BAB IV PERHITUNGAN STRUKTUR

BAB IV PERHITUNGAN STRUKTUR Perhitungan Struktur Bab IV 4.1 TINJAUAN UMUM Analisis konstruksi gedung ini dilakukan dengan menggunakan permodelan struktur 3D dengan bantuan software SAP2000. Kolom-kolom dari struktur gedung dimodelkan sebagai elemen frame sedangkan pelat lantai, drop panel, core wall, ramp parkir dan tangga dimodelkan sebagai elemen shell. Untuk analisis terhadap beban gempa, struktur gedung dimodelkan sebagai struktur bangunan geser (shear building), dimana lantai-lantai dari bangunan dianggap sebagai diafragma kaku. Dengan model ini, massa-massa dari setiap bangunan dipusatkan pada titik berat lantai (model massa terpusat / lump mass model). Dari hasil analisis struktur, akan diperoleh besarnya reaksi perletakan untuk proses perhitungan struktur bawah (pile cap dan pondasi bore pile), selain itu dari hasil analisis struktur juga akan diperoleh besarnya tegangan dan gayagaya dalam yang terjadi pada elemen shell yang akan digunakan untuk mendesain tulangan pelat lantai, drop panel, corewall, ramp parkir dan tangga sedangkan untuk tulangan kolom didesain dengan bantuan software SAP2000. 4.2 KRITERIA DESAIN Untuk perhitungan struktur digunakan kriteria desain untuk material beton bertulang dengan parameter-parameter perencanaan sebagai berikut : 1. Massa jenis beton bertulang : 240 kg/m 3 2. Berat jenis beton bertulang : 2400 kg/m 3 3. Modulus elastisitas beton : 234500 kg/cm 2 4. Angka Poisson : 0,2 5. Koefisien ekspansi panas : 9,9 x 10-6 cm/ o c 6. Modulus geser beton : 97708,33 kg/cm 2 7. Mutu beton : K-300 (kuat tekan spesifik f c = 249 kg/cm 2 ) K-450 (kuat tekan spesifik f c = 373,5 kg/cm 2 ) 8. Mutu tulangan baja : Tulangan Ulir (Fy = 4000 kg/cm 2 ) Tulangan Polos (Fy = 2400 kg/cm 2 ) IV - 1

4.3 ANALISIS STRUKTUR 4.3.1 Beban Mati (Dead Load) Berat sendiri elemen struktur terdiri dari berat sendiri elemen kolom, drop panel, pelat lantai, ramp parkir, tangga dan corewall. Berat sendiri elemen struktural tersebut akan dihitung otomatis sebagai self weight oleh software SAP2000. Selain berat sendiri elemen struktural, pada beban mati juga terdapat beban lain yang berasal dari elemen arsitektural bangunan, yaitu : 1. Beban lantai (spesi + keramik) : 50 kg/m 2 2. Beban plafond : 50 kg/m 2 3. Beban dinding setinggi (4 m) : 4 m x 250 kg/m 2 = 1000 kg/m 4. Beban dinding lantai parkir (1 m) : 1 m x 250 kg/m 2 = 250 kg/m 4.3.2 Beban Hidup (Live Load) Beban hidup pada lantai gedung diambil sebesar 250 kg/m 2, sedangkan untuk lantai parkir dan lantai ramp parkir diambil sebesar 400 kg/m 2, sesuai dengan standar Tata Cara Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah Dan Gedung 1987. 4.3.3 Beban Gempa (Quake Load) Analisis struktur terhadap beban gempa mengacu pada Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1726- 2002). Analisis struktur terhadap beban gempa pada gedung dilakukan dengan Metode Analisis Dinamik Spektrum Respon. Besarnya beban gempa nominal pada struktur bangunan dihitung dengan rumus: V W. C. I = R Dimana : V W I R C = Beban gempa = Berat bangunan = Faktor keutamaan struktur = Faktor reduksi gempa = Koefisien respon gempa. IV - 2

4.3.3.1 Faktor Keutamaan Struktur (I) Dari Tabel Faktor Keutamaan Bangunan (SNI 03-1726-2002, halaman 18), besarnya faktor keutamaan struktur (I) untuk gedung umum seperti untuk perkantoran dan parkir diambil sebesar 1. 4.3.3.2 Faktor Reduksi Gempa (R) Dari tabel Faktor Reduksi Gempa (SNI 03-1726-2002, halaman 23), Struktur Gedung ini termasuk dalam kategori struktur sistem ganda struktur rangka penahan momen khusus dengan dinding geser beton bertulang (tingkat daktilitas penuh) besarnya nilai faktor reduksi gempa R= 8,5. 4.3.3.3 Penentuan Jenis Tanah Jenis tanah ditetapkan sebagai tanah keras, tanah sedang dan tanah lunak apabila untuk lapisan setebal maksimum 30 meter paling atas dipenuhi syarat-syarat yang tercantum dalam tabel 4.1. Tabel 4.1 Jenis tanah berdasarkan SNI 03-1726-2002 T Kec rambat gelombang Nilai hasil Test Penetrasi Standar rata-rata Jenis tanah a geser rata-rata v s (m/det) N btanah Keras e Tanah Sedang l v s 350 175 v s < 350 N 50 15 N < 50 S u 100 50 S u < 100 v s < 175 N < 15 S u < 50 Tanah Lunak 4. Tanah Khusus Kuat geser niralir rata-rata S u (kpa) Atau, setiap profil dengan tanah lunak yang tebal total lebih dari 3 m dengan PI > 20, wn 40% dan Su < 25 kpa Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi Perhitungan Nilai hasil Test Penetrasi Standar rata-rata ( N ) : N = m i i = 1 m t i i = 1 t / N dimana: ti = tebal lapisan tanah ke-i Ni = nilai hasil Test Penetrasi Standar lapisan tanah ke-i m = jumlah lapisan tanah yang ada di atas batuan dasar i IV - 3

Tabel 4.2 Hasil Nilai hasil Test Penetrasi Standar rata-rata ( N ) Lapis Ke- t (m) N t/n 1 2,00 2,45 2 0,225 2 4,00 4,45 4 0,1125 3 6,00 6,45 5 0,09 4 8,00 8,45 30 0,015 5 10,00-10,45 20 0,0225 6 12,00-12,45 25 0,018 7 14,00-14,45 35 0,013 8 16,00-16,45 36 0,0125 9 18,00-18,45 28 0,0161 10 20,00-20,45 30 0,015 11 22,00-22,45 30 0,015 12 24,00-24,45 35 0,013 13 26,00-26,45 30 0,015 14 28,00-28,45 30 0,015 15 30,00-30,45 30 0,015 Jumlah 30,45 0,6126 30,45 N = = 0,6126 49,706 Dari Tabel 4.1 Jenis-Jenis Tanah, untuk kedalaman 30,45 meter dengan Nilai hasil Test Penetrasi Standar rata-rata ( N ) = 49,706 (15 N < 50), maka tanah di bawah bangunan merupakan tanah sedang. 4.3.3.4 Penentuan Zona Wilayah Gempa Berdasarkan Peta Wilayah Gempa Indonesia (SNI 03-1726-2002, halaman 30), Gedung diasumsikan berlokasi di wilayah gempa 2 dari zona gempa Indonesia. Diagram Respon Spektrum Gempa Rencana untuk wilayah gempa 2, diperlihatkan pada gambar 4.1. IV - 4

Gambar 4.1 Spektrum Respon Gempa Wilayah 2 Tabel 4.3 Koefisien Gempa (C) untuk kondisi tanah sedang Periode Getar Koefisien Gempa T (detik) ( C ) 0,00 0,1500 0,20 0,3800 0,60 0,3800 0,70 0,3286 0,80 0,2875 0,90 0,2556 1,00 0,2300 1,25 0,1840 1,50 0,1533 1,75 0,1314 2,00 0,1150 2,25 0,1022 2,50 0,0920 2,75 0,0836 3,00 0,0767 3,25 0,0708 3,50 0,0657 3,75 0,0613 4,00 0,0575 4,25 0,0541 4,50 0,0511 Sumber : Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1726-2002) IV - 5

4.3.3.5 Penentuan Berat, Massa dan lokasi titik berat tiap Lantai Besarnya beban gempa sangat dipengaruhi oleh berat dari bangunan, oleh karena itu perlu dihitung berat dari masing-masing lantai bangunan. Berat dari setiap lantai bangunan diperhitungkan dengan meninjau beban yang bekerja di atasnya, berupa beban mati dan beban hidup. Karena kemungkinan terjadinya gempa bersamaan dengan beban hidup yang bekerja penuh pada bangunan adalah kecil, maka beban hidup yang bekerja dapat direduksi besarnya. Berdasarkan standar pembebanan yang berlaku di Indonesia, kombinasi pembebanan yang ditinjau bekerja pada lantai bangunan, yaitu 100% beban mati ditambah 30% beban hidup. Wt = 100 % DL + 30 % LL = DL + 0,3 LL Dimana : DL = Beban mati (berat sendiri) struktur pada setiap lantai gedung. LL = Beban hidup total (beban berguna) pada setiap lantai gedung. Perhitungan berat dan lokasi titik berat tiap lantai bangunan dihitung menggunakan bantuan software SAP2000. Perhitungan ini menggunakan permodelan struktur statis tertentu dengan tumpuan jepit di salah satu ujungnya, dengan beban merata dan beban dinding bekerja pada lantai bangunan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini : Gambar 4.2 Struktur dengan tumpuan jepit disalah satu ujung Dari model struktur di atas, maka perhitungan berat bangunan dan titik berat lantai dapat dianalisis dengan bantuan software SAP2000. IV - 6

Langkah-langkah perhitungan berat bangunan dengan software SAP2000 adalah sebagai berikut : 1) Membuat model dan konfigurasi struktur tiap lantai bangunan dengan software SAP2000. Pemodelan perhitungan berat perlantai bangunan tersebut dibuat dengan menghilangkan kolomkolom pada bangunan, sehingga tiap lantai dapat dihitung sebagai struktur yang terpisah satu dengan yang lainnya. Salah satu ujung dari lantai tersebut diberi tumpuan jepit. 2) Mendefinisikan kasus beban dan kombinasi pembebanan yang digunakan, yaitu : Kombinasi Beban = 1 DL + 0,3 LL 3) Hasil analisis dari software SAP2000 diperoleh reaksi tumpuan berupa gaya vertikal (F3) dan momen pada arah x (M1) dan arah y (M2). Berdasarkan prinsip kesetimbangan pada konstruksi statis tertentu, yaitu ΣV = 0, maka besar gaya vertikal yang terjadi pada tumpuan jepit (F3) sama dengan berat dari lantai yang ditinjau. Gambar 4.3 Pemodelan Perhitungan Berat Lantai Pada Basement Massa tiap lantai dapat diperoleh dari berat tiap lantai dibagi dengan percepatan gravitasi (g = 9,81 m/dtk2) W M = g Dimana : M = Massa tiap lantai (Ton.s 2 /m) W = Berat lantai (Ton) g = Percepatan gravitasi (m/s 2 ) Dengan model massa terpusat untuk analisis beban gempa, massa tiap lantai dari struktur diletakkan pada joint yang merupakan titik berat masing-masing lantai sebagai Joint Masses. IV - 7

=ix1 y= = niwi 1 Perhitungan Struktur Bab IV Perhitungan titik berat tiap lantai dari gedung diperoleh dengan membagi momen dengan reaksi tumpuan yang terjadi dari hasil perhitungan berat lantai pada software SAP2000. Perhitungan lokasi titik berat tiap lantai tersebut mengacu pada teori statis momen berikut ini : Gambar 4.4. Lantai dengan segmen pelat yang luasannya berbeda Perhitungan titik berat lantai : dan Dimana : x = Titik berat lantai arah x (m) y = Titik berat lantai arah y (m) Wi = Berat masing-masing segmen area pelat lantai (Ton) xi = Titik berat masing-masing segmen area pelat arah x (m) yi = Titik berat masing-masing segmen area pelat arah y (m) n = Jumlah segmen area pelat IV - 8

Suatu lantai dengan luas segmen area pelat lantai yang berbeda-beda dan titik acuan sebagai tumpuan jepit pada salah satu ujungnya (sebelah kiri bawah). Masing masing area pelat mempunyai dimensi yang berbeda, sehingga mempunyai berat (W) yang berbeda pula. Berat area pelat adalah W1, W2, W3, s/d Wi Area pelat tersebut mempunyai titik berat x1,y1; x2,y2; x3,y3; s/d xi,yi. Untuk mencari titik berat lantai dihitung dengan cara membagi penjumlahan hasil kali masing-masing berat area pelat dan titik berat area pelat dengan penjumlahan semua berat area pelat. Dari hasil analisis software SAP2000 diperoleh reaksi vertikal (F3), momen arah x (M1) dan momen arah y (M2). Reaksi vertikal yang terjadi pada tumpuan jepit (F3) sama dengan berat dari lantai yang ditinjau, sedangkan momen arah x (M1) dan momen arah y (M2) merupakan momen hasil dari perkalian berat elemen lantai dengan titik berat masing-masing elemen lantai. Dari contoh kasus di atas dapat diketahui bahwa untuk menghitung titik berat dari lantai menggunakan hasil progam SAP 2000 adalah sebagai berikut : M1 x = dan F3 M2 y = F3 Contoh perhitungan titik berat pada lantai gedung dari hasil output software SAP2000 adalah sebagai berikut : Momen arah x (M1) = 42452 ton.m Momen arah y (M2) = 66798 ton.m Reaksi vertikal (F3) = 2653 ton. M2 66798 x = = = 25 m F3 2653 M1 42452 y = = = 16 m F3 2653 IV - 9

Tabel 4.4 Berat lantai dan lokasi titik berat lantai gedung Lantai Basement-2 s/d Lantai 3 Berat Massa Mx My x y (Ton) (Ton.s 2 /m) (Ton-m) (Ton-m) (m) (m) 2694 275 43102 71671 27 16 Lantai 3 s/d Lantai 8 2653 271 43452 66798 25 16 Lantai 8 s/d Lantai 21 2277 232 36422 57093 25 16 Lantai 21 s/d Lantai 24 1892 193 30263 47167 25 16 4.3.3.6 Analisis Spectrum Respon dan Pembatasan Waktu Getar Berdasarkan SNI Gempa 2002, struktur bangunan gedung beraturan harus memenuhi beberapa persyaratan, tinggi struktur gedung diukur dari taraf penjepitan lateral tidak lebih dari 10 tingkat atau 40 m. Sedangkan gedung ini memiliki tinggi struktur gedung 106 m diukur dari taraf penjepitan lateral. Oleh karena itu, bangunan ini tidak memenuhi syarat struktur bangunan gedung beraturan dan beban gempa yang bekerja pada struktur dihitung dengan metode analisis dinamis ragam spektrum respon dengan bantuan software SAP2000. Kombinasi pembebanan yang ditinjau di dalam analisis : Kombinasi 1 = 1,2 D + 1,6 L Kombinasi 2 = 1,2 D + 1,0 L + 1,0 (I/R) Ex + 0,3 (I/R) Ey = 1,2 D + 1,0 L + 0,118 Ex + 0,035 Ey Kombinasi 3 = 1,2 D + 1,0 L + 0,3 (I/R) Ex + 1,0 (I/R) Ey = 1,2 D + 1,0 L + 0,035 Ex + 0,118 Ey Model massa terpusat Struktur bangunan gedung dimodelkan sebagai struktur dengan massa-massa terpusat pada bidang lantainya (lump-mass model). Dengan menggunakan model ini, massa dari suatu lantai bangunan dipusatkan pada titik berat lantainya. Untuk membuat model massa IV - 10

terpusat (lump mass model) dari struktur, maka joint-joint yang terdapat pada satu lantai harus dikekang (constraint). Hal ini dimaksudkan agar joint-joint ini dapat berdeformasi secara bersama-sama, jika pada lantai yang bersangkutan mendapat pengaruh gempa. Besarnya massa terpusat di tiap lantai dapat dilihat pada tabel 4.4 dimana Massa lantai diinput sebagai Joint Masses pada software SAP2000. Analisis Modal Analisis modal 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. Dalam analisis modal ini, waktu getar yang akan ditinjau adalah 24 ragam getar (mode shape) pada struktur gedung. Efektifitas penentuan jumlah ragam getar yang akan ditinjau pada struktur gedung dapat dilihat dari hasil analisis pada software SAP2000. Jumlah ragam getar yang akan kita tinjau dapat dianggap cukup efektif jika persentase beban dinamik yang bekerja sudah lebih dari 90% pada Modal Load Participation Ratios. Hasil analisis Modal Load Participation Ratios sebagai berikut : M O D A L L O A D P A R T I C I P A T I O N R A T I O S CASE: MODAL LOAD, ACC, OR LINK/DEF STATIC DYNAMIC EFFECTIVE (TYPE) (NAME) (PERCENT) (PERCENT) PERIOD ACC UX 99.9799 89.3928 3.277899 ACC UY 99.9935 92.9408 3.987633 ACC UZ 95.6533 69.1706 0.301995 ACC RX 99.9991 98.3811 4.039327 ACC RY 99.9970 96.4737 3.322151 ACC RZ 99.9868 91.0130 3.801968 (*) NOTE: DYNAMIC LOAD PARTICIPATION RATIO EXCLUDES LOAD APPLIED TO NON-MASS DEGREES OF FREEDOM IV - 11

Untuk mendefinisikan waktu getar dilakukan perhitungan dalam modal analysis case. Dari hasil analisis dengan software SAP2000 dapat diketahui bahwa waktu getar terbesar pada struktur gedung adalah 4,04 detik. Hasil analisis perhitungan periode getar struktur dapat dilihat berikut ini. E I G E N M O D A L A N A L Y S I S 10:33:19 CASE: MODAL USING STIFFNESS AT ZERO (UNSTRESSED) INITIAL CONDITIONS NUMBER OF STIFFNESS DEGREES OF FREEDOM = 27240 NUMBER OF MASS DEGREES OF FREEDOM = 9400 MAXIMUM NUMBER OF EIGEN MODES SOUGHT = 32 MINIMUM NUMBER OF EIGEN MODES SOUGHT = 1 NUMBER OF RESIDUAL-MASS MODES SOUGHT = 0 NUMBER OF SUBSPACE VECTORS USED = 24 RELATIVE CONVERGENCE TOLERANCE = 1.00E-09 FREQUENCY SHIFT (CENTER) (CYC/TIME) =.000000 FREQUENCY CUTOFF (RADIUS) (CYC/TIME) = -INFINITY- ALLOW AUTOMATIC FREQUENCY SHIFTING = NO Found mode 1 of 32: EV= 2.4148266E+00, f= 0.247322, T= 4.043309 Found mode 2 of 32: EV= 3.5669928E+00, f= 0.300588, T= 3.326816 Found mode 3 of 32: EV= 1.0431262E+01, f= 0.514030, T= 1.945411 Found mode 4 of 32: EV= 2.7671772E+01, f= 0.837218, T= 1.194432 Found mode 5 of 32: EV= 3.9594316E+01, f= 1.001467, T= 0.998535 Found mode 6 of 32: EV= 7.5576830E+01, f= 1.383612, T= 0.722746 Found mode 7 of 32: EV= 1.0042308E+02, f= 1.594913, T= 0.626994 Found mode 8 of 32: EV= 1.5044778E+02, f= 1.952149, T= 0.512256 Found mode 9 of 32: EV= 2.0728222E+02, f= 2.291401, T= 0.436414 Found mode 10 of 32: EV= 2.3082942E+02, f= 2.418052, T= 0.413556 Found mode 11 of 32: EV= 3.6692333E+02, f= 3.048652, T= 0.328014 Found mode 12 of 32: EV= 3.9757170E+02, f= 3.173422, T= 0.315117 Found mode 13 of 32: EV= 4.2549960E+02, f= 3.282991, T= 0.304600 Found mode 14 of 32: EV= 4.5374164E+02, f= 3.390193, T= 0.294968 Found mode 15 of 32: EV= 5.3244417E+02, f= 3.672461, T= 0.272297 Found mode 16 of 32: EV= 6.1588443E+02, f= 3.949751, T= 0.253181 Found mode 17 of 32: EV= 6.3118222E+02, f= 3.998504, T= 0.250094 Found mode 18 of 32: EV= 6.9849376E+02, f= 4.206311, T= 0.237738 Found mode 19 of 32: EV= 7.0635609E+02, f= 4.229918, T= 0.236411 Found mode 20 of 32: EV= 7.0841787E+02, f= 4.236087, T= 0.236067 Found mode 21 of 32: EV= 7.1879585E+02, f= 4.267003, T= 0.234357 Found mode 22 of 32: EV= 9.0226862E+02, f= 4.780662, T= 0.209176 Found mode 23 of 32: EV= 9.1351287E+02, f= 4.810359, T= 0.207885 Found mode 24 of 32: EV= 9.1634506E+02, f= 4.817810, T= 0.207563 Found mode 25 of 32: EV= 9.4957932E+02, f= 4.904399, T= 0.203899 Found mode 26 of 32: EV= 1.0468731E+03, f= 5.149525, T= 0.194193 Found mode 27 of 32: EV= 1.1013173E+03, f= 5.281732, T= 0.189332 Found mode 28 of 32: EV= 1.1194280E+03, f= 5.324983, T= 0.187794 Found mode 29 of 32: EV= 1.2178134E+03, f= 5.554059, T= 0.180048 Found mode 30 of 32: EV= 1.2483338E+03, f= 5.623226, T= 0.177834 Found mode 31 of 32: EV= 1.2660773E+03, f= 5.663048, T= 0.176583 Found mode 32 of 32: EV= 1.3605344E+03, f= 5.870497, T= 0.170343 NUMBER OF EIGEN MODES FOUND = 32 NUMBER OF ITERATIONS PERFORMED = 39 NUMBER OF STIFFNESS SHIFTS = 0 IV - 12

Pembatasan waktu getar fundamental struktur 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 (detik) n = Jumlah tingkat gedung ξ = koefisien pembatas yang ditetapkan berdasarkan tabel 4.5 Tabel 4.5 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 Sumber : Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1726-2002) Pembatas waktu getar pada gedung : T < ξ n = T < 0,19 x 24 T < 4,56 detik T maksimal yang terjadi = 4,04 detik < 4,56 detik (aman) ` IV - 13

Gambar 4.5. Bentuk Deformasi Struktur akibat ragam getar pertama (Periode Getar 1 = 4,04 detik) 4.4 PERHITUNGAN STRUKTUR BAWAH Struktur bawah / pondasi suatu bangunan harus diperhitungkan terhadap gaya aksial, geser, dan momen lentur. Pada struktur bawah gedung ini direncanakan menggunakan pondasi bore pile dan pile cap. 4.4.1 Perhitungan Pondasi Bore Pile Dasar Analisa Perhitungan Direncanakan pondasi yang akan digunakan adalah pondasi bore pile dengan perimbangan sebagai berikut: a. Kemudahan dalam pelaksanaan. b. Mempunyai angka efisiensi yang lebih besar dalam waktu pelaksanaan dibandingkan dengan pondasi tiang pancang. c. Tingkat kebisingan yang minim. d. Kemampuan yang baik dalam menahan beban struktur. e. Tidak mempengaruhi pondasi gedung di sekitar lokasi. Rencana Dimensi Tiang Tiang pondasi bored pile direncanakan dengan dimensi sebagai berikut: Pondasi dengan diameter 100 cm. IV - 14

Diameter (D) = 1,0 m Luas penampang (A) = 0,785 m 2 Keliling (U) = 3,142 m Kondisi Tanah Dasar Berdasarkan data tanah, didapatkan data tanah pada kedalaman 30 m. N SPT = 59 Perhitungan Daya Dukung Tiang Tunggal Daya Dukung Tiang Berdasarkan N-SPT ( q P = d A) + ( U Σli SF fi ) W Bp Dimana : q d = Daya dukung tanah (Ton/m 2 ) A = Luas penampang bore pile (m 2 ) U = Keliling bore pile (m) SF = Safety Factor (2,5 ~ 3) W Bp = Berat Bore Pile (Ton) Nilai q d untuk pondasi tiang yang dicor di tempat diambil berdasarkan tabel dibawah ini : Tabel 4.6 Nilai q d untuk pondasi tiang yang dicor di tempat. Jenis Tanah Nilai SPT Q d (t/m 2 ) Lapisan Kerikil N > 50 50 > N > 40 40 > N > 30 750 525 300 Lapisan berpasir N > 30 300 Lapisan lempung keras 3 q u Tanah pada kedalaman 30 m adalah pasir berkerikil hitam dengan kondisi sangat padat (N > 50) maka q d = 750 Ton/m 2. Untuk intensitas gaya geser dinding tiang (f i ) pada tiang yang dicor di tempat adalah N/2, tetapi tidak boleh lebih besar dari 12. IV - 15

Tabel 4.7. Perhitungan Σl i f i Kedalaman Tebal lapisan Jenis Tanah N f i (t/m 2 ) l if i (t/m) 0,0-8,0 8 Lempung kelanauan berpasir 4,7 2,35 18,8 8,0 11,0 3 Pasir kelanauan 24 12 36 11,0 14,0 3 Cadas muda 34 12 36 14,0 16,5 3,5 Pasir halus 34,5 12 42 16,5 20,0 3,5 Cadas muda 46 12 42 20,0 23,5 3,5 Batu lempung 60,5 12 42 23,5 25,0 1,5 Pasir halus 70 12 18 25,0 27,0 2 Cadas kepasiran 56 12 24 27,0 30,0 3 Batu lempung kepasiran 64,5 12 36 Jumlah 294,8 Pondasi dengan diameter 1 m. (qd A) + (U Σlifi ) P = 25 π 2,5 2 ( 0, d L) (750 0,785) + (3,142 294,8) P = π 2,5 P = 590,297 Ton ( 0,25 1 2 20) Jumlah bore pile di tiap-tiap kolom dihitung dengan membagi reaksi tumpuan vertikal pada masing-masing kolom dengan daya dukung 1 bore pile. Untuk kemudahan dalam pelaksanaan dan perhitungan, jumlah bore pile di tiap kolom diambil menjadi 2, 4, 6 dan 8 buah bore pile. Sedangkan untuk jumlah bore pile dibawah ruang core wall dihitung dengan menjumlah semua reaksi vertikal pada tumpuan core wall dan membaginya dengan daya dukung 1 buah bore pile. Jumlah bore pile dapat dilihat pada tabel 4.8 berikut ini : IV - 16

Tabel 4.8. Jumlah Bore Pile Titik Reaksi Vertikal Jumlah Bore Pile Tumpuan (Ton) Perlu Terpasang 1 2273.55 3.9 4 2 2201.59 3.7 4 3 2201.59 3.7 4 4 2273.55 3.9 4 5 2122.93 3.6 4 6 2050.97 3.5 8 7 2050.97 3.5 8 8 2122.93 3.6 4 9 1922.11 3.3 6 15 1922.11 3.3 8 20 3536.92 6.0 6 23 3536.92 6.0 6 28 598.46 1.0 29 3533.38 6.0 30 544.97 0.9 6 31 22.12 0.0 38 22.12 0.0 39 544.97 0.9 40 3533.38 6.0 6 41 598.46 1.0 42 2127.70 3.6 4 43 1994.09 3.4 8 44 1994.09 3.4 8 45 2127.70 3.6 4 46 1913.95 3.2 4 47 1780.34 3.0 4 48 1780.34 3.0 4 49 1913.95 3.2 4 50 1771.45 3.0 4 51 1637.84 2.8 4 52 1637.84 2.8 4 53 1771.45 3.0 4 54 1495.34 2.5 4 55 1495.34 2.5 4 10 479.60 0.8 11 705.79 1.2 12 892.71 1.5 13 705.79 1.2 14 479.60 0.8 16 623.89 1.1 17 623.89 1.1 18 606.71 1.0 19 606.71 1.0 21 392.79 0.7 22 392.79 0.7 20 24 571.67 1.0 25 571.67 1.0 26 554.50 0.9 27 554.50 0.9 32 393.57 0.7 33 444.05 0.8 34 235.38 0.4 35 235.38 0.4 36 444.05 0.8 37 393.57 0.7 IV - 17

Permodelan Struktur Bored pile Perhitungan bore pile dibuat dengan bantuan software SAP2000, dimensi yang diinput sesuai dengan rencana dimensi bore pile yaitu diameter 100 cm dan panjang 20 m. Beban yang dimasukkan pada permodelan bore pile adalah nilai reaksi terbesar dari permodelan struktur pile cap. Sedangkan untuk tumpuan digunakan model tumpuan spring untuk memodelkan tumpuan bore pile pada tanah. k sv merupakan modulus of subgrade tanah, didapat dari data tanah sebesar 117,50 kg/cm 3. Angka ini dikalikan dengan luas penampang / luas keliling bore pile lalu diinput sebagai kekakuan tumpuan pegas (spring stiffness). Perhitungan Efisiensi Bore Pile Pile Cap 1 θ ( n 1) m + ( m 1) n Eff = 1 90 ( m n) 26,57 (1 1)2 + (2 1)1 Eff = 1 90 (2 1) Eff = 85,24 % Pile Cap 2 Eff Eff θ ( n 1) m + ( m 1) n = 1 90 ( m n) = 1 26,57 (2 90 1)2 + (2 1)2 (2 2) Eff = 70,48 % Pile Cap 3 Eff Eff θ ( n 1) m + ( m 1) n = 1 90 ( m n) 26,57 (3 1)2 + (2 1)3 = 1 90 (3 2) Eff = 65,56 % IV - 18

Pile Cap 4 Eff Eff θ ( n 1) m + ( m 1) n = 1 90 ( m n) 26,57 (3 1)3 + (3 1)3 = 1 90 (3 3) Eff = 60,64 % Pile Cap 5 Eff Eff θ ( n 1) m + ( m 1) n = 1 90 ( m n) 18,43 = 1 90 (4 1)5 + (5 1)4 (4 5) Eff = 68,26 % 4.4.2 Perhitungan Pile Cap Pile cap berfungsi untuk menyalurkan beban dari kolom-kolom pada struktur atas ke pondasi bore pile. Reaksi tumpuan dari permodelan struktur gedung utama digunakan sebagai beban dalam perhitungan pile cap, sedangkan output reaksi perletakan nya digunakan untuk mendesain tulangan bore pile. Rencana Tebal dan Dimensi Pile Cap Agar tidak terjadi penurunan yang berbeda-beda pada pondasi bore pile, digunakan pile cap. Pile cap direncanakan untuk menyalurkan gaya aksial dari kolom kepada bored pile. Ada lima tipe pile cap yang digunakan pada struktur gedung ini. Tabel 4.9. Tipe dan dimensi Pile Cap Tipe Jumlah Tebal Lebar Panjang Luas Pile Cap Tiang (m) (m) (m) (m 2 ) Pile Cap 1 2 2 2 4 8 Pile Cap 2 4 2 4 4 16 Pile Cap 3 6 2 4 6 24 Pile Cap 4 8 2 6 6 36 Pile Cap 5 20 2.5 14 16 224 IV - 19

Permodelan Struktur Pile cap Pondasi pile cap dimodelkan sebagai berikut : Gambar 4.6. Permodelan Pile Cap 1 (2 Bore Pile) Gambar 4.7. Permodelan Pile Cap 2 (4 Bore Pile) IV - 20

Gambar 4.8. Permodelan Pile Cap 3 (6 Bore Pile) Gambar 4.9. Permodelan Pile Cap 4 (8 Bore Pile) Gambar 4.10. Permodelan Pile Cap 4 (20 Bore Pile) IV - 21

Perhitungan luas tulangan pile cap yang dibutuhkan menggunakan bantuan software SAP2000. Pile cap dimodelkan sebagai balok dengan tebal 2 m, dan lebar 1 m yang menggunakan tumpuan jepit di salah satu ujungnya. Lalu, momen dari hasil analisis ditempatkan di ujung yang lain sebagai beban terpusat, untuk menciptakan momen sebesar yang terjadi pada pile cap. Dari pemodelan struktur seperti itu, dapat diperoleh luas tulangan yang dibutuhkan pada pile cap. Input beban pada perhitungan Pile Cap Gaya yang diinput untuk perhitungan tulangan pile cap yaitu : Tabel 4.10. Input beban untuk perhitugan tulangan Pile Cap 1, 2, 3, 4 Tipe F1 F2 F3 M1 M2 M3 Pile Cap (Ton) (Ton) (Ton) (Ton.m) (Ton.m) (Ton.m) Pile Cap 1 6.592 14.202 1495.34 30.292 10.558 0.22 Pile Cap 2 26.02 16.60 2273.55 35.05 29.53 0.22 Pile Cap 3 71.45 45.62 3536.92 24.82 42.75 0.07 Pile Cap 4-135.51 145.82 4698.94 42.52 1685.08 17.24 Sedangkan untuk perhitungan pile cap 5 beban yang diinput adalah reaksi tumpuan dari model corewall besarnya beban adalah sebagai berikut : Tabel 4.11. Input beban untuk perhitugan tulangan Pile Cap 5 Titik F1 F2 F3 M1 M2 M3 (No. Joint) (Ton) (Ton) (Ton) (Ton.m) (Ton.m) (Ton.m) 10 63.32 61.71 479.60 1.07 1.57 0.00 11 0.71 13.45 705.79 2.53 0.77 0.01 12 1.01 16.75 892.71 3.48 1.04 0.00 13 0.71 13.45 705.79 2.53 0.77-0.01 14 63.32-48.48 479.60 1.07 1.57 0.04 16 18.60 0.44 623.89 0.46 3.91 0.00 17 18.60 0.44 623.89 0.46 3.91 0.00 18 18.60 0.45 606.71 0.46 3.91 0.00 19 18.60 0.45 606.71 0.46 3.91 0.00 21 12.40 0.30 392.79 0.31 2.53 0.00 22 12.40 0.30 392.79 0.31 2.53 0.00 24 18.60 0.45 571.67 0.46 3.91 0.00 25 18.60 0.45 571.67 0.46 3.91 0.00 26 18.60 0.45 554.50 0.47 3.91 0.00 27 18.60 0.45 554.50 0.47 3.91 0.00 IV - 22

32-38.82 52.59 393.57 1.10 1.57 0.00 33 0.60-4.34 444.05 2.53 0.63 0.00 34 0.22-55.20 235.38 0.57 0.29 0.02 35 0.22 67.28 235.38 1.75 0.29-0.02 36 0.60 23.45 444.05 1.82 0.63 0.00 37-38.82-40.17 393.57 1.10 1.57 0.04 Perhitungan Tulangan Pile Cap Dari hasil analisis diperoleh besarnya momen pada masing-masing pile cap sebagai berikut : Tabel 4.12. Momen yang terjadi pada Pile Cap Tipe M11 Maks M11 Min M22 Maks M22 Min Pile Cap (Ton.m/m) (Ton.m/m) (Ton.m/m) (Ton.m/m) Pile Cap 1 244 505 129 230 Pile Cap 2 974 157 989 171 Pile Cap 3 1383 233 1325 172 Pile Cap 4 1800 915 2430 296 Pile Cap 5 438 162 480 112 Gambar 4.11. Momen arah 1-1 dan 2-2 pada Pile Cap 1 (2 Bore Pile) Gambar 4.12. Momen arah 1-1 dan 2-2 pada Pile Cap 2 (4 Bore Pile) IV - 23

Gambar 4.13. Momen arah 1-1 dan 2-2 pada Pile Cap 3 (6 Bore Pile) Gambar 4.14. Momen arah 1-1 dan 2-2 pada Pile Cap 4 (8 Bore Pile) Gambar 4.15. Momen arah 1-1 dan 2-2 pada Pile Cap 5 (20 Bore Pile) Luas tulangan pile cap yang dibutuhkan dan tulangan yang terpasang adalah sebagai berikut : Tabel 4.13. Luas Tulangan yang dibutuhkan pada Pile Cap Tipe M11 Bawah M11 Atas M22 Bawah M22 Atas Pile Cap (mm 2 ) (mm 2 ) (mm 2 ) (mm 2 ) Pile Cap 1 2344,27 4882,88 1235.96 2209.02 Pile Cap 2 8394.93 1749.54 8522.73 1908.60 Pile Cap 3 12119.30 2600.06 11582.30 1915.01 Pile Cap 4 14582.00 2670.70 14318.70 2312.71 Pile Cap 5 9479.80 4548.79 10434.40 3130.03 IV - 24

Tabel 4.14. Tulangan yang dipasang pada Pile Cap Tipe M11 Bawah M11 Atas M22 Bawah M22 Atas Pile Cap (mm 2 ) (mm 2 ) (mm 2 ) (mm 2 ) Pile Cap 1 3D25-100 2D25-100 3D25-100 2D25-100 Pile Cap 2 3D25-100 2D25-100 3D25-100 2D25-100 Pile Cap 3 3D25-100 2D25-100 3D25-100 2D25-100 Pile Cap 4 3D25-100 2D25-100 3D25-100 2D25-100 Pile Cap 5 3D25-100 2D25-100 3D25-100 2D25-100 Perhitungan Tulangan Bore Pile Dari hasil analisis dan desain diperoleh besarnya luas tulangan bore pile yang dibutuhkan sebagai berikut : Luas Tulangan Longitudinal = 7854 mm 2 Diameter Tul. Longitudinal = D22 ( As = 380,13 mm 2 ) Jumlah Tul. Longitudinal = 7854 mm 2 /380,13 mm 2 = 20,66 22 Tulangan Longitudinal yang dipasang 22D22 (As = 8362,92 mm 2 ) Luas Tulangan Geser = 0 mm 2 /mm Diameter Tul. Geser = Ø10 ( A = 78,5 mm 2 ) Tul. Geser Dipasang = Ø10-250 Tul. spiral praktis (As = 314 mm 2 ) Gambar Penulangan Bore Pile adalah sebagai berikut : Gambar 4.16. Penulangan Bore Pile (d = 1 m, L = 20 m) 4.4 PERHITUNGAN PELAT LANTAI Pelat lantai dihitung menggunakan bantuan software SAP2000. Hasil dari analisis merupakan momen yang terjadi pada pelat lantai dan digunakan untuk menghitung penulangan pelat lantai. IV - 25

4.5.1 Penentuan Tebal Pelat Lantai Berdasarkan buku Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Gedung (SNI03-1728-2002 pasal 16.5(3)), ketebalan pelat yang digunakan dalam sistem struktur flat plate biasanya memiliki ketebalan 125-250 mm. Jadi, untuk ketebalan pelat lantai pada gedung ini diambil sebesar t = 250 mm. 4.5.2 Pembebanan pada pelat lantai Beban yang bekerja pada pelat lantai berupa beban mati dan beban hidup. Menurut Tata Cara Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah Dan Gedung (SNI 03-1727-1989), beban mati direncanakan sebesar 100 kg/m 2 dan beban hidup sebesar 250 kg/m 2 (untuk lantai perkantoran) dan 400 kg/m 2 (untuk lantai parkir). Kombinasi pembebanan yang dipakai adalah 120% beban mati ditambah 160% beban hidup. Wt = 1.2 DL + 1.6 LL Dimana : DL = Beban mati (berat sendiri) struktur. LL = Beban hidup total (beban berguna). 4.5.3 Karakteristik Material Beton Struktur pelat lantai direncanakan dengan menggunakan material beton bertulang dengan mutu beton f c = 25 MPa (K-300) dan mutu tulangan ulir Fy = 400 MPa 4.5.4 Analisis dan Desain Penulangan Pelat Lantai Dari hasil analisis diperoleh besarnya gaya-gaya dalam dan deformasi struktur sebagai berikut : Momen arah 1-1 maksimum = 5824,45 kg.m/m Momen arah 1-1 minimum = -7764,72 kg.m/m Momen arah 2-2 maksimum = 5740,20 kg.m/m Momen arah 2-2 minimum = -5099,40 kg.m/m Deformasi vertikal pada pelat Lendutan akibat beban mati = 2,1 mm Lendutan akibat beban hidup = 0,7 mm Lendutan Total = 2,8 mm L 10000 Syarat lendutan yang terjadi = δ = = = 27,78 mm (Aman) 360 360 IV - 26