desain struktur beton 2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Fungsi

Struktur bangunan di dalam proyek ini adalah sebagai bangunan sekolah, terdiri dari 4 lantai,

dan pada perencanaannya bangunan sekolah ini akan direncanakan sesuai dengan peraturan

yang berlaku.

1.2 Denah

Gambar. Tampak Atas

Gambar. Tampak Depan

Gambar. Tampak Samping

1.3 Mutu Bahan

Mutu Beton

Mutu Beton menyatakan kekuatan tekan luas bidang permukaan.

Beton dengan mufu fc' 25 menyatakan kekuatan tekan minimum adalah 25 MPa pada umur

beton 28 hari, dengan menggunakan silinder beton diameter 15 cm, tinggi 30 cm. Mengacu

pada standar SNI 03-2847-2002 yang merujuk pada ACI (American Concrete Institute).

1 MPa = 10 kg/cm2

Mutu Beton Karakteristik

http://catatansidoy.blogspot.com/2008/12/mutu-beton.html

Beton dengan mutu K-250 menyatakan kekuatan tekan karakteristik minimum adalah 250

kg/cm2 pada umur beton 28 hari, dengan menggunakan kubus beton ukuran 15x15x15 cm.

Mengacu pada PBI 71 yang merujuk pada standar eropa lama.

Perbandingan fc' dan K

Dengan perbandingan kuat tekan benda uji :

Kubus 15x15x15 cm = 1,00

Kubus 20x20x20 cm = 0,95

Silinder 15x30 cm = 0,83

Berbagai mutu beton, antara lain:

1. Mutu tinggi

fc'35 – fc'65 MPa setara K400 – K800 kg/cm2

Umumnya digunakan untuk beton prategang seperti tiang pancang beton prategang, gelagar

beton prategang, pelat beton prategang dan sejenisnya.

2. Mutu sedang

fc'20 – fc'35 MPa setara K250 – K400 ( kg/cm2 )

Umumnya digunakan untuk beton bertulang seperti pelat lantai jembatan, gelagar

betonbertulang, diafragma, kerb beton pracetak, gorong-gorong beton bertulang, bangunan

bawah jembatan.

3. Mutu rendah


Umumya digunakan untuk struktur beton tanpa tulangan seperti beton siklop, trotoar dan

pasangan batu kosong yang diisi adukan, pasangan batu.


Di gunakan sebagai lantai kerja, penimbunan kembali dengan beton

1.4 Bagian Struktur yang Didesain

Adapun bagian struktur yang akan didesain pada perencanaan ini adalah:

1. Merencanakan dimensi dan penulangan pelat

2. Merencanakan dimensi dan penulangan balok

3. Merencanakan dimensi dan penulangan kolom

4. Merencanakan dimensi dan penulangan pondasi

Garis besar perencanaan adalah sebagai berikut: Direncanakan suatu bangunan 4 lantai

yang berfungsi sebagai pusat sekolah dengan struktur bangunan terdiri dari pelat, balok, kolom

dan pondasi berada pada zona gempa II serta membuat gambar detailnya.

Adapun ketentuan-ketentuan yang lain untuk desain ini adalah:

Mutu beton (fc’) = 20 Mpa

Mutu tulangan (fy) = 340 Mpa

Mutu Sengkang (fys) = 320 Mpa

Daya dukung tanah = 200 kN/m2

Berat volume tanah = 14 kN/m2

Tanah keras pondasi pada kedalaman = -1,0 m

Beban hidup yang bekerja pada atap sebesar 100 kg/m2 dan pada setiap lantai disesuaikan

dengan fungsi bangunan.

1.5 Peraturan

Peraturan standar perencanaan struktur bangunan pada hakekatnya untuk kesejahteraan

dan berhubungan dengan segi keamanan manusia. Di Indonesia, peraturan atau pedoman

standar yang mengatur perencanaan dan pembangunan pelaksanaan beton bertulang telah

beberapa kali mengalami perubahan dan pembaharuan, sejak Peraturan Beton Indonesia 1971

(PBI 71) kemudian SK SNI T-15-1991-03 dan terakhir adalah standar tata cara perhitungan

struktur beton nomor : SNI 03-2847-2002. Pembaharuan ditujukan untuk memenuhi

kebutuhan dalam upaya mengimbangi pesat laju perkembangan ilmu pengetahuan dan

teknologi khususnya yang berhubungan dengan beton.

Perhitungan struktur tersebut dengan memakai metode SNI 03-2847-2002 untuk

perencanan struktur beton bertulang dan referensi dari buku Desain struktur beton Gideon &

Vis, Desain Beton Bertulang Chu Kia Wang.

BAB II

PRELIMINARY DESIGN

2.1 Perencanaan Dimensi Balok

Syarat dimensi balok, menurut SNI 03-2847-2002

Untuk kondisi, ’Dua tumpuan’, tebal minimum balok (h) = l/16

Untuk kondisi, ’Satu ujung menerus’, (h) = l/18,5

Untuk kondisi, ’Kedua ujung menerus’, (h) = l/21

Untuk kondisi, ’Kantilever’, (h) = l/8

Dengan l = bentang terpanjang (mm), ketentuan ini berlaku untuk nilai fy = 400 Mpa sedangkan

untuk fy selain nilai tersebut dikalikan dengan (0.4 +fy/700). Untuk lebar balok, syaratnya : bw

= h/2 sampai dengan 2h/3.

Perhitungan:

Diketahui :

L = 6 m = 600 cm

maka :

untuk kondisi Satu ujung menerus h=600

18 .5=32 , 43 cm

untuk Kedua ujung menerus h =

60021

=28 ,57 cm

dipakai h = 400 mm = 40 cm

untuk lebar balok syaratnya h/2 ≤ bw ≤ 2h/3

bw = h/2 =

402

=20cm, tidak boleh lebih dari

bw = 2h/3 =

2 x 403

=26 ,67cm (dipakai bw = 25 cm)

maka dimensi balok awal

h = 40 cm

bw = 25 cm

25 cm

40 cm

Gambar 2.1 Perencanaan Awal Balok

2.2 Perencanaan Dimensi Kolom

Direncanakan kolom bujur sangkar dengan b = h dan untuk tiap lantai digunakan dimensi

yang sama.

Tebal pelat rencana (hf) = 12 cm

Tinggi balok (hw) = 40 cm

Lebar balok (bw) = 25 cm

Bentang balok (L) = 600 cm

Titik berat y1 = hw - ½ hf Titik berat y2 = (h –hf)/2

= 40 +1/2 (12) = 40/2

= 46 cm = 20 cm

Perencanaan lebar efektif flens (bf)

Menurut SNI 03-2847-2002, pasal 10.10 Butir 2.

Lebar pelat efektif sebagai bagian dari sayap balok –T tidak boleh melebihi seperempat bentang

balok (bf < ¼ l).

Lebar efektif sayap dari masing-masing sisi badan balok tidak boleh melebihi:

1. Delapan kali tebal pelat (8 hf), dan

2. setengah jarak bersih (1/2 ln)antara balok-balok yang bersebelahan.

Maka :

bf < ¼ l bf < ¼ (600)

bf < 150 cm

b1 < 8 hf b1 < 8 x 12

b1 < 96 cm

b1 < ½ ln b1 < ½ (l -2 (1/2 bw)

b1 < ½ (600-2(1/2 25))

b1 < 287,5 cm

maka dipakai b1 = 96 cm, maka bf = bw +2b1 =25+2(96) = 217 > 150 cm

dipakai bf = 150 cm

Penentuan titik berat (yb)

hf = 12 cm

bf = 150 cm

hw = 40 cm

bw = 25 cm

yb =

( A1 y1)+( A2 y2)( A1+ A2)

=

(bf . hf . y1 )+(bw .hw . y2 )(bf .hf )+(bw .hw )

=

(150 x12 x 46)+(25 x 40 x 20)(150 x 12)+(25 x 40 )

= 36,71 cm

Menghitung inersia

I b1 = (1/12 bf.hf3

) + (A1 .d12

)

= (1/12 x 150 x 123

) +(150 x 12 x (46-36,71)2

) = 176947,38 cm4

I b2 = (1/12 bw.hw3

) + (A2 .d22

)

= (1/12 x 25 x 403

) + (25 x 40 x (36.71 – 20)2

) = 412557,43 cm4

I b total = 589504,81 cm4

Kekakuan K =

Ibl

=589504 ,81600

=982 , 50 cm3

Menghitung Dimensi Kolom

Diketahui:

Tinggi kolom, T = 4 m = 400 cm ( kolom lantai 1)

Momen Inersia kolom Ik = 1/12 bh3

, b = h

= 1/12 b4

Kekakuan kolom K kolom =

I k

T

Kkolom > Kbalok→

I k

T > 982,50 cm3

+

→

( 112

b4 )

400 > 982,50 cm3

→ b4

> 982,50 x 400 x 12

→ b > 4√4716000

b > 46,60 cm

Digunakan kolom dengan ukuran 50 cm x 50 cm.

2.3 Perencanaan Dimensi Pelat

Perencanaan tebal pelat menurut SNI 03-2847-2002, pasal 11.5.3 Konstruksi 2 arah butir

ke 3:

Tebal pelat minimum dengan balok yang menghubungkan tumpuan pada semua sisinya harus

memenuhiketentuan sebagai berikut:

a) untuk αm yang sama atau lebih kecil dari 0.2 harus menggunakan pasal 11.5(3(2)).

b) untuk αm yang lebih besar dari 0.2 tapi tidak lebih dari 2, ketebalan pelat minimum harus

memenuhi

h =

λn(0,8+f y

1500 )36+5 β (αm−0,2 )

dan tidak boleh kurang dari 120mm.

c) untuk αm yang lebih besar dari 2 , ketebalan pelat minimum tidak boleh kurang dari

h =

λn (0,8−f y

1500 )36−9 β dan tidak boleh kurang dari 90 mm.

d) pada tepi yang tidak menerus, balok tepi harus mempunyai rasio kekakuan α tidak

kurang dari 0.8 atau sebagai alternatif ketebalan minimum yang ditentukan persamaan 16

atau persamaan 17 harus dinaikkan paling tidak 10% pada panel dengan tepi yang tidak

menerus.

αm = harga rata-rata dari semua α pada tepi pelat

α =

Ecb . I b

Ecs . I s

αm =

α1+α2+α3+α4

4

Perhitungan Tebal Pelat

Diketahui

Tebal pelat rencana, hf = 12 cm

Panjang bentang, l = 600 cm

Panjang bentang bersih, ln = l -2 (1/2 bw)

ln = 600 - 2(1/2 x 25) = 575 cm

Perbandingan bentang terpanjang dengan bentang terpendek,

β=600−30/200−30=3 . 35

Mutu baja yang digunakan fy = 340 Mpa

1

3

4

2

Menentukan α 1

Diketahui : bf = 300 cm hf = 12 cm

hw = 40 cm bw = 25 cm

y1 = 32 cm y2 = 6 cm

be = bw + 8hf be = bw + hw

= 25 + 8(12) = 25 + 40

= 121 cm = 65 cm

Note : nilai be diambil yang terkecil, jadi be = 65 cm

y =

(be . hf . y2)+(hw .bw . y1 )

((be .hf )+(bw .hw))

=

((65 x12 x6 )+(40 x25 x32 ))((65 x 12)+(25 x 40 ))

= 20.61 cm

Menghitung inersia

I bp = (1/12 bf.hf3

) + (A1 .d12

)

= (1/12 x 300x 123

) +(300 x 12 x (32-20.61)2

) = 510235.56 cm4

Ip = 1/12 bf hf3

= 1/12 x 300 x 123

= 43200 cm4

α1 =

Ecb . I bp

Ecp . I p untuk kontruksi monolit Ecb = Ecp

α1 =

IbpIp =

510235 .56 43200

=11. 81

Menentukan α 2


hw = 45 cm bw = 25 cm

y1 = 34,5 cm y2 = 6 cm

be = bw + 8hf be = bw + 2.hw

= 25 + 8(12) = 25 + 2(45)

= 121 cm = 115 cm


y =

(be . hf . y2)+(hw .bw . y1 )

((be .hf )+(bw .hw))

=

((115 x 12x 6 )+(45 x 25x 34 , 5))((115 x12)+(25 x45 ))

= 18,79 cm

Menghitung inersia

Ibp = (1/12 bf.hf3

) + (A1 .d12

)

= (1/12 x 400x 123

) +(400 x 12 x (34.5-18.79)2

) = 1242259.68 cm4

Ip = 1/12 bf hf3

= 1/12 x 400 x 123

= 57600 cm4

α2 =

Ecb . I bp


α2 =

IbpIp =

1242259 .6857600

=21 .57

Menentukan α3


hw = 45 cm bw = 25 cm

y1 = 34,5 cm y2 = 6 cm


= 25 + 8(12) = 25 + 45

= 121 cm = 70 cm


y =

(be . hf . y2)+(hw . bw . y1 )

((be . hf )+(bw . hw))

=

((70 x12 x6 )+( 45 x25 x34 ,5 ))((70 x 12)+(25 x 45 ))

= 22.32 cm

Menghitung inersia

Ibp = (1/12 bf.hf3

) + (A1 .d12

)

= (1/12 x 300 x 123

) +(300 x 12 x (34.5-22.32)2

)

= 577268.64 cm4

Ip = 1/12 bf hf3

= 1/12 x 300 x 123

= 43200 cm4

α3 =

Ecb . I bp


α3 =

IbpIp =

577268 . 6443200

=13. 36

Menentukan α4


hw = 50 cm bw = 25 cm

y1 = 37 cm y2 = 6 cm


= 25 + 8(12) = 25 + 2(50)

= 121 cm = 125 cm


y =

(be . hf . y2)+(hw . bw . y1 )

((be . hf )+(bw . hw))

=

((121 x12 x6 )+(50 x25 x 37))((121 x12 )+(25 x50 ))

= 20.34 cm

Menghitung inersia

Ibp = (1/12 bf.hf3

) + (A1 .d12

)

= (1/12 x 600 x 123

) +(600 x 12 x (37-20.34)2

)

= 2084800.32 cm4

Ip = 1/12 bf hf3

= 1/12 x 600 x 123

= 86400 cm4

α4 =

Ecb . I bp


α4 =

IbpIp =

2084800 .3286400

=24 . 13

Maka : αm =

α1+α 2+α 3+α4

4

αm =

11. 81+21.57+13 . 36+24 . 134

=17 .72

untuk αm yang lebih besar dari 2 , ketebalan pelat minimum tidak boleh kurang dari

h =

ln(0,8−f y

1500 )36−9 β dan tidak boleh kurang dari 90 mm.

maka :

h =

ln(0,8−f y

1500 )36−9 β

=

575(0,8+3401500 )

36+9 x 3 .35 = 8.92 cm

Maka tebal pelat yang digunakan adalah 12 cm.

BAB IIIANALISA PEMBEBANAN

3.1 Perhitungan Pembebanan

3.1.1 Pembebanan Pelat Atap

Analisa pembebanan berdasarkan peraturan pembebanan Indonesia untuk gedung

- Tebal pelat atap : 12 cm

- Tebal Water Proofing (aspal) : 1 cm

- Berat sendiri beton bertulang : 2400 kg/m3

- Berat sendiri aspal : 14 kg/m2/cm tebal

- Berat plafond + eternit : 18 kg/m2

- Berat hidup pelat atap : 100 kg/m2

- Berat sendiri dinding : 250 kg/m2

a. Beban Mati

Berat sendiri pelat atap = tebal x bj beton

= 0,12 m x 2400 kg/m3

= 288 kg/m2

Berat Aspal = tebal x bj aspal

= 1 cm x 14 kg/m2/cm tebal = 14 kg/m2

Berat Plafond + eternit = 18 kg/m2

Berat Mati Total (Wd) = 320 kg/m2

b. Beban hidup (Wl)

Beban hidup pelat atap = 100 kg/m2

+

Berdasarkan SNI 03-2847-2002, agar struktur dan komponen struktur memenuhi syarat

kekuatan dan layak pakai terhadap bermacam-macam kombinasi beban , harus memenuhi

ketentuan dari faktor beban .

Kuat perlu (Wu) yang menahan beban mati Wd dan beban hidup (Wl) :

Wu = 1,2 Wd + 1,6 Wl

= 1,2 (320) + 1,6 (100)

= 544 kg/m2

3.1.2 Pembebanan Pelat Lantai

Analisa pembebanan berdasarkan PPIUG 1983 :

- Tebal pelat lantai = 0,16 m

- Tebal spesi = 1 cm

- Tebal ubin = 1 cm

- Bj beton = 2400 kg/m3

- Bj spesi = 21 kg/m2/cm tebal

- Bj Ubin = 24 kg/m2/cm tebal

- Berat plafond + eternit = 18 kg/m2

- Beban hidup = 250 kg/m2

(untuk bangunan sekolah)

a Beban Mati

Berat sendiri pelat atap = tebal x bj beton

= 0,16 m x 2400 kg/m3

= 384 kg/m2

Berat spesi = tebal x bj spesi

= 1 cm x 21 kg/m2/cm tebal = 21 kg/m2

Berat ubin = tebal x bj ubin

=1 cm x 24 kg/m2/cm tebal = 24 kg/m2

Berat Plafond + eternit = 18 kg/m2

Berat Mati Total (Wd) = 447 kg/m2

+

A A

A A

A A

A A

A A

A A

A A

B

B

B

B

B

B

B

a Beban hidup (Wl)

Beban hidup pelat atap = 250 kg/m2

Kuat perlu (Wu) yang menahan beban mati Wd dan beban hidup (Wl) :

Wu= 1,2 Wd + 1,6 Wl

= 1,2 (447) + 1,6 (250)

= 936,4 kg/m2

Gambar. Denah Pelat Atap

3.2 Perhitungan Gaya Dalam

Penyaluran beban berdasarkan metode amplop. Momen-momen ditentukan dengan tabel

4.2.b (grafik dan tabel perhitungan beton bertulang) menurut masing-masing tipe pelat.

A

Contoh perhitungan :

Wu = 544 Kg/m2

ly/lx = 6/6 = 1

Untuk perhitungan pelat atap A :

Tipe pelat di atas merupakan tipe III. Untuk nilai ly/lx = 1, maka diperoleh :

Mlx = 0.001Wulx2 x = 0,001 x 544 x 36 x 28 = 548.35 kgm

Mly = 0,001Wulx2x = 0,001 x 544 x 36 x 28 = 548.35 kgm

Mtx = -0,001Wulx2x = -0,001 x 544 x 36 x 68 = -1331.71 kgm

Mty = -0,001Wulx2x = -0,001 x 544 x 36 x 68 = -1331.71 kgm

Mtix = ½ Mlx = ½ x 548.35 = 274.18 kgm

Mtiy = ½ Mly = ½ x 548.35 = 274.18 kgm

Perhitungan selanjutnya disajikan dalam bentuk tabel berikut :

Dari excel

3.3 Penulangan Pelat

Data-data yang digunakan yaitu :

Mutu beton (f’c) = 20 MPa

Mutu tulangan lentur = 340 Mpa

Mutu tulangan geser = 340 Mpa

Tebal pelat = 12 cm = 120 mm

Penutup beton :

- 40 mm (untuk tulangan Ø< 16 , dimana beton langsung dicor diatas tanah dan

selalu berhubungan dengan tanah atau cuaca)

- 20 mm (untuk tulangan Ø< 16 , dimana beton tidak langsung berhubungan

dengan tanah atau cuaca)

3.3.1 Perhitungan penulangan pelat atap A

Diketahui Mlx = 548.35 kgm = 5483500 Nmm

Menentukan diameter tulangan dengan sistem coba-coba

ØD = 12 mm

Menentukan defektif

defektif=h−ρ−1/2 φD

= 120 – 20 – ½(12) = 94 mm

Menentukan Mn

Mn=Mφ

φ = faktor reduksi 0,8, berdasarkan SK SNI 03 - 2847 – 2002

Mn=Mφ

=54835000,8

=6854375 Nmm

Menentukan m

m=f y

0 ,85×f ' c=340

0 ,85×20=20

Menentukan Rn

Rn= Mn

b×d2=6854375

1000×942=0. 77

Menentukan ρB

ρB=0 ,85 β1 f ' c

f y(600600+ f y

)ρB = ratio tulangan yang memberi kondisi regangan seimbang

β = 0,85

ρB=0 , 85×0 , 85×20340 (600

600+340 )=0.027

Menentukan ratio tulangan tarik maksimum (ρmaks )

ρmaks=0 ,75 ρB=0 ,75×0 ,027=0 ,020

Menentukan ratio tulangan tarik minimum (ρmin )

ρmin=1,4f y

= 1,4340

=0 ,0041

Menentukan ρperlu

ρperlu=1m (1−√1−2 mRn

f y)= 1

20 (1−√1−2×20×0 .77340 )

ρperlu=1

20(0 ,046 )=0 ,0023

Penggunaan harus memenuhi syarat sebagai berikut:

- Jika < min, digunakan min

- Jika min < < maks, digunakan

- Jika > maks, perhitungan harus diulangi

Karena ρperlu < ρmin , maka yang digunakan adalah ρmin = 0,0041

Menentukan luas tulangan tarik (As perlu)

As perlu = ρ.b.d = 0,0041 x 1000 x 94 = 385 mm2

Menentukan Luas tulangan (AsØD12)

Luas tulangan (AsØD12) = 1

4×π×D2

= 1

4×π×122

= 113,04 mm2

Menentukan jarak tulangan (S)

Jarak tulangan (S) ≤

0 ,25×π×D2×bAs

≤

0 ,25×π×122×1000385

=293 .61 mm

Menentukan jumlah tulangan

Jumlah tulangan (n) =

As perlu

AφD 12

= 385/ 113,04 = 3,40

Jadi yang digunakan 4 buah tulangan.

Kontrol kapasitas : Cc = Ts

a =

As φd×n×fy0 ,85×f c '×b

=

113 , 04×4×3400 ,85×20×1000

= 9.04 mm

Ts = (As¿ n¿ fy)

= 113,04¿ 4¿ 340

= 153734 N

Mntotal = Ts (d-(1/2¿ a))

= 153734 (94 – 4.52)

= 13.75¿ 106 Nmm

Mu = ф¿ Mn total

= 0,8 ¿ 13.75 ¿ 106

= 11¿ 106 N.mm

Syarat Mn > Mu : 13.75¿ 106 > 11¿ 106 aman!

Kontrol geser (dipakai hanya untuk momen lapangan)

Vn = ½ x 0,15 qu x L

= ½ x 0,15 x 8,212 x 6000

= 3695.4 N/mm

φ Vc=b×d6

√ f ' cx 0,6=1000 x946

√20 x 0,6=54271 N/mm

Syarat : φ Vc>Vn . .. . .. .. . .. .. . ..ok !!

Digunakan tulangan Ø12-300

Perhitungan selanjutnya dapat dilihat dalam tabel berikut:

Dari excel

BAB IV

PERENCANAAN PORTAL

desain struktur beton 2

Documents