ABSTRAK Dibatasinya tinggi bangunan oleh Pemerintah Provinsi Bali dengan mengeluarkan Peraturan Daerah Rencana Tata Ruang Wilayah (Perda RTRW) Pasal 95 ayat (2) butir (b) mengakibatkan terbatasnya jumlah lantai dalam suatu bangunan. Keterbatasan perencanaan struktur ke arah vertikal membuat elevasi tiap lantai terbatas sehingga mengharuskan dalam perencanaan struktur untuk memperkecil dimensi balok agar didapatkan elevasi ruangan yg maksimal. Akan tetapi apabila bentang antar kolom semakin besar maka tinggi balok juga akan semakin membesar. Untuk mengatasi permasalahan itu maka diperkecilah tinggi (h) balok dan menambah lebar balok (b) tersebut, namun secara kinerja struktur tetap aman sesuai dengan peraturan yang berlaku. Dalam dunia konstruksi hal ini lebih dikenal dengan istilah Balok Lebar. Dalam penelitian ini akan dibuat sebanyak empat model, dimana Model 1 merupakan struktur menggunakan Balok Konvensional dengan dimensi 400/800, sedangkan Model 2, Model 3 dan Model 4 merupakan struktur yang menggunakan Balok Lebar dengan dimensi B2 800/500, B3 900/450 dan B4 merupakan balok dengan lebar maksimal sesuai dengan persyaratan SNI 2847:2013, dengan dimensi B4 1200/350. Keempat model tersebut diberikan perlakuan dan pembebanan yang sama dan dilanjutkan ketahapan analisis perbandingan hasil dengan menggunakan bantuan software SAP 2000. Hasil analisis menunjukan bahwa memperlebar dimensi balok yang diikuti dengan memperkecil tinggi balok dapat merubah perilaku struktur, dimana semakin diperlebar balok maka kekakuan lateral struktur akan semakin berkurang sebesar 26,4% - 36,9% sedangkan pada perilaku struktur dengan memperlebar balok maka nilai momen, gaya geser, dan aksial akan semakin mengecil selain itu semakin memperlebar dimensi balok maka tulangan terpasang akan bertambah secara signifikan antara 133%-233,3% untuk balok induk dan 150% - 250% untuk balok anak serta dalam hal biaya struktur akan meningkat signifikat sebesar 43,1% setelah merubah dimensi balok konvensional menjadi balok lebar, dan biaya struktur maksimal adalah meningkat 53,8%. Akan tetapi apabila dilihat dari segi elevasi akhir ruangan, penggunaan Balok Lebar dapat memaksimalkan elevasi ruangan hingga 90% dari elevasi antar lantai Kata kunci : Balok Lebar, Balok Konvensional, Kekakuan Lateral Struktur, Perilaku Struktur, Tulangan Terpasang, Biaya Konstruksi i
UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat-nyalah penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Analisis Perbandingan Hasil Desain Struktur Gedung Dengan Balok Konvensional dab Balok Lebar ini sesuai dengan waktu yang ditetapkan. Selama pelaksanaan kerja praktek dan penyusunan laporan ini, penulis mendapatkan informasi,bantuan serta bimbingan dari beberapa pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak I Ketut Sudarsana, ST, Ph.D. serta Bapak IB Rai Widiarsa, ST, MASc, Ph.D selaku dosen pembimbing yang memberikan bimbingan dan arahan selama penyusunan proposal tugas akhir 2. Keluarga yang telah memberikan dukungan moril, semangat, harapan dan doa yang tidak ternilai 3. Pegawai serta staff pembantu di lingkungan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 4. Teman-teman SMFT, Sekber FT dan Teknik Sipil 2013 yang selalu membantu dalam menyelesaikan tugas ini. Dengan keterbatasan yang dimiliki penulis dalam menyampaikan materi, maka laporan ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca agar penulis dapat menyempurnakan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis ucapkan terima kasih atas perhatiannya dan semoga laporan ini dapat berguna bagi pembaca. Denpasar, Juli 2017 Penulis ii
DAFTAR ISI ABSTRAK... i UCAPAN TERIMA KASIH... ii DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR TABEL... vii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penulisan... 2 1.4 Manfaat Penulisan... 2 1.5 Batasan Masalah... 2 1.6 Data Pemodelan... 3 1.6.1 Lokasi... 3 1.6.2 Data Material... 3 BAB II LANDASAN TEORI... 4 2.1 Umum... 4 2.2 Pembebanan Struktur... 6 2.2.1 Beban Mati (Dead Load) menurut PPIUG 1983... 6 2.2.2 Beban Hidup (Live load)... 7 2.3 Perhitungan Beban Gempa... 8 2.3.1 Metode Statik Ekivalen... 8 2.3.2 Metode Respone Spectrum... 10 2.3.3 Metode Time History... 12 2.3.4 Metode Autoload... 14 2.4 Kombinasi Pembebanan... 15 2.4.1 Kuat Perlu... 15 2.4.2 Kuat Rencana... 15 2.5 Perancangan Balok pada SRPMK... 15 2.5.1 Persyaratan Balok pada SRPMK... 15 2.5.2 Perancangan Balok terhadap Beban Lentur... 18 2.5.3 Perancangan Balok terhadap Geser... 23 BAB III METODE PENELITIAN... 25 3.1 Kerangka Penelitian... 25 3.2 Pengumpulan Data Perancangan... 27 3.2.1 Gambar struktur... 27 iii
3.2.2 Data Beban... 27 3.2.3 Data Material... 30 3.3 Perancangan Struktur... 33 3.3.1 Langkah Pemodelan Struktur... 33 3.3.2 Analisis Struktur... 46 3.3.3 Penulangan Struktur... 46 3.4 Perbandingan Struktur... 46 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 49 4.1 Estimasi Dimensi Elemen Struktur... 49 4.1.1 Perencanaan Dimensi Kolom... 49 4.1.2 Perencanaan Dimensi Balok Induk... 51 4.1.3 Perencanaan Dimensi Balok Anak... 55 4.1.4 Pembebanan Struktur Akibat Beban Gravitasi... 57 4.2 Hasil Analisis SAP 2000... 61 4.2.1 Simpangan... 61 4.2.2 Momen Portal... 63 4.2.3 Gaya Geser... 64 4.2.4 Gaya Aksial... 65 4.2.5 Luas Tulangan... 66 4.2.6 Harga Struktur... 85 4.2.7 Elevasi Ruangan... 89 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 90 5.1 Kesimpulan... 90 5.2 Saran... 91 DAFTAR PUSTAKA... 92 LAMPIRAN... 93 iv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram tegangan regangan beton bertulang... 5 Gambar 2.2 Spektrum Respons Desain... 12 Gambar 2.3 Contoh Rekaman Ground Motion... 14 Gambar 2.4 Persyaratan tulangan longitudinal untuk komponen pemikul lentur pada SRPMK... 16 Gambar 2.5 Persyaratan sambungan lewatan dari tulangan longitudinal... 17 Gambar 2.6 Persyaratan tulangan tranversal dari komponen struktur lentur... 18 Gambar 2.7 Diagram regangan-tegangan (kondisi balance) pada penampang tulangan tunggal... 19 Gambar 2.8 Diagram regangan-tegangan (kondisi balance) pada penampang tulangan rangkap... 21 Gambar 2.9 Perancangan geser untuk balok... 23 Gambar 3.1 Diagram alir langkah-langkah perancangan... 26 Gambar 3.2 Potongan Pelat Lantai... 27 Gambar 3.3 Potongan Pelat Atap... 28 Gambar 3.4 Load Pattern... 29 Gambar 3.5 Seismic Load Pattern X... 29 Gambar 3.6 Seismic Load Pattern Y... 30 Gambar 3.7 Define Material Beton yang dipakai... 31 Gambar 3.8 Define Material Tul. Memanjang (Lentur)... 32 Gambar 3.9 Define Material Tul. Geser... 32 Gambar 3.10 Penggambaran Grid Pada SAP 2000... 34 Gambar 3.11 Define Material Beton Pada SAP 2000... 34 Gambar 3.12 Contoh Define Frame Section... 35 Gambar 3.13 Contoh Define Area Section... 36 Gambar 3.14 Penggambaran pada grid SAP 2000... 36 Gambar 3.15 Kotak Dialog Define Load Patterns... 38 Gambar 3.16 Load Patterns Gempa Auto Load Arah X... 39 Gambar 3.17 Load Patterns Gempa Auto Load Arah Y... 39 Gambar 3.18 Define Mass Source... 40 Gambar 3.19 Define Mass Source Untuk Contoh Model... 41 Gambar 3.20 Assign Joint Constraint... 42 Gambar 3.21 Diaphragm Constraint... 43 v
Gambar 3.22 Define Load Combinations... 44 Gambar 3.23 Input Kombinasi Pembebanan... 45 Gambar 3.24 Persiapan Analisis Struktur Beban Gempa Statis.... 45 Gambar 4.1 Tributari area beban kolom... 49 Gambar 4.2 Define Penampang Kolom... 51 Gambar 4.3 Penampang B1... 52 Gambar 4.4 Penampang B2... 53 Gambar 4.5 Penampang B3... 54 Gambar 4.6 Penampang B4... 55 Gambar 4.7 Penampang BA1... 56 Gambar 4.8 Penampang BA2, BA3, dan BA4... 57 Gambar 4.9 Simpangan Tingkat... 62 Gambar 4.10 Pemilihan Lokasi Segmen Tulangan... 66 Gambar 4.12 Penulangan Model 1... 67 Gambar 4.13 Penulangan Model 2... 68 Gambar 4.14 Penulangan Model 3... 69 Gambar 4.15 Penulangan Model 4... 70 Gambar 4.16 Luasan Tulangan Lentur Balok Induk... 72 Gambar 4.17 Luasan Tulangan Lentur Balok Anak... 73 Gambar 4.15 Perbandingan Gaya Penampang... 77 Gambar 4.16 Penurunan Nilai Momen Nominal... 78 Gambar 4.18 Hasil Shear Reinforcing... 79 Gambar 4.19 Penampang Tumpuan Balok Induk... 81 Gambar 4.20 Penampang Lapangan Balok Induk... 82 Gambar 4.21 Penampang Tumpuan Balok Anak... 83 Gambar 4.22 Penampang Lapangan Balok Anak... 84 vi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Berat Bahan Bangunan... 6 Tabel 2.2 Beban Hidup Berdasarkan SNI... 7 Tabel 3.1 Tabel perbandingan hasil struktur... 47 Tabel 4.1 Rekapitulasi perbandingan massa struktur... 57 Tabel 4.2 Simpangan Antar Tingkat... 61 Tabel 4.3 Simpangan Portal J-J... 61 Tabel 4.4 Lendutan Balok Induk... 62 Tabel 4.4 Momen Balok Portal 4-4 dan Portal 3-3... 63 Tabel 4.5 Gaya Geser Balok Portal 4-4 dan Portal 3-3... 64 Tabel 4.6 Gaya Aksial Balok Portal 4-4 dan Portal 3-3... 65 Tabel 4.7 Rekapitulasi Perbandingan Tulangan Portal 4-4... 71 Tabel 4.8 Rekapitulasi Perbandingan Tulangan Portal 3-3... 72 Tabel 4.9 Perbandingan Jumlah Tulangan Portal 4-4... 74 Tabel 4.10 Perbandingan Jumlah Tulangan Portal 3-3... 74 Tabel 4.11 Perbandingan Stress Ratio Balok... 76 Tabel 4.12 Tulangan Terpasang Berdasarkan Stress Ratio... 76 Tabel 4.11 Rekapitulasi Tulangan Geser... 79 Tabel 4.12 Rekapitulasi Harga Struktur... 88 vii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam perancangan struktur suatu bangunan dengan struktur beton bertulang, perlu memperhatikan fungsi bangunan yang memerlukan ruang bebas antar kolom seperti ruang teater, ruang pertemuan, ataupun ruang olahraga memerlukan balok bentang panjang. Bahkan untuk suatu bangunan jarak antar kolom bisa mencapai 10 meter sampai dengan 16 meter, sehingga dalam perancangan struktur, balok akan memikul beban sangat besar sehingga tinggi (h) balok dapat melebihi dari 100 cm, akibatnya hal ini dapat menimbulkan ruang kosong antara pelat dengan plafond sehingga elevasi ruangan menjadi rendah dan kurang nyaman. Terlebih dengan semakin tingginya tingkat pembangunan infrastruktur pariwisata di Provinsi Bali saat ini, membuat Pemerintah Provinsi Bali mengeluarkan Peraturan Daerah Rencana Tata Ruang Wilayah (Perda RTRW) Pasal 95 ayat (2) butir (b) tetang persyaratan arsitektur bangunan gedung dimana didalamnya dibahas tentang pembatasan tinggi maksimal bangunan yaitu setinggi pohon kelapa atau apabila di konversikan menjadi +- 15 meter di atas permukaan tanah. Peraturan tersebut ini membuat perkembangan arsitektur berubah yang pada awalnya pembangunan ke arah vertikal menjadi ke arah horizontal yang menitik beratkan pada efektifitas ruangan yang akan digunakan, yang nantinya akan memaksimalkan bentang antar kolom sehingga diperoleh ruang fungsional yang maksimal, hal ini tentunya sudah hampir diterapkan di seluruh bangunan seperti Mall, Hotel atau sebagainya di Bali. Keterbatasan perencanaan struktur ke arah vertikal yang membuat elevasi tiap lantai terbatas mengharuskan dalam perencanaan struktur untuk memperkecil dimensi balok agar didapatkan elevasi ruangan yang maksimal, untuk mengatasi permasalahan itu maka tinggi balok (h) dikurangi dan menambah lebar balok (b) tersebut namun secara kinerja struktur tetap aman sesuai dengan peraturan yang berlaku. Dalam dunia konstruksi hal ini lebih dikenal dengan istilah Balok Lebar 1
sehingga didapatkan elevasi ruangan yang maksimal tanpa mengurangi kekuatan konstruksi. 1.2 Rumusan Masalah Dengan melihat latar belakang dari permasalahan diatas adapun masalah yang ditinjau adalah bagaimanakah perbandingan hasil desain struktur antara struktur yang menggunakan balok konvensional dan balok lebar dari segi dimensi struktur, perilaku struktur, harga struktur serta elevasi ruangan. 1.3 Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari penulisan ini adalah untuk mendapatkan perbandingan hasil desain struktur antara struktur yang menggunakan balok konvensional dan balok lebar dari segi dimensi struktur, perilaku struktur, harga struktur, serta elevasi ruangan. 1.4 Manfaat Penulisan Manfaat dari penulisan ini adalah mengetahui perbandingan desain struktur antara struktur yang menggunakan balok konvensional dan balok lebar dari segi dimensi struktur, perilaku struktur, harga struktur, serta elevasi ruangan. 1.5 Batasan Masalah Ruang lingkup dari penulisan ini adalah sebagai berikut: 1. Struktur yang dianalisis adalah struktur beton bertulang 5 lantai dengan bentang antar kolom minimal sejauh 6 meter. 2. Membuat gedung dengan fungsi bangunan Hotel yang meliputi ruang meeting room, gym area, dan auditorium sebagai syarat pembebanan. 3. Dimensi elemen struktur yang dianalisis adalah merupakan balok konvensional dan balok lebar, dimana lebar balok tidak melebihi ketentuan dari SNI 2847:2013. 2
4. Hasil desain struktur yang dibandingkan adalah berupa nilai momen, gaya geser, gaya aksial, simpangan tingkat, luas kebutuhan tulangan dan harga struktur saja. 5. Perhitungan kebutuhan tulangan lentur hanya berdasar padan hasil Concrete Design SAP 2000 dengan output Longitudinal Reinforcing dan Shear Reinforcing. 6. Dalam perhitungan perbandingan harga struktur, hanya akan dihitung harga bahan struktur dan upah pekerja nya saja, biaya dalam penunjang pelaksaan diabaikan. 1.6 Data Pemodelan 1.6.1 Lokasi Hotel ini diasumsikan berlokasi di daerah Denpasar Timur. Fungsi bangunan ini adalah Hotel dengan denah seperti yang terlampir. Penentuan lokasi ini nantinya mempengaruhi data kondisi tanah berdasarkan data puskim. 1.6.2 Data Material a. Beton yang digunakan: Kuat tekan beton (f `c) Modulus Elastis beton (Ec) b. Baja tulangan yang digunakan: Tegangan leleh baja (fy) = 25 MPa = 4700 25 = 23500 MPa = 400 MPa 3