jl. banyumas wonosobo - · pdf filedari arah horizontal / gempa maupun arah vertikal. dalam...
TRANSCRIPT
PPeerrhhiittuunnggaann SSttrruukkttuurr PPllaatt ddaann PPoonnddaassii
GGoorroonngg--GGoorroonngg
Jl. Banyumas Wonosobo
Oleh :
Nasyiin Faqih, ST. MT. Engineering CIVIL Design
Juli 2016
Juli 2016
2 | P a g e
Perhitungan Struktur Plat dan Pondasi Gorong-gorong
Alamat : Jl. Banyumas Km. Wonosobo
A. Peraturan dan Standar Perencanaan
1. Peraturan Perencanaan Tahan Gempa untuk Gedung SNI - PPTGIUG 2000
2. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Gedung SKSNI 02-2847-2002
3. Pedoman Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983
B. Referensi
1. Dewobroto, W., Aplikasi Rekayasa Konstruksi dengan SAP 2000, Elex Media
Komputindo, Jakarta 2004
2. Wigroho, H. Y., Analisis dan Perancangan Struktur Frame menggunakan SAP 2000
versi 7.42, Andi Offset, Yogyakarta, Februari 1999
3. Kusuma, Gideon, Desain Struktur Rangka Beton Bertulang Di Daerah Rawan Gempa,
Erlangga, Jakarta, 1993
4. Salmon, Charles.G. Struktur Baja Desain dan Perilaku 1 dan 2, Gramedia Pustaka
Utama, 1996
5. Widodo, Respon Dinamik Struktur Elastik, UII Press, Yogyakarta, September 2001
C. Program Komputer
Program Komputer yang digunakan untuk analisis Beton dan Baja adalah SAP2000 v.
12.00 Untuk pengolahan data dan perhitungan desain manual menggunakan program
excel.
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
3 | P a g e
D. Bahan Struktur
1. Beton
Kuat beton yang disyaratkan , fc’ =25 Mpa atau K-300
Modulus Elastisitas beton Ec = 4700. fc’ = 2,1.104 MPa
2. Baja Tulangan
diameter < 12 mm menggunakan BJTP (polos) fy = 2400 MPa
diameter > 12 mm menggunakan BJTD (deform) fy = 400 Mpa
E. Asumsi yang Digunakan
1. Pemodelan struktur 3-D (space frame) dilakukan dengan program komputer
2. Efek P-delta diabaikan
3. Plat lantai dianggap sebagai diafragma sangat kaku pada bidangnya
F. Perencanaan
I. Langkah-langkah Perencanaan Pelat
1. Menentukan syarat-syarat batas, tumpuan dan panjang bentang.
2. Menentukan tebal pelat lantai ( berdasarkan ketentuan SK SNI 2002 ayat 11
butir 5 sub butir 3 ) dan melakukan cheking terhadap lendutan yang diijinkan.
3. Menghitung beban yang bekerja pada pelat, yang terdiri dari beban mati (DL)
dan beban hidup (LL).
4. Menghitung kombinsai pembebanan
5. Mencari gaya-gaya dalam dan Defleksi dengan SAP2000.
II. Penentuan Tebal Pelat
Penentuan tebal pelat lantai mengacu pada rumus sebagai berikut :
Sumber : SK SNI 2002 ayat 11 butir 5 sub butir 3
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
4 | P a g e
dimana :
h = ketebalan pelat
ln = bentang terpanjang fy = mutu baja tulangan
β = ly/lx
Gambar 2. Dimensi pelat lantai atas
Lx = 4000 mm
Ly = 6000 mm
ℎ𝑚𝑎𝑥 ≤6000(0,8 +
2401500
)
36= 160 𝑚𝑚
ℎ𝑚𝑖𝑛 ≤6000(0,8 +
2401500
)
36 + 960004000
= 116 𝑚𝑚
Diambil tebal pelat lantai semi basement, h = 200 mm = 0,20 m
Untuk memodelkan pelat lantai, dianggap lantai mampu menahan gaya-gaya
dari arah horizontal / gempa maupun arah vertikal. Dalam SAP2000, pada menu
Define Area Section, terdapat 3 pilihan untuk memodelkan pelat berdasarkan gaya-gaya
atau momen yang diwakilinya, yaitu :
1. Element Membrane, hanya memperhitungkan gaya-gaya sebidang atau momen
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
5 | P a g e
yang berputar pada sumbu yang tegak lurus bidangnya.
2. Element Plate, hanya memperhitungkan momen dan gaya transversal yang dihasilkan
oleh gaya-gaya yang bekerja tegak lurus pada bidang element tersebut.
3. Element Shell, adalah element yang mempunyai kemampuan element Membrane dan
Shell sekaligus.
Dari pengertian tersebut, maka dipilih element Shell dengan type Shell
Thick dengan asumsi pelat lantai sebagai pelat kaku yang mampu berperan untuk
menahan gaya gempa dengan cara lantai tersebut harus dikekang (constraint).
III. Pembebanan Pada Atap Parkir
A. Pembebanan lantai untuk parkir (h = 0.20 m)
1. Beban Mati ( DL )
Beban sendiri pelat = 0,12 x 2400 = 288 kg/m2
Beban spesi cm = 2 x 21 = 42 kg/m2
Beban penutup lantai 1 cm = 1 x 24 = 24 kg/m2
Total DL = 354 kg/m2
= 0.354 T/ m²
2. Beban Hidup ( LL ) untuk lantai gedung parkir ( PPI untuk
Gedung 1983 ) = 800 kg/ m²
Total LL = 800 kg/ m²
= 0.8 T/m2
B. Pembebanan atap Gorong-gorong (h = 0,12 m)
1. Beban Mati ( DL )
Spesi ( tebal = 3cm ) = 3 . 21 kg/ m²/cm = 63 kg/ m²
Total DL = 105 kg/ m²
= 1050 N/ m²
2. Beban Hidup ( LL ) ( PPI untuk Gedung 1983 ) = 250 kg/ m²
= 2500 N/ m²
IV. Pembebanan Balok
Rumus:
Ø Beban trapesium diubah menjadi beban merata ekuivalen
qek =
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
6 | P a g e
Ø Beban segitiga diubah menjadi beban merata ekuivalen
qe =
Dimana: Lx dan Ly adalah panjang bentang untuk segmen pelat.
Lx = 4
Ly = 6
A. Pembebanan balok
1. Beban Mati ( DL )
Beban sendiri pelat = 0,12 x 2400 = 288 kg/m2
Beban spesi cm = 2 x 21 = 42 kg/m2
Beban penutup lantai 1 cm = 1 x 24 = 24 kg/m2
Total DL = 354 kg/m2
= 0.354 T/ m²
2. Beban Hidup ( LL ) untuk lantai gedung parkir ( PPI untuk
Gedung 1983 ) = 800 kg/ m²
= 0.8 T/ m²
Beban Ekivalen :
Dimensi balok adalah 40
/60 (Induk) dan 25
/40 (Sloof)
Pembebanan Ekivalen plat trapesium pada balok
- Beban Mati (DL)
𝑞𝑒𝑘 = 1
2.𝑞.
𝑙𝑥𝑙𝑦2
. 𝑙𝑦2−1/3. 𝑙𝑥2 × 2
= 1
2. 354.
4
62 . 62 − 1/3 × 42 × 2
= 1206.22 kg/m2
= 1,21 T/m2
- Beban Hidup (LL)
𝑞𝑒𝑘 = 1
3.𝑞.
𝑙𝑥𝑙𝑦2
. 𝑙𝑦2−1/3. 𝑙𝑥2 × 2
= 1
2. 800.
4
62 . 62 − 1/3 × 42 × 2
= 2725 kg/m2
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
7 | P a g e
= 2, 7 T/m2
Pembebanan Ekivalen plat segitiga
- Beban Mati (DL)
𝑞𝑒𝑘 = 1
3.𝑞. 𝑙𝑥
= 1
3. 354 = 472 kg/m
2
= 0,4724 T/m2
- Beban Hidup (LL)
𝑞𝑒𝑘 = 1
3.𝑞. 𝑙𝑥
= 1
3. 800 = 472 kg/m
2
= 1,067 T/m2
V. Properties Penampang :
5.a. Balok
Dimensi balok dihitung berdasarkan ketentuan SNI :
Pendimensian Balok didesign berdasarkan panjang bentang antar kolom atau
tumpuan yaitu :
h = 1
15𝑙 -
1
10𝑙
b = 1
2ℎ -
2
3 ℎ
Keterangan :
l = jarak antar kolom atau tumpuan
h = Tinggi balok
b = Lebar balok
Jarak antar kolom terbesar =600 cm
h = 40 cm – 60 cm, diambil h = 60 cm
b = 20 cm – 40 cm, diambil b = 40 cm
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
8 | P a g e
Adapun properties penampang balok yang digunakan pada Plat Parkir Adalah
Tabel 1. Properties Penampang Balok
No
Notasi b x h
(cm)
Keterangan
1 B-40/60 60x100 balok induk tengah, plat parkir
2 BT-30/50 30x50 balok induk tepi, plat parkir
3 B-30/40 30x40 Balok Gorong-gorong
5.b. Properti penampang Pelat
Analisa Gaya Dalam pada pelat lantai dilakukan berdasarkan hasil
analisa momen positif dan momen negatif menggunakan metode Finite
Element dengan bantuan program sap2000. Hasil analisa Momen dan
maximum displacement pada plat dengan program sap2000 berdasarkan
kategori pembebanan dan fungsi tiap lantai. Tinjauan momen maksimum
pada Area yang ditinjau dianggap mewakili tiap lantai sehingga tinjauan
tidak dilakukan berdasarkan per-element Area ( tiap-tiap jalur mesh).
Penulangan dilakukan 2 arah (two way slab) jika ly/lx ≤ 3 dan 1 arah (one
way slab) jika ly/lx > 3.
Dimana: ly = bentang terpanjang lx = bentang terpendek
Dalam perencanaannya pelat lantai struktur Gorong-Gorong di
Jalan Banyumas Km. 3 ini dibagi dalam 2 kelompok, yaitu :
Pelat lantai Parkir
Data :
Tebal pelat : 20 cm
Diameter tulangan arah x : 1,6 cm
Diameter tulangan arah y : 1,6 cm
Pelat lantai Gorong-gorong
Data :
Tebal pelat : 12 cm
Diameter tulangan arah x : 1,0 cm
Diameter tulangan arah y : 1,0 cm
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
9 | P a g e
VI. Pemodelan Struktur :
Struktur dimodelkan dalam 3 dimensi dengan menggunakan elemen
kolom dan balok
Ukuran arah x = 8m
Ukuran arah y = 6 m
Ukuran arah z =3 m + 3,5 = 7,5 m
Beban-beban gravitasi (beban mati dan beban hidup) disalurkan dari
pelat ke balok, kemudian didistribusikan ke pondasi. Struktur dan komponen
struktur direncanakan hingga semua penampang mempunyai kuat rencana
minimum sama dengan kuat perlu yang dihitung berdasarkan kombinasi beban
dan gaya terfaktor sesuai dg aturan.
VII. Kombinasi Pembebanan
Semua Komponen struktur dirancang memiliki kekuatan minimal
sebesar kekuatan yang dihitung berdasarkan beban kombinasi berikut ini;
1. Kombinasi 1 1,4D
2. Kombinasi 2 1,2D + 1,6 L
dengan
D = Dead Load (Mati)
L = Live Load (Hidup)
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
10 | P a g e
Gambar 2 : Denah dan Potongan perletakan Plat dan Balok
Gambar : Perspektif 3D Plat dan Balok
B 25/50
B 40/60
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
11 | P a g e
Pemodelan Plat Atas
Beban Mati Balok 40x 60 (bentang 4 m)
Beban Hidup Balok 40x 60 (bentang 6 m)
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
12 | P a g e
Momen Arah 3-3 Akibat Beban Kombinasi
Gaya Geser Momen 2-2
Gaya
Torsi
Resultan Momen 1-1 (Arah sumbu x) Pelat Lantai Parkir
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
13 | P a g e
Resultan Momen 2-2 (Arah sumbu x) Pelat Lantai Parkir
Resultan Momen M 2-2 (Searah Sumbu X) Untuk Beban Hidup LL
Denah Penempatan Balok
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
14 | P a g e
Dimensi Balok
- Balok B25X40 : 25 cm x 40 cm
- Balok 40 x 60 : 40 x 60 cm.
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
15 | P a g e
Resultan Momen M 1-1 (kiri) dan M 2-2 (kanan)
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
16 | P a g e
Momen maksimum pada Area 121
Momen maksimum salah satu balok (elemen no 179)
Momen Maksimum Arah Sumbu X dan Y
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
17 | P a g e
Gambar : Penulangan Balok Tumpuan dan Lapangan
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
18 | P a g e
VIII. KEBUTUHAN TULANGAN
Concrete frame design SAP2000
Berikut ini adalah hasil desain tulangan longitudinal maupun tulangan geser
diperoleh data Dari concrete frame design SAP 2000 v.12.00, diambil contoh
perhitungan desain balok B1 40X60 ukuran 40 X 60 cm, dan untuk perhitungan
desain balok lainnya kami tabelkan
A. Perencanaan Balok B1 (luar selatan dan utara)
1. Daerah tumpuan
Dari sap 2000 v 12.00 diperoleh data luas tulangan untuk elemen tersebut :
Tulangan longitudinal
Frame 16
- Tulangan perlu bagian atas A =1548 mm2
Digunakan : 6 D 19; A= 6 x 284 mm2=1701 mm
2 > 1548 mm
2…. ok
- Tulangan perlu bagian bawah A = 746 mm2
Digunakan : 3 D 19 ; A = 3 x 284 mm2 = 851 mm
2 > 746 mm
2 …..ok
2. Tulangan Lapangan :
- Tulangan perlu bagian atas A = 480 mm2
Digunakan : 3 D 19; A= 3 x 284 mm2 = 851 mm
2 > 480 mm
2…. ok
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
19 | P a g e
- Tulangan perlu bagian bawah A = 1412 mm2
Digunakan : 6 D 19 ; A = 6 x 284 mm2 = 1701 mm
2 > 1412 mm
2 …..ok
B. Perencanaan Balok B2 (Tengah)
1. Daerah tumpuan
Dari sap 2000 v 12.00 diperoleh data luas tulangan untuk elemen tersebut :
Tulangan longitudinal
Frame 16
- Tulangan perlu bagian atas A =2935 mm2
Digunakan : 6 D 25; A= 6 x 491 mm2=2945 mm
2 > 2935 mm
2…. ok
- Tulangan perlu bagian bawah A = 1338 mm2
Digunakan : 5 D 19 ; A = 5 x 284 mm2 = 1418 mm
2 > 1338 mm
2 …..ok
2. Tulangan Lapangan :
- Tulangan perlu bagian atas A = 746 mm2
Digunakan : 3 D 19; A= 3 x 284 mm2 = 851 mm
2 > 746 mm
2…. ok
- Tulangan perlu bagian bawah A = 2650 mm2
Digunakan : 6 D 25 ; A = 6 x 491 mm2 = 2945 mm
2 > 2650 mm
2 …..ok
C. Balok B3 (Sloof / atas pondasi)
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
20 | P a g e
1. Tumpuan
- Tulangan perlu bagian atas A =460 mm2
Digunakan : 3 D 16; A= 3 x 201 mm2 = 603 mm
2 > 460 mm
2…. ok
- Tulangan perlu bagian bawah A = 239 mm2
Digunakan : 3 D 16 ; A = 3 x 201 mm2 = 603 mm
2 > 239 mm
2 …..ok
2. Lapangan
- Tulangan perlu bagian atas A = 475 mm2
Digunakan : 3 D 16; A= 603 mm2
> 475 mm2…. ok
- Tulangan perlu bagian bawah A = 563 mm2
Digunakan : 3 D 16 ; A = 3 x 201 mm2 = 603 mm
2 > 563 mm
2 …..ok
II. PENULANGAN PLAT
A. Plat Lantai Parkir
Data Material : Tebal 20 cm.
Resultan Momen Maksimum :
Negatif : - 6.75296 Ton-m/m
Positif : 2.58364 Ton-m/m
Besar momen bervariasi. Tetapi untuk keseragaman penulangan digunakan
momen yang terbesar. Semakin tua warna dari warna momen tersebut maka
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
21 | P a g e
momen akan semakin besar. Merah tua berarti momen semakin besar dengan nilai
negatif, biru tua berarti nilai momen semakin besar dengan nilai positif.
Untuk mendesain plat digunakan momen dari M 11 dan M 22 yang
terbesar. Dari hasil analisis diketahu bahwa M11 negatif terbesar = - 6.75296 Ton-
m/m. M 11 positif terbesar : 2.58364 Ton-m/m. Sementara itu M 2-2 negatif
terbesar = -2.980 Ton-m/m, M12 positif terbesar = 1.621 Ton-m/m
Gambar : Diagram momen M-11 pada Pelat / Shell dengan nilai terbesar
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
22 | P a g e
Perhitungan Penulangan Plat Lantai Parkir
M11 = -6.75296 tm = 675,296- kg.cm/m'
Luas Tulangan yang diperlukan per m' = As
Tebal Plat = 20 cm maka d = 20 - 5 = 15 cm
As perlu = 675,296- kg.cm / 0.8 * 2400 kg/cm2 * 0.9 * 15 cm
= 26.05- cm2
As Pakai >=As Perlu
Misal dipakai diameter tulangan 22 mm = 2.2 cm
Luas 22 mm = 3.803 cm2
Misal jarak antar tulangan = 125 mm = 0.13 cm, maka dalam 1 m panjang
dapat memuat tulangan sebanyak = 1/0.125 = 8 bh.
Berarti luasan untuk 1 meter panjang = 3.14 * 1 / 0.12 = 30.42 cm2
Jadi 22 mm - 125 mempunyai luas tulangan = 30.42
30.42 >= 26.05- cm2
As pakai > = As perlu ……. Aman
Jadi Penulangan plat Lantai II adalah : 22 mm - 125
Tebal 20 cm
B1 40/60
B2 25/50
B1 40/60
B1 40/60
B2 25/50
B2 25/50
B1 40/60 B1 40/60
B1 40/60
B1 40/60
B2 25/50
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
23 | P a g e
Gambar : Denah Plat Lantai Parkir
Gambar : Denah Plat Gorong-Gorong
B1 25/40
B2 25/40
B1 25/40
B1 25/40
B2 25/40
B2 25/40
B1 25/40
B1 25/40
B1 25/40
B2 25/40
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
24 | P a g e
SIMBOL A. BALOK B1 - 40 X 60 (Tepi utara/selatan p = 6m)
B X H 40 x 60 cm
LOKASI TUMPUAN LAPANGAN
POTONGAN
ATAS : 6 D 19
TENGAH : 2 D 14
BAWAH : 3 D 19
ATAS : 3 D 19
TENGAH : 2 D 14
BAWAH : 6 D 19
SENGKANG 8 - 150 8 – 150 8 - 150
SIMBOL B. BALOK B-2 25 X 50 (Tengah p = 6 m)
B X H 25 x 50 cm
LOKASI TUMPUAN LAPANGAN
POTONGAN
ATAS : 6 D 25
TENGAH : 2 D 14
BAWAH : 5 D 19
ATAS : 3 D 19
TENGAH : 2 D 14
BAWAH : 6 D 19
SENGKANG 8 - 150 8 – 150 8 - 150
SIMBOL C. BALOK B-3 25 X 40 (Balok plat Gorong-Gorong)
B X H 25 x 40 cm
LOKASI TUMPUAN LAPANGAN
Perhitungan Struktur Plat Dan Pondasi Gorong-Gorong
Jl. Banyumas Km. … Wonosobo
25 | P a g e
SIMBOL D. PLAT LANTAI PARKIR
TEBAL 20 cm
POTONGAN
LAPANGAN D 22 mm - 125
SIMBOL E. PLAT GORONG-GORONG (BIASA)
TEBAL 12 cm
POTONGAN
LAPANGAN D 12 mm - 125
Selesai
POTONGAN
ATAS : 3 D 14
TENGAH : 2 D 14
BAWAH : 3 D 14
ATAS : 3 D 14
TENGAH : 2 D 14
BAWAH : 5 D 14
SENGKANG 8 - 150 8 – 150 8 - 150
T = 20 mcm