mm. 3. b/h 0,4. Perencanaan lentur kolom kondisi elastis dalam diagram alir seperti pada Gambar 2.16 Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 46

41 Mulai Asumsi penampang & tulangan A Hitung Q Klu/r < (34-12 (M1/ M2)? NO YES Q < 0,05? NO Hitung pembesaran momen (δns) δns = 1 YES Bangunan tidak bergoyang Bangunan bergoyang Momen = M x δns Hitung kelangsingan Diagram interaksi A Selesai Gambar 2.16 Diagram alir perencanaan lentur kolom kondisi elastis Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 47

42 B. Pada Kondisi SRPMK 1). Tulangan Lentur Kolom Perhitungan tulangan lentur kolom kondisi SRPMK pada dasarnya sama seperti pada kondisi elastis, namun sebelum menghitung tulangan perlu dilakukan langkah langkah dibawah ini :... (Pers. 2-69) Keterangan : ΣMe : Jumlah momen pada pusat hubungan kolom-balok, sehubungan dengan kuat lentur nominal kolom ΣMg : Jumlah momen pada pusat hubungan kolom-balok, sehubungan dengan kuat lentur nominal balok-balok Persamaan 2-69 untuk mengecek bahawa kondisi kolom lebih kuat dari balom (strong coloumn weak beam). Dalam diagram alir perencanaan lentur kolom kondisi SRPMK seperti Gambar 2.17 Mulai Data : Dimensi penampang dan tulangan, Mn balok dan Mn kolom (dari perhitungan elastis) NO ΣMe 6/5 ΣMg? SElesai YES Gambar 2.17 Diagram alir perencanaan lentur kolom SRPMK Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 48

43 2). Perhitungan Tulangan Geser Perhitungan tulangan geser kolom berdasarkan SNI adalah sebagai berikut: 1. Perhitungan gaya geser digambarkan pada Gambar Sumber: (SNI ) Gambar 2.18 Perencanaan geser kolom 2. Jarak setiap sengkang (s) pada daerah diluar l o kolom dihitung dengan persamaan berikut: M Ve = pr3 M pr4... (Pers. 2-70) H Keterangan : M pr3 dan M pr4 = Momen plastis akibat tulangan lentur kolom. H = panjang bersih kolom. V c = 0, jika N u, jika tidak terpenuhi, maka: N fc' V c = u 1 b. d... (Pers. 2-71) 14A g 6 Ø(Vc+Vs) Ve atau, Ø(Vc+Vs) V u maks... (Pers. 2-72)... (Pers. 2-73) 3. Luas penampang total tulangan sengkang (A sh ) harus memenuhi persyaratan: Ash 0,3 s. h c. fc' Ag... (Pers. 2-74) 1 atau fyh Ach Ash 0,09 s. h c. fc'... (Pers. 2-75) fyh Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 49

44 Keterangan : A sh = luas penampang total tulangan sengkang kolom A g = luas penampang kolom fyh = tegangan leleh tulangan sengkang. 4. Jarak sengkang pada daerah l o berdasarkan SNI mempunyai persyaratan sebagai berikut : s h/4 s 6 diameter tulangan lentur s 150 mm s 100 mm 350 h s 100 x 3 Panjang l o menurut SNI mempunyai persyaratan sebagai berikut : l o h l o l n / 6 l o 500 mm Perencanaan geser kolom dalam diagram alir seperti Gambar 2.19 Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 50

45 Mulai Data: Dimensi dan tulangan, Mn balok, Pu A Hitung Ve lapangan Hitung Ag.fc /20 S1=(Av.fy.d)/Vs Ash fyh S2 0,09 h fc' S3 0,3 h c c Ash fyh Ag fc' A ch 1 NO Pu Ag.fc /20? YES Hitung Vc Vc=0 S=S terkecil dari S1, S2, S3 Hitung Vs Selesai A Gambar 2.19 Diagram alir perencanaan geser kolom Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 51

46 Hubungan Balok-Kolom Struktur kolom direncanakan harus lebih kuat dari balok dan dikenal dengan istilah strong column-weak beam. Tujuannya adalah untuk mencegah terjadinya leleh pada kolom-kolom yang pada dasarnya didesain sebagai komponen pemikul beban lateral. Bila komponen kolom ini direncanakan tidak lebih kuat daripada balok-balok yang merangka pada suatu hubungan balok-kolom yang sama, sangat munhkin terjadi perilaku inelastik dan bahkan plastifikasi di ujung-ujung kolom (Imran dkk., 2009). Sehingga sambungan antara kolom dan balok harus diperkuat. Hubungan antara balok dan kolom dapat dilihat pada Gambar Sumber: SNI Gambar 2.20 Luas efektif hubungan balok-kolom Ketentuan-ketentuan umum hubungan antar balok dan kolom dalam SNI sebagai berikut: a. Gaya-gaya tulangan longitudinal balok di muka hubungan balok-kolom harus ditentukan dengan menganggap bahwa tegangan pada tulangan tarik lentur adalah 1,25f y. b. Kuat hubungan balok-kolom harus direncanakan menggunakan faktor reduksi kekuatan sesuai dengan ketentuan pasal 11.3 diantaranya faktor reduksi untuk beban aksial dan beban aksial dengan lentur : Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 52

47 - Aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur... 0,8 - Aksial tekan dan aksial tekan dengan lentur (komponen struktur selain dengan tulangan spiral)..0,65 c. Tulangan longitudinal balok yang berhenti pada suatu kolom harus diteruskan hingga mencapai sisi jauh dari inti kolom terkekang dan diangkur. d. Bila tulangan longitudinal balok diteruskan hingga melewati hubungan balokkolom, dimensi kolom dalam arah paralel terhadap tulangan longitudinal balok tidak boleh kurang dari 20 kali diameter tulangan longitudinal terbesar balok untuk beton berat normal. Tulangan transversal 1. Tulangan transversal dengan bentuk sengkang tertutup harus dipasang didalam daerah hubungan balok-kolom, kecuali bila hubungan balok-kolom tersebut dikekang oleh komponen-komponen struktur. 2. Untuk tulangan transversal pada hubungan kolom-balok, dengan lebar balok 3/4 lebar kolom, maka tulangan transversal yang dipasang ditentukan dengan Persamaan (2-80) dan (2-81). Jumlah tulangan : 0,5 A sh /s... (Pers. 2-76) Dengan spasi tulangan dapat diperbesar menjadi 150 mm. Area tulangan transversal yang dibutuhkan pada hubungan balok-kolom : 0,5 A sh /s x (Pers. 2-77) 3. Pada hubungan balok-kolom, dengan lebar balok lebih besar dari lebar kolom, tulangan transversal dipasang pada hubungan tersebut untuk memberikan kekangan terhadap tulangan longitudinal balok yang berada diluar daerah inti kolom; tertutama bila kekangan tersebut tidak disediakan oleh balok yang merangka pada hubungan tersebut. Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 53

48 Kuat Geser Gaya horizontal yang terjadi pada hubungan kolom-balok adalah: V jh = T 1 + C 2 V h... (Pers. 2-78) dengan, T 1 = C 1 = As.1.25fy... (Pers. 2-79) C2 = T2 =As.1.25fy... (Pers. 2-80) Mpr Balok Vh =... (Pers. 2-81) h Keterangan: V jh = Gaya geser pada hubungan kolom-balok T 1 T 2 = Gaya tarik pada tulangan tarik balok = Gaya tarik pada tulangan tekan balok As = Luas tulangan tarik As = Luas tulangan tekan Mpr - = momen plastis balok h = tinggi kolom V h C 2 =T T 2 M pr + T 1 M pr + C 1 =T V h Gambar 2.21 Analisis gaya geser pada hubungan kolom-balok Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 54

49 Kuat geser yang diberikan oleh hubungan balok-kolom tergantung pada kondisi kekangan yang bekerja pada hubungan balok-kolom. Berdasarkan SNI , persamaan kuat geser hubungan balok-kolom dapat dihitung dengan Persamaan (2-85). V jh = c A j... (Pers. 2-82) Batasan nilai c sesuai jenis kekangan hubungan balok-kolom berdasarkan SNI : 1. Hubungan balok-kolom terkekang pada keempat sisinya V jh = 1,7 A j.... (Pers. 2-83) 2. Hubungan yang terkekang pada ketiga sisinya atau dua sisi yang berlawanan V jh = 1,25 A j... (Pers. 2-84) 3. Hubungan lainnya V jh = 1,0 A j... (Pers. 2-85) Ket: A j = Luas efektif hubungan balok-kolom. Luas efektif join (A j ) dapat dihitung sebagai hasil perkalian antara lebar efektif join dan tinggi h. Pengangkuran untuk tulangan lentur balok di daerah join dapat dilakukan dengan tulangan bekait atau tanpa kait, tergantung pada ketersediaan space di daerah join. Gaya geser akibat beton (Vch) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2-89) berikut. Vch = 1 3 Pu Ag 0,1 fc ' b h k c... (Pers. 2-86) Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 55

50 Keterangan : Ag = luas penampang kolom b k = lebar penampang kolom h c = lebar kolom dari sumbu ke sumbu tulangan pengikat. Sehingga didapatkan jumlah tulangan (n) sesuai Persamaan (2-90) berikut. dengan: Ajh n... (Pers. 2-87) Ash Ajh = Vsh / fy... (Pers. 2-88) Vsh = Vjh Vch... (Pers. 2-89) Ash = luas sengkang tulangan hubungan balok-kolom. Selain tulangan horizontal, pada hubungan kolom-balok terdapat pula tulangan vertikal, sebagai penambah tulangan longitudinal kolom. Adapun perhitungannya dapat dilakukan berdasarkan persamaan-persamaan berikut yang berdasarkan SNI Nilai gaya geser vertikal (Vjv) didapatkan dengan menggunakan persamaan (2-93) berikut. Vjv= Vjh... (Pers. 2-90) b j hc dengan b j adalah lebar efektif hubungan kolom-balok. Nilai gaya geser akibat beton (Vcv) dihitung dengan menggunakan Persamaan (2-94) berikut. kolom. Vcv = Vjh Pu Asc ' 0,6... (Pers. 2-91) Asc Ag fc' dengan Asc dan Asc adalah luas tulangan longitudinal tarik dan tekan Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 56

51 Luas tulangan vertikal yang dibutuhkan (Ajv) didapat Setelah perhitungan dilakukan berdasarkan persamaan persamaan di atas. Luas tulangan vertikal dihitung berdasarkan Persamaan (2-95) berikut. Ajv = Vsv... (Pers. 2-92) fy Panjang penyaluran tulangan ditentukan oleh ada dan tidaknya kaitan. Untuk tulangan berkait, diameter 10 mm hingga 36 mm, panjang penyaluran l dh untuk tulangan tarik dengan kait standar 90 dalam beton normal tidak boleh diambil lebih kecil dari 8 db, 150 mm, dan nilai yang ditentukan berdasarkan Persamaan (2-96). l dh =... (Pers.2-93) Untuk tanpa kaitan, diameter 10 mm hingga 36 mm, panjang penyaluran tulangan tarik tidak boleh diambil lebih kecil dari: - 2,5 kali panjang penyaluran dengan kait bila ketebalan pengecoran beton di bawah tulangan tersebut kurang dari 300 mm, dan - 3,5 kali panjang penyaluran dengan kait bila ketebalan pengecoran beton di bawah tulangan tersebut melebihi 30. Perencanaan tulangan hubungan balok-kolom dalam diagram alir seperti Gambar 2.21 sampai dengan gambar 2.23 Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 57

52 Mulai Data: Mpr, data penampang dan tulangan Hitung: Vh, T1, C2, Aj, dan Vjh Hitung Vjv, Vcv, dan n NO Vjh (1,25 fc ) Aj? Selesai YES Hitung Vch, dan n Gambar 2.22 Diagram alir perencanaan tulangan hubungan balok-kolom yang terkekang pada keempat sisinya Mulai Data: Mpr, data penampang dan tulangan Hitung: Vh, T1, C2, Aj, dan Vjh Hitung Vjv, Vcv, dan n Vjh (1 fc ) Aj? NO Selesai YES Hitung Vch, dan n Gambar 2.23 Diagram alir perencanaan tulangan hubungan balok-kolom yang terkekang pada ketiga sisinya Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 58

53 Mulai Data: Mpr, data penampang dan tulangan Hitung: Vh, T1, C2, Aj, dan Vjh Hitung Vjv, Vcv, dan n Vjh (1,7 fc ) Aj? YES Hitung Vch, dan n NO Selesai Gambar 2.24 Diagram alir perencanaan tulangan hubungan balok-kolom lainnya Heri Haerul Fatah., Nur Achmad Fauzan, Perbandingan Desain Sistem.. 59