TUGAS AKHIR DESAIN ALTERNATIF STRUKTUR GEDUNG YAYASAN PRASETIYA MULYA DENGAN LANTAI BETON BERONGGA PRATEGANG PRACETAK

TUGAS AKHIR DESAIN ALTERNATIF STRUKTUR GEDUNG YAYASAN PRASETIYA MULYA DENGAN LANTAI BETON BERONGGA PRATEGANG PRACETAK Tugas Akhir ini diajukan sebagai syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknik Strata-1 (S-1) OLEH WAHID ADI PRATOMO NIM 41108110057 UNIVERSITAS MERCU BUANA FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL JAKARTA 2012

KATA PENGANTAR Alhamdulillah puji serta syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas akhir ini disusun dengan judul Desain Alternatif Struktur Gedung Yayasan Prasetiya Mulya dengan Lantai Beton Berongga Prategang Pracetak yang dimaksudkan untuk memenuhi syarat dalam menyelesaikan program Sarjana Teknik Strata 1 (S-1) Universitas Mercu Buana. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah membantu, membimbing, serta mendukung dalam penyusunan tugas akhir ini, diantaranya : 1. Kedua orang tua, Istri tercinta Lindah Rohayati dan buah hati kami Talita Nayla Fawzia serta keluarga besar kami yang senantiasa mengiringi langkah kami melalui doanya, support dan dorongan morilnya. 2. Ibu Ir. Resmi Bestari Muin, MS, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir ini yang telah meluangkan waktu dan pikirannya untuk membimbing penulis dalam penyelesaiannya. 3. Ibu Ir. Sylvia Indriany, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil. 4. Bapak dan Ibu Dosen, Staff Pengajar Jurusan Teknik Sipil. 5. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, khususnya PSKM Teknik Sipil angkatan XIII. iii

6. Pimpinan PT.Dwipa Konektra yang telah memberikan izinnya untuk kami mengikuti perkuliahan dalam rangka mengambil ekstensi S-1 juga rekan-rekan sekantor yang ikut memberikan support. 7. Semua pihak yang telah membantu penyelesaian Tugas Akhir ini, namun tidak dapat kami sebutkan namanya. Sebagaimana harapan penulis semoga apa yang tertulis dan tersirat dalam laporan tugas akhir ini dapat memberikan manfaat yang mudah dimengerti bagi pembaca umumnya dan penulis khususnya. Akhirnya sebuah ungkapan bahwa tiada gading yang tak retak yang kiranya demikian juga dengan tugas akhir ini yang mungkin masih terdapat kesalahankesalahan yang tidak terhindarkan. Untuk itu penulis harapkan kritik dan saran dari para pembaca sekalian untuk kesempurnaan tugas akhir ini. Jakarta, Agustus 2012 Penulis iv

DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN LEMBAR PERNYATAAN KATA PENGANTAR ABSTRAK DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR NOTASI i ii iii v vi xii xv xviii BAB I PENDAHULUAN I - 1 1.1 Latar Belakang I - 1 1.2 Tujuan Penulisan I - 2 1.3 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah I - 3 1.4 Metode Penulisan I - 4 1.5 Sistematika Penulisan I - 4 BAB II DASAR TEORI PERANCANGAN II - 1 2.1 Umum II - 1 2.2 Pengertian Beton Bertulang II 1 2.3 Beton Prategang II - 2 vi

2.4 Beton Pracetak II 3 2.5 Analisis Penampang Persegi terhadap Beban Lentur II - 4 2.5.1 Balok Penampang Persegi Tulangan Tunggal II - 4 2.5.2 Balok Penampang Persegi Tulangan Rangkap II - 5 2.6 Tulangan Geser II - 7 2.7 Plat Satu Arah dan Dua Arah II 8 2.7.1 Plat Lantai Beton Berongga Prategang Pracetak (HCS) II - 9 2.8 Kolom II - 11 2.8.1 Kolom Pendek II - 11 2.8.2 Kolom Langsing II - 13 2.8.3 Kolom Biaksial II - 15 2.9 Tata Cara Perancangan Bangunan Gedung II - 16 2.10 Perancangan Kapasitas II - 16 2.11 Pembebanan II - 16 2.11.1 Faktor Pembebanan II - 16 2.11.2 Pedoman Pembebanan II - 17 2.12 Faktor Reduksi II - 18 2.13 Karakteristik Risiko Gempa Wilayah II - 19 2.14 Ketentuan Umum Syarat Pendetailan II - 19 2.15 Tinjauan Jenis Struktur II - 20 2.16 Perancangan Struktur Gedung dan Kategori Gedung II - 21 2.17 Beban Gempa II - 21 vii

2.18 Distribusi Dari Beban Geser Dasar Nominal V II - 22 2.19 Waktu Getar Alami Fundamental T II 22 2.20 Pembatasan Penyimpangan Lateral II 23 BAB III METODOLOGI PERANCANGAN III - 1 3.1 Umum III - 1 3.2 Pra-rencana Desain III - 5 3.2.1 Pra-rencana Balok III - 5 3.2.2 Pra-rencana Kolom III 6 3.2.3 Pembebanan Akibat Pelat Lantai HCS III - 7 BAB IV ANALISIS STRUKTUR ATAS IV - 1 4.1 Data Perancangan Bangunan Alternatif IV 1 4.2 Desain Pendahuluan IV 1 4.2.1 Pra-desain Pelat Beton Berongga Prategang Pracetak IV 1 4.2.2 Pra-desain Struktur Balok IV 3 4.2.3 Pra-desain Struktur Kolom IV 7 4.2.3.1 Pra-desain Kolom Interior Type 3 IV 9 4.2.3.2 Pra-desain Kolom Eksterior Type 3 IV 12 4.2.3.3 Pra-desain Kolom Sudut Type 3 IV 13 4.2.3.4 Pra-desain Kolom Interior Type 2 IV 15 4.2.3.5 Pra-desain Kolom Eksterior Type 2 IV 16 viii

4.2.3.6 Pra-desain Kolom Sudut Type 2 IV 17 4.2.3.7 Pra-desain Kolom Interior Type 1 IV 18 4.2.3.8 Pra-desain Kolom Eksterior Type 1 IV 20 4.2.3.9 Pra-desain Kolom Sudut Type 1 IV 21 4.2.3.10 Dimensi Pra-desain Struktur Utama IV 22 4.3 Perhitungan Pembebanan yang Bekerja IV 24 4.3.1 Beban Atap Baja IV 24 4.3.2 Beban Lantai IV 25 4.3.3 Beban Dinding IV 26 4.4 Alur Pembebanan per Lantai IV 27 4.4.1 Alur Pembebanan Lantai Atap IV 27 4.4.2 Alur Pembebanan Lantai 5 sampai Lantai 7 IV 30 4.4.3 Alur Pembebanan Lantai 1 sampai Lantai 4 IV 33 4.5 Beban Gempa Statik Ekivalen IV 35 4.5.1 Beban Bangunan tiap Lantai IV 35 4.5.2 Waktu Getar Alami T (Empiris) IV 38 4.5.3 Gaya Geser Dasar Nominal Statik Ekivalen V IV 39 4.5.4 Beban Nominal Statik Ekivalen, Fi IV 39 4.6 Analisis terhadap T Rayleigh IV 41 4.7 Analisa Pembatasan Penyimpangan Lateral IV 46 BAB V DESAIN STRUKTUR ATAS V - 1 ix

5.1 Desain Penulangan Struktur Balok V 1 5.1.1 Desain Penulangan Lentur pada Balok B1 (450x750) V 1 5.1.1.1 Perencanaan Tulangan Tarik (Tumpuan Kiri) V 1 5.1.1.2 Perencanaan Tulangan Tekan (Lapangan) V 2 5.1.1.3 Perencanaan Tulangan Tarik (Tumpuan Kanan) V 3 5.1.2 Desain Penulangan Geser V 4 5.2 Desain Penulangan Struktur Kolom V 11 5.2.1 Desain Penulangan V 11 5.2.2 Pengekangan Kolom V 14 5.2.3 Desain Penulangan Geser Kolom V 15 BAB VI PERBANDINGAN DESAIN VI - 1 BAB VII PENUTUP VII 1 7.1 Kesimpulan VII 1 7.2 Saran VII 2 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DENAH, POTONGAN DAN DETAIL PENAMPANG STRUKTUR GEDUNG YAYASAN PRASETIYA MULYA EXISTING DENAH, POTONGAN DAN DETAIL PENAMPANG STRUKTUR GEDUNG YAYASAN PRASETIYA MULYA ALTERNATIF x

INPUT DATA PROGRAM ETABS OUTPUT DATA PROGRAM ETABS BROSUR HOLO CORE SLAB (HCS) TABEL PEDOMAN PERENCANAAN PEMBEBANAN UNTUK RUMAH DAN GEDUNG (SKBI-1.3.53.1987) TABEL-TABEL PERENCANAAN KETAHANAN GEMPA UNTUK BANGUNAN GEDUNG (SNI 03-1726-2002) GRAFIK DAN TABEL PERHITUNGAN BETON BERTULANG CUR IV PRINTOUT PENGECEKAN KEKUATAN KOLOM DENGAN PROGRAM PCA-COL UNTUK BANGUNAN ALTERNATIF RINCIAN PERHITUNGAN VOLUME STRUKTUR BANGUNAN ALTERNATIF & EXISTING TATA CARA PERHITUNGAN HARGA SATUAN PEKERJAAN BETON (SNI-DT-91-0008- 2007) xi

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Penampang Beton Prategang dengan Diagram Tegangan II 2 Gambar 2.2 Penampang Beton dengan Diagram Regangan dan Tegangan II 4 Gambar 2.3 Penampang Balok Bertulangan Rangkap II 6 Gambar 2.4 Diagram Tegangan Regangan Kolom II 11 Gambar 3.1 Gedung Yayasan Prasetya Mulya (Existing) III 2 Gambar 3.2 Denah Gedung Yayasan Prasetya Mulya (Alternatif) Dengan Menghilangkan Balok Anak III 3 Gambar 3.3 Potongan Gedung Yayasan Prasetiya Mulya (Alternatif) dengan Penambahan Tinggi Perlantai 25cm untuk Lt.1-Lt.4 dan 20cm pada Lt.5-Roof Floor Akibat Penggunaan Lantai Prategang Pracetak HCS III 4 Gambar 3.4 Pembebanan Akibat Pelat Lantai HCS III 7 Gambar 3.5 Denah Pembebanan Akibat Pelat Lantai HCS pada Areal Parkir Lt.1 Lt.4 III 8 Gambar 3.6 Denah Pembebanan Akibat Pelat Lantai HCS pada Areal Kantor Yayasan Lt.5 Lt. Roof Floor III 9 Gambar 3.7 Flowchart Metodologi Perancangan III 10 Gambar 4.1 Denah/Model Pembebanan yang Diterima Balok, (a)pembebanan dari 1 Sisi dan (b)pembebanan 2 Sisi IV 3 xii

Gambar 4.2 Tinggi Kolom Bangunan Alternatif dan Pengelompokan Kolom untuk Pra-desain IV 7 Gambar 4.3 Denah Pembebanan HCS terhadap Kolom IV 8 Gambar 4.4 Detail Pembebanan Kolom Interior Type-3 IV 9 Gambar 4.5 Detail Pembebanan Kolom Eksterior Type-3, Type-2 & Type-1 IV 12 Gambar 4.6 Detail Pembebanan Kolom Sudut Type-3, Type-2 & Type-1 IV 13 Gambar 4.7 Posisi Kolom Interior Type-2 IV 15 Gambar 4.8 Posisi Kolom Interior Type-1 IV 18 Gambar 4.9 Denah Balok Lantai Atap IV 23 Gambar 4.10 Denah Balok Lantai 5 s.d. Lantai 7 IV 23 Gambar 4.11 Denah Balok Lantai 1 s.d. Lantai 4 IV 24 Gambar 4.12 Alur Pembebanan Lantai Atap IV 28 Gambar 4.13 Grafik Pembebanan Lantai Atap IV 29 Gambar 4.14 Alur Pembebanan Lt.5, Lt.6 & Lt.7 IV 30 Gambar 4.15 Grafik Pembebanan Lantai 7 IV 31 Gambar 4.16 Grafik Pembebanan Lantai 5-6 IV 32 Gambar 4.17 Alur Pembebanan Lt.1 Lt.4 IV 33 Gambar 4.18 Grafik Pembebanan Lt.1 Lt.4 IV 34 Gambar 4.19 Grafik Penyimpangan Lateral Arah-X IV 47 xiii

Gambar 4.20 Grafik Penyimpangan Lateral Arah-Y IV 47 Gambar 4.21 Grafik Penyimpangan Lateral Arah-X (Terkoreksi) IV 50 Gambar 4.22 Grafik Penyimpangan Lateral Arah-Y (Terkoreksi) IV 50 Gambar 5.1 Desain Gaya Geser untuk Balok V 5 Gambar 5.2 Kurva PCA Col pada Kolom K1 V 13 Gambar 5.3 Diagram Interaksi (Kurva) PCA Col pada Kolom K1 V 15 xiv

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tabel 3.1 Daya Dukung Pelat Lantai HCS PT.Beton Elemindo Perkasa II 10 Tebal Minimum Balok Non Prategang atau Pelat Satu Arah III 6 Tabel 4.1 Pembebanan yang Bekerja pada Balok IV 4 Tabel 4.2 Perhitungan Dimensi Balok yang Diperlukan IV 6 Tabel 4.3 Penambahan Tinggi Kolom per-lantai pada Bangunan Alternatif IV 7 Tabel 4.4 Beban terhadap Kolom Eksterior Type 3 IV 12 Tabel 4.5 Beban terhadap Kolom Sudut Type 3 IV 14 Tabel 4.6 Beban terhadap Kolom Interior Type 2 IV 15 Tabel 4.7 Beban terhadap Kolom Eksterior Type 2 IV 16 Tabel 4.8 Beban terhadap Kolom Sudut Type 2 IV 17 Tabel 4.9 Beban terhadap Kolom Interior Type 1 IV 19 Tabel 4.10 Beban terhadap Kolom Eksterior Type 1 IV 20 Tabel 4.11 Beban terhadap Kolom Sudut Type 1 IV 21 Tabel 4.12 Tabel 4.13 Dimensi Hasil Pra-desain Struktur Utama Bangunan Alternatif IV 22 Beban Mati dan Beban Hidup Lantai terhadap Balok IV 26 xv

Tabel 4.14 Beban Mati Dinding terhadap Balok IV 27 Tabel 4.15 Beban Bangunan Per-lantai IV 35 Tabel 4.16 Beban Bangunan tiap Lantai IV 38 Tabel 4.17 Distribusi Gaya Geser Dasar Horizontal Total Akibat Gempa ke Sepanjang Tinggi Gedung Dalam Arah X dan Y IV 40 Tabel 4.18 Nilai Beban Gempa Statik Ekivalen IV 40 Tabel 4.19 Simpangan Struktur Akibat Beban Lateral IV 41 Tabel 4.20 Waktu Getar Bangunan dalam Arah X (Tx) IV 42 Tabel 4.21 Waktu Getar Bangunan dalam Arah Y (Ty) IV 43 Tabel 4.22 Distribusi Gaya Geser Dasar Horizontal Total Akibat Gempa ke Sepanjang Tinggi Gedung Dalam Arah X dan Y (Terkoreksi) IV 44 Tabel 4.23 Nilai Beban Gempa Statik Ekivalen (Terkoreksi) IV 45 Tabel 4.24 Simpangan Struktur Akibat Beban Lateral IV 45 Tabel 4.25 Tabel 4.26 Tabel 4.27 Analisa Kinerja Batas Layan ( s) dan Kinerja Batas Ultimit ( m) Arah X dan Arah Y IV 46 Simpangan Struktur Akibat Beban Lateral (Setelah Perubahan Penampang) IV 48 Analisa Kinerja Batas Layan ( s) dan Kinerja Batas Ultimit ( m) Arah X dan Arah Y (Baru) IV 42 Tabel 5.1 Tabel Pembesian B1 V 6 Tabel 5.2 Perencanaan Tulangan Lentur Balok V 7 xvi

Tabel 5.3 Perencanaan Tulangan Geser Balok V 9 Tabel 5.4 Tabel Pembesian K1 V 16 Tabel 5.5 Perencanaan Penulangan Kolom V 17 Tabel 5.6 Perencanaan Penulangan Geser pada Kolom V 18 Tabel 6.1 Volume Struktur Kolom Existing dan Alternatif VI 1 Tabel 6.2 Volume Struktur Balok Existing dan Alternatif VI 1 Tabel 6.3 Selisih Volume Beton Struktur Utama VI 2 Tabel 6.4 Selisih Volume Pembesian Struktur Utama VI 2 Tabel 6.5 Volume Slab Beton Normal Bangunan Existing VI 3 Tabel 6.6 Kebutuhan HCS Banguna Alternatif VI 3 Tabel 6.7 Analisa Harga Satuan Pekerjaan Beton VI 4 Tabel 6.8 Bill of Quantity Struktur Gedung Alternatif VI 5 Tabel 6.9 Bill of Quantity Struktur Gedung Existing VI 6 xvii

DAFTAR NOTASI a Tinggi blok tegangan tekan persegi ekivalen As Luas tulangan tarik As Luas tulangan tekan Av Luas tulangan geser pada daerah sejarak s, atau luas tulangan geser yang tegak terhadap tulangan lentur tarik dalam suatu daerah sejarak s pada komponen struktur lentur tinggi bw Lebar badan balok c Jarak dari serat tekan terluar ke garis netral C Konstanta penampang untuk menetukan kekakuan puntir d Jarak dari serat tekan terluar ke pusat tulangan tarik d Jarak dari serat tekan terluar ke pusat tulangan tekan D Beban Mati atau momen dan gaya dalam yang berhubungan dengan beban mati E Pengaruh beban gempa atau momen dan gaya dalam yang berhubungan dengan beban gempa Ec Modulus Elastisitas beton (Mpa) Es Modulus Elastisitas baja tulangan (Mpa) f'c Kuat tekan beton (Mpa) fy Tegangan luluh baja tulangan yang disyaratkan (Mpa) fs Tegangan dalam baja tulangan pada beban kerja (Mpa) L Beban Hidup atau momen dan gaya dalam yang berhubungan dengan beban hidup Ln Bentang bersih untuk momen positif atau geser rata-rata bentang bersih yang bersebelahan untuk momen negatif, atau panjang bentang bersih dalam arah momen yang dihitung, diukur dari muka ke muka tumpuan Mn As. fs.(d- ½ a) atau kuat momen nominal suatu penampang (Nm) Mu Momen terfaktor pada penampang xviii

M1b Nilai yang lebih kecil dari momen ujung terfaktor pada komponen struktur tekan akibat beban yang tidak menimbulkan goyangan kesamping berarti, dihitung dengan analisis rangka elastis konvensional, positif bila komponen struktur melentur dalam kondisi tunggal, negatif bila komponen struktur melentur dalam kelengkungan ganda M2b Nilai yang lebih besar dari momen ujung terfaktor pada komponen struktur tekan akibat beban yang tidak menimbulkan goyangan kesamping berarti, dihitung dengan analisis rangka elastis konvensional M2s Nilai yang lebih besar dari momen ujung terfaktor pada komponen struktur tekan akibat beban yang menimbulkan goyangan kesamping berarti, dihitung dengan analisis rangka elastis konvensional Pc Beban kritis Pn Kuat beban aksial nominal pada eksentrisitas yang diberikan Pu Beban aksial terfaktor pada eksentrisitas yang diberikan ΦPn r Jari-jari girasi yaitu jarak suatu titik yang apabila luasnya dipandang terpusat pada titik itu maka momen inersia terhadap sumbu akan sama dengan momen inersia luas terhadap sumbu itu Vc Kuat geser nominal yang disumbangkan beton Vs Kuat geser nominal yang disumbangkan oleh tulangan geser Vn Kuat geser nominal Vu Gaya geser terfaktor pada penampang Wu Beban terfaktor per unit panjang bentang balok atau per unit luas pelat α Rasio kekakuan lentur penampang balok terhadap kekakuan pelat, dengan lebar yang dibatasi secara lateral oleh garis sumbu panel yang bersebelahan pada setiap sisi balok atau sudut antara sengkang miring dan sumbu longitudinal komponen struktur αm Nilai rata-rata α xix

β Rasio bentang bersih arah memanjang terhadap arah melebar pelat dua arah atau rasio antara sisi panjang terhadap sisi pendek pondasi β1 Faktor reduksi tinggi blok tegangan tekan ekivalen beton μ Koefisien friksi bahan ρ As / b.d atau rasio penulangan tarik non-prategangan ρ As / b.d atau rasio penulangan tekan non-prategangan Φ Faktor reduksi kekuatan xx