STUDI PERENCANAAN PASAR INDUK GADANG KOTA MALANG MENGGUNAKAN BAJA KOMPOSIT DENGAN METODE LRFD Tugas Akhir Diajukan Kepada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik Disusun oleh: ABDULLAH 201110340311061 JURUSAN TEKKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2016
LEMBAR PENGESAHAN Judul : STUDI PERENCANAAN PASAR INDUK GADANG KOTA MALANG MENGGUNAKAN BAJA KOMPOSIT DENGAN METODE LRFD Nama : ABDULLAH NIM : 201110340311061 Telah diuji pada hari Sabtu, tanggal 1 Oktober 2016 Oleh tim penguji : Dosen Penguji I Dosen Penguji II Ir. Yunan Rusdianto, MT. Moh. Abduh, ST, MT. Disetujui : Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ir. Yusuf Wahyudi, MT. Ir. Rofikatul Karimah, MT. Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Sipil Ir. Rofikatul Karimah, MT. ii
KATA PENGANTAR Bismillaahirrohmaanirrahim Assalamu alaikum Wr. Wb. Alhamdulillahirobbill aalamiin, puji syukur kehadirat Allah SWT. yang telah memberikan limpahan nikmat keimanan, kesehatan, dan juga kesempatan kepada penulis sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik, lancar dan tepat pada waktu nya. Shalawat dan salam semoga tetap tercurahkan kepada Nabi Besar Muhammad Saw. yang menuntun kita menuju jalan yang diridhoi-nya. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh oleh mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang sebagai salah satu syarat mencapai derajat kesarjanaan. Selanjutnya ucapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Fauzan, MPd selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Malang. 2. Bapak Ir. Sudarman, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik. 3. Ibu Ir. Rofikatul Karimah, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil sekaligus dosen pembimbing II yang selalu sabar memberikan bimbingan, masukan dan arahan yang berarti dan meluangkan waktunya untuk membimbing penulis. Dan senantiasa dengan kesabaran memberi nasehat dan saran dalam bimbingan yang sangat berarti bagi penulis v
4. Bapak Ir. Yusuf Wahyudi, MT., selaku dosen pembimbing I yang selalu sabar memberikan bimbingan, masukan dan arahan yang berarti dan meluangkan waktunya untuk membimbing penulis dan senantiasa dengan kesabaran memberi nasehat dan saran dalam bimbingan yang sangat berarti bagi penulis 5. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Sipil yang dengan kesabarannya memberikasn ilmu pengetahuan sehingga penulis mampu menyelesaikan studi dan Tugas Akhir ini 6. Teman-teman Mahasiswa Teknik Sipil khususnya angkatan 2011 yang telah banyak memberikan masukan kepada penulis baik selama mengikuti perkuliahan maupun dalam penulisan Tugas Akhir ini. 7. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu dalam menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini. Terima kasih atas bimbingan, saran dan petunjuk yang diberikan sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan sesuai dengan waktu yang diharapkan. Akhir kata Penyusun berharap agar tugas akhir ini dapat dijadikan bahan studi bagi siapa saja yang memerlukan dan bermanfaat bagi pembaca semua. Wassalamu alaikum Wr. Wb. Malang, 18 Oktober 2016 Penyusun vi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii SURAT PERNYATAAN... iii LEMBAR PERSEMBAHAN... iv KATA PENGANTAR... v ABSTRAK... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR TABEL... xv DAFTAR GAMBAR... xvii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 3 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan Masalah... 4 1.5 Manfaat Studi... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5 2.1 Struktur... 5 2.2 Struktur Baja... 5 2.2.1 Struktur Rangka... 5 2.2.2 Struktur Selaput... 6 2.2.3 Struktur Gantung... 7 2.3 Struktur Beton Bertulang... 7 viii
2.3.1 Sifat Mekanis Beton Bertulang... 10 2.4 Struktur Komposit... 12 2.4.1 Kombinasi Pembebanan... 14 2.4.2 Metode Perhitungan Statika... 15 2.5 Metode LRFD... 15 2.6 Desain Balok... 16 2.6.1 Penampang Kompak... 17 2.6.2 Penampang Tak Kompak... 17 2.7 Komponen Struktur Komposit... 17 2.7.1 Tegangan Elastis Dalam Balok Komposit... 18 2.7.2 Lebar Efektif... 20 2.7.3 Rasio Modular (n)... 21 2.7.4 Kekuatan Batas Penampang Komposit... 22 2.7.4.1 Garis Netral Jatuh di Irisan Slab... 23 2.7.4.2 Garis Netral Jatuh di Irisan Baja... 24 2.7.5 Perencanaan Balok Komposit Dan Penghubung Geser... 25 2.7.5.1 Balok Pra Komposit... 25 2.7.5.2 Balok Post Komposit... 27 2.7.5.3 Penghubung Geser... 28 2.7.6 Desain dengan LRFD... 32 2.7.7 Kuat Rencana... 33 2.7.8 Kombinasi Tekan Dan Lentur... 34 2.8 Kolom Komposit... 35 2.8.1 Umum... 35 ix
2.8.2 Persyaratan Kolom Komposit... 36 2.8.3 Kuat Nominal Kolom Komposit... 36 2.8.3.1 Kapasitas Tekan Kolom... 37 2.8.4 Tekuk Lokal web pada Balok-Kolom... 39 2.9 Dasar Perencanaan Sambungan... 40 2.9.1 Perencanaan Sambungan Menggunakan Baut... 40 2.9.1.1 Lap Joint (Sambungan Overlap)... 40 2.9.1.2 Butt Joint... 41 2.9.1.3 Baut yang Dibebani Sejajar Sumbu... 41 2.9.1.4 Baut yang dibebani Sumbu dan Tegak lurus Sumbu... 41 2.9.2 Sambungan Balok dan Kolom yang Memikul Momen dan Geser... 42 2.9.3 Baut Mutu Tinggi... 42 2.9.3.1 Kekuatan Baut... 43 2.9.3.2 Bidang Geser... 44 2.9.3.3 Jarak Antar Baut... 44 2.9.3.4 Kontrol Pengaku... 45 2.10 Perencanaan Pelat dasar Kolom (Colum Base Plate)... 48 BAB III METODE PERENCANAAN... 49 3.1 Data Perencana... 49 3.1.1 Site Plan... 49 3.1.2 Data Umum Proyek... 53 3.2 Tahapan Data... 53 3.2.1 Tahap Pengumpulan Data... 53 x
3.2.1.1 Metode Observasi... 53 3.2.2 Metode Interview... 54 3.2.3 Metode Pustaka... 54 3.3 Metode Perhitungan (flow chart)... 55 BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR... 56 4.1 Data Bahan Perencanaan... 56 4.2 Perencanaan Plat Atap Dan Lantai... 57 4.2.1.a Spesifikasi Floor deck Plat Atap dan Lantai... 57 4.2.1.b Spesifikasi Wire Mesh pada Pelat Atap dan Lantai... 58 4.2.2 Pendimensian Plat Atap... 59 4.2.2.1 Pembebanan Plat Atap... 60 4.2.3 Aplikasi Pembebanan Pada Plat Atap... 61 4.2.3.1 Distribusi Pembebanan Pada Plat Atap... 61 4.2.3.2 Tabel Hasil Momen Pelat Atap... 62 4.2.3.3 Perencanaan Momen Positif Plat Atap... 63 4.2.3.4 Perencanaan Momen Negatif Plat Atap... 64 4.2.3.5 Lendutan Pada Plat Atap... 66 4.3 Pendimensian Plat Lantai... 67 4.3.1 Pembebanan Pelat Lantai... 68 4.3.2 Aplikasi Pembebanan Pada Plat Lantai... 69 4.3.2.1 Distribusi Pembebanan Pada Plat Lantai... 69 4.3.2.2 Tabel Hasil Momen Pelat Lantai... 69 4.3.2.3 Perencanaan Momen Positif Plat Lantai... 72 4.3.2.4 Perencanaan Momen Negatif Plat Lantai... 73 xi
4.3.2.5 Lendutan Pada Plat Lantai... 75 4.4 Perencanaan Balok Anak... 76 4.4.1 Balok Anak Atap... 76 4.4.1.1 Pendimensian balok Anak Atap... 76 4.4.1.2 Pembebanan Pada Balok Anak Atap... 77 4.4.1.3 Momen Yang Terjadi Pada Balok Anak... 78 4.4.1.4 Perencanaan Balok Anak Pra- Komposit... 80 4.4.1.5 Perencanaan Balok Anak Post- Komposit... 81 4.4.2 Balok Anak Lantai... 87 4.4.2.1 Pendimensian balok Anak Lantai... 87 4.4.2.2 Pembebanan Pada Balok Anak Lantai... 88 4.4.2.3 Momen Yang Terjadi Pada Balok Anak... 89 4.4.2.4 Perencanaan Balok Anak Pra- Komposit... 90 4.4.2.5 Perencanaan Balok Anak Post- Komposit... 97 4.5 Perhitungan Pembebanan Akibat Gaya Gempa... 98 4.5.1. Portal Memanjang... 98 4.5.2. Portal Melintang... 98 4.6 Perhitungan Gaya Gempa... 100 4.6.1 Perhitungan Berat Gedung... 100 4.6.2 Parameter Gempa Sesuai Dengan SNI 1726-2012... 103 4.6.2.1 Kategori Resiko Gempa... 103 4.6.2.2 Faktor Keutamaan... 104 4.6.2.3 Parameter Percepatan Tanah (Ss,S 1 )... 104 4.6.2.4 Klasifikasi Kelas Situ (SA,SB,SC,SD,SE dan SF... 105 xii
4.6.2.5 Faktori Koefisien... 105 4.6.2.6 Parameter Percepatan Desain (S DS, S D1 )... 106 4.6.2.7 Kategori Desain Seismic, KDS... 106 4.6.2.8 Periode Fundamental Pendekatan... 107 4.6.2.9 Faktor Koefisien Modifikasi Respons, Kuat Lebih System, Pembesaran Defleksi... 108 4.6.2.10 Koefisien Respons Seismik (Cs) dan Gaya Dasar Seismik (V)... 109 4.6.2.11 Distribusi Beban Gempa Pada Struktur Bangunan... 109 4.6.3 Tabel Distribusi Gaya Gempa... 110 4.7 Perencanaan Balok Induk Memanjang... 112 4.7.1 Perhitungan Perencanaan Balok Induk Memanjang... 112 4.7.1.2 Perencanaan Post Komposit... 112 4.8 Perencanaan Balok Induk Melintang... 122 4.8.1 Perhitungan Perencanaan Balok Induk Melintang... 122 4.8.1.2 Perencanaan Post Komposit... 122 4.9 Perencanaan Kolom... 131 4.9.1 Periksa Kelangsingan Penampang Kolom... 133 4.9.2 Periksa Kapasitas Aksial Kolom... 134 4.9.3 Periksa Kekuatan Penampang Kolom... 135 4.9.4 Periksa Kapasitas Geser Kolom... 136 4.9.5 Interaksi Aksian Tekan dan Momen Lentur... 137 4.10 Perencanaan Zona Panel Kolom... 137 4.11 Sambungan... 140 xiii
4.11.1 Sambungan antara Balok Induk Memanjang Dengan Kolom... 140 4.11.2 Sambungan antara Balok Induk Melintang Dengan Kolom... 144 4.11.3 Sambungan antara Balok Anak Dengan Balok Induk Melintang... 147 4.11.4 Sambungan Kolom dengan Kolom... 152 4.11.5 Perencanaan Base Plate & Anchor - Bolt... 155 BAB V PENUTUP... 160 5.1 Kesimpulan... 160 5.2 Saran... 164 DAFTAR PUSTAKA... 165 LAMPIRAN DATA xiv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Daftar shear connector yang biasa digunakan...29 Tabel 2.2 Dimensi baut A325 dan A490 (Sumber: Salmon I,1992:120)... 43 Tabel 2.3 Jarak tepi Minimum dari pusat lubang standart ke tepi dari bagian yang disambung... 45 Tabel 4.1 Hasil Momen pada pelat Atap......61 Tabel 4.2 Hasil Momen pada pelat Lantai... 69 Tabel 4.3 momen akibat beban pra-komposit... 79 Tabel 4.4 momen akibat beban hidup post-komposit...79 Tabel 4.5 momen akibat beban pra-komposit... 90 Tabel 4.6 momen akibat beban hidup post-komposit... 90 Tabel 4.7 Perhitungan Berat Gedung...100 Tabel 4.8 Perhitungan Berat Gedung... 101 Tabel 4.9 Perhitungan Berat Gedung... 102 Tabel 4.10 Berat Total Bangunan... 103 Tabel 4.11 Kategori resiko bangunan... 104 Tabel 4.12 koefisien situs, Fa... 105 Tabel 4.13 koefisien situs, Fv... 106 Tabel 4.14 kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada periode pendek... 106 Tabel 4.15 kategori desain seismik berdasarkna parameter respons percepatan pada perioda 1 detik... 107 Tabel 4.16 nilai parameter perioda pendekatan Ct, dan x...107 xv
Tabel 4.17 koefisien untuk batas atas pada perioda yang dihitung... 108 Tabel 4.18 Faktor Koefisien Modifikasi Respons... 108 Tabel 4.19 Distribusi Gaya Gempa... 110 Tabel 4.20 Simpangan antar lantai ijin a... 111 Tabel 4.21 Nilai Momen terbesar pada balok induk Post-komposit 113 Tabel 4.22 Nilai momen pada balok induk post komposit 123 Tabel 4.23 Momen pada Kolom...132 Tabel 4.24 Gaya gaya yang bekerja pada kolom...132 Tabel 4.25 Gaya - gaya yang bekerja pada kolom...155 xvi
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Hubungan Tegangan-Regangan Pada Beton dan Baja... 3 Gambar 2.1 Struktur Rangka Ruang Space Frame... 6 Gambar 2.2 Jembatan Dengan Metode Struktur Gantung... 7 Gambar 2.3 Macam-macam Struktur Komposit... 13 Gambar 2.4 Regangan dan Tegangan (untuk tampang Transformasi)... 18 Gambar 2.5 Penentuan lebar Efektif dan Tampang Transformasi... 20 Gambar 2.6 Dimensi-dimensi yang Menentukan Lebar Efektif b E pada Balok Baja Beton Komposit. (sumber, salmon,1992:581)... 21 Gambar 2.7 Distribusi Tegangan pada Kapasitas Momen Ultimit... 22 Gambar 2.8 Diagram Tegang dengan Sumbu Plastis Jatuh pada Plat Beton... 23 Gambar 2.9 Diagram tegangan dengan Sumbu Plastis Jatuh pada Profil Baja 24 Gambar 2.10 Macam-macam Penghubung Geser... 28 Gambar 2.11 Nomogram Faktor Panjang Tekuk (SNI-03-1729-2002)... 39 Gambar 2.12 Lap Joint (Sumber: Gunawan dan Margaret,2002:26)...40 Gambar 2.13 Butt Joint (Sumber: Gunawan dan Margaret,2002:26)... 41 Gambar 2.14 Baut yang dibebani // sumbunya (Sumber: Gunawan dan Margaret, 2002:26)... 41 Gambar 2.15 Baut yang Dibebani // Sumbu dan Sumbuna (Sumber: Gunawan dan Margaret,2002:26)... 41 Gambar 2.16 Sambungan Kolom ke Balok Menggunakan Profil T Terpisah, dengan atau Tanpa Profil Siku Badan (sumber, salmon 2,1992:442)... 42 Gambar 2.17 Baut Tampang Satu... 44 xvii
Gambar 2.18 Baut Tampang dua... 44 Gambar 3.1 Ground Site Plan... 49 Gambar 3.2 Site Plan Lantai 1... 50 Gambar 3.3 Site Plan Lantai 2... 51 Gambar 3.4 Site Plan Lantai 3... 52 Gambar 4.1 Gambar dan Tabel Spesifikasi United Steel Deck Inc... 57 Gambar 4.2 Detail Wire Mesh... 58 Gambar 4.3 Denah Pembalokan... 59 Gambar 4.4 Perencanaan Floor Deck... 59 Gambar 4.5 Pembebanan Plat Atap... 61 Gambar 4.6 Momen akibat beban ultimate plat atap... 61 Gambar 4.7 Diagram Tegangan Regangan... 64 Gambar 4.8 Floor deck... 65 Gambar 4.9 Denah Pembalokan... 67 Gambar 4.10 Perencanaan Floor Deck... 68 Gambar 4.11 Pembebanan plat Lantai... 69 Gambar 4.12 Momen akibat beban ultimate plat Lantai... 69 Gambar 4.13 Diagram Tegangan Regangan... 72 Gambar 4.14 Floor deck... 73 Gambar 4.15 Profil baja yang digunakan... 76 Gambar 4.16 Denah pembebanan balok anak atap..77 Gambar 4.17 pembebanan balok atap pra-komposit 78 Gambar 4.18 pembebanan balok atap post-komposit... 78 Gambar 4.19 momen akibat beban pra-komposit... 79 xviii
Gambar 4.20 momen akibat beban hidup post-komposit... 79 Gambar 4.21 Diagram tegangan balok pra-komposit... 80 Gambar 4.22 Penampang balok komposit pada daerah tumpuan... 81 Gambar 4.23 Diagram tegangan regangan balok komposit (Tumpuan)... 82 Gambar 4.24 Diagram tegangan regangan balok komposit (Lapangan)... 83 Gambar 4.25 Profil baja yang digunakan... 86 Gambar 4.26 Denah pembebanan balok anak atap... 86 Gambar 4.27 pembebanan balok atap post-komposit... 86 Gambar 4.28 pembebanan balok atap post-komposit... 87 Gambar 4.29 Profil baja yang digunakan... 87 Gambar 4.30 Denah pembebanan balok anak lantai... 88 Gambar 4.31 pembebanan balok atap post-komposit... 89 Gambar 4.32 pembebanan balok atap post-komposit... 89 Gambar 4.33 momen akibat beban pra-komposit...90 Gambar 4.34 momen akibat beban hidup post-komposit... 90 Gambar 4.35 Diagram tegangan balok pra-komposit....91 Gambar 4.36 Penampang balok komposit pada daerah tumpuan....92 Gambar 4.37 Diagram tegangan regangan balok komposit (Tumpuan)....93 Gambar 4.38 Diagram tegangan regangan balok komposit (Lapangan)...94 Gambar 4.39 Detail penempatan stud melintang pada balok anak....96 Gambar 4.40 Detail penempatan stud memanjang pada balok anak.....97 Gambar 4.41 Hasil perhitungan lendutan staad pro pada balok pra-komposit..97 Gambar 4.42 Hasil perhitungan lendutan staad pro pada balok post-komposit. 97 Gambar 4.43 Distribusi Balok Anak...98 xix
Gambar 4.44 Pembebanan Balok Induk Memanjang... 98 Gambar 4.45 Distribusi Balok Induk Memanjang...99 Gambar 4.46 Pembebanan Balok Induk Melintang...99 Gambar 4.47 Gempa maksimum yang dipertimbangkan rata-rata geometrik...104 Gambar 4.48 Koefisien risiko terpetakan, periode spektral 0.2 detik...105 Gambar 4.49 Profil baja wide flange balok induk memanjang...112 Gambar 4.50 Penampang balok komposit pada daerah tumpuan...114 Gambar 4.51 Diagram regangan tegangan balok komposit akibat momen positif...116 Gambar 4.52 Detail penempatan stud melintang pada balok induk (mm)...120 Gambar 4.53 Detail penempatan stud memanjang pada balok induk (mm)...120 Gambar 4.54 Profil baja wide flange balok induk melintang..122 Gambar 4.55 Penampang balok komposit pada daerah tumpuan... 124 Gambar 4.56 Diagram regangan tegangan balok komposit akibat momen positif..126 Gambar 4.57 Detail penempatan stud melintang pada balok induk (mm)..130 Gambar 4.58 Detail penempatan stud memanjang pada balok induk (mm)...130 Gambar 4.59 Tampak Profil Kolom..131 Gambar 4.60 Kapasitas Aksial Kolom..134 Gambar 4.61 Detail Daerah Panel Zone...139 Gambar 4.62 Sambungan antara balok induk memanjang dengan kolom 143 Gambar 4.63 Sambungan antara balok induk melintang dengan kolom..147 Gambar 4.64 Sambungan antara balok anak dan balok induk....151 Gambar 4.65 Sambungan antara kolom dan kolom...154 xx
Gambar 4.66 Gaya - gaya yang bekerja pada kolom...155 Gambar 4.67 Detail Pelat Kaki Kolom (Pot. A-A)..160 xxi
DAFTAR PUSTAKA Badan Standardisasi Nasional, 2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung Dan Non Gedung (SNI 1726-2012). Jakarta: BSN 2012 Badan Standardisasi Nasional, 2013. Beban Minim Untuk Perancangan Bangunan Gedung Dan Struktur Lain (SNI 03-1727-2013). Jakarta: BSN 2013 Dipohusada, Istimawan. 1994. Struktur Beton Bertulang Berdasarkan SK SNI T- 15-1991-03 Departemen Pekerjaan Umum RI. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. Hermawan, Prasetia. 2014. Perencanaan Ulang Gedung Perkuliahan Terpadu Politeknik Negeri Malang Menggunakan Struktur omposit Di Wilayah Gempa Zona 3. Skripsi tidak diterbitkan.malang : Universitas Muhammadiyah Malang. Prayoga, Aulia. 2015. Perancangan Ulang Struktur Atas Gedung Block Office Pemerintah Kota Batu Block A Dengan Menggunakan Struktur Baja Komposit Metode LRFD. Skripsi tidak diterbitkan.malang : Universitas Muhammadiyah Malang Moestopo, Muslinang. 2014. Perencanaan Struktur Baja Tahan Gempa Malang: Shortcourse HAKI 2014 Setiawan, Agus. 2008. Perencanaan Struktur Baja Dengan Metode LRFD (Berdasarkan SNI 03-1729-2002). Semarang: Erlangga Tara, Yuda. 2014. Studi Perencanaan Struktur Atas Gedung Gateway Park Senayan Dengan Konstruksi Baja Komposit Menggunakan Metode LRFD. Skripsi tidak diterbitkan.malang : Universitas Muhammadiyah Malang Rohmatullah, Febrian. 2015. Perencanaan Ulang Struktur Atas Building-B Twin Tower UIN Sunan Ampel Surabaya Menggunakan Struktur Baja Komposit Metode LRFD. Skripsi tidak diterbitkan.malang : Universitas Muhammadiyah Malang 166