BAB IV POKOK PEMBAHASAN DESAIN 4.1 Perencanaan Awal (Preliminary Design) Perhitungan prarencana bertujuan untuk menghitung dimensi-dimensi rencana struktur, yaitu pelat, balok dan kolom agar diperoleh suatu nilai yang optimal. Dari data spesifikasi perencanaan yang akan digunakan sesuai dengan gambar dibawah terdapat dimensi sebagai berikut : 1. Bangunan direncanakan akan digunakan sebagai hunian apartemen dan perkantoran 2. Struktur direncanakan dengan tingkat daktilitas penuh 3. Bangunan 10 lantai 4. Lokasi struktur berada di wilayah gempa 5 lunak 5. Sistem pelat yang digunkan adalah konvensional 6. Kuat tekan beton fc 30 Mpa = 300 kg/cm 2 7. Tegangan leleh tulangan pokok baja fy = 400 Mpa 8. Tegangan leleh tulangan sengkang baja fy s = 240 Mpa 9. Modulus elastistas beton /Ec = 4700 fc Mpa = 4700 30 Mpa = 25742,96 Mpa 10. Modulus elastisitas baja = 2 x 10 5 11. Tinggi lantai 1-10 = 4 m 43
Gambar 4.1 Denah Perencanaan 4.1.1 Pra Rencana Plat 4.1.1.a Menentukan Dimensi Balok Dimensi Balok h = L s/d L 720 s/d 720 = 60 cm s/d 72 cm = 66 cm 65 cm Diambil h = 65 cm Dari persamaan 2.8 didapat lebar balok sebagai berikut : b = h s/d h 65 s/d 65 = 32,5 cm s/d 43,33 cm Diambil b = 40 cm =,, 37,9 cm 40 cm 44
Jadi dimensi balok induk yang digunakan untuk arah y dan arah x adalah 65/40 cm. Ukuran b dan h emenuhi syarat 0,5 < < 0,65 4.1.1.b Dimensi balok anak satu arah Gambar 4.2 dimensi balok satu arah Terhadap arah x h = L s/d L = 36 cm s/d 30 cm 360 s/d 360 = 33 cm 35 cm Karena desain untuk balok anak maka asumsi h = 35 cm Dari persamaan 2.8 didapat lebar balok sebagai berikut : b = h s/d h 35 s/d 35 = 17,5 cm s/d 22,5 cm Diambil bo = 20 cm =,, 20 cm 20 cm Jadi dimensi balok anak yang digunakan untuk arah y adalah 35/20 cm. 4.1.1.c Menentukan Tebal Plat Diambil luas area palat terlebar yaitu 360 x 720 seperti gambar dibawah ini : 45
b = 40 cm Gambar 4.3 Area plat terluas ln = luas bentang ter panjang - 0,5 x b 0,5 x b ln = 720 ( 0,5 x 40 ) ( 0,5 x 40 ) ln = 720 20 20 ln = 680 cm β = = 680/360 = 1,8 < 2 Dari persamaan 2.1 didapat tebal minimum pelat sebagai berikut : Tidak boleh kurang dari h =,, (,) 10,42 cm Dari persamaan 2.2 didapat tebal maksimum pelat sebagai berikut : Tidak perlu lebih dari h,, 15,11 cm Karena batas minimum tebal plat untuk memenuhi standart ketebalan, maka tebal plat yang digunakan terhadap koefisien jepit plat adalah ha = 12 cm 46
4.1.1.d Menentukan koefisien jepit pelat (α m ) Koefisien jepit pelat, α m merupakan nilai rata-rata α untuk semua balok pada tepi suatu panel. Gambar 4.4 Diagram letak α Koefisien jepit pada Plat Balok tepi α 1 = α 4 Gambar 4.5 Penampang balok L satu ujung menerus Untuk α 1 (asumsi tebal pelat 120 mm) balok dengan satu uajung menerus. ht < = = 34,2 cm 35 cm bo = 40 cm ha = 12 cm be < 720 = 180 cm be < bo + = 20 + = 370 cm 47
be < bo + 6 (12) = 20 + 72 = 92 cm diambil lebar ter kecil be = 92 cm Icb = C 1 x bo x ht 3 C 1 I 2b = [1 + ( 1)( = C 1 bo ht ) 3 + ( ) = 0,153 = 0,153 x 20 x 35 3 = 131197,5 cm 4 I 2p = x 300 x 123 = 43200 cm 4 α = =, = 3,06 cm Balok 2 ujung menerus Gambar 4.6 Penampang balok T dengan 2 ujung menerus ht > = = 34,2 cm diambil ht = 30 cm be < 720 = 180 cm be < bo + bo = 20 cm + = 760 cm be < bo + 8 (12) + 8 (12) = 212 cm diambil nilai terkecil be = 180 cm 48
C 1 I 2b I 2p = [1 + ( 1)( = C 1 bo ht = 0,94 x 20 x 30 3 = 507600 cm = 720 12 ) 3 + ] = 0,94 cm = 103680 cm α = = = 4,89 cm Karena panjang bentang sama maka α 2 = α 3 = 4,89 cm α 1 = α 4 = 3,06 α rata-rata =,,,, = 3,97 cm fy = 300 Mpa l n = bentang bersih terpendek pelat = 360 cm α m = 3,97 > 2,0 Tidak perlu lebih dari h,, =, (,),,, = 7,21cm 12 cm Jadi tebal palat yang dipakai adalah 12 cm 49
4.1.1.e Periksa Kekakuan Pelat Terhadap Lendutan (δ) Pelat Bagian Tengah Pembebanan Ultimit Pada Lantai Beban Mati Tebal Pelat : 0,12 m x 24 KN/m 2 = 2,8 KN/m 2 Berat Penutup Lantai : (Keramik + Semen) = 1,6 KN/m 2 + = 4,4 KN/m 2 Beban hidup (W L / LL) Beban hidup untuk lantai perkantoran (250 kg/m 2 ) = 2,5 KN/m 2 Beban ultimit ( Wu ) = 1.2 DL + 1.6 LL = 1.2 x 4,4 + 1.6 x 2,5 = 9,28 KN/m 2 Dari persamaan 2.5 dan 2.6 didapat momen lentur pelat (D) lendutan pelat (δ) sebagai berikut : D = ( ) =,, (, ) = 38614440,3 KN/m Δ = =,,,, = 0,0028 m = 0,28 cm Lendutan izin maksimum (δ izin ) = L/480 = = 1,5 cm sehingga : δ < δ izin = 0,28 cm < 1, 5 cm maka tebal pelat 12 cm dapat digunakan. 50
Pemeriksaan rasio luas tulangan (ρ) pelat Untuk balok yang ujungnya menerus dari tabel 4.1 koefisien momen (Vis dan Kusuma, 1997) memiliki koefisien momen =, maka : M = koef. Momen * Wu * ln 2 M = 1/10 x 9,28 x 6,8 2 = 42,91 KN/m Asumsi diameter tulangan utama = ø 22 mm Asumsi diameter tulangan sengkang = ø 10 mm Asumsi tebal penutup beton = 40 mm Tinggi efektif (d) = 120-40 - 10 = 70 mm = 0.07 m, = 8757,29 KNm. (.) Untuk mencari nilai ρ perlu diketahui data-data sebagai berikut : Φ = 1 fc = 30 Mpa fy = 400 Mpa dari tabel 5.1.j (Vis dan Kusuma, 1997) dengan interpolasi didapat nilai ρ = 0.01755 0.0038 < 0.01755 < 0.0538...Ok! Jadi tebal pelat 12 cm dapat dipakai. 51
4.1.2 Pra Rencana Balok 4.1.2.a Balok Normal (Balok induk) Ditinjau dari luas lantai bentang terpanjang yaitu pelat 720 x 720 cm Dimensi balok 40/65 Tinggi balok ( h ) = 65 cm Lebar balok ( b ) = 40 cm Gambar 4.7 Dimensi balok rencana Dimensi ini kemudian diperiksa dengan syarat-syarat : b w min 250 mm 400 mm 250 mm...ok! 0.3 = 0,61 0.3...Ok! < < min max, < ρ < 0.0035 < ρ < 0.0175 4.1.2.b Periksa Kekakuan Balok Terhadap Lentur Pembebanan Balok Beban Mati 52
Tebal Pelat :0,12 m x 24 KN/m 2 = 2,8 KN/m 2 Berat Penutup Lantai :(Keramik + Semen) = 1,6 KN/m 2 Berat Plafon + Rangka = 0,18 KN/m 2 Berat sendiri balok 0,4 x 0,65 x 24 = 6,24 KN/m 2 + = 10,9 KN/m 2 Beban Hidup : 2,5 KN/m 2 Wu : 1,2 (q d ) + 1,6 (q l ) : 1,2 (10,9) + 1,6 (2,5) : 17,08 KN/m 2 4.1.2.c Pemeriksaan rasio luas tulangan (ρ) balok Untuk balok yang ujungnya menerus dari tabel 4.1 koefisien momen (Vis dan Kusuma, 1997) memiliki koefisien momen =, maka : M = koef. Momen x Wu x ln 2 = x 17,08 x 6,82 = 72,97 KN/m 2 Asumsi diameter tulangan utama = ø 22 mm Asumsi diameter tulangan sengkang = ø 10 mm Asumsi tebal penutup beton = 50 mm Tinggi efektif (d) = 650 50-10 = 590 mm = 0,59 m =,. (. ) = 567,2 mm 53
Untuk mencari nilai ρ perlu diketahui data-data sebagai berikut : Φ = 1 fc = 30 Mpa fy = 400 Mpa d /d = 4/34 = 0,1176 0.1 dari tabel 5.3.j (Vis dan Kusuma, 1997) dengan interpolasi didapat nilai ρ = 0.0076735 0.0035 < 0.00778 < 0.0175...Ok! Jadi dimensi balok 40/65 dapat dipakai. 4.1.3 Pra Rencana Kolom Penentuan Ukuran Kolom Dengan mempertimbangkan keekonomisan struktur, dimensi kolom normal dibagi dalam 3 bagian, yaitu dengan pembagian 1-4, 5-7, 8-10. Gambar 4.8 Beban kolom terbesar 54
1. Pra Rencana Kolom Lantai 8-10 Kolom Normal a. Pembebanan Lantai Atap Lantai Elemen Ukuran Luas Area Koef. Balok Berat Koefisien Pelat Beton elemen P L B H Atap Berat sendiri pelat 7,2 6 0,12 24 124,416 Berat sendiri balok 7,2 6 24 0,4 0,65 67,1616 Plafon + M/E 7,2 6 0,5 21,6 Water profing 7,2 6 0,15 6,48 Air Hujan 7,2 6 0,5 21,6 Tabel 4.1 Perhitungan pembebanan lantai atap Beban Mati Pd 10 = 124.416 + 67,16 +21,6 + 6,48 + 21,6 = 219,65 KN Beban Hidup Pl 10 = 7,2 x 6 x 1 = 43,2 KN Pu 10 = 1,2 ( Pd 10 ) + 1,6 ( Pl 10 ) = 263,58 + 69,12 = 332,7 KN b. Pembebanan Lantai 9 Lantai Digunakan untuk perkantoran Elemen Luas Area Tebal Tabel 4.2 Perhitungan pembebanan kolom lantai 9 Beban Mati Pd 9 = 124,416 + 67,16 +21,6 = 260,69 KN Ukuran Balok Koef Koef Hasil P L Plat B H Beton Elemen Koefisien Atap Berat sendiri Plat 7.2 6 0.12 24 124.416 Berat sendiri Balok 7.2 6 0.4 0.65 24 67,16 Plafound + ME 7.2 6 0.5 21.6 Beban Hidup Pl 9 = 7,2 x 6 x 2,5 = 108 KN 55
Pu 9 = 1,2 ( Pd 9 ) + 1,6 ( Pl 9 ) + Pl 10 = 312,83 + 172,8 + 332,7 = 818,34 KN c. Pembebanan Lanta 8 Luas Ukuran Tebal Lantai Elemen Area Balok Koef Koef Hasil P L Plat B H Beton Elemen Koefisien Atap Berat sendiri Plat 7.2 6 0.12 24 124.416 Berat sendiri Balok 7.2 6 0.4 0.65 24 67,16 Plafound + ME 7.2 6 0.5 21.6 Tabel 4.3 Perhitungan pembebanan kolom lantai 8 Beban Mati Pd 9 = 124.416 + 67,16 +21,6 = 260,69 KN Beban Hidup Pl 9 = 7,2 x 6 x 2,5 = 108 KN Pu 8 = 1,2 ( Pd 8 ) + 1,6 ( Pl 8 ) + Pu9 = 312,83 + 172,8 + 818,34 = 1303,98 KN Untuk penentuan desain kolom semua disamaratakan, jadi untuk kolom normal sama dengan kolom besar. Dari data diatas, dapat dihitung dimensi dari kolom dengan menggunakan: Ag, Ag = b x d Ag = 2/3 x d x d d = 3/2 x Ag H = d + 40 56
Ag =, = 1082420 mm 2,, Ag = b x d Ag = 2/3 d x d d 2 = x Ag = x 1082420 mm2 d = 721613,33 mm d = 849,47 mm H = d + 40 H = 849,47 + 40 = 889,47 mm b = 2/3 H b = 2/3 x 889,47 mm = 592,98 mm Perhitungan lantai lainnya dengan rumus yang sama, dapat di lihat pada tabel di bawah ini : Lantai Pl Pd Pu Ptotal 10 43,2 219,6576 332,7091 332,7091 9 108 260,6976 485,6371 818,3462 8 108 260,6976 485,6371 1303,983 7 108 260,6976 485,6371 1789,62 6 108 260,6976 485,6371 2275,258 5 108 260,6976 485,6371 2760,895 4 108 260,6976 485,6371 3246,532 3 108 260,6976 485,6371 3732,169 2 108 260,6976 485,6371 4217,806 1 108 260,6976 485,6371 4703,443 Tabel 4.4 Perhitungan Kolom Normal 57
Lantai Koef. (n) Pu fc' fy t Ag b = h Pembulatan (N) (N/mm 2 ) (N/mm 2 ) (mm²) (mm) (mm) Dimensi yg digunakan 10 0,17 332,71 30 400 0,01 57562,13 239,92 250 400 9 0,17 818,35 30 400 0,01 141582,39 376,27 400 400 8 0,17 1303,98 30 400 0,01 225602,66 474,98 450 400 7 0,17 1789,62 30 400 0,01 309622,92 556,44 550 600 6 0,17 2275,26 30 400 0,01 393643,18 627,41 600 600 5 0,17 2760,89 30 400 0,01 477663,45 691,13 700 600 4 0,17 3246,53 30 400 0,01 561683,71 749,46 750 800 3 0,17 3732,17 30 400 0,01 645703,97 803,56 800 800 2 0,17 4217,81 30 400 0,01 729724,24 854,24 850 800 1 0,17 4703,44 30 400 0,01 813744,50 902,08 900 800 Tabel 4.5 Perhitungan Dimensi Kolom Perhitungan Beban-beban Struktur a) Beban Mati (Dead Load/D) Plafon + Rangka : 0,18 KN/m 2 Penutup lantai (keramik + Semen) : 1,6 KN/m 2 + total : 1,78 KN/m 2 b) Beban Hidup (Live Load/L) Beban Hidup : 2,5 KN/m 2 c) Beban Atap Beban hujan (R) : 1 KN/m 2 Beban orang (A) : 0,5 KN/m 2 Dipilih yang terbesar d) Beban Gempa Statik Ekivalen Perhitungan berat total bangunan: 58
Perhitungan berat sendiri bangunan baik perlantai maupun total keseluruhan telah dihitung secara otomatis oleh program ETABS namun perhitungan tersebut belum memasukkan unsur beban hidup dan mati yang diinput ke dalam model. Karena itu penambahnya dilakukan secara manual sebagai berikut: Lantai 10 Kolom = 645,8 KN Balok = 2940,8 KN Pelat = 1198,08 KN Beban Mati (DL) 332,7 x 0,18 = 59,88 KN Beban Hidup (LL) 1 x 0,3 x 332,7 = 99,81 KN + Jumlah = 4944,37 KN Dengan cara yang sama seperti di atas diperoleh resume seperti berikut: Total waktu getar Bangunan (T) T = T = 0,06 H = 0,06 (40) = 0,95 detik Faktor Keutamaan I = I I I = 1,0 1,0 = 1,0 Koefisien dasar gempa (C) untuk struktur wilayah gempa 5 lunak C =, =,, = 0,947 Dari grafik 2.3 wilayah gempa 5 tanh lunak didapat C = 0,9 (Lurus) 59
Tabel 4.6 faktor kuat lebih struktur f 2 dan faktor kuat lebih total f yang terkandung di dalam struktur gedung SNI 03-1726-2002 Faktor Reduksi Gempa (R) 1,6 R = μ f R Dimana : R μ = Faktor Reduksi Gempa = Faktor Daktilitas Untuk Struktur Gedung (µ= 5,3 daktail penuh) f = Faktor Kuat Lebih Beban Beton dan Bahan (f = 1,6) R = μ f = 5,3 1,6 = 8,48 Maka, data yang didapat adalah μ = 5, 3 dan R = 8, 48 Gaya Geser Horizontal Terhadap Gempa (V) sepanjang gedung V = V = =,, W = 11921,23 KN 107194,05 KN 60
Menurut peraturan SNI-03-1726-2002, untuk pembagian sepanjang tinggi struktur gedung menjadi beban gempa nominal statik ekivalen Fi yang menangkap pada pusat massa lantai yaitu: Fi = V Distribusi gaya geser horizontal total akibat gempa sepanjang tinggi gedung : = = 1,28, = = 1,04, Lantai Pelat (KN) Balok (KN) Beban Beban Mati Kolom (KN) Screed + keramik +plafond +mekanikal dan electrical (KN) Beban Hidup (KN) Wd (KN) Wl (KN) Wu (KN) 10 3454 2940,8 645,8 599,04 359,424 6993,84 359,424 7353,264 9 3454 2940,8 645,8 2132,58 898,56 9173,18 898,56 10071,742 8 3454 2940,8 645,8 2132,58 898,56 9173,18 898,56 10071,742 7 3454 2852,1 1453 2132,58 898,56 9891,68 898,56 10790,242 6 3454 2852,1 1453 2132,58 898,56 9891,68 898,56 10790,242 5 3454 2852,1 1453 2132,58 898,56 9891,68 898,56 10790,242 4 3454 2763,4 2583,1 2132,58 898,56 10933,08 898,56 11831,642 3 3454 2763,4 2583,1 2132,58 898,56 10933,08 898,56 11831,642 2 3454 2763,4 2583,1 2132,58 898,56 10933,08 898,56 11831,642 1 3454 2763,4 2583,1 2132,58 898,56 10933,08 898,56 11831,642 Total 34540 28432,3 16628,8 19792,2816 8446,464 98747,5816 8446,464 107194,05 Tabel 4.7 Tabel Distribusi Beban Mati dan Beban Hidup 61
Wu (KN) Tinggi gedung (h) wu x h (KN) Fi(x,y) (KN) Load to joint Fi x (KN) Fi y (KN) 7353,264 40 294130,56 1572,96 224,71 262,16 10071,742 36 362582,726 1939,03 277,00 323,17 10071,742 32 322295,757 1723,58 246,23 287,26 10790,242 28 302126,787 1615,72 230,82 269,29 10790,242 24 258965,818 1384,90 197,84 230,82 10790,242 20 215804,848 1154,09 164,87 192,35 11831,642 16 189306,278 1012,38 144,63 168,73 11831,642 12 141979,709 759,28 108,47 126,55 11831,642 8 94653,1392 506,19 72,31 84,36 11831,642 4 47326,5696 253,09 36,16 42,18 107194,05 2229172,19 11921,23 Tabel 4.8 Tabel Distribusi Beban Gempa Horizontal Gempa Statis Arah X,Y Dari hasil perhitungan pada tabel distribusi beban gempa diatas langkah selanjutnya adalah menginput hasil dari tabel ke program ETABS. 4.3.4 Permodelan Pembebanan Struktur 1. Beban Mati dan Beban Hidup Permodelan struktur yang penulis pakai menggunakan program ETABS. Pada software ini dalam memberikan beban tidak memperhitungkan dari beban elemen struktur sendiri, karena seluruh berat elemen struktur secara otomatis telah dimasukkan sebagai beban mati. Pada program ETABS, penulis mencoba mendisain struktur yang tidak melebihi gaya deformasi yang diizinkan. δ =, x H. penulis mencoba membesarkan dimensi balok yang berada pada sudut bangunan yang berbentuk lingkaran. 62
2. Beban Gempa Dalam perencanaan beban gempa pada bangunan ini cukup hanya dilakukan analisa beban statis saja. Dikarenakan tinggi total dari struktur tidak lebih dari 40 m. Gambar 4.9 Denah Lantai elevation Gambar 4.10 Desain struktur 3D 63
Gambar 4.11 Pembebanan Beban Mati Struktur Gambar 4.12 Pembebanan Beban Hidup Struktur 64
Pembebanan pada struktur ini dijelaskan sebagai berikut, penambahan beban mati sebagai beban merata yaitu 1,78 kn/m 2 merupakan beban screed + plafon + Mekanikal dan Electrikal yang belum terdistribusi langsung pada program, beban sendiri pelat dan beban sendiri balok tidak diinput karena telah terdistribusi langsung ketika input dimensi pada program. Pembebanan hidup struktur yaitu 2,5 kn/m 2 untuk lantai 1-9 sedangkan lantai atap menggunakan beban 1 kn/m 2, beban dapat berubah-ubah sesuai peruntukan ruang / bangunan. Gambar 4.13 Pembebanan Beban Hidup Atap Struktur 65
Gambar 4.14 Permodelan Beban Gempa 3D Arah Y Gambar 4.15 Permodelan Beban Gempa 3D Arah X 66
Gambar 4.16 Deformasi Max Comb 6 (3D) Gambar 4.17 Poin displesment (cm) 67
Gambar 4.18 Deformasi Max Comb 6 (2D) Lantai Deformasi Struktur Normal Arah X (cm) Arah Y (cm) Arah Z (cm) Izin δ (cm) 10 11,8261 11,547 0,1968 14,42307692 9 11,2049 10,9221 0,1975 14,42307692 8 9,915 9,6379 0,1935 14,42307692 7 8,0276 7,7664 0,1792 14,42307692 6 6,936 6,7025 0,1678 14,42307692 5 5,6573 5,4587 0,15 14,42307692 4 4,2145 4,0589 0,1238 14,42307692 3 2,9951 2,8885 0,1039 14,42307692 2 1,7551 1,6971 0,0782 14,42307692 1 0,6177 0,6012 0,045 14,42307692 Syarat batas deformasi izin Tabel 4.9 Deplesmen Deformasi Normal. δ =, x 4000 = 14,423 cm, 68
12 Deformasi Maximum STORY 10 8 6 4 2 Izin δ (cm) Arah X (cm) 0 0 5 10 15 20 Diplesment (cm) Grafik 4.1 Deformasi Struktur Normal (tanpa pembesaran kolom sudut) Comb 6 _ UX = 11,8261 cm Grafik ini menunjukkan deformasi tiap lantai gedung yang terjadi pada kombinasi beban terbesar terhadap batas deformasi yang diizinkan. Dari hasil analisa deformasi diatas, penulis mendesain struktur dengan memodifikasi pembesaran kolom sudut berbentuk lingkaran. Yang bertujuan untuk membandingkan gaya deformasi antara struktur normal terhadap struktur modifikasi pembesaran kolom sudut. 69
Permodelan Pembesaran Kolom Sudut Penampang Lingkaran Untuk menetukan dimensi perencanaan desain kolom penampang lingkaran sebagai berikut: Gambar 4.19 Profil dimensi Alternatif Perencanaan Dimensi Kolom untuk desain pembesaran kolom Lantai Koef. (n) Pu fc' fy t Ag b = h Pembulatan Dimensi (N) (N/mm 2 ) (N/mm 2 ) (mm²) (mm) (mm) yg digunakan 10 0,17 332,71 30 400 0,01 57562,13 239,92 250 400 9 0,17 818,35 30 400 0,01 141582,39 376,27 400 400 8 0,17 1303,98 30 400 0,01 225602,66 474,98 450 400 7 0,17 1789,62 30 400 0,01 309622,92 556,44 550 600 6 0,17 2275,26 30 400 0,01 393643,18 627,41 600 600 5 0,17 2760,89 30 400 0,01 477663,45 691,13 700 600 4 0,17 3246,53 30 400 0,01 561683,71 749,46 750 800 3 0,17 3732,17 30 400 0,01 645703,97 803,56 800 800 2 0,17 4217,81 30 400 0,01 729724,24 854,24 850 800 1 0,17 4703,44 30 400 0,01 813744,50 902,08 900 800 Keterangan: Untuk dimensi kolom sudut lantai 1 10 menggunakan profil lingkaran 1100 mm Tabel 4.10 Perencanaan Dimensi Kolom untuk desain pembesaran kolom 70
Perhitungan Beban-beban Struktur a) Beban Mati (Dead Load/D) Plafon + Rangka : 0,18 KN/m 2 Penutup lantai (keramik + Semen) : 1,6 KN/m 2 + Total : 1.78 KN/m 2 b) Beban Hidup (Live Load/L) Beban Hidup : 2,5 KN/m 2 c) Beban Atap Beban hujan (R) : 1 KN/m 2 Beban orang (A) : 0,5 KN/m 2 Dipilih yang terbesar d) Beban Gempa Statik Ekivalen Perhitungan berat total bangunan: Perhitungan berat sendiri bangunan baik perlantai maupun total keseluruhan telah dihitung secara otomatis oleh program ETABS namun perhitungan tersebut belum memasukkan unsur beban hidup dan mati yang diinput ke dalam model. Karena itu penambahnya dilakukan secara manual sebagai berikut: Lantai 10 Kolom = 949,6 KN Balok = 2923,3 KN Pelat = 1198,08 KN Beban Mati (DL) 332,7 x 0,18 = 59,88 KN 71
Beban Hidup (LL) 1 x 0,3 x 332,7 = 99,81 KN + Jumlah = 5230,67 KN Dengan cara yang sama seperti di atas diperoleh resume seperti berikut: Total waktu getar Bangunan (T) T = T = 0,06 H Faktor Keutamaan = 0,06 (40) = 0,95 detik I = I I I = 1,0 1,0 = 1,0 Koefisien dasar gempa (C) untuk struktur wilayah gempa 5 lunak C =, =,, = 0,947 Dari grafik 2.3 wilayah gempa 5 tanh lunak didapat C = 0,9 (Lurus) Tabel 4.11 Faktor kuat lebih struktur f 2 dan faktor kuat lebih total f yang terkandung di dalam struktur gedung SNI 03-1726-2002 72
Faktor Reduksi Gempa (R) 1,6 R = μ f R Dimana : R μ = Faktor Reduksi Gempa = Faktor Daktilitas Untuk Struktur Gedung (µ= 5,3 daktail penuh) f = Faktor Kuat Lebih Beban Beton dan Bahan (f = 1,6) R = μ f = 5,3 1,6 = 8,48 Maka, data yang didapat adalah μ = 5, 3 dan R = 8, 48 Gaya Geser Horizontal Terhadap Gempa (V) sepanjang gedung V = V = =,, W = 12102,95 KN 108839,54 KN Menurut peraturan SNI-03-1726-2002, untuk pembagian sepanjang tinggi struktur gedung menjadi beban gempa nominal statik ekivalen Fi yang menangkap pada pusat massa lantai yaitu: Fi = V Distribusi gaya geser horizontal total akibat gempa sepanjang tinggi gedung : = = 1,28, =, = 1,04 73
Lantai Pelat (KN) Balok (KN) Beban Beban Mati Kolom (KN) Screed + keramik +plafond +mekanikal dan electrical (KN) Beban Hidup (KN) Wd (KN) Wl (KN) Wu (KN) 10 3454 2923,3 949,6 599,04 359,424 6976,34 359,42 7335,76 9 3454 2923,3 949,6 2132,5824 898,56 9459,48 898,56 10358,04 8 3454 2923,3 949,6 2132,5824 898,56 9459,48 898,56 10358,04 7 3454 2839,6 1679,9 2132,5824 898,56 10106,08 898,56 11004,64 6 3454 2839,6 1679,9 2132,5824 898,56 10106,08 898,56 11004,64 5 3454 2839,6 1679,9 2132,5824 898,56 10106,08 898,56 11004,64 4 3454 2755,9 2702,4 2132,5824 898,56 11044,88 898,56 11943,44 3 3454 2755,9 2702,4 2132,5824 898,56 11044,88 898,56 11943,44 2 3454 2755,9 2702,4 2132,5824 898,56 11044,88 898,56 11943,44 1 3454 2755,9 2702,4 2132,5824 898,56 11044,88 898,56 11943,44 Total 34540 28312,3 18698,1 19792,2816 8446,464 100393,08 8446,46 108839,55 Tabel 4.12 Perhitungan Beban mati dan beban hidup terhadap pengaruh gempa Wu (KN) Tinggi gedung (h) wu x h (KN) Fi(x,y) (KN) Load to joint Fi x (KN) Fi y (KN) 7335,76 40 293430,56 1566,13 223,73 261,02 10358,04 36 372889,53 1990,23 284,32 331,70 10358,04 32 331457,36 1769,09 252,73 294,85 11004,64 28 308129,99 1644,59 234,94 274,10 11004,64 24 264111,42 1409,65 201,38 234,94 11004,64 20 220092,85 1174,71 167,82 195,78 11943,44 16 191095,08 1019,93 145,70 169,99 11943,44 12 143321,31 764,95 109,28 127,49 11943,44 8 95547,54 509,97 72,85 84,99 11943,44 4 47773,77 254,98 36,43 42,50 108839,55 2267849,39 12104,23 Tabel 4.13 Permodelan Pembebanan Struktur Pada Pembesaran kolom Sudut 74
1. Beban Mati dan Beban Hidup Permodelan struktur yang penulis pakai menggunakan program ETABS. Pada software ini dalam memberikan beban tidak memperhitungkan dari beban elemen struktur sendiri, karena seluruh berat elemen struktur secara otomatis telah dimasukkan sebagai beban mati. Pada program ETABS, penulis mencoba mendisain struktur yang tidak melebihi gaya deformasi yang diizinkan. δ =, x H. penulis mencoba membesarkan dimensi balok yang berada pada sudut bangunan yang berbentuk lingkaran. 2. Beban Gempa Dalam perencanaan beban gempa pada bangunan ini cukup hanya dilakukan analisa beban statis saja. Dikarenakan tinggi total dari struktur tidak lebih dari 40 m. Gambar 4.20 Denah Lantai elevation 75
Gambar 4.21 Desain struktur 3D pembesaran kolom sudut Gambar 4.22 Pembebanan Beban Hidup Struktur 76
Gambar 4.23 Pembebanan Beban Mati Struktur Gambar 4.24 Pembebanan Beban Hidup Struktur Atap 77
Gambar 4.25 Permodelan Beban Gempa 3D Arah X Gambar 4.26 Permodelan Beban Gempa 3D Arah Y 78
Gambar 4.27 Deformasi Max Comb 6 (3D) Gambar 4.28 Deformasi Max Comb 6 (2D) 79
Gambar 4.29 Poin displesment (cm) Lantai Deformasi Pembesaran Kolom Arah X (cm) Arah Y (cm) Arah Z (cm) Izin δ (cm) 10 11,4629 11,1788 0,1938 14,42307692 9 10,7324 10,4522 0,1938 14,42307692 8 9,5618 9,2894 0,1876 14,42307692 7 8,0888 7,8299 0,1765 14,42307692 6 6,9122 6,6814 0,1666 14,42307692 5 5,6283 5,4327 0,1477 14,42307692 4 4,2295 4,076 0,1229 14,42307692 3 2,9785 2,8738 0,1036 14,42307692 2 1,7327 1,6772 0,0777 14,42307692 1 0,605 0,5898 0,0444 14,42307692 Tabel 4.14 Deplesmen Deformasi Pembesaran Kolom Sudut Syarat batas deformasi izin. δ =, x 4000 = 14,423 cm, 80
12 Deformasi Maximum STORY 10 8 6 4 2 Izin δ (cm) Arah X (cm) Arah Y (cm) Arah Z (cm) 0 0 5 10 15 20 Diplesment (cm) Grafik 4.2 Deformasi Struktur dengan Pembesaran Kolom Sudut Comb 6 _ UX = 11,4629 cm Grafik ini menunjukkan deformasi tiap lantai gedung yang terjadi pada kombinasi beban terbesar terhadap batas deformasi yang diizinkan setelah pembesaran terhadap kolom sudut Dari hasil analisa deformasi diatas, penulis mendesain struktur dengan memodifikasi pembesaran kolom sudut berbentuk lingkaran. Yang bertujuan untuk membandingkan gaya deformasi antara struktur normal terhadap struktur modifikasi pembesaran kolom sudut. 81