ANALISA PERHITUNGAN KONSTRUKSI BETON BERTULANG BERDASARKAN METODE KEKUATAN BATAS (ULTIMATE DESIGN) DAN METODE ELASTIS DESIGN TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh Colloqium Doctum/Ujian Sarjana Teknik Sipil Dikerjakan Oleh : RETNO PRASETYANTI NIM : 070424022 FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2 0 1 0
Analisa Perhitungan Konstruksi Beton Bertulang Berdasarkan Metode Kekuatan Batas (Ultimate Design) dan Elastis Design (Studi Literatur) TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas- tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh: RETNO PRASETYANTI NIM. 070 424 022 Disetujui oleh : Pembimbing Nursyamsi, ST, MT NIP. 19770623 200501 2 001 Penguji I Penguji II Penguji III Ir. Sanci Barus, MT Ir. Besman Surbakti, MT Ika Puji Hastuty, ST, MT NIP. 195209011981121002 NIP.195410121980031004 NIP. 197708072008122002 Diperiksa Oleh : Diketahui Oleh : Koordinator PPE Departemen Teknik Sipil Ketua Departemen Teknik Sipil Ir. Faizal Ezeddin, MS Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP. 19490713 198003 1 001 NIP. 19561224 198103 1 002 FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
ABSTRAK ANALISA PERHITUNGAN KONSTRUKSI BETON BERTULANG BERDASARKAN METODE KEKUATAN BATAS (ULTIMATE DESIGN) DAN METODE ELASTIS DESIGN Oleh : Retno Prasetyanti (070424022) Perlu disadari bahwa suatu peraturan bangunanan bukan hanya diperlukan sebagai petunjuk praktis yang disarankan untuk dilaksanakan, bukan hanya merupakan buku pegangan pelaksanaan, bukan pula dimaksudkan untuk menggantikan pengetahuan, pertimbangan teknik, serta pengalaman-pengalaman di masa lalu. Suatu peraturan bangunan jadi pedoman pihak perencana untuk menghasilkan struktur bangunan yang ekonomis dan yang lebih, adalah aman. Baik dari perhitungan maupun teknik pelaksanaan struktur perlu diperhatikan demi kelancaran pelaksanaan, keefektifan, dan mutu yang dihasilkannya. Inilah yang mendorong penulis memilih topik pembahasan dalam tugas akhir ini. Topik bahasan ini dititikberatkan pada perencanaan konstruksi beton bertulang khususnya pada balok dan kolom pada gedung perkantoran 6 (enam) lantai. Tujuan penulisan tugas akhir ini adalh untuk membandingkan hasil perencanaan struktur beton bertulang yang mengacu pada PBI 1971 dan SK SNI 03-2847-2002 yang merupakan peraturan terbaru di Indonesia. Metode penulisan dalam tugas akhir ini secara garis besar berupa: Studi literatur (Studi kepustakaan), pemodelan dengan mengambil contoh, dan dari pemodelan tersebut dibandingkan hasil perencanaannya. Dari hasil perencanaan didapatkan: 1) Metode perencanaan elastis didasarkan pada anggapan bahwa sifat dan prilaku beton bertulang dianggap sama dengan baja; 2) Pada metode kekuatan batas (ultimate design) menganggap bahwa beton bertulang sebagai bahan yang bersifat tidak serba sama (non homogen) dan tidak sepenuhnya elastis; 3) Langkah-langkah perencanaan balok dan kolom untuk masing-masing peraturan. Kesimpulan: 1) Perhitungan penulangan balok pada SK SNI 03-2847-2002 lebih efisien 42,44% dibandingkan dengan PBI 1971; 2) Perhitungan penulangan kolom pada PBI 1971 lebih efisien 38,85% dibandingkan dengan SK SNI 03-2847-2002, hal ini dikarenakan pada peraturan yang baru ini, perhitungan penulangan kolom dan tulangan geser lebih daktail bila dibandingkan dengan peraturan yang lama; 3) SK SNI 03-2847-2002 memberikan perubahan dan tambahan standard perencanaan struktur terhadap peraturan lama, khususnya PBI 1971. Dari penyusunan tugas akhir ini, SK SNI 03-2847-2002 memberikan hasil dimensi yang lebih ekonomis dari Peraturan Beton Bertulang Indonesia 1971 untuk balok. Disarankan agar: 1)hendaknya setiap peraturan yang baru yang telah diterbitkan hendaknya dimasyarakatkan oleh pemerintah kepada para pelaksana pembangunan, termasuk kepada mahasisiwa melalui berbagai penyuluhan akan pentingnya penerapan peraturan baru yang telah diterbitkan; 2) Pembaharuan tersebut semata-mata bukan hanya untuk keuntungan beberapa pihak, akan tetapi untuk memenuhi kebutuhan dalam upaya mengimbangi pesatnya laju perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya yang berkaitan dengan struktur beton bertulang.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur atas anugerah Tuhan Yang Maha Esa kepada kita semua, khususnya kepada penulis yang hingga pada saat ini masih diberikan rahmat dan karunia- Nya sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul : ANALISA PERHITUNGAN KONSTRUKSI BETON BERTULANG BERDASARKAN METODE KEKUATAN BATAS (ULTIMATE DESIGN) DAN METODE ELASTIS DESIGN Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana Teknik Sipil bidang struktur pada Fakultas Teknik. Penulis menyadari bahwa isi dari tugas akhir ini masih banyak kekurangannya. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman penulis. Untuk penyempurnaan, saran dan kritik dari bapak dan ibu dosen serta rekan mahasiswa sangatlah penulis harapkan. Penulis juga menyadari bahwa tanpa bimbingan, bantuuan dan dorongan dari berbagai pihak, tugas akhir ini tidak dapat diselesaikan dengan baik. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih dan rasa hormat kepada : 1. Bapak Prof. DR. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil. 2. Bapak Ir. Faizal Ezeddin, MS, selak Koordinator Program Pendidikan Sarjana Ekstension Fakultas Departemen Teknik Sipil. 3. Ibu Nursyamsi, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing tugas akhir. 4. Orang Tua yang selalu mendukung dalam segala hal.
5. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dan kemudahan dalam penyelesaian administrasi. 6. Kakanda Mhd. Ibarhim Syafi i Siahaan yang juga selalu bersedia membantu saya dalam penyelesaian laporan ini. 7. Kepada aldeson simatupang, jaka suranto, dan juga teman-teman yang lain, terima kasih untuk segala dukungan dan doanya. 8. Teruntuk sahabat-sahabatku, neni, lidya, yovi, senny siti, dan yang lain, mohon maaf karena tidak dapat saya sebutkan satu persatu, terima kasih untuk segala bentuk perhatian, dukungan, doa dan semangatnya. 9. Rekan-rekan mahasiswa yang turut membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini. Akhir kata penulis berharap kiranya tugas akhir ini bermanfaat bagi kita semua. Medan, Agustus 2010 Hormat saya, Penulis RETNO PRASETYANTI NIM : 070 424 022
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR NOTASI... iv BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Permasalahan... 4 1.3 Maksud dan Tujuan... 5 1.4 Batasan Masalah... 5 1.6 Metode Penulisan... 11 1.7 Sistematika Penulisan... 11 BAB II. LANDASAN TEORI II.1 Metode Perencanaan dan Persyaratan... 12 II.1.1 Peraturan dan Standar Perencanaan... 12 II.1.2 Baja Tulangan... 14 II.1.3 Provisi Keamanan... 17 II.2 Balok Persegi... 19 II.2.1 Metode Analisis dan Perencanaan... 19 II.2.2 Kuat Lentur Penampang Balok Persegi... 24 II.2.3 Kondisi Penulangan Seimbang... 26 II.2.4 Persyaratan Kekuatan... 29 II.2.5 Analisis Balok Bertulangan Tarik Saja... 30
II.2.6 Analisis Balok Bertulangan Rangkap... 31 II.3 Perencanaan Balok... 33 II.3.1 Metode Elastis Design (Metode Tegangan Kerja)/PBI 71 33 II.3.1.a Umum... 33 II.3.1.b Analisis Balok Persegi Dengan Lentur Cara-n... 38 II.3.1.c Perencanaan Balok Persegi... 41 II.3.2 Metode Kekuatan Batas/SK SNI 03-2847-2002... 44 II.3.2.a Umum... 44 II.3.2.b Keruntuhan Lentur Akibat Kondisi Batas... 47 II.3.2.c Keruntuhan Akibat Geser... 52 II.3.2.d Analisa Balok Terlentur Bertulangan Tarik Saja 53 II.3.2.e Analisis Balok Persegi Bertulangan Rangkap... 55 II.4 Struktur Kolom... 59 II.4.1 Umum... 59 II.4.2 Hubungan Beban Aksial dan Momen... 62 II.4.3 Penampang Kolom Bertulangan Seimbang... 63 II.4.4 Faktor Reduksi Kekuatan Untuk Kolom... 65 II.5 Perencanaan Kolom... 66 II.5.1 Kekuatan Kolom Eksentrisitas Kecil... 66 II.5.2 Kekuatan Kolom Eksentrisitas Besar... 71 II.6 Desain Kapasitas... 73 BAB III METODE PERENCANAAN... 73 III.1 Perencanaan dan Persyaratan Elastis Design/PBI 71... 73 III.1.1 Perencanaan Penulangan Balok... 73 III.1.1.a Persyaratan... 73
III.1.1.b Perencanaan Tulangan Balok... 76 III.1.2 Perencanaan Kolom... 80 III.1.2.a Persyaratan... 80 III.1.2.b Perencanaan Tulangan Kolom... 81 III.2 Perencanaan dan Persyaratan Kekuatan Batas/SNI 2002... 85 III.2.1 Perencanaan Penulangan... 85 III.2.1.a Persyaratan... 85 III.2.2 Perencanaan Tulangan Balok... 87 III.2.3 Perencanaan Tulangan Kolom... 97 BAB IV APLIKASI dan PEMBAHASAN... 100 IV.I Aplikasi... 100 IV.1.1 Umum... 100 IV.1.2 Data Perencanaan... 100 IV.1.3 Analisis Gaya-Gaya Yang Bekerja Pada Struktur... 105 IV.1.4 Analisis Beban Geser Dasar Akibat Gaya Gempa... 107 IV.1.5 Perhitungan Portal... 109 IV.1.6 Analisis Beban Akibat Gaya Gravitasi... 111 IV.1.7 Analisis Struktur Dengan Menggunakan SAP Versi 8. 114 IV.1.8 Perencanaan Tulangan Balok dan Kolom... 118 IV.1.8.a Perencanaan Tulangan Balok Berdasarkan PBI 118 IV.1.8.b Perencanaan Tulangan Kolom Berdasarkan PBI 126 IV.1.8.c Perencanaan Tulangan Balok Brdsrkan SNI 02 130 IV.1.8.d Perencanaan Tulangan Kolom Brdsrkn SNI 02 136 IV.2 Pembahasan... 140
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 142 V.1 Kesimpulan... 142 V.2 Saran... 143 DAFTAR PUSTAKA