perencanaan alternatif struktur castellated beam …repository.ub.ac.id/4520/1/eko prasetyo...
TRANSCRIPT
PERENCANAAN ALTERNATIF STRUKTUR CASTELLATED BEAM
NON KOMPOSIT GEDUNG VOLENDAM HOLLAND PARK CONDOTEL
KOTA BATU
SKRIPSI
TEKNIK SIPIL
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
memperoleh gelar Sarjana Teknik
EKO PRASETYO NUGROHO
NIM. 115060107111028
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
FAKULTAS TEKNIK
MALANG
2017
LEMBAR PENGESAHAN
PERENCANAAN ALTERNATIF STRUKTUR CASTELLATED BEAM
NON KOMPOSIT
GEDUNG VOLENDAM HOLLAND PARK CONDOTEL
KOTA BATU
SKRIPSI
TEKNIK SIPIL
Diajukan untuk memenuhi persyaratan memperoleh
gelar Sarjana Teknik
Disusun Oleh :
EKO PRASETYO NUGROHO
NIM. 115060107111028
Skripsi ini telah diuji dan dinyatakan lulus pada
Tanggal 17 Juli 2017
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Ir. M. Taufik Hidayat., MT. Dr.Eng Ming Narto W., ST,MT, M.Sc
NIP. 19611228 198802 1 001 NIP. 19650423 199002 2 001
Mengetahui
Ketua Program Studi S1 Teknik Sipil
Dr.Eng. Indradi W., ST., M.Eng. (Prac.)
NIP.19810220 200604 1 002
PERNYATAAN
ORISINALITAS SKRIPSI
Saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Eko Prasetyo Nugroho
NIM : 115060107111028
Judul Skripsi : PERENCANAAN ALTERNATIF STRUKTUR CASTELLATED
BEAM NON KOMPOSIT GEDUNG VOLENDAM HOLLAND
PARK CONDOTEL KOTA BATU
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan laporan skripsi ini berdasarkan
hasil penelitian, pemikiran, dan pemaparan asli dari penulis sendiri, baik untuk naskah
laporan maupun hasil dari penelitian yang tercantum dalam penulisan laporan skripsi
ini. Jika terdapat karya orang lain, penulis akan mencantumkan sumber secara jelas.
Dengan demikian surat pernyataan ini saya buat, semua informasi yang dimuat
di dalam skripsi ini yang berasal dari hasil karya penulis lain, baik yang dipublikasikan
maupun tidak, telah diberikan penghargaan dengan mengutip nama sumber penulis
secara benar dan semua isi dari karya tulis ilmiah/skripsi ini sepenuhnya menjadi
tanggung jawab bagi penulis.
Malang, Juli 2017
Yang membuat pernyataan
Eko Prasetyo Nugroho
NIM. 115060107111028
i
RIWAYAT HIDUP
Eko Prasetyo Nugroho, lahir pada tanggal 22 April 1993 di Kota Sidoarjo Jawa Timur.
Anak Pertama dari dua bersaudara pasangan Totok Suprapto dan Endang Sri Utami ini
menempuh pendidikan dasar di SDN Blimbing III Malang (1999-2005). Setelah itu
melanjutkan pendidikan di SMPN III Malang (2005-2008). Kemudian melanjutkan pendidikan
di SMAN VII Malang (2008-2011). Kemudian menjadi mahasiswa di Universitas Brawijaya
pada tahun 2011.
Menempuh pendidikan di Universitas Brawijaya (2011-2017) pada Bidang ke-Teknik
Sipilan dan Lulus pada Juli 2017.
LEMBAR IDENTITAS PENGUJI
JUDUL SKRIPSI :
Perencanaan Alternatif Struktur Castellated beam non-Komposit Gedung Volendam Holland
park Condotel Kota Batu.
Nama Mahasiswa : Eko Prasetyo Nugroho
NIM : 115060107111028
Program Studi : Teknik Sipil
Minat : Struktur
TIM DOSEN PENGUJI
Dosen Penguji I : Ir. M. Taufik Hidayat, MT.
Dosen Penguji II : Dr. Eng. Ming Narto W., ST, MT, M.Sc
Dosen Penguji III : Roland Martin Simatupang, ST., MT.
Tanggal Ujian : 17 Juli 2017
SK Penguji : 754/UN10.F07/PP/2017
viii
RINGKASAN
Eko Prasetyo Nugroho. 115060107111028. Perencanaan Alternatif Struktur
Castellated beam Non-Komposit Gedung Volendam Holland Park Kota
Batu. Di bawah Bimbingan Ir. M. Taufik Hidayat, MT dan Dr. Eng. Ming
Narto W.,ST ,MT ,M.Sc
Profil baja Castlellated Beam adalah hasil pengembangan dari model
profil baja Wide Flange Shape. Castlellated Beam ini belum banyak digunakan
pada gedung tinggi. Dalam analisis ini akan dilihat perhitungan struktur dari profil
baja Castlellated Beam. Dengan hasil analisis dan evaluasi ini nantinya akan
diharapakan dapat membuka pengetahuan mahasiswa tentang analisis dari profil
baja Castlellated Beam. Dalam skripsi ini Gedung Volendam Holland Park
Condotel Kota Batu sebagai contoh gedung yang akan di analisi menggunakan
profil Castlellated Beam. Proses pembuatan Castellated Beam ini dengan cara
badan profil dibuat dicetakan hot – rolled (cetakan panas) berbentuk I, H, atau U
dengan pola pemotongan zig – zag. Kemudian setengah hasil pemotongan digeser
atau dibalik dimana ujung atas kanan dilas dengan ujung bawah kiri, dan
sebaliknya. Profil Castellated Beam ini juga memiliki kelebihan yaitu dengan
lebar profil yang lebih tinggi (dg), menghasilkan momen inersia dan modulus
section yang lebih besar sehingga lebih kuat dan kaku dan bila dibandingkan
dengan profil asalnya, mampu memikul momen lebih besar dengan tegangan ijin
yang lebih kecil. Untuk perhitungan analisis menggunakan Profil Castellated
Beam dilakukan proses perhitungan untuk menentukan potongan zig – zag
daripada profil awalnya untuk mendapatkan lubang pada Castellated Beam dan
dilanjutkan dengan perhitungan struktur terhadap beban yang bekerja. Kemudian
dilakukan perhitungan harus memenuhi syarat perhitungan momen Φ Mn ≥Mu
dan harus memenuhi syarat perhitungan geser Φ Vn ≥Vu. Dalam skripsi ini juga
dilakukan analisis menggunakan aplikasi SAP2000 V18 untuk mempermudah
pekerjaan. Tetapi selain hasil dari SAP2000 V18 kita juga harus tetap
memperhatikan peraturan manual yang berlaku seperti Standart Nasional
Indonesia (SNI) agar hasil yang diperoleh dapat dipertanggung jawabkan serta
diperoleh hasil yang lebih efektif dan efisien.
viii
SUMMARY
Eko Prasetyo Nugroho. 115060107111028. Non-Composite Castellated Beam
Alternative Structure Plan of Volendam Holland Park Condotel building in
Batu City. Under the Guidance of Ir.M.Taufik Hidayat, MT and
Dr.Eng.Ming Narto W., ST,MT,M.Sc.
Castellated Beam’s Steel Profile is the result of the Wide Flange steel
profile model. Castellated beam is not widely used in high buildings yet. In this
analysis we will see the calculation of the Castellated beam steel profile for
Structure. With the result of this analysis and evaluation the writer expected it can
be open the student’s knowledge about the usability of Castellated beam steel
profile. In this Thesis, Volendam Building of Holland Park Condotel in Batu City
as an example of a building that will be analize with Castellated beam profile. The
process of making this Castellated beam profile by way of making in the Hot-
Rolled mold in the form of I,H, or U with a zig-zag cutting pattern, then, a half of
the cuts are shifted or reversed then the end of the upper right will welded with the
lower left edge. Castellated beam profile also has the advantage of having a higher
profile width (dg), Resulting in greater inertia and Modulus section momments
that are stronger and stiffer than the original profile and it can carrying larger
moment with smaller permite of voltage. For the calculation of the analysis using
Castellated beam profile, First, we must calculate to determining the zig-zag piece
form the initial profile to obtain a hole in the Castellated beam profile and
followed by a structural calcukation of the working load. Then the calculation
must meet the requirements of the moment calculation Φ Mn ≥Mu and must meet
the requirements of sliding calculation Φ Vn ≥Vu. In this thesis is also analyzing
with SAP2000 application to simplify the work. But in addition to the results of
the SAP2000 V18 we must also keep in mind the applicable manual regulations
such as the Indonesian National Standards (SNI) for the results obtained can be
justified and obtained results more effective and efficient.
viii
viii
ii
PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang dengan rahmat
dan hidayah-Nya telah menuntun penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi
yang berjudul “Perencanaan Alternatif Struktur Castellated beam Non-komposit
Gedung Volendam Holland park Condotel Kota Batu.”
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-
besarnya, kepada
1. Ayah, Ibu, Adik dan segenap keluarga besar yang telah member dukungan
moral dan materil demi menyelesaikan tugas akhir ini,
2. Ir. Sugeng P. Budio, MS., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Brawijaya,
3. Beberapa pihak yang membantu kelancaran skripsi ini, khususnya bapak
Roland Martin Simatupang, ST., MT. selaku ketua majelis proposal dan
penguji, dan Dr. Eng. Indradi Wijatmiko, ST., M.Eng., selaku Ketua Program
Studi Sarjana (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya,
4. Ir. M. Taufik Hidayat, MT. dan Dr. Eng. Ming Narto W., ST, MT, M.Sc ,
selaku dosen pembimbing tugas akhir yang selalu memberikan bimbingan dan
arahan untuk kesempurnaan skripsi ini.
5. Staff Recording yang telah membantu dalam administrasi dari awal hingga
akhir,
6. Sahabat – Sahabat yang selalu mendukung dengan makian, tetapi sebenarnya
penuh dorongan dan semangat yang membuat penulis bersemangat
menyelesaikan tugas akhir ini. Untuk Dini, Hania, terima kasih telah memberi
semangat ketika penulis mulai kehilangan arah, Terima kasih untuk MOESA
band yang selalu jadi pelampiasan amarah dan kesedihan penulis, dan terima
kasih yang teramat sangat besar kepada Akang Kunto Adji yang lagu-lagunya
selalu menemani saat penulis hendak menyerah.
7. Teman – teman dari angkatan 2011,2012,2013 atas bantuan, dan dukungan
moral selama pengerjaan skripsi ini.
iii
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih terdapat
kekurangan. Oleh karena itu, segala kritik dan saran yang bersifat membangun
sangat diharapkan demi kesempurnaan skripsi ini..
Malang, Juli 2017
Penulis
iii
iii
DAFTAR ISI
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................ i
PENGANTAR ...................................................................................... ......... ii
DAFTAR ISI ................................................................................................... . iii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... .vii
RINGKASAN ................................................................................................. viii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2 Identifikasi Masalah ............................................................................. 2
1.3 Rumusan Masalah ................................................................................ 2
1.4 Batasan Masalah................................................................................... 2
1.5 Manfaat ................................................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Umum ................................................................................. 4
2.1.1. Keunggulan Struktur Baja........................................................ 4
2.1.2. Kelemahan Struktur Baja ......................................................... 5
2.2. Castellated Beam ............................................................................... 5
2.2.1. Pengertian Profil Castellated Beam ......................................... 5
2.2.2. Terminologi.............................................................................. 7
2.3. Proses Pembuatan Castellated Beam ................................................. .. 9
2.4. Tipe – Tipe Pemotongan Castellated Beams ..................................... .10
2.5. Keuntungan dan kekurangan dari Castellated Beam ......................... .11
2.5.1. Kelebihan dari Castellated Beam ............................................... .11
vii
2.5.2. Kekurangan dari Castelated Beams ........................................... 11
2.6. Kriteria Perencanaan .......................................................................... 12
2.6.1. Beban Mati ............................................................................... 12
2.6.2. Beban Hidup ............................................................................ 12
2.6.3. Wilayah Gempa ....................................................................... 12
2.6.4. Kategori Gedung ...................................................................... 13
2.6.5. Konfigurasi Struktur Gedung ................................................... 13
2.6.6. Sistem Stuktur .......................................................................... 13
2.6.7. Distribusi dari V (Geser Dasar Seismik) ................................. 14
2.6.8. Beban Angin ............................................................................ 15
2.6.9. Kombinasi Pembebanan........................................................... 15
2.7. Batasan Story Drift ............................................................................ 16
2.8. Analisis Perhitungan Balok dan Kolom ............................................. 16
2.8.1. Perhitungan Balok Castellated Beam ...................................... 16
2.8.1.1. Desain Penampang Balok ..................................................... 16
2.8.1.2. Perhitungan Tekuk Badan untuk Profil Castellated Beam ... 17
2.8.1.3. Perhitungan Momen Lentur Nominal ................................... 18
2.8.1.4. Perhitungan Kuat Geser ........................................................ 19
2.8.1.5. Pers. Intei Lentur dan Geser untuk Profil CB ....................... .20
2.8.2. Perhitungan Kolom .................................................................. 20
2.8.2.1. Desain Penampang Kolom .................................................... 20
2.8.2.2. Perhitungan Kekuatan Portal ................................................ 20
2.8.2.3. Amplifikasi Momen Struktur Portal ..................................... 20
vii
2.8.2.4. Perhitungan Kontrol Komponen Tekan ................................ 21
2.8.2.5. Perhitungan Kontrol Tekuk Lateral ...................................... 21
2.8.2.6. Perhitungan Jari-jari Girasi .................................................. 22
2.8.2.7. Persamaan Interaksi Aksial – Momen .................................. 23
BAB III METODOLOGI PERENCANAAN
3.1. Pengumpulan Data ............................................................................. 24
3.2. Data Perencanaan ............................................................................... 24
3.2.1. Data umum gedung .................................................................. 24
3.2.2. Data Teknis Gedung Awal ....................................................... 25
3.3. Prosedur Perencanaan ........................................................................ 25
3.3.1. Analisis Pembebanan ............................................................... 25
3.3.2. Analisis Statistika..................................................................... 26
3.3.3. Desain Penampang ................................................................... 26
3.3.4. Gambar Struktur....................................................................... 26
3.3.5. Diagram Alur Perencanaan ...................................................... 27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Perencanaan Dimensi Struktur ........................................................... 28
4.1.1. Perencanaan Dimensi Balok ................................................... 28
4.1.2. Perencanaan Dimensi Kolom ................................................... 28
4.1.3. Perencanaan Tebal Pelat ……………………..……………. 29
4.2. Analisis Pembebanan ........................................................................ 29
4.2.2.1. Beban Mati ........................................................................ 29
vii
4.2.2.2. Beban Hidup ..................................................................... 30
4.2.2.3. Beban Pelat ....................................................................... 31
4.2.3. Analisis Beban Gempa ............................................................. 32
4.3. Pemodelan SAP2000 ........................................................................ 35
4.4. Perencanaan Balok ............................................................................. 37
4.4.1. Kontrol Penampang ................................................................ 37
4.4.2 Perhitungan Dimensi Profil Castellated beam ......................... 38
4.4.3 Mencari Ix dan Zx .................................................................... 40
4.4.4 Pembebanan ............................................................................. 41
4.4.5 Persamaan Interaksi ................................................................. 45
4.4.6 Kontrol jarak antara Lubang .................................................... 45
4.4.7 Kontrol Lendutan ..................................................................... 46
4.5. Perencanaan Kolom ........................................................................... 46
4.5.1. Kontrol Penampang ................................................................. 47
4.5.2. Akibat Portal tidak bergoyang ................................................ 49
4.5.3. Akibat Portal bergoyang ......................................................... 55
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ........................................................................................ 62
5.2. Saran .................................................................................................. 62
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vii
vii
vii
DAFTAR GAMBAR
No Judul Halaman
Gambar 2.1 Momen lentur akibat gaya lintang ....................................... 6
Gambar 2.2 Tegangan lentur akibat gaya lintang .................................... 6
Gambar 2.3 Bagian – bagian hexagonal castellated beam ...................... 7
Gambar 2.4 Castellation proses ............................................................... 8
Gambar 2.5 Proses pembuatan Castellated Beam ................................... ..9
Gambar 2.6 Proses pembuatan Hexagonal Castellated Beam ................ ..9
Gambar 2.7 Beam ends left ragged, U = T .............................................. 10
Gambar 2.8 Beam ends left ragged, U > T .............................................. 10
Gambar 2.9 Beam ends finished, U = T .................................................. 10
Gambar 2.10 Beam ends finished with infill plates, U > T ...................... 11
Gambar 2.11 Dimensi geometri penampang Castellated Beams .............. 17
Gambar 4.1 Denah Balok Gedung Volendam ........................................ 28
Gambar 4.2 Denah Kolom Gedung Volendam ....................................... 29
Gambar 4.3 Peta Lokasi Gedung Volendam .......................................... 32
Gambar 4.4 Respon Spectral percepatan di permukaan ......................... 33
Gambar 4.5 Respon Spectrum desain ...................................................... 34
Gambar 4.6 Potongan memanjang pemotongan zig-zag profil baja WF.38
Gambar 4.7 Potongan Memanjang Castellated Beam ............................. 38
Gambar 4.8 Potongan melintang Castellated Beam ................................ 39
Gambar 4.9 Letak terjadinya Nu max ..................................................... 48
vii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pembangunan di Indonesia berkembang sangat pesat di hampir seluruh daerah, seiring
dengan pertumbuhan penduduk dan pemenuhan kebutuhannya di butuhkan gedung-gedung
bertingkat. Dalam pembangunan gedung bertingkat pada umumnya menggunakan Beton dan
Baja. Penggunaan Baja dapat mempersingkat waktu dan penghematan biaya karena Baja
merupakan produk pabrik dan dapat di daur ulang.
Di Jawa Timur telah banyak gedung gedung bertingkat yang di bangun, terutama di
kota Batu yang notabene adalah kota wisata dan di kunjungi jutaan orang setiap tahunnya
sehingga banyak bermunculan Hotel dan tempat wisata lainnya. Salah satu gedung bertingkat
di kota Batu adalah Holland Park Condotel. Proyek Condotel ini di bagi menjadi 4 gedung
yaitu, Volendam, Rotterdam, Amsterdam, Denhaag dan satu main building. Gedung ini
didirikan setinggi 8 lantai dan harus di rancang sebagai bangunan tahan gempa.
Gedung-gedung tersebut saat ini di rancang dengan menggunakan struktur Beton
bertulang karena tidak membutuhkan tenaga ahli khusus, kekurangannya adalah bangunan
yang dirancang dengan beton bertulang memiliki beban mati yang relatif lebih besar,
sehingga bangunan kurang efektif dan harus memikul beban yang besar. Dengan beban
sendiri yang besar maka bangunan tersebut menahan beban gempa yang semakin besar pula.
Oleh karena itu di lakukan perencanaan ulang pada gedung Volendam dengan menggunakan
struktur Baja Castlellated Beam.
Baja Castlellated ini belum banyak di gunakan dalam pembangunan gedung
bertingkat di Indonesia dan dalam analisis perhitungan ini di harapkan dapat memberi
pengetahuan tetntang profil baja castlellated beam. Baja Castlellated beam sendiri merupakan
pengembangan dari profil baja Wide Flange, keuntungan baja castlellated sendiri adalah berat
sendiri yang lebih ringan, tetapi memiliki kapasitas momen 1,5 kali lebih besar daripada baja
WF dengan berat yang sama. Bahan Baja pada dasarnya efektif untuk bentang bentang
panjang, sehingga dapat mengurangi penggunaan kolom pada suatu bangunan.
1.2 Identifikasi Masalah
Permasalahan yang mungkin akan timbul adalah lebih besar atau kecil beban vertikal
serta beban gempa yang diterima oleh baja castlellated Non komposit terhadap struktur balok
beton bertulang pada gedung Volendam.
1.3 Rumusan masalah
1. Bagaimana melakukan perencanaan struktur balok menggunakan baja
castlellated pada gedung Volendam?
2. Apakah struktur rangka dengan menggunakan profil castlellated dapat
dijadikan alternatif pada struktur bangunan gedung Volendam?
1.4 Batasan Masalah
1. Obyek alternatif perencanaan struktur adalah gedung Volendam
2. Perhitungan balok pada gedung Volendam menggunakan profil castlellated
Non-komposit.
3. perhitungan kolom menggunakan baja profil WF
4. perhitungan dilakukan sampai perhitungan kolom
5. tidak dilakukan perhitungan struktur bawah
6. tidak dilakukan perhitungan analisis ekonomi
7. tidak memperhitungkan unsur arsitektur
8. perhitungan menggunakan SAP2000
9. pembebanan di asumsikan sentris terhadap struktur sehingga momen torsi
tidak perlu di perhitungkan
10. sambungan antar elemen baja tidak di perhitungkan
1.5 Manfaat
Dengan di susunnya studi ini di harapkan kedepannya dapat menjadi acuan maupun
pembanding dalam pembangunan gedung di Indonesia serta dapat menjadi pembelajaran dan
pemahaman terhadap struktur baja castlellated non-komposit.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Umum
Perkembangan teknologi dalam ilmu teknik sipil yang pesat, memungkinkan dilakukan
penggabungan dua elemen struktur bangunan yang berbeda yang lebih dikenal dengan komposit.
Komposit yang populer dalam teknik sipil salah satunya adalah penggabungan baja dengan
beton. Penggabungan tersebut karena beton hanya memiliki kekuatan tekan yang besar dan
memiliki kekuatan tarik yang rendah maka perlu digabungkan dengan baja yang memiliki
kekuatan tarik yang besar. Di bidang lain seperti perencanaan arsitektur, banyak dirancang
gedung yang memiliki bentang struktur relatif besar yang bertujuan efisiensi tata ruang bagi
pemakainya. Yang dimaksudkan dengan efisiensi tata ruang yaitu lebih ke tujuan untuk
mendapatkan ruang bebas dari banguna gedung tersebut.(Omer W. Blodgett 1996)
Dibandingkan bahan lain baja merupakan bahan konstruksi yang memiliki kekuatan yang
tinggi . Baja memiliki sifat keliatan (ductility), yaitu kemampuan untuk berdeformasi baik dalam
tegangan maupun kompresi sebelum terjadi patah. Baja juga memiliki daya tahan (durability)
khususnya terhadap cuaca yang merupakan pertimbangan penting untuk menggunakan baja
selain penyedian secara luas yang dapat dilakukan secara mudah. Selain itu dibandingkan dengan
konstruksi beton, baja memiliki keunggulan jika ditinjau dari berat material dan waktu
pelaksanaannya. Baja relatif lebih ringan dibandingkan beton dan dalam waktu pelaksanaannya
relatif lebih singkat.
2.1.1. Keunggulan Struktur Baja
Sebagai bahan struktur, baja memiliki beberapa keuntungan sebagai berikut :
1. Kekuatan baja terhadap tarik lebih besar dibandingkan kekuatan tekannya. Kekuatan baja
yang tinggi dibandingkan dengan bahan struktur yang lain, membuat baja mempunyai
ukuran penampang yang relatif kecil. Hal ini yang mengakibatkan baja merupakan struktur
cukup ringan sekalipun berat jenis baja tinggi dan karena keuntungan dari ringannya baja ini
dimanfaatkan sebagai pemakaian pondasi yang lebih hemat.
2. Baja merupakan produk pabrik yang menggunakan mesin canggih untuk membuatnya tanpa
tenaga manusia yang relatif banyak. Oleh karena itu selama proses pembuatan baja dapat
dilkakukan pengawasan secara mudah dan mutu baja dapat dipertanggung jawabkan.
3. Struktur baja umumnya dapat dibongkar dan dapat dipasang lagi sesuai kebutuhan
penggunanya, sehingga struktur baja ini dapat dipakai berulang-ulang dalam berbagai
bentuk struktur.
2.1.2. Kelemahan Struktur Baja
Selain mempunyai kelebihan, baja juga memiliki beberapa kelemahan yaitu :
1. Pemeliharaan struktur baja membutuhkan biaya cukup besar.
2. Baja merupakan bahan yang sangat mudah terpengaruh dengan temperatur, sehingga bila
terjadi perubahan temperatur secara drastis seperti terjadi kebakaran akan sangat mudah
menurunkan kekuatan dari baja sehingga menyebabkan bangunan runtuh meskipun belum
mencapai tegangan izin.
3. Karena baja memiliki kekuatan yang tinggi maka banyak ditemui batang struktur yang
langsing oleh karena itu mudah terjadi bahaya tekuk (buckling).
2.2. Castlellated Beam
2.2.1. pengertian profil castlellated beam
Profil ini dapat ditambah kekuatan komponen strukturnya dengan memperpanjang profil
kearah satu sama lain dan di las searah pola. Profil ini mempunyai tinggi (h) 50% lebih tinggi
dari profil awal dan dapat meningkatkan nilai lentur axial, momen inersia, dan modulus section
(Sx). Pada flens profil castlellated ini bertugas memikul sebagian besar beban lentur, sehingga
jika dilihat dari daya tahan terhadap momen maka badan profil yg berlubang yang menyebabkan
berkurangnya luas badan profil ini tidak merupakan persoalan. Namun untuk gaya lintang yang
di tanggung oleh badan profil ini harus di tinjau lebih lanjut. Gaya lintang yang kecil dan bahkan
tidak ada pada tengah bentang menyebabkan tidak berpengaruhnya pada kekuatan balok.
gambar 2.1. Momen lentur akibat gaya lintang.
Gambar 2.2. Tegangan lentur akibat gaya lintang.
Gambar 2.1 menunjukkan momen lentur akibat gaya lintang, pada bagian potongan T atas
dan bawah biasanya merupakan titik balik momen (point of inflection), dikarenakan gaya
lintang yang dimisalkan terjadi pada tengah lubang (
) . Tetapi jika dimisalkan gaya lintang
dipikul sama besar pada bagian atas dan bawah dikarenakan tinggi kedua bagian T itu sama.
2.2.2. Terminologi
Berikut ini merupakan ilustrasi bagian dari Castellated Beam :
Web Post : Area solid dari Castellated Beam
Castellation : Area yang sudah meiliki lubang (hole).
Throat Width : Perpanjangan horizontal dari potongan “gigi” bawah profil.
Throat Depth : Tinggi daerah profil potongan “gigi” bawah sampai sayap profil.
Gambar 2.3. Bagian – bagian Hexagonal Castellated Beams (Patrick Bardley, 2007)
Proses pemotongan yang dicetak menggunakan hot-rolled(cetakan panas) dan berbentuk zig
zag pada badan profil berbentuk H,I,U ini disebut castellation. Setelah di potong profil baja di
sambung dengan cara digeser ataupun dibalik sehingga terbentuk lubang polygonal. Profil baja
castella bertambah tinggi (h) dan tinggi daerah pemotongan (d) di karenakan pemotongan dan
penyambungan menggunakan las.
Gambar 2.4. Castellation proses (L.Amayreh dan M.P. Saka, 2005).
(2-1)
Panjang c barbanding lurus dengan tegangan tekuk (bending stress) pada bagian T (tee
section) karena V (shear force) bertambah.
2.3. Proses Pembuatan Castellated Beam
Proses fabrikasi dari Castellated beams diuraikan sebagai berikut (Grunbauer 2001) :
1. Badan profil dibuat dicetakan hot – rolled (cetakan panas) berbentuk I, H, atau U dengan
pola pemotongan zig – zag.
2. Setengah hasil pemotongan digeser atau dibalik dimana ujung atas kanan dilas dengan
ujung bawah kiri, dan sebaliknya. Sehingga lubang yang dihasilkan berbentuk segi emam
(hexagonal). Untuk menghasilkan lubang berbentuk segi delapan (octagonal) maka
disisikan plat segi empat di kedua sisi. Akan tetapi bila pola pemotongan berbentuk
setengah lingkaran, maka lubang yang dihasilkan yang dihasilkan adalah lingkaran
(circular).
Gambar 2.5. Proses pembuatan Castellated Beams(Grunbauer, 2001)
Gambar 2.6. Proses pembuatan Hexagonal Castellated Beams
2.4. Tipe – Tipe Pemotongan Castellated Beams
Ada empat tipe pemotongan balok berdasarkan dimensi U dan T (Grunbauer 2001)
1. Beam ends left ragged, U = T
Pemotongannya mudah, sederhana dan mudah, tetapi kurang baik digunakan.
Gambar 2.7. Beam ends left ragged, U = T
2. Beam ends left ragged, U > T
Menghasilkan ujung potongan yang panjang tetapi tidak efektif.
Gambar 2.8. Beam ends left ragged, U > T
3. Beam ends finished, U = T
Menghasilkan potongan yang baik (rapi) serta menghemat material (tidak banyak bahan
yang terbuang).
Gambar 2.9. Beam ends finished, U = T
4. Beam ends finished with infill plates, U > T
Kuat dan kaku, tetapi mahal karena adanya penambahan plat.
Gambar 2.10. Beam ends finished with infill plates, U > T
2.5. Keuntungan dan kekurangan dari Castellated Beam
2.5.1. Kelebihan dari Castellated Beam (Grunbauer 2001) :
1. Dengan lebar profil yang lebih tinggi (dg), menghasilkan momen inersia dan modulus
section yang lebih besar sehingga lebih kuat dan kaku dan bila dibandingkan dengan
profil asalnya.
2. Mampu memikul momen lebih besar dengan tegangan ijin yang lebih kecil.
3. Bahan ringan, kuat serta mudah dipasang, dalam arti tidak membutuhkan bekesting,
pemadatan, dan waktu pengerjaan yang terbilang lama seperti pada pengerjaan struktur
beton bertulang.
4. Profil Castellated Beam ini juga cocok untuk bentang panjang (untuk penggunaan
Castellated Beam pada atap dapat mencapai 10 – 50 m dan bila digunakan sebagai plat 12
– 25 m). sehingga dapat mengurangi jumlah kolom dan pondasi, serta mengurangi biaya
crection (pengangkatan).
2.5.2. Kekurangan dari Castelated Beams :
1. Castellated Beam kurang tahan api. Sehingga harus ditambah dengan lapisan tahan api
(fire proofing) 20% lebih tebal agar mencapai ketahanan yang sama dengan profil
awalnya.
2. Kurang kuat menerima gaya lateral, sehingga perlu diberi satu atau lebih plat pada ujung
– ujung (dekat dengan pertemuan balok – kolom).
3. Pada ujung – ujung bentang (di sudut – sudut profil) terjadi peningkatan pemusatan
tegangan (stress consentrations).
4. Castellated Beam tidak sesuai untuk bentang pendek dengan beban yang cukup berat .
2.6. Kriteria Perencanaan
2.6.1. Beban Mati (PPIUG 1983 bab 2)
Beban mati terdisi atas :
1. Berat sendiri dari bahan – bahan bangunan penting dan dari beberapa komponen gedung
yang harus ditinjau di dalam menentukan beban mati dari suatu gedung, harus di ambil
menurut Tabel 1 (terlampir)
2. Apabila dengan bahan bangunan setempat diperoleh berat sendiri yang menyimpan lebih
dari 10% terhadap nilai – nilai yang tercantum dalam Tabel 1 (terlampir), maka berat
sendiri tersebut harus ditentukan tersendiri dengan memperhitungkan kelembaban
setempat, dan nilai yang ditentukan ini harus dianggap sebagai pengganti dari nilai yang
tercantum dalam Tabel 1 (terlampir). Penyimpangan ini dapat terjadi terutama pada pasir
(antara lain pasir besi), koral (antara lain koral kwarsa), batu pecah, batu alam, batu bata,
genting, dan beberapa jenis kayu.
3. Berat sendiri dari bahan bangunan dan dari komponen gedung yang tidak tercantum
dalam Tabel 1 (terlampir) harus ditentukan tersendiri.
2.6.2 Beban Hidup (PPIUG 1983 bab 3)
Beban hidup terdiri dari beban yang diakibatkan oleh pemakaian gedung dan tidak
termasuk beban mati, beban kontruksi dan beban akibat fenomena alam (lingkungan).
2.6.3. Wilayah Gempa
Pameter percepatan gempa ditentukan berdasarkan 2 hal yaitu, parameter percepatan
terpetakan dan kelas situs. Parameter Ss (percepatan batuan dasar pada periode pendek) dan S1
(percepatan batuan dasar pada perioda 1 detik) harus ditetapkan masing – masing dari respons
spectral percepatan 0,2 detik dan 1 detik dalam peta gerak tanah seismic pada pasal 14 dengan
kemungkinan 2 persen terlampaui dalam 50 tahun (MCER, 2 persen dalam 50 tahun), dan
dinyatakan dalam bilangan decimal terhadap percepatan gravitasi. Bila S1 ≤ 0,04 g dan Ss ≤ 0,15
g, maka struktur bangunan boleh dimasukkan ke dalam kategori desain seismic A. (SNI 1762 –
2012 Pasal 6.1.1)
Sedangkan kelas situs mengatur klasifikasi berdasarkan sifat – sifat tanah pada situs,
maka situs harus diklasifikasi sebagai kelas situs SA, SB, SC, SD, SE, atau SF. Bila sifat – sifat
tanah tidak teridentifikasi secara jelas sehingga tidak bisa ditentukan kelas situsnya, maka kelas
situs SE dapat digunakan kecuali juka pemerintah/dinas yang berwenang memiliki data
geoteknik yang dapat menentukan kelas situs SF. (SNI 1762 – 2012 Pasal 6.1.2)
2.6.4. Kategori Gedung
Pada SNI – 1762 – 2012, berdasarkan fungsinya gedung akan diklasifikasikan sebagai
Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung untuk beban gempa yang tercantum dalam
Tabel 2 (terlampir).
2.6.5. Konfigurasi Struktur Gedung
Struktur Gedung dibedakan menjadi 2 golongan, yaitu beraturan dan tidak beraturan.
Pada SNI – 1762 – 2012 mengatur 9 syarat yang kemudian dapat menentukan suatu gedung
beraturan atau tidak.
Untuk analisis gedung beraturan dapat menggunakan analisis statik ekivalen, sedangkan
yang tidak, harus menggunakan analisis respon dinamis karena terjadi pengaruh gempa harus
ditinjau sebagai pengaruh pembebanan dinamik.
2.6.6. Sistem Stuktur
Suatu bangunan adalah gabungan dari berbagai elemen struktur secara tiga dimensi.
Sedangakan fungsi utama sistem struktur adalah memikul beban yang bekerja pada bangunan
dengan aman dan efektif. Fungsi lainnya adalah sebagai penyalur baban ke tanah melalui
pondasi. Sistem struktur memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap,
sedangkan beban lateral yang di akibatkan oleh gempa dipikul oleh rangka pemikul momen
melalui mekanisme lentur, sistem ini terbagi menjadi 3, yaitu SRPMB (Sistem Rangka Pemikul
Momen Biasa), SRPMM (Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah), dan SRPMK (Sistem
Rangka Pemikul Momen Khusus).
a. Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB)
SRPMB pada struktur banguna diharapkan dapat mengalami deformasi inelastic secara
terbatas pada komponen struktur sambungannya akibat gaya gempa rencana. SRPMB diterapkan
pada wilayah gempa 1 dan 2.
b. Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM)
Sistem struktur bangunan ini diharapkan dapat menahan resiko kegempaan sedang yaitu,
wilayah gempa 3 dan 4. Dan sistem SRPMM ini akan digunakan pada skripsi ini.
c. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK)
SRPMK pada struktur bangunan diharapkan dapat mengalami deformasi besar apabila
dibebani oleh gaya – gaya yang berasal dari beban gempa rencana. SRPMK diterapkan pada
wilayah 5 dan 6.
2.6.7. Distribusi dari V (Geser Dasar Seismik)
Geser dasat seismik, V, dalam arah yang ditetapkan harus ditentukan sesuai dengan
persamaan berikut :
(2-1)
Keterangan :
= koefisien respons seismic yang ditentukan sesuai dengan
W = berat seismic efektif
Koefisien respons seismic, , harus ditentukan sesuai sebagai berikut :
(
) (2-2)
2.6.8. Beban Angin (PPIUG 1983 Bab 4)
Beban angin dihitung sebagai berikut :
(2-3)
Dimana :
p = Desain tekanan angin (kg/m3)
V = Kecepatan angin (m/dtk)
2.6.9. Kombinasi Pembebanan (SNI – 03 – 1729 – 2002 Pasal 6.2.2)
Berdasarkan beban-beban tersebut di atas maka struktur baja harus mampu memikul
semua kombinasi pembebanan di bawah ini:
1. 1.4D (2-4)
2. 1.2D + 1.6L + 0,5 (La atau H) (2-5)
3. 1.2D + 1,6 (La atau H) + (γL L atau 0.8W) (2-6)
4. 1.2D + 1.3W + γL L + 0.5 (La atau H) (2-7)
5. 1.2D + 1.0E + γL L (2-8)
6. 0.9D ± (1.3W atau 1.0E) (2-9)
Keterangan:
D = Beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding, lantai,
atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap.
L = Beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidak
termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan dan lain – lain.
La = Beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan
material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak.
W = Beban angin.
E = Beban gempa, yang ditentukan menurut SNI – 03 – 1729 – 2002, atau penggantinya.
H = Beban hujan, tidak termasuk diakibatkan oleh genangan air.
2.7. Batasan Story Drift
Pada LRFD pasal 15.4.1 disebutkan drift dihitung berdasarkan respons simpangan
inelastic maximum (Δm).
(2-10)
Keterangan :
R = faktor reduksi gempa. (lihat lampiran tabel 2)
Δs = respons statis simpangan elastis.
Displacement (LRFD Pasal 15.4.2) terjadi ketika struktur dirancang akibat gaya lateral.
Pembatasan story drift didasarkan pada periode dasar struktur, yaitu :
T ≤ 0.7 detik Δm ≤ 0.025 h (2-11)
T > 0.7 detik Δm ≤ 0.02 h (2-12)
Keterangan :
T = periode getar struktur.
h = beda tinggi antar lantai.
2.8. Analisis Perhitungan Balok dan Kolom
2.8.1. Perhitungan Balok Castellated Beam
2.8.1.1. Desain Penampang Balok (SNI 03 – 1729 – 2002 tabel 7.5 – 1)
Pelat sayap: Pelat badan:
(2-13)
√
√ (2-14)
√
√ (2-15)
Untuk pengertian penampang kompak, tak kompak, dan langsing suatu komponen struktur yang
memikul lentur, ditentukan oleh kelangsingan elemen tekannya yang ditentukan pada tabel (SNI
03 – 1729 – 2002 tabel 7.5 – 1).
Penampang kompak
Untuk penampang yang memenuhi maka kuat lentur nominal penampang adalah :
(2-16)
Penampang tak kompak
Untuk penampang yang memenuhi maka kuat lentur nominal penampang adalah
:
(2-17)
Penampang langsing
Untuk pelat sayap yang memenuhi maka lentur nominal penampang adalah :
(2-18)
2.8.1.2. Perhitungan Tekuk Badan untuk Profil Castellated Beam (ASCE journal)
Gambar 2.11. Dimensi geometri penampang Castellated Beams
a.
√ ;
√ (2-19)
b.
√ ;
√ (2-20)
Keterangan :
Dimana,
√
⁄ (2-21)
(
) mana yang lebih kecil
c. Parameter Opening
1. po = (ao/ho) + (6ho/d) tidak boleh lebih dari 5.6; untuk balok non komposit
2. po = (ao/ho) + (6ho/d) tidak boleh lebih dari 6.0; untuk balok komposit
2.8.1.3. Perhitungan Momen Lentur Nominal (ASCE journal)
(2-22)
Untuk balok non – komposit :
(2-23)
Keterangan :
Mn = Kuat Momen Lentur Nominal Balok
ΔAs = ho x tw
ho = tinggi lubang
tw = ketebalan badan
e = eksentrisitas lubang ( e untuk penampang non – komposit)
fy = kuat leleh baja
2.8.1.4. Perhitungan Kuat Geser (ASCE journal)
(2-24)
Untuk tee bawah dan atas :
√
√
√
√ (2-25)
Keterangan :
Vnt = kuat geser satu tee
Vpt = fy.tw.st/√
Ø = faktor reduksi
fy = kuat leleh baja
ao = panjang lubang
tw = tebal badan
st = tinggi tee
= aspek rasio tee = ao/st
bf = lebar sayap
2.8.1.5. Persamaan Interaksi Lentur dan Geser untuk Profil Castellated Beam (ASCE
journal)
(2-26)
2.8.2. Perhitungan Kolom
2.8.2.1. Desain Penampang Kolom
Penampang tidak boleh termasuk dalam kategori penampang langsing :
Pelat sayap: ; Pelat badan:
√ (OK)
√ (OK) (2-27)
2.8.2.2. Perhitungan Kekuatan Portal (SNI 03 – 1729 – 2002 Pasal 7.6.3.3)
(2-28)
Dari nilai G, dapat diperoleh nilai kc (faktor panjang tekuk).
(2-29)
2.8.2.3. Amplifikasi Momen Struktur Portal (SNI 03 – 1729 – 2002 Pasal 7.4.3.2)
(2-30)
(SNI 03 – 1729 – 2002 Pasal 7.4.3.1)
Dimana :
(2-31)
(SNI 03 – 1729 – 2002 Pasal 7.6.1)
(
) (2-32)
Δ
(2-33)
Dimana :
(2-34)
2.8.2.4. Perhitungan Kontrol Komponen Tekan
√
(2-35)
(SNI 03 – 1729 – 2002 Pasal 7.6.1)
(2-36)
(SNI 03 – 1729 – 2002 Pasal 7.6.2)
(2-37)
Untuk :
(2-38)
2.8.2.5. Perhitungan Kontrol Tekuk Lateral
(2-39)
(SNI 03 – 1729 – 2002 Pasal 8.1.1)
Dimana :
Mu = Momen lentur rencana (N mm)
Mn = Kuat lentur nominal penampang (N mm)
Ø = Faktor reduksi (0.9)
2.8.2.6. Perhitungan Jari-jari Girasi
a. Bentang Pendek ( )(SNI 03 – 1729 – 2002 Pasal 8.3.3)
√
(2-40)
√
Keterangan :
ry = jari – jari girasi terhadap sumbu lemah
b. Bentang Menengah ( )(SNI 03 – 1729 – 2002 Pasal 8.3.4)
( ( )
) (2-41)
√ √
(2-42)
√
;
Keterangan :
Iw = konstanta punter lengkung
J = konstanta punter torsi
(2-43)
(SNI 03 – 1729 – 2002 Pasal 8.3.1)
c. Bentang Panjang ( ) (SNI 03 – 1729 – 2002 Pasal 8.3.5)
√
(2-44)
2.8.2.7. Persamaan Interaksi Aksial – Momen (SNI 03 – 1729 – 2002 Pasal 8.3.5)
a. jika
(
) (
) (2-45)
b. jika
(
) (
) (2-46)
(SNI 03 – 1729 – 2002 Pasal 8.3.2)
BAB III
METODOLOGI PERENCANAAN
3.1 Pengumpulan Data
Pengumpulan data yang dilakukan yaitu dengan mengumpulkan gambar dari tim teknis
proyek Gambar rencana berguna sebagai acuan untuk merencanakan gedung dalam skripsi ini.
3.2 Data Perencanaan
3.2.1 Data umum gedung
Gedung Volendam Holland Park Condotel Kota Batu merupakan gedung hotel. Data-data
lain mengenai gedung adalah sebagai berikut
Data-data lain mengenai gedung adalah sebagai berikut:
Gedung : Gedung Volendam Holland Park Condotel Kota Batu.
Lokasi : Jalan Cerry no 10 Panderman Hills, Kota Batu, Malang Jawa
Timur.
Fungsi : Lantai 1 sampai 8 untuk Kamar Hotel.
Waktu Pelaksanaan : 549 hari ( 2 Mei 2015 s/d 31 Oktober 2016)
Biaya : Rp. 113.000.000.000,-
3.2.2 Data Teknis gedung
Struktur Gedung : lantai 1 sampai 8 menggunakan struktur beton bertulang.
Jumlah Lantai : 8 lantai
Tinggi Bangunan : ± 28,88 m
Tinggi Tiap Lantai
Lantai 1-6 : masing-masing 3,42 m
Lantai 6-7 : 4,18 m
Lantai 7-8 : 3,60 m
Lantai 8- atap : 4,00 m
3.3 Prosedur Perencanaan
Secara garis besar langkah-langkah perencanaan struktur pada Gedung Volendam
Holland Park Condotel Kota Batu meliputi ha-hal sebagai berikut:
3.3.1 Analisis pembebanan
Pembebanan yang diperhitungkan pada perencanaan pada Gedung Volendam Holland
Park Condotel Kota Batu secara garis besar adalah sebagai berikut:
1. Beban Mati
2. Beban Hidup
3. Beban Angin
4. Beban Gempa
Berdasarkan beban-beban tersebut di atas, maka beton bertulang Gedung Volendam
Holland Park Condotel Kota Batu harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan berikut
ini:
1. 1,4 D
2. 1,2 D + 1,6 L + 0,5( Lr atau R )
3. 1,2 D + 1,6 ( Lr atau R ) + (L atau 0,5W)
4. 1,2 D + 1,0 W + L + 0,5( Lr atau R )
5. 1,2 D + 1,0 E + L
6. 0,9 D + 1,0 W
7. 0,9 D + 1,0 E
Keterangan:
D : beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen
L : beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung
A : beban atap
R : beban hidup
W : beban angin
E : beban gempa
3.3.2 Analisis statika
Dlam perencanaan Skripsi ini digunakan analisis statis ekuivalen untuk menghitung gaya
pada struktur akibat gaya gempa. Adapun cara menganalisisnya yaitu dengan menggunakan
aplikasi analisis struktur SAP2000 v14. penggunaan aplikasi analisis struktur SAP2000 bertujuan
untuk mendapatkan besarnya gaya-gaya dalam yang bekerja pada struktur (momen, gaya aksial,
dan gaya geser). Sedangkan pada sistem strukturnya dianalisis menggunakan Sistem Rangka
Pemikul Momen Momen Menengah (SRPMM) karena wilayah malang berada di wilayah gempa
4.
3.3.3 Desain penampang
Prinsip dasar yang digunakan untuk mendesain penampang pada Gedung Volendam
Holland Park Condotel Kota Batu adalah dengan menggunakan konsep LRFD.
Untuk detail penampang balok menggunakan baja profil Castellated Beam non komposit
dengan pelat beton yang dianggap beban vertikal. Sedangkan untuk detail penampang kolom
menggunakan profil Wide Flange dengan selubung beton.
Kontrol penampang pada balok dan kolom dilakukan setelah perencanaan awal dimensi.
Untuk kondisi sebelum komposit, pembebanan meliputi berat sendiri pelat, beban guna (hidup),
spesi, dinding, plafond, dan keramik.
3.3.4 Gambar struktur
Penggambaran dalam perencanaan dan perhitungan dalam gambar teknik ini
mrnggunakan program bantu AutoCAD 2013.
3.3.5. Diagram Alur Perencanaan
Mulai
Data Perencanaan
Preliminary Desain
Pembebanan gravitasi
Analisis Statika Menggunakan
SAP2000v14
Pemodelan dan Analisa Struktur
Desain Balok Castellated
Beam Desain Kolom
Kontrol
Desain
Gambar Detail Balok dan
kolom menggunakan
AutoCAD 2007
Selesai
Ya
Tidak
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Perencanaan Dimensi Struktur
4.1.1 Perencanaan Dimensi Balok
Ada beberapa macam dimensi balok yang direncanakan, yang didasarkan pada arah
bentang dan besar gaya dalam yang diterima pada balok tersebut. Berdasarkan Tabel Profil
Konstruksi Baja Dimensi balok yang direncanakan adalah sebagai berikut:
Gambar 4.1 Denah Balok Gedung Vollendam Holland Park Condotel Kota Batu
4.1.2 Perencanaan Dimensi Kolom
Pada perencanaan ini dimensi kolom harus memiliki inersia yang lebih besar dari balok,
sehingga dimensi kolom direncanakan sebagai berikut.
1. Untuk Kolom digunakan profil WF 622mm x 357mm x 26mm x 15mm
B1 B1
B1
B1
B1
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B1
B1
B1 B1
B1 B1
B1
B1
B1 B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1 B1 B1
B1
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
Gambar 4.2 Denah Kolom 1 Gedung Vollendam Holland Park Condotel Kota Batu
4.1.3 Perencanaan Tebal Pelat
Sistem lantai yang digunakan adalah sistem diafragma (kaku).Tebal pelat yang digunakan
pada perencanaan gedung ini adalah 12 cm sesuai dengan keadaan existing gedung tersebut.
4.2 Analisis Pembebanan
4.2.1 Kombinasi Pembebanan
Pembebanan yang diperhitungkan pada perencanaan pada Gedung Volendam Holland
Park Condotel Kota Batu secara garis besar adalah sebagai berikut:
1. Beban Mati
2. Beban Hidup
3. Beban Gempa
Berdasarkan beban-beban tersebut di atas, maka beton bertulang Gedung Volendam
Holland Park Condotel Kota Batu harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan.
Berikut ini kombinasi pembebanan menurut sni 03-1729-2002
1. 1,4 D
2. 1,2 D + 1,6 L + 0,5( Lr atau R )
3. 1,2 D + 1,6 ( Lr atau R ) + (L atau 0,5W)
4. 1,2 D + 1,0 W + L + 0,5( Lr atau R )
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
K1
5. 1,2 D + 1,0 E + L
6. 0,9 D + 1,0 W
7. 0,9 D + 1,0 E
Keterangan:
D : beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen
L : beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung
A : beban atap
R : beban hidup
W : beban angin
E : beban gempa
4.2.2 Beban yang Terjadi pada Struktur
4.2.2.1 Beban Mati
Sesuai dengan peraturan pembebanan Beton Bertulang Indonesia untuk Gedung Tahun
1983 (PPIUG 1983), beban mati diatur sebagai berikut:
Berat sendiri baja = 7850 kg/m3
Berat isi.beton = 2400 kg/m3
Berat spesi per cm tebal = 21 kg/m3
Berat keramik = 24 kg/m3
Berat pasangan bara merah ½ batu 15 cm = 250 kg/m3
4.2.2.2 Beban Hidup
Sesuai dengan peraturan pembebanan Beton Bertulang Indonesia untuk Gedung Tahun
1983 (PPIUG 1983), beban mati diatur sebagai berikut:
Lantai hotel = 250 kg/m3
Ruang alat-alat mesin dan gedung = 400 kg/m3
Tangga dan bordes gang = 300 kg/m
4.2.2.3 Beban Pelat
Direncanakan:
Tebal pelat lantai = 12 cm
Tebal pelat atap = 10 cm
Tebal spesi = 3 cm
Tebal keramik = 1 cm
Beban hidup pelat lantai (beban guna) = 250 kg/m2
Beban hidup pelat atap = 100 kg/m2
a. Beban pelat sebelum komposit
1. Beban mati pelat lantai dan pelat atap
berat sendiri = 1 selfweight pelat
2. Beban hidup pelat lantai dan atap
Diambil beban hidup dari komponen beban hidup yang ada dalam gedung ini
yaitu 100 kg/m2
b. Beban pelat setelah komposit
1. Beban mati pelat lantai dan pelat atap
berat sendiri = 1 selfweight pelat
berat spesi = 3 . 21 = 63 kg/m2
berat keramik = 1 . 24 = 24 kg/m2
plafond = 11 = 11 kg/m2
berat instalasi = 25 kg/m2
total berat = 123 kg/m2
2. Beban hidup pelat lantai (beban guna)
Diambil beban hidup dari komponen beban hidup yang ada dalam gedung ini
yaitu 250 kg/m2
3. Beban hidup pelat atap
Diambil beban hidup dari komponen beban hidup yang ada dalam gedung ini
yaitu 100 kg/m2
4.2.3 Analisis Beban Gempa
Pada perhitungan beban gempa pada gedung Gedung Volendam Holland Park Condotel
Kota Batu, perhitungan spektrum repons desain Menggunakan program yang telah disediakan
PU:http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/.
Untuk mendapatkan data respons spektrum memasukan data koordinat lokasi ataupun
nama kota yang ditinjau, seperti berikut:
Gambar 4.3 Peta lokasi gedung Volendam Holland Park Condotel Kota Batu
Gambar 4.4 Respon spectral percepatan di permukaan
Data yang di peroleh berdasarkan program yang telah disediakan PU:
Variabel Nilai
PGA (g) 0,388
Ss (g) 0,761
S1 0,324
CRS 1,003
CR1 0,931
FPGA 1,112
FA 1,196
FV 1,753
PSA (g) 0,431
SMS (g) 0,910
SM1 (g) 0,567
SDS (g) 0,607
SD1 (g) 0,378
T0 (detik) 0,125
Ts (detik) 0,623
Koordinat Spektrum respons desain:
Tanah SA (g)
T0 0,243
TS 0,607
TS+0 0,607
TS+0.1 0,523
TS+0.2 0,459
TS+0.3 0,409
TS+0.4 0,369
TS+0.5 0,337
TS+0.6 0,309
TS+0.7 0,286
TS+0.8 0,266
TS+0.9 0,248
TS+1 0,233
TS+1.1 0,219
TS+1.2 0,207
Tanah SA (g)
TS+1.3 0,197
TS+1.4 0,187
TS+1.5 0,178
TS+1.6 0,17
TS+1.7 0,163
TS+1.8 0,156
TS+1.9 0,15
TS+2 0,144
TS+2.1 0,139
TS+2.2 0,134
TS+2.3 0,129
TS+2.4 0,125
TS+2.5 0,121
TS+2.6 0,117
TS+2.7 0,114
TS+2.8 0,11
TS+2.9 0,107
TS+3 0,104
TS+3.1 0,102
TS+3.2 0,099
TS+3.3 0,096
4 0,095
Gambar 4.5 Respons spektrum desain
4.3 Pemodelan pada SAP2000 v18
Ada beberapa tahapan yang dilakukan untuk membuat pemodelan struktur pada software
SAP2000 v18. Berikut adalah beberapa tahapan dan input yang dimasukkan pada software
SAP2000 v18:
a. Grid System
Grid system adalah untuk memuat informasi tentang letak koordinat titik-titik pada
struktur dalam sumbu x, y dan z.
b. Define → Materials
Memuat informasi tentang data material atau mutu bahan yang akan gunakan dalam
pemodelan struktur.
c. Define → Section Properties
Memuat informasi tentang data dimensi balok, kolom dan pelat. Juga data-data dari
elemen struktur batang tiga dimensi pada struktur yang dianalisis melalui property, dan
momen inersia dari setiap elemen.
d. Function → Respons Spektrum
Memuat tentang data respons spektrum yang akan bekerja sebagai beben gempa pada
pemodelan struktur.
e. Define → Load Patterns
Memuat informasi tentang data-data dari elemen batang tida dimensi pada struktur yang
dianalisis meliputi beban yang bekerja pada elemen. Beban yang bekerja dari analisis
struktur yang dilakukan antara lain sebagai berikut:
Dead load
Live load
Quake
Other
f. Define → Load Combination
Memuat informasi mengenai kombinasi pembebanan yang digunakan pada analisis
struktur utama.
g. Analyze → Run Analyze
Memuat informasi untuk mendapatkan hasil dari data input yang telah dimasukkan.
4.4 Perencanaan Balok
Data-data profil 250x250x8x13mm
bf = 250 mm
d = 250 mm
Es = 200000 Mpa
tf = 13 mm
tw = 822 mm
r = 16 mm
Ix = 99300000 mm4
Sx = 801000 mm3
= 60
fy = 290 Mpa
h = 192 mm
4.4.1 Kontrol Penampang
Cek kelangsingan profil WF
Pelat Sayap
√
√
→ Penampang Kompak (OK)
Pelat badan
√
√
→ Penampang Kompak (OK)
4.4.2 Perhitungan Dimensi Profil Castellated (Berdasarkan Jurnal Openned Web Expanded
Beam and Girder)
Asumsi, K1 = 1,5
h = d ( K1 – 1 )
= 250 ( 1,5 - 1 ) = 125 mm
dg = d + h = 250 +125 = 375 mm
b =
=
= 72.254 mm
dT =
=
= 49.5 mm
ho = 2h = 250 mm
e = 0,25 x ho = 62.5 mm
ao = 2b + e = 207.01 mm
Gambar 4.6 Potongan memanjang pemotongan zig-zag pada profil baja WF
Gambar 4.7 Potongan memanjang profil WF Castellated beam
Maka profil wide flange menjadi profil Castellated dengan data-data sebagai berikut :
dg = 375 mm
bf = 250 mm
r = 16 mm
ho = 250 mm
ao = 207.01 mm
tw = 8 mm
tf = 13 mm
h = dg – 2 ( tf + r ) = 317 mm
L = 5.6 m
Gambar 4.8 Potongan melintang profil WF Castellated beam
4..4.3 Mencari Ix dan Zx pada profil castellated
Pada bagian tanpa lubang
(
) (
(
)) ( )
= 317523934.2 – 227613213.2
= 89910721.01 mm4
= 8991.072 cm4
(
) ( )( )
= 281250 + 1138852
= 1420102 mm³
= 1420.102 cm³
Pada bagian berlubang
(
) (
(
)) ( ) (
( ) )
= 317523934.2 – 227613213.2 – (-15432750)
= 105343471 mm4
= 10534.3471 cm4
(
) (
(
)) ( ) (
)
= 2540191.474 –1956560.572 - 125000
= 458630.9017 mm3
= 458.6309017 cm3
Ix = Ix rata – rata
Ix =
Ix =
Ix = 9762.71 cm4
Ix = 97627096.01 mm4
4.4.4 Pembebanan
1. Beban mati :
Berat profil = 66,5 kg/m
Berat pelat lantai = 5.6 x 1229,75 kg/m = 6886.6 kg /m+
qD = 6953.1 kg/m
2. Beban hidup :
Lantai ruang kuliah dan kantor = 250 kg/m2
qL = 5.6 x 250 kg/m2 = 1400 kg/m
2
Kombinasi Beban:
Mu max = 25211,32 kgm
qu = 1,2qD + 1,6qL
= (1,2 x 6953.1) + (1,6 x 1400)
= 10583.72 kg/m
Mu = ⅛ x qu x L2
= ⅛ x 10583.72 x 5.62
= 29553,0625 kgm
Vu = ½ x qu x L
= ½ x 10583.72 x 5.6
= 23645.75 kg
Pelat Sayap
√
√
→ Penampang Kompak (OK)
Pelat badan (ketika solid)
√
√
→ Penampang Kompak (OK)
Dari kombinasi pembebanan didapat
Mu = 29557.1875 kgm = 2955718.8 kgcm
Karena penampang kompak, maka:
Mn = Mp
Mn = Fy x Zx
= 2900 x 1420.102
= 4118295.8 kgcm
Δ As = ho x tw
= 25 x 0.8
= 20 cm2
Momen Lentur Nominal (berdasarkan ASCE journal page 3327)
Mn = Mp – fy x Δ As (
)
= 4118295.8 – 725000
= 3393295.8 kgcm
Mn = 0,9 x Mn
= 0,9 x 3393295
= 3053966.22 kgcm
Mn Mu max = 25211,32 kgm
3053966.22 2521132 kgcm ( OK )
Pelat badan (ketika berlubang)
√
√
√
√
maka, Penampang Kompak ( OK )
Karena penampang kompak maka
Mn = Fy x Zx
= 2900 x 1420.102
= 4118295.8 kgcm
Mn = 0,8 x 4118295.8
= 3294636.64 kgcm
Mn Mu
3294636.64 kgcm 2955718.75 kgcm ( OK )
Kontrol kuat geser :
=
= 28
√ =
√ = 80,16
√ =
√ = 64,59
Kontrol tekuk badan (berdasarkan ASCE journal page 3319)
√
28 80,16... (OK)
√
28 64,59... (OK)
ao = 246,55 mm
ho = 298 mm
=
= 0,828 ≤ 3,0 (OK)
Vu maks = 17536,27 kg
Vp = fy x tw x
√
= 33486.32 kg
Po =
+
=
+
= 4,828 5,6 (OK) (Nilai 5,6 adalah untuk baja non komposit)
Untuk tee atas dan bawah :
Vpt =
√
=
√
= 66302.9 kg
= 0
v =
= 4,18
√
√ = 0,41 1 (OK)
Vnt = √
√ x Vpt
= 0,41 x 66302.9
= 27461.5 kg
Vnt Vpt → 27461.46 kg 66302.9 kg
Vn = ∑ = 2 x Vnt = 2 x 27461.46 = 54922.9 kg
Vn = 0,9 x Vn = 0,9 x 54922.9 = 49430.63 kg
Vn Vu maks
49430.63 kg 17536,27 kg …(OK)
4.4.5 Persamaan Interaksi :
(
) + (
) 1,0
(
) + (
) 1,0
0.722 + 0,12 1,0
1,0… (OK)
4.4.6 Kontrol Jarak Antar Lubang :
S = 2 ( b + e ) = 2 (72.3+62.5) = 269.5 mm
S ho = 269.5 250… (OK)
S ao(
)
26.95 20.71 x 0,12
26.95 2.56 (OK)
4.4.7 Kontrol Lendutan
f =
=
= 1,56 cm
f =
x
= 0,013 x 7,051
= 0,092 cm f = 1,56 cm .... (OK)
4.5 Perencanaan Kolom
Setelah dilakukan perhitungan menggunakan program aplikasi analisi struktur, maka
diperoleh gaya-gaya dalam. Pada perencanaan kolom ini, digunakan momen dan gaya normal
(aksial). Selanjutnya dilakukan analisis pada kolom berdasarkan SNI 03-1729-2002.
Data-data profil 622x357x26x15mm :
bf = 357 mm fy = 290 Mpa
d = 622 mm fu = 500 Mpa
h = 526 mm Es = 200000 Mpa
tf = 26 mm f’c = 30 Mpa
tw = 15 mm As = 27500 mm2
rx = 262,782 mm Sx = 6105300
ry = 81,08 Zx = 5613297 mm3
Ix = 1899000000 mm4 Iy = 180800000 mm
4
Cw = 16055763200000 mm6
J = 4824338 mm4
4.5.1 Kontrol Penampang
Kuat rencana pada profil 622x357x26x15mm
Nu max = 318408,47 kg
Gambar 4.10 Letak terjadinya Nu maximum pada profil 622x357x26x15
Periksa kelangsingan penampang
Flens
√
√
Web
√
√
Faktor panjang efektif
GA = 1 (jepit)
Momen inersia kolom 622x357x26x15mm
Ix = 1899000000 mm4
Momen inersia Castellated beam
Ix = 97627096.01 mm4
Faktor panjang efektif k
∑ ( )
∑( )
4.5.2 Akibat Portal Tak Bergoyang
0,83 (dari nomogram diagram)
√
√
0,13
Karena 0,13 < 0,25, maka:
= 1
Kuat rencana nominal
Nn = As . fcr
Nn = 27500 . 290
Nn = 7975000 N
Nn = 797500 kg
Nu ≤ ϕ . Nn
318408,47 ≤ 0,85 . 797500
318408,47 kg ≤ 677875 kg OK
=
= 0,4697 > 0,2 Maka mengunakan persamaan
(
)
Cek kelangsingan penampang profil
√ (
)
√
√ (
)
√
(Maka penampang kompak)
Kontrol tekuk lateral :
√
√
√
√
(
)
(
)
√ √ ( )
√ √ ( )
… (Bentang Pendek) (OK)
Sehingga
Untuk Mnx
Mnx = 0,9 x Mpx
= 0,9 x 1627856
= 1465070.517kgm
Untuk Mny
Mny = 0,9 x Mpy
= 0,9 x 619954.6
= 557959.1445 kgm
Menentukan perbesaran momen :
M1 = 605,77 kgm
M2 = 943,87 kgm
( )
(
)
(
)
( )
(maka diambil 1)
Mux= . Mu maks
= 1 . 943,87 = 943,87 kgm
Menentukan perbesaran momen :
Hubungan Balok – Kolom
M1 = 745,17 kgm
M2 = 1656,74 kgm
( )
(
)
(
)
( )
(maka diambil 1)
Muy= . Mu maks
= 1 . 1656,74 = 1656,74 kgm
Kontrol kuat tekan lentur :
(
)
(
)
OK
4.5.3 Akibat Portal Bergoyang
1,59 (dari nomogram diagram)
√
√
0,356
Karena 0,25 < 0,356 < 1,2, maka:
( )
( )
0,987
Kuat rencana nominal
Nn = As . fcr
Nn = 27500 .
Nn = 7981469,2286 N
Nn = 798146,92 kg
Nu ≤ ϕ . Nn
318408,47 ≤ 0,85 . 798146,92
318408,47 kg ≤ 678424,88 kg OK
=
= 0,56> 0,2 Maka mengunakan persamaan
(
)
Cek kelangsingan penampang profil
√ (
)
√
√ (
)
√
(Maka penampang kompak)
Kontrol tekuk lateral :
√
√
√
(
)
(
)
√ √ ( )
√ √ ( )
… (Bentang Pendek) (OK)
Sehingga
Untuk Mnx
Mnx = 0,9 x Mpx
= 0,9 x 1627856
= 1465070.52 kgm
Untuk Mny
Mny = 0,9 x Mpy
= 0,9 x 619954.6
= 557959.1445 kgm
Menentukan perbesaran momen :
Hubungan Balok – Kolom
M1 = 16949,03 kgm
M2 = 10422,02 kgm
∑
∑
(
)
( )
∑
∑ ∑
1,06 (maka diambil )
Mux = . Mu maks
= . 16949,03
= 17909,93 kgm
Menentukan perbesaran momen :
Hubungan Balok – Kolom
M1 = 3177,19 kgm
M2 = 2758,71 kgm
∑
∑
(
)
( )
∑
∑ ∑
2,29 (maka diambil )
Muy = . Mu maks
= . 3177,19
= 7279,23 kgm
Periksa persamaan
Mux = . Mntux + . Mltux
= 943,87 kgm+ 17909,93 kgm
= 18853,81 kgm
Muy = . Mntuy + . Mltuy
= 1656,74 kgm + 7279,23 kgm
= 8935,97 kgm
Kontrol kuat tekan lentur :
(
)
(
)
OK
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Perencanaan Alternatif gedung Vollendam A Holland Park Condotel Kota
Batu Menggunakan Profil Castellated Beam non Komposit adalah :
1. Dilakukan proses perhitungan dimensi untuk menentukan potongan zig – zag
pada profil awal untuk mendapatkan lubang pada Castellated Beam dan
dilanjutkan dengan perhitungan gaya dalam struktur terhadap beban yang
bekerja.
2. Pertama dilakukan perhitungan kontrol terhadap profil Wide Flange utuh
dengan syarat Φ Mn ≤ Mu. Karena pada profil WF utuh Φ Mn ≤ Mu maka
diharapkan dengan dibentuk menjadi castellated maka kapasitas momen
tahanan bertambah sehingga memenuhi syarat perhitungan momen Φ Mn ≥
Mu dan perhitungan geser Φ Vn ≥ Vu.
3. Dari Perencanaan ini maka struktur rangka yang menggunakan profil
Castellated Beam pada balok gedung ini dapat dijadikan desain alternatif
dengan rincian sebagai berikut :
Tabel 5.1 Perhitungan dimensi balok Castellated Beam.
Dimensi Momen (kgcm) Geser (kg)
Balok 250x250x8x13 mm 3294636.64 49430.63
71
5.2 Saran
Berdasarkan hasil perencanaan yang telah dilakukan diharapkan :
1. Meskipun dalam pengerjaan skripsi ini menggunakan aplikasi struktur SAP
2000 V18 yang mampu menghasilkan gaya – gaya dalam secara langsung
akibat pembebanan, tetapi harus tetap memperhatikan peraturan manual yang
berlaku seperti Standart Nasional Indonesia (SNI) agar hasil yang diperoleh
dapat dipertanggung jawabkan serta diperoleh hasil yang lebih efektif dan
efisien.
2. Input data harus dilakukan secara teliti, karena akan berakibat fatal jika salah
memasukkan input data. Serta pemilihan profil WF menjadi profil Castellated
Beam harus diperhatikan agar mendapatkan dimensi balok kolom yang hemat
dan optimal.