Pedoman Pengerjaan PERANCANGAN STRUKTUR BETON I. Kriteria & Jadwal Pedoman ini disusun dengan tujuan untuk: Memberi gambaran tahapan dalam mengerjakan tugas Perancangan Struktur Beton agar prosedur desain dan rumus-rumus yang digunakan seirama untuk semua mahasiswa. Membuat persepsi mengenai prosedur desain yang sama dan yang disepakati pada semua pembimbing. Mcmbuat sistim penilaian yang sama untuk semua pembimbing. 1.1 Masa Berlaku : Tugas Perancangan Konstruksi Beton berlaku dalam Satu Semester. 1.2 Sanksi: Sanksi diadakan untuk mendorong motivasi mahasiswa untuk menyelesaikan tugas tepat pada waktunya, yaitu satu semester, adapun sanksinya adalah: Pengurangan nilai berdasarkan lamanya pengerjaan tugas (lihat kriteria penilaian) 1.3 Pengerjaan : Pada dasarnya mahasiswa diharapkan mengerjakan Tugas Perancangan Struktur Beton di rumah, dimana perkembangannya dipantau setiap minggu dengan pertemuan terjadwal. Pertemuan mingguan tersebut bukan tempat bagi mahasiswa untuk mengerjakan tugas tetapi sebagai tempat untuk mengikuti tutorial, berkomunikasi dan bertanya mengenai kesulitan yang dihadapi selama mengerjakan tugas tersebut kepada pembimbingnya. 1.4 Asistcnsi/Pembimbingan: Kegiatan asistensi kepada Pembimbing pada saat pertemuan terjadwal mingguan dan jika ada tambahan jadwal pembimbingan maka tergantung kebijaksanaan Pembimbing di luar jadwal tersebut. Kehadiran Mahasiswa dan Pembimbing akan dipantau dalam bentuk absensi. 1.5 Kriteria Penilaian: Penilaian hanya diberikan kepada Mahasiswa yang tugasnya telah selesai 100%, dalam arti selesai sampai dengan gambar secara lengkap. Nilai maksimum A diberikan kepada Mahasiswa yang dapat mengerjakan tugas dalam waktu satu semester dan memahami kriteria Perancangan Struktur Beton melalui Tes Akhir. (tidak hanya sekedar selesai mengerjakan tugasnya) Kriteria penilaian pengerjaan tugas sebagai berikut: a. Selesai mengerjakan dalam satu semester: nilai maksimum A. b. Selesai mengerjakan dalam dua semester atau lebih: nilai maksimum B. 1.6 Jadwal Penyelesaian: s/d Minggu ke Kegiatan Mahasiswa Keterangan 1 Penjelasan, pengambilan soal dll. di G3 2 Denah, pre-dimensioning & Pembebanan SNI 2847-2013, SNI 1727-2013 3, 4 & 5 Perhit.& Penulangan Pelat, Balok Anak dan SNI 2847-2013 Tangga 6, 7 & 8 Pembebanan Portal & Analisa Struktur SNI 2847-2013, SNI 1727-2013 9-11 Perhit. Penulangan Balok & Kolom SNI 2847-2013 12 Perhitungan & Disain Pondasi SNI 2847-2013 13, 14 & 15 Detailing/Penggambaran SNI 2847-2013 16 Ujian/Penilaian Dosen Pembimbing
II.a. Filosofi Perancangan. Filosofi perancangan bangunan sipil pada umumnya adalah menyalurkan beban struktur ke pondasi dengan selamat. Mekanisme penyaluran beban tadi bisa langsung berupa gaya aksial maupun tidak langsung berupa momen, torsi dan geser. Semua mekanisme tadi menyalurkan gaya-gaya ke pondasi dan pondasi harus sanggup memikulnya. Pada dasarnya pondasi sanggup menerima beban sebesar apapun yang diberikan kepadanya, akan tetapi ia sendiri akan tenggelam kedalam tanah, sehingga dicarilah suatu kompromi antara daya pikul dan setlement yang dianggap layak. II.b. Konsep Rancang Elemen Struktur Beton. Pada dasarnya suatu struktur atau elemen struktur harus memenuhi dua kriteria yaitu : Kuat (Strength) Layak (Serviceability) Kuat berarti kemampuan struktur/elemen struktur lebih besar daripada beban yang bekerja. ( L < R ) Layak berarti lendutan, simpangan dan retak dari struktur / elemen struktur masih dalam toleransi yang ada. Kriteria tadi harus dipenuhi kedua-duanya tidak boleh ada yang tidak memenuhi syarat. II.c. Konsep Rancang Pemikul Beban Gempa. Struktur Open Frame di rancang menggunakan konsep strong column weak beam concept,yang merancang kolom sedemikian rupa agar sendi plastis terjadi pada balok-balok kecuali pada kolom paling bawah (boleh terjadi sendi plastis pada dasar kolom). III. Pra Rancang: (Preliminary Design) 3.1 Pengaturan Denah. Dalam pengaturan denah hal-hal berikut perlu mendapat perhatian : Fungsi Bangunan. Peruntukan Ruang 3.2 Penentuan Dimensi Element Struktur. 3.2.1 Pelat: Tebal pelat diperkirakan t (mm)= keliling Pelat / 360 Bila Lendutan pelat tidak dihitung, maka tebal pelat minimum harus memenuhi SNI ps 3.2.5, lendutan harus dihitung bila tebal pelat kurang dari syarat tersebut. 3.2.2 Balok: Tinggi Balok diperkirakan h = L/14 - L/20 atau menurut SNI tabel 3.2.5.(a) Lebar Balok diperkirakan b = 2/3 h 3.2.3 Kolom: Ukuran balok diperkirakan b*h = 2,5*P / fc, dengan kata lain 25 % kapasitas penampang disiapkan untuk aksial dan 75% untuk momen. Kecuali yang disebut SNI ps 3.14.3.1.1 IV. Pcmbebanan: Besarnya beban dapat dilihat pada PPIUG1983. Beban hidup yang bekerja pada sebuah elemen (pelat atau Balok) akan sebesar nilai pada PPIUG1983, tetapi untuk suatu struktur (elemen lebih dari satu yang saling kerja sama) besarnya boleh direduksi seperti pada PPIUG1983 tabel 3.3. Disamping itu untuk perhitungan beban gempa, beban hidup dapat direduksi seperti pada PPIUG1983 tabel 3.3. Kombinasi beban yang bekerja dapat dilihat pada SNI ps 3.2.2, perlu pula ditinjau satu kombinasi lain dimana beban gempa dikalikan dengan 4 (empat), hal ini untuk memeriksa kasus pada SNI ps.3.14.4.2.2 dan 3.14.4.2.3 V. Perhitungan Pelat: 5.1 Pembebanan. Beban yang bekerja pada pelat disesuaikan dengan fungsi ruangan dimana pelat tersebut berada, lihat PPIUG1983, perhatikan kemungkinan pelat menopang tembok atau beban khusus lainnya.
5.2 Perhitungan Momen Lentur Momen-momen yang bekerja pada pelat dapat dihitung dengan menggunakan analisa analitis pelat seperti: finite element. finite differens. atau cara pendekatan berupa tabel-tabel yang ada seperti: Tabel Moody Tabel ACl Tabel PBI Tabel Bares Untuk Penyelesaian tugas ini disarankan menggunakan tabel-tabel yang ada, kecuali untuk pelat-pelat berbentuk khusus. Pelat dengan beban khusus perlu juga diperhatikan misalnya beban garis, beban titik, beban segitiga dan sebagainya. 5.3 Perhitungan Tulangan Pelat Setelah momen-momen pelat didapat dari hitungan diatas, perhitungan kebutuhan tulangannya dapat menggunakan tabel seperti pada tabel yang yang memenuhi SNI atau dengan cara manual. 5.4 Persyaratan Tulangan Pelat Persyaratan tulangan maksimum pelat seperti yang ditunjukkan oleh SNI 3.3.3.3. Persyaratan tulangan minimum pelat seperti SNI 3.3.5.2 atau 3.16.12. 5.5 Kontrol Lendutan Pelat Lendutan Pelat dapat dihitung dengan menggunakan tabel lendutan pelat. Persyaratan lendutan pelat dapat dilihat pada SNI tabel 3.2.5.(b). 5.6 Kontrol Retak Pelat Kontrol retak pada pelat dapat dihitung dengan menggunakan rumus sederhana SNl ps 3.3.6.4 atau rumus empiris lainnya. Jumlah Pelat yang dihitung : minimum 2 macam pelat. VI. Perhitungan Balok Anak: 6.1 Pembebanan. Beban yang bekerja pada balok disesuaikan dengan fungsi ruangan dimana pelat tersebut berada, lihat PPIUG1983, perhatikan kemungkinan balok mendukung tembok, atau beban balok lain (tegak lurus arah balok yang ditinjau). 6.2 Perhitungan Momen Lentur Momen-momen yang bekerja balok anak dapat dihitung dengan menggunakan koefisien momen seperti koefisien momen SNI ps. 3.1.3.3 atau dengan cara analitis lainnya; 6.3 Perhitungan Tulangan Balok. Setelah momen-momen balok didapat dari hitungan diatas, perhitungan kebutuhan tulangan nya dapat menggunakan tabel seperti pada tabel yang yang memenuhi SNI atau dengan cara manual. 6.4 PersyaratanTulangan Balok. Persyaratan tulangan miniinum balok seperti SNI ps 3.3.5.1 dan 3.3.5.2. Persyaratan tulangan maksimum balok seperti SNI ps 3.3.3.3. 6.5 Kontrol Lcndutan Balok. Lendutan Balok dihitung seperti SNl ps 3.2.5, dan persyaratannya seperti SNI tabel 3.2.5.(b). 6.6 Kontrol Retak Balok Kontrol retak pada balok dapat dihitung dengan menggunakan rumus sederhana SNI ps 3.3.6.4 atau rumus empiris lainnya. Jumlah Balok Anak yang dihitung : minimum 2 macam Balok.
VII Perhitungan Tangga: 7.1 Pembebanan. Beban yang bekerja pada balok sesuai dengan SNI 1727-2013-Pembebanan, perhatikan kemungkinan tangga mendukung tembok reiling. 7.2 Perhitungan Momen Lentur Momen-momen yang bekerja pada tangga dihitung sesuai dengan sifat struktur tangga, bila tangga dibuat melayang lebih baik dihitung dengan Software Komputer untuk analisa tiga dimensi. Atau dengan pendekatan lain sehingga model menjadi dua dimensi saja sehingga dapat dihitung dengan menggunakan mekanika teknik biasa. 7.3 Perhitungan Tulangan Tangga. Setelah momen-momen tangga didapat dari hitungan diatas, perhitungan kebutuhan tulangan nya dapat menggunakan tabel seperti pada tabel yang yang memenuhi SNI atau dengan cara manual. 7.4 Persyaratan Tulangan Tangga. Persyaratan tulangan tangga sama seperti persyaratan tulangan balok. 7.5 Kontrol Lendutan Tangga. Lendutan Tangga dihitung seperti SNI ps 3.2.5, dan persyaratannya seperti SNI tabel 3.2.5.(b) 7.6 Kontrol Retak Tangga Kontrol retak pada balok dapat dihitung dengan menggunakan rumus sederhana SNI ps 3.3.6.4 atau rumus empiris lainnya. Jumlah Tangga yang dihitung : minimum 1 macam tangga. VIII. Analisa Struktur: Analisa Struktur dapat dilakukan dengan menggunakan software komputer (seperti SAP atau STAAD) atau analisa struktur lainnya (Cross, Takabeya, dsb). Bila menggunakan software komputer disarankan analisa 3 dimensi sehingga kerja keras yang dilakukan dibalas dengan kemudahan mengetahui gaya dalam semua elenien struktur dan efek torsi bangunan sudah diperhitungkan juga. 8.l Pemodelan Struktur. Struktur beton dimodelkan sebagai struktur rangka terbuka (Open Frame) dan lantai dimodelkan sebagai diafragma kaku (Rigid Diaphragm). Kolom- kolom bawah dianggap terjepit elastis pada level poer, atau bila poer dihubungkan dengan sloof yang kaku perletakan kolom bisa dianggap terjepit penuh. Bila pondasi yang dipakai adalah pondasi setempat maka kolom harus dianggap terletak pada sendi dan sloof harus disertakan di dalam model strukturnya. Bila Struktur dimodelkan sebagai portal dua dimensi, maka harus pula ditinjau portal arah tegak lurusnya, agar suatu kolom yang diperhitungkan akan diwakili oleh dua arah yang portal yang saling tegak lurus (efek biaksial kolom terwakili). 8.2 Pembebanan Struktur. Beban-beban yang diterima struktur akibat dari : Berat sendiri struktur dan elemen-elemen yang ditopangnya seperti pelat, balok anak, tangga, maupun dinding-dinding didalam gedung. Beban hidup sesuai fungsinya seperti pada SNI 1727-2013. Beban gempa sesuai dengan SNI 1727-2013. Kombinasi pembebanan seperti SNI ps. 3.2.2, seperti yang telah disinggung sebelumnya maka sebuah kontrol perlu diberikan dengan memasukkan faktor beban gempa sebesar 4, untuk memenuhi SNI ps.3.14.4.2.2 dan 3.14.4.2.3 8.3 Pengecekan Kebenaran Analisa Struktur. Hasil Analisa Struktur harus diyakini kebenarannya dengan cara: Jumlah reaksi vertikal yang didapat dari analisa harus mendekati dengan berat seluruh gedung (termasuk dinding-dinding ). Jumlah reaksi horizontal akibat gempa, paling tidak 90% dari geser dasar seperti SNI 1727-2013
IX. Penulangan Struktur Utama. 9.1 Balok 9.l.a Tulangan Memanjang Momen-momen hasil analisa struktur digunakan untuk menghitung kebutuhan tulangan memanjang balok, baik tumpuan maupun lapangan. Perhitungan keperluan tulangan ini dapat menggunakan tabel seperti pada tabel yang yang memenuhi SNI atau dengan cara manual. Yang perlu diperhatikan dalam menghitung tulangan balok adalah kebutuhan tulangan tekan pada tumpuan dan lapangan balok harus sedemikian sehingga daktilitas penampang mencukupi untuk itu syarat SNI ps. 3.14.3.2.2 harus dipenuhi. Rasio tulangan: minimum p = 1.4/fy dan maksimum p = 7/fy. Seperti SNI ps. 3.14.3.2.1 9.l.b Sengkang. Karena konsep desain kapasitas struktur beton tahan gempa adalah Strong Colomn Weak Beam Concept. Maka untuk menjamin bahwa pada pembentukan sendi pada balok tidak terjadi keruntuhan akibat gesernya, maka desain geser penampang balok tidak berdasarkan gaya geser hasil analisa struktur tetapi gaya geser yang ditimbulkan bila balok tersebut terjadi sendi plastis pada kedua ujungnya. Besarnya gaya geser akibat terjadinya sendi plastis pada kedua ujung balok dapat dilihat pada SNI. Ps 3.14.7.1 Selanjutnya penulangan dapat dihitung menggunakan tabel atau cara analitis seperti pada SNI ps.3.4.3, tetapi untuk daerah potensi terjadi sendi plastis maka konstribusi geser oleh beton Vc sama dengan nol (tidak boleh dimanfaatkan), diluar daerah itu kontribusi beton boleh dimanfaatkan.daerah yang dimaksud adalah 2 kali tinggi balok. 9.l.c Pemutusan Tulangan. Pemutusan tulangan harus direncanakan dari Moment Envelope yang terjadi pada semua kombinasi beban (kecuali kombinasi 4 x beban Gempa ). Dengan panjang penyaluran seperti pada SNI ps 3.14.6.2 9.l.d Detailing. Pemasangan tulangan memanjang harus memenuhi SNI ps 3.16.6, kait-kait yang dipakai harus memenuhi SNI ps 3.16.1 dan 3.16.2. Sengkang harus memenuhi SNI ps.3.16.11 dan3.14.3.3 Jumlah Balok Utama yang dihitung : minimum 2 macam Balok (eksterior dan interior) 9.2 Kolom 9.2.a Penulangan Memanjang. Karena Strong Column Weak Beam Concept yang dipakai pada desain striktur beton tahan gempa maka besarnya momen yang dipakai dalam menghitung tulangan kolom tidak diambil dari hasil analisa struktur, hal ini untuk menjamin bahwa pada saat balok leleh (terjadi sendi plastis pada kedua ujungnya) kekuatan kolom paling tidak sama dengan kapasitas balok tersebut, sehingga besarnya momen yang dipakai pada desain kolom adalah seperti SNI ps. 3.14.4.2, sedangkan gaya aksialnya adalah seperti SNI ps. 3.14.4.3. Dengan demikian desain kolom tidak menggunakan gaya-gaya yang dihasilkan oleh analisa struktur sama sekali. 9.2.b Sengkang. Dengan alasan yang sama, sengkang kolom juga tidak di desain menggunakan gaya-gaya yang ada dari analisa struktur, tetapi menggunakan SNI ps. 3.14.7.2. Selanjutnya penulangan dapat dihitung menggunakan tabel atau cara analitis seperti pada SNI ps.3.4.3, tetapi untuk daerah potensi terjadi sendi plastis maka konstribusi geser oleh beton Vc sama dengan nol (tidak boleh dimanfaatkan), diluar daerah itu kontribusi beton boleh dimanfaatkan. Daerah yang dimaksud adalah 2 kali lebar kolom (arah yang ditinjau). 9.2.d Detailing Pemasangan tulangan memanjang harus memenuhi SNI ps 3.14.4.3 Sengkang harus memenuhi SNI ps.3.14.3.3 dan 3.14.4.4 Jumlah Kolom yang dihitung : minimum 2 macam Kolom (Interior dan Eksterior)
9.3 Hubungan Balok-Kolom. Agar kolom utuh selama terjadi gempa maka tebentuknya sendi plastis pada balok harus terjadi dimuka kolom (tidak boleh merusak kolom), untuk meyakinkan hal ini maka hubungan balok-kolom harus di desain sedemikian agar paling tidak sama dengan kapasitas balok. Adapun prosedur yang diikuti adalah seperti SNl ps.4.14.6. Jumlah Hub. Balok-Kolom yang dihitung : minimum 2 macam. (Interior dan Eksterior) 9.4 Perhitungan Pondasi. Pada dasamya persyaratan desain pondasi sama dengan elemen struktur atas yaitu: Kuat Layak Kuat berarti kemampuan pondasi lebih besar daripada beban yang bekerja. Layak berarti setlement pondasi dan perbedaan setlement (differential setlement) masih dalam toleransi dan tidak mengakibatkan kerusakan pada struktur diatasnya. Kriteria tadi harus dipenuhi kedua-duanya tidak boleh ada yang tidak memenuhi syarat. Yang perlu diketahui dalam perhitungan pondasi adalah kapasitas dukung pondasi, dengan begitu akan dapat dibandingkan dengan gaya yang bekerja. Perlu pula dicatat bahwa beban yang bekerja untuk pengecekan pondasi adalah beban kerja / service loads (tanpa faktor beban). 9.4.a Pemilihan Tipe Pondasi. Pemilihan tipe pondasi ini akan sangat ditentukan oleh beberapa faktor: Jenis tanah Beban yang bekerja Fuiigsi Bangunan Performance yang diminta 9.4.b Pondasi Tiang. Pondasi tiang dapat saja didesain dengan menggunakan konsep ductile seperti bangunan atas, akan tetapi bila dilanda gempa maka perbaikan pondasi akan sangat tidak dimungkinkan atau akan memerlukan biaya yang sangat mahal, untuk itu dipilih konsep desain dimana pondasi berperilaku elastis selama gempa terjadi. Dengan menganggap bahwa momen-momen yang terjadi dipikul oleh sloof maka pondasi tiang tidak dihitung menerima momen, beban aksial pondasi tiang hanya ditentukan oleh beban mati dan beban hidup yang tereduksi saja. Untuk beban geser yang mengakibatkan bekerjanya momen pada tiang pondasi (lihat bowles) maka gaya geser tadi harus dikalikan dengan faktor yaitu struktural over strength factor yang besarnya diambil 2.8 ( bisa lain untuk jenis struktur lain, untuk open frame diambil 2.8), momen pada tiang pondasi dihitung setelah mengalikan gaya geser kolom terbawah dengan faktor 2.8. Selanjutnyaperliitungan penulangan momen dan geser mengikuti yang sudah ada. 9.4.c Perhitungan Kapasitas Pondasi. Pondasi Tiang Pancang. Lihat mata kuliah Mekanika tanah & Pondasi Pondasi Lajur. Lihat mata kuliah Mekanika tanah & Pondasi