REDESAIN BALOK DAN KOLOM GEDUNG J UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO MENGGUNAKAN STRUKTUR KOMPOSIT BAJA-BETON SKRIPSI MOCHAMMAD GANA NUARI PRASETYO 1203010025 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO AGUSTUS 2016
REDESAIN BALOK DAN KOLOM GEDUNG J UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO MENGGUNAKAN STRUKTUR KOMPOSIT BAJA-BETON SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik MOCHAMMAD GANA NUARI PRASETYO 1203010025 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO 2016 i
ii
iii
iv
HALAMAN PERSEMBAHAN Atas terselesaikannya tugas akhir ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Allah SWT atas segala limpahan rahmat, karunia dan hidayah-nya serta dengan segala kebesaran-nya yang telah memberiku jalan untuk menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak dan Ibu tercinta yang selalu memberiku dukungan baik moral maupun materiil serta selalu mendo akan dalam setiap langkahku. 3. Pakde dan Bude yang selalu menasehati dan memotivasi dalam menjalani hidup. 4. Mas Agung, adik Dicky dan adik Tyo, kalian adalah kakak dan adik-adik terbaikku yang selalu memberikan motivasi, kritikan, saran dan nasihat. 5. Wahyuni Setianingsih yang selalu mengiringiku disaat susah maupun senang, I love you. 6. Dosen-dosen teknik sipil yang telah membimbingku serta para karyawan teknik sipil yang telah banyak membantu. 7. Teman-teman seperjuanganku angkatan 2012, kalian adalah motivator dan teman-teman yang paling berkesan sepanjang pendidikan kuliahku. 8. Teman-teman KKN seperjuanganku makasih atas semuanya, kalian adalah teman-teman yang luar biasa. 9. Serta pihak-pihak yang belum tersebut diatas, terima kasih atas segalanya. v
vi
REDESAIN BALOK DAN KOLOM GEDUNG J UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO MENGGUNAKAN STRUKTUR KOMPOSIT BAJA-BETON Mochammad Gana Nuari Prasetyo 1, Sulfah Anjarwati 2, M. Agus Salim Alfathoni 3 ABSTRAK Gedung J Univeritas Muhammadiyah Purwokerto merupakan gedung pendidikan yang terdiri dari 5 lantai dan yang semula pada strukturnya menggunakan struktur beton bertulang akan direncanakan kembali menggunakan struktur komposit baja-beton, dimana balok dan kolom menggunakan profil WF. Pada skripsi ini akan dibahas bagaimana merencanakan ulang struktur dengan menggunakan komposit baja-beton. Dimana Redesain ini meliputi balok, baik balok anak maupun balok induk dan kolom. Perbedaan antara balok komposit dengan balok beton bertulang yaitu pada momen positif nya, pada beton bertulang gaya-gaya tarik yang terjadi pada elemen struktur dipikul oleh besi tulangan, sedangkan pada struktur komposit gaya-gaya tarik yang terjadi dipikul oleh profil baja. Tujuan dari Tugas akhir ini adalah menghasilkan perencanaan struktur gedung komposit baja-beton yang rasional dengan memenuhi persyaratan keamanan struktur berdasarkan SNI 03-2847-2002, SNI 03-1729-2002, SNI 03 1726-2002, dan PPPURG 1987. Kata kunci : redesain, baja-beton, komposit vii
REDESIGNING BEAMS AND COLUMNS BUILDING J UNIVERSITY OF MUHAMMADIYAH PURWOKERTO USING COMPOSITE STEEL- CONCRETE STRUCTURES Mochammad Gana Nuari Prasetyo 1, Sulfah Anjarwati 2, M. Agus Salim Alfathoni 3 ABSTRACT Building J University of Muhammadiyah Purwokerto an educational building consisting of 5 floors and original in its structure using reinforced concrete structures will be planned re-use of steel-concrete composite structure, in which beams and columns using WF profile. In this paper will discuss how to plan the structure using steel-concrete composite. Where Redesign includes beams, both the joist and beam and column. The difference between composite beams with reinforced concrete beam that is in its positive moments, reinforced concrete tensile forces that occur in the structural elements carried by steel reinforcement, while the composite structure of the attraction forces that occur borne by steel profiles. The purpose of this final project is to produce the structural design of composite steel-concrete buildings rational to meet the security requirements based on the structure of SNI 03-2847-2002, SNI 03-1729- 2002, SNI 03 1726-2002, and PPPURG 1987. Keywords: redesigning, steel-concrete, composite viii
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Allah SWT atas segala nikmat, karunia, serta hidayah- Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul Redesain Balok Dan Kolom Gedung J Universitas Muhammadiyah Purwokerto Menggunakan Struktur Komposit Baja-Beton. Penulis menyadari bahwa keberhasilan dalam menyelesaikan Skripsi ini tidak lepas dari bantuan, bimbingan dan dorongan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada : 1. Muhamad Taufiq Tamam, S.T., M.T., selaku dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto. 2. M Agus Salim Alfathoni, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil serta Pembimbing 2. 3. Sulfah Anjarwati, ST.,MT., selaku dosen pembimbing 1 yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam penyusunan Skripsi ini. 4. Teguh Marhendi, ST., MT. selaku dosen Pembimbing Akademik. 5. Seluruh dosen pengajar maupun pelaksana teknis laboratorium Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Purwokerto, terima kasih atas ilmu yang telah diberikan. 6. Teman-teman seperjuangan angkatan 2012, dan semua rekan mahasiswa Teknik Sipil UMP yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan Skripsi ini. Akhir kata semoga Skripsi ini bermanfaat. Purwokerto, 4 Agustus 2016 Penyusun ix
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii KATA PENGANTAR... iii LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH... iv ABSTRAK... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... viii DAFTAR LAMPIRAN... ix BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Rumusan Masalah... 3 C. Tujuan... 3 D. Manfaat... 3 E. Batasan Masalah... 3 F. Peta Lokasi... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5 A. Umum... 6 B. Struktur Komposit... 6 C. Aksi Komposit... 7 D. Balok Komposit... 10 1. Kekuatan Balok Komposit dengan Penghubung Geser... 12 2. Lebar Efektif Pelat Lantai... 12 3. Menghitung Momen Nominal... 13 4. Penghubung Geser... 16 5. Kontrol Lendutan (Deflection)... 17 E. Kolom Komposit... 17 1. Kuat Rencana Kolom Komposit... 20 F. Sambungan... 22 1. Klasifikasi Sambungan... 22 2. Perencanaan Sambungan... 23 3. Sambungan Baut... 23 4. Sambungan Las... 24 BAB III METODOLOGI... 25 A. Bagan Alir Penyelesaian Skripsi... 25 B. Pengumpulan Data... 26 C. Preliminary Design dan Pembebanan... 26 x
1. Preliminary Design Balok... 26 2. Preliminary Dimensi Kolom... 27 C. Pemodelan dan Analisa Struktur... 27 D. Kontrol Desain... 28 E. Penggambaran Hasil Hitungan Dalam Gambar Teknik... 28 BAB IV PEMBAHASAN... 29 A. Umum... 29 B. Pembebanan... 29 1. Data Gedung... 29 2. Perhitungan Berat Struktur... 30 C. Pembebanan Gempa Dinamis... 34 1. Arah Pembebanan... 36 2. Faktor Respons Gempa (C)... 37 3. Respon Spektrum Rencana... 38 4. Menentukan Eksentrisitas Rencana Bangunan (ed)... 38 5. Kontrol Waktu Getar Alami Fundamental (T)... 40 6. Kontrol Gaya Geser Dasar (Base Shear)... 41 7. Kontrol Partisipasi Massa... 44 8. Metode Penjumlahan Respons Ragam... 45 9. Simpangan Antar Lantai... 46 D. Perencanaan Balok Anak... 50 1. Kondisi Balok Anak Sebelum Komposit... 50 2. Kondisi Balok Anak Setelah Komposit... 53 3. Perencanaan Sambungan balok Anak dengan balok Induk... 59 E. Perencanaan Balok Lift... 62 1. Perencanaan Balok Penggantung Lift... 63 F. Perencanaan Balok Induk... 70 1. Kondisi Balok Induk Sebelum Komposit... 71 2. Kondisi Balok Utama Setelah Komposit... 74 G. Kolom Komposit... 78 H. Desain Sambungan... 83 1. Sambungan Antara Balok dengan Kolom... 83 2. Sambungan Kolom Kolom... 91 3. Desain Base Plate... 94 BAB V PENUTUP... 99 A. Kesimpulan... 99 B. Saran... 99 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Ukuran Minimum Las Sudut...24 Tabel 4.1 Berat Sruktur perlantai...34 Tabel 4.2 Nilai Xcr dan Ycr...39 Table 4.3 Eksentrisitas Rencana Bangunan...40 Table 4.4 Modal Participating Mass Ratio...44 Tabel 4.5 Selisih Periode antar Mode yang Berdekatan...45 Tabel 4.6 Simpangan...48 Tabel 4.7 Analisa Δs akibat gempa arah x...48 Tabel 4.8 Analisa Δs akibat gempa arah y...48 Tabel 4.9 Analisa Δm akibat gempa arah x...49 Tabel 4.10 Analisa Δm akibat gempa arah y...49 xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Peta Lokasi Penelitian...4 Gambar 2.1 Macam-macam struktur komposit...7 Gambar 2.2 Perbandingan antara balok yang mengalami defleksi dengan dan tanpa aksi komposit....7 Gambar 2.3 Variasi tegangan pada balok-balok komposit...9 Gambar 2.4 Tipe balok komposit yang diberi bondek...11 Gambar 2.5 Distribusi tegangan plastis...13 Gambar 2.6. Metode transformasi luasan...15 Gambar 2.7 Penampang kolom komposit...18 Gambar 3.1 Bagan alir penelitian...25 Gambar 4.1 Pemodelan Struktur...35 Gambar 4.2 Pemodelan struktur 3D...36 Gambar 4.3 Grafik nilai C-T zona gempa 3...37 Gambar 4.4 Detail sambungan balok anak dengan balok Induk...59 Gambar 4.5 Detail pelat siku pada gelagar...61 Gambar 4.6 Denah lift...64 Gambar 4.7 Sketsa mekanika perhitungan balok penggatung lift...65 Gambar 4.8 Distribusi tegangan plastis...67 Gambar 4.9 Distribusi tegangan negatif...77 Gambar 4.10 Sambungan Balok Kolom yang direncanakan...83 Gambar 4.11 Sambungan kolom kolom...91 xiii
DAFTAR LAMPIRAN 1. Absensi kehadiran seminar hasil 2. Kartu bimbingan skripsi 3. Gambar hasil input data dan desain penampang 4. Gambar input beban pada SAP 2000 v14 5. Gambar titik tumpuan 6. Gambar input property baja 7. Gambar denah Gedung J universitas Muhammadiyah Purwokerto 8. Gambar Detail Penampang 9. Hasil input dan output data pada SAP 2000 v14 xiv