BAB III METODOLOGI PERANCANGAN 3.1 Diagram Alir Perancangan Mulai Pengumpulan Data Perencanaan Awal Pelat Balok Kolom Flat Slab Ramp Perhitungan beban gempa statik ekivalen Analisa Struktur Cek T dengan rumus T-Railegh Cek Perbandingan hasil perhitungan beban gempa cara T-Raylegh dengant empiris toleransi <20% Cek Drift Perbaiki ukuran kolom Penulangan Struktur Selesai III-1
3.2 Prarencana Desain Dari diagram alir diatas Setelah pengumpulan data, berikutnya dilakukan prarencana desain untuk menghitung dimensi-dimensi awal struktur. Tahap ini meliputi prarencana pelat, balok, kolom, flat slab dan Ramp/tangga. 3.2.1 Prarencana pelat lantai pelat adalah bidang datar yang lebar dengan arah horizontal. Pelat umumnya ditumpu oleh balok beton bertulang yang dicor secara bersamaan. Tetapi ada juga pelat yang ditumpu secara langsung oleh kolom, dalam hal ini disebut struktur flat slab. Pelat dapat bertumpu hanya pada kedua sisi yang berlawanan saja disebut pelat satu arah. Pada jenis pelat ini, beban-beban ditahan tegak lurus terhadap balok-balok penumpunya, momen yang terjadi pada penampang hanya satu arah. Dalam keadaan lain, pelat dapat ditumpu oleh balok pada keempat sisinya, disebut pelat dua arah. Pada pelat ini bekerja momen dalam dua arah. Pelat satu arah diasumsikan sebagai rangkaian pelat-pelat selebar 1 meter yang terlepas satu sama lain. Sedangkan pada pelat dua arah umumnya mempunyai rasio bentang panjang terhadap bentang pendek tidak lebih dari dua. SNI 03-2487- 2002 menetapkan aturan tebal minimum pelat sebagai berikut. III-2
1. Untuk pelat satu arah Tabel 3.1 persyaratan tebal minumum pelat satu arah Komponen struktur Dua tumpuan sederhana Tebal minimum h Satu ujung menerus Kedua ujung menerus Kantilever Komponen yang tidak menahan atau tidak disatukan dengan partisi atau konstruksi lain yang mungkin akan rusak oleh lendutan yang besar Pelat masif l l l l satu arah 20 24 28 10 Balok atau l l l l pelat rusuk 16 18,5 21 8 satu arah Catatan : Panjang bentang dalam mm. Nilai yang diberikan harus di gunakan langsung untuk komponen struktur dengan beton normal (Wc = 2400 kg/m3) dan tulangan BJTD 40. Untuk kondisi lain, nilai diatas harus dimodifikasikan sebagai berikut : a) Untuk struktur beton ringan dengan berat jenis diantara 1500 kg/m3, nilai tadi harus dikalikan dengan 1,65-(0,0003)Wc tetapi tidak kurang dari 1,09, dimana Wc adalah berat jenis dalam kg/m3 b) Untuk Fy selain 400 mpa, nilainya harus di kalikan dengan (0,4+ fy ) 700 2) Untuk pelat dua arah a) Untuk Untuk αm > 2.0 Pelat tanpa penebalan h 120 mm Pelat tanpa penebalan h 100 mm b) Untuk 0.2 < αm 0.2 h ln 0,8+ fy 1500 36+5β (αm 0,2) tebal pelat = tidak boleh kurang dari 120 mm c) Untuk αm > 0.2 III-3
h ln 0,8+ fy 1500 36+9β tebal pelat = tidak boleh kurang dari 90 mm Dimana : β = Panjang sisi terpanjang panjang sisi terpendek αm = nilai rata dari α α = perbandingan kekakuan balok dengan pelat pada sisi yang ditinjau fy = tegangan leleh baja untuk pelat ln = bentang bersih pelat, yaitu bentang bersih L antara kedua bidang permukaan tumpuan ditambah dengan ½ panjang perletakan a pada setiap ujungnya, seperti terlihat pada gambar bentang teoritis berikut. Gambar 3.1 : Bentang bersih pelat Setelah menentukan tebal dan bentang pelat, kemudian dilanjutkan dengan perhitungan beban-beban yang bekerja pada pelat tersebut. Perhitungan dapat dilakukan dengan menggunakan rumus : W U = 1.2 WD + 1.6 WL Dimana : W U = beban ultimit W D = beban mati W L = beban hidup III-4
3.2.2 Prarencana balok Secara umum perkiraan awal dimensi balok dapat dihitung dengan rumus : 1) H = 1 1 1 l sampai dengan l (tanpa prestress), l ( balok prestress). 12 10 24 Dengan l = bentang terpanjang. 2) B = 1 2 H sampai dengan 2 3 H SNI 03-2847-2002 menetapkan lebar efektif balok tidak boleh lebih dari : a) Bef = Bw + 1 2 L1 + 1 2 L2 b) Bef = Bw + 8 hp + 8 hp c) Bef = L 4 Dimensi balok yang sudah didapat harus memenuhi dengan persyaratan berikut : a) b w min 250 mm b) b w /h 0.3 c) ρ min < ρ < ρ max untuk wilayah gempa 2, 3 dan 4 persyaratan yang harus dipenuhi adalah ρmin < ρ < ρmax 3.2.3 Prarencana kolom Kolom adalah bagian vertical struktur yang menyalurkan gaya aksial dengan atau tanpa momen. Ukuran penampang kolom biasanya lebih kecil dari pada tingginya. Kolom menahan beban vertical dari lantai dan atap untuk disalurkan ke pondasi. III-5
Untuk kolom-kolom yang dominan menerima gaya aksial atau momen yang bekerja sangat kecil, ukuran awal kolom dapat diperkirakan dengan rumus : 1) untuk kolom dengan tulangan sengkang spiral dapat dihitung dengan Rumus Ag Pu 0,5 (fc + fy.ρt ) 2) untuk kolom dengan tulangan sengkang pengikat dapat dihitung dengan rumus Ag Pu 0,4 (fc + fy.ρt ) 3.2.4 Perencanaan Dimensi (tebal) Untuk Flat Slab : Berdasarkan sumber Structural design guide to ACI building code, table 13-1 (James G. MacGregor & James K. Wight) atau Tabel 1 halaman 14, tebal minimum pelat tanpa balok sisi untuk panel interior dengan fy = 60000 psi 400 mpa maka diambil Ln = 800 36 36 diasumsikan t = 250 mm 3.2.5 Perencanaan Dimensi Untuk Drop Panel : = 22,2 cm = 25 cm, maka tebal pelat untuk flat slab ACI ps.9.5.3.2 mengatur tentang tebal drop panel yaitu, jika drop panel dibawah pelat 1 4 hs (hs = tebal pelat) dan jarak dari as kolom ke ujung drop panel 1 6 l 1 maka pelat dapat dipertipis 10%. Gambar 3.2 : Area drop panel III-6
Mencari Dimensi drop panel = t 1 1 h 3 4 b 1 antara 0,15 lα s/d 0,25 lα lα = 1 (l+b) 2 I= ukuran terpanjang untuk panel = 10000 mm (lihat gambar) B= ukuran terpendek untuk panel = 8000 mm (lihat gambar) Dari rumus tersebut, maka dapat di tentukan drop panel sebagai berikut : h s = 250 mm t 1 1 x 250 mm 4 b1 antara 0,15 lα s/d 0,25 lα maka ukuran drop panel dapat ditentukan Gambar 3.3 : area struktur flat plate/slab yang ditinjau III-7
3.2.6. Pembebanan pada flat slab: Pembebanan flat slab pada daerah interior dan exterior yang tidak menggunakan balok sisi dibagi 3 bagian yaitu : 1. Beban jalur kolom 2. Beban jalur tengah pada pelat lantai 3. Beban jalur kolom Untuk lebih jelasnya lihat gambar pembebanan berikut. α1.l2² α2.l1² Gambar 3.4 : area pembebanan flat slab tanpa balok Notasi l1 dan l2 adalah nilai terkecil dari 0,25 l1 atau 0,25 l2 Sedangkan pembebanan flat slab yang memakai balok sisi akan terjadi pembebanan kombinasi antara pembebanan pada jalur kolom dan pembebanan pada balok konvensional yang terlihat pada metode amplop. Beban pada flat slab akan terjadi pada dua arah yaitu arah horizontal (x) dan arah vertical (y) seperti gambar pembebanan berikut. III-8
Gambar 3.5 : distribusi bidang momen pada bentang exterior dan bentang interior Gambar 3.6 : Asumsi distribusi tegangan geser untuk kolom interior III-9