Embed Size (px)
Citation preview
i
PERENCANAAN ULANG STUKTUR ATAS GEDUNG RUSUNAWA
WONOSARI GUNUNG KIDUL DIY MENGGUNAKAN
CASTELLATED BEAM KOMPOSIT
DENGAN METODE LRFD
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik dalam Menyelesaikan
Program Sarjana Teknik
Oleh :
NEVO FAHMI RALIBY
201110340311166
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
ii
iii
iv
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmaanirrahiim
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillahirabbill’aalamin, puji syukur kehadirat Allah SWT, yang
telah memberikan beberapa nikmat keimanan, kesehatan, dan juga kesempatan
sehingga kepada penulis sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan
lancar dan tepat pada waktunya.
Shalawat dan salam semoga tetap tercurahkan kepada Nabi Besar
Muhammad Saw, yang menuntun kita menuju jalan yang diridhai-Nya.
Seiring dengan puji syukur kehadirat Allah SWT, penulis juga ingin
mengucapkan terimakasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Muhadjir Effendy, M.AP selaku Rektor Universitas
Muhammadiyah Malang.
2. Bapak Ir. Sudarman, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik.
3. Ibu Ir. Rofikatul Karimah, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil.
4. Bapak Zamzami Septiropa ST, MT selaku dosen pembimbing I yang
senantiasa dengan kesabaran memberi nasehat dan saran yang sangat
berarti bagi penulis.
5. Bapak Ir. Erwin Rommel ST, MT selaku dosen pembimbing II yang
dengan kesabaran memberikan bimbingan, masukan dan arahan yang
berarti dan meluangkan waktunya untuk membimbing penulis.
6. Bapak Ir. Andi Syaiful Amal, MT selaku dosen wali yang telah
memberi dorongan kepada penulis.
v
7. Orang tua saya, ayahanda Drs. Abdul Yazid Zainuri dan ibunda Drs.
Siti Fatimah yang tercinta, terkasih dan tersayang atas segala doa dan
dukungan moral maupun materiil yang tulus ikhlas sangat baik sampai
akhir serta adikku Bimantio Fariz Nugroho yang juga selalu memberi
motivasi.
8. Teman-temanku Teknik Sipil D 2011 terimakasih untuk seluruh doa,
semangat, motivasi dan candaan kalian. Dan untuk tomy, hesty, azizah,
yoga, andre, reza, cip, rilo, mufid, yuda, elsya, agus, suluh dan merry
yang telah turut membantu dalam proses penyelesaian tugas akhir ini.
9. Seluruh teman – teman Teknik Sipil 2011 terima kasih untuk doa,
dukungan, semangat dan motivasinya hingga akhirnya semua dapat
selesai tepat pada waktunya.
Penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir ini dapat berguna bagi
pembaca pada umumnya dan bagi mahasiswa teknik sipil pada
khususnya.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Malang, 18 November 2015
Penyusun
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................ i
LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................... ii
SURAT PERNYATAAAN ...................................................................... iii
KATA PENGANTAR ............................................................................. iv
ABSTRAK ............................................................................................... vi
ABSTRACT ............................................................................................. vii
DAFTAR ISI ............................................................................................ viii
DAFTAR TABEL .................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN ......................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... 3
1.3 Batasan Masalah ............................................................................. 4
1.4 Tujuan ............................................................................................ 4
1.5 Metode Pembahasan ........................................................................ 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .............................................................. 6
2.1 Umum ............................................................................................ 6
2.2 Batang Komposit ............................................................................ 7
2.2.1 Balok Komposit .................................................................... 7
2.2.2 Kolom Komposit ................................................................... 9
2.2.3 Keuntungan dan Kerugian Komposit ..................................... 10
2.3 Castellated Beam ........................................................................... 11
2.3.1 Langkah Pembuatan .............................................................. 12
ix
2.3.2 Dimensi Geometri Penampang Castellated Beam .................. 12
2.3.3 Kelebihan dan Kekurangan Castellated Beam ....................... 14
2.3.4 Kegagalan dari Castellated Beam .......................................... 16
2.4 Sistem Struktur ............................................................................... 18
2.4.1 Struktur Bangunan Tahan Gempa .......................................... 18
BAB III METODE PERENCANAAN
3.1 Diagram Alir ................................................................................... 21
3.2 Langkah – langkah Penyusunan Tugas Akhir ................................. 23
3.2.1 Pengumpulan Data ................................................................ 23
3.2.2 Studi Literatur ....................................................................... 24
3.2.3 Preliminary Desain ................................................................ 24
3.2.4 Pembebanan .......................................................................... 25
3.2.5 Analisa Struktur .................................................................... 26
3.2.6 Sambungan ........................................................................... 39
3.2.7 Kontrol Desain ...................................................................... 41
BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR ................................................ 42
4.1 Data Bahan Perencanaan ................................................................. 42
4.2 Perencanaan Plat ............................................................................ 43
4.2.1 Pendimensian Plat Atap dan Lantai ....................................... 43
4.2.2 Plat Atap ............................................................................... 43
4.2.2.1 Pembebanan Plat Atap ................................................ 43
4.2.2.2 Perhitungan Momen Plat Atap ................................... 46
4.2.2.3 Perencanaan Momen Positif Pelat Atap ...................... 46
4.2.2.4 Perencanaan Momen Negatif Pelat Atap .................... 47
x
4.2.2.5 Perencanaan Tulangan Susut dan Suhu Pada Pelat Atap
................................................................................... 48
4.2.2.6 Perencanaan Penghubung Geser .................................. 49
4.2.2.7 Lendutan Pada Plat Atap ............................................ 52
4.2.3 Plat Lantai ............................................................................. 53
4.2.3.1 Pembebanan Plat Lantai ............................................. 53
4.2.3.2 Perhitungan Momen Plat Lantai ................................. 55
4.2.3.3 Perencanaan Momen Positif Plat Lantai ..................... 56
4.2.3.4 Perencanaan Momen Negatif Plat Lantai .................... 56
4.2.3.5 Perencanaan Tulangan Susut dan Suhu Pada Plat Lantai
................................................................................... 58
4.2.3.6 Perencanaan Penghubung Geser ................................. 58
4.2.3.7 Lendutan Pada Plat Lantai .......................................... 61
4.3 Perencanaan Balok Anak ................................................................ 63
4.3.1 Balok Anak Atap ................................................................... 63
4.3.1.1 Pendimensian Balok Anak Atap dan Lantai Menggunakan
Profil Castellated Beam ............................................. 63
4.3.1.2 Pembebanan Pada Balok Anak Atap .......................... 64
4.3.1.3 Momen Pada Balok Anak Atap .................................. 65
4.3.1.4 Perencanaan Balok Anak Atap Pra-Komposit ............ 66
4.3.1.5 Perencanaan Balok Anak Atap Post-Komposit ............ 70
4.3.2 Balok Anak Lantai (continous beam)...................................... 80
4.3.2.1 Pembebanan Pada Balok Anak Lantai ........................ 80
4.3.2.2 Momen Pada Balok Anak Lantai ................................ 81
xi
4.3.2.3 Perencanaan Balok Anak Lantai Pra-Komposit .......... 82
4.3.2.4 Perencanaan Balok Anak Lantai Post-Komposit ......... 86
4.3.3 Balok Anak Lantai (simple beam) .......................................... 95
4.3.3.1 Pembebanan pada balok anak lantai .......................... 95
4.3.3.2 Momen Pada Balok Anak Lantai ................................ 96
4.3.3.3 Perencanaan Balok Anak Lantai Pra-Komposit .......... 97
4.3.3.4 Perencanaan Balok Anak Lantai Post-Komposit ......... 100
4.4 Pendimensian Awal Balok Induk dan Kolom .................................. 111
4.4.1 Dimensi Balok Induk ............................................................ 111
4.4.2 Dimensi Kolom ..................................................................... 112
4.5 Pembebanan Balok Induk ............................................................... 113
4.5.1 Balok Induk Arah Melintang ................................................. 113
4.6 Perhitungan Gaya Gempa ............................................................... 177
4.6.1 Perhitungan Berat Masing – masing Lantai ........................... 177
4.6.2 Parameter Gempa Sesuai Dengan SNI 1726-2012 ................. 179
4.6.2.1 Kategori Resiko Gempa, Faktor Keutamaan Gempa dan
Klasifikasi Situs ......................................................... 179
4.6.2.2 Parameter Percepatan ................................................. 179
4.6.2.3 Kategori Desain Seismik ............................................ 180
4.6.2.4 Faktor Koefisien Modifikasi Respon, Kuat Lebih Sistem,
Pembesaran Defleksi .................................................. 181
4.6.2.5 Periode Fundamental Pendekatan ............................... 182
4.6.2.6 Gaya Lateral Ekivalen................................................. 183
4.6.2.7 Distribusi Beban Gempa Pada Struktur Bangunan ...... 183
xii
4.7 Perencanaan Balok Induk ............................................................... 188
4.7.1 Perencanaan Balok Induk Pra-Komposit ................................ 188
4.7.2 Perencanaan Balok Induk Post-Komposit .............................. 192
4.8 Perencanaan Kolom ........................................................................ 205
4.8.1 Periksa Kelangsingan Penampang Kolom .............................. 206
4.8.2 Periksa Kapasitas Aksial Kolom ............................................ 207
4.8.3 Periksa Kekuatan Penampang Kolom ..................................... 210
4.8.4 Periksa Kapasitas Geser Kolom ............................................. 211
4.9 Perencanaan Zona Panel Kolom ..................................................... 213
4.10Sambungan .................................................................................... 215
4.10.1 Sambungan antara Balok Induk Melintang dengan Kolom .. 215
4.10.2 Sambungan antara Balok Induk Memanjang dengan Kolom
............................................................................................ 221
4.10.3 Sambungan antara Balok Anak dengan Balok Induk Memanjang
............................................................................................ 226
4.10.4 Sambungan Kolom dan Kolom ........................................... 231
4.10.5 Perencanaan Base Plate dan Anchor Bolt ............................ 235
BAB V PENUTUP ................................................................................... 241
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... 243
LAMPIRAN DATA
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Berat Total Bangunan .................................................................... 178
Tabel 4.2 Koefisien Situs (Fv)....................................................................... 179
Tabel 4.3 Koefisien Situs (Fa) ....................................................................... 180
Tabel 4.4 Kategori Desain Seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada perioda pendek (SDs)............................................................ 180
Tabel 4.5 Kategori Desain Seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada perioda 1 detik (KDs) ........................................................... 181
Tabel 4.6 Faktor Koefisien Modifikasi Respon, Kuat lebih Sistem dan
Pembesaran defleksi ...................................................................... 181
Tabel 4.7 Nilai parameter perioda pendekatan Ct dan x ................................. 182
Tabel 4.8 Koefisien batas atas pada perioda yang dihitung ............................ 182
Tabel 4.9 Distribusi Gempa Tiap Lantai ........................................................ 184
Tabel 4.10 Rekapitulasi gaya-gaya yang bekerja pada portal A saat kondisi
Pra-Komposit ................................................................................ 185
Tabel 4.11 Rekapitulasi gaya-gaya yang bekerja pada portal B saat kondisi
Pra-Komposit ................................................................................ 185
Tabel 4.12 Rekapitulasi gaya-gaya yang bekerja pada portal A saat kondisi
Post-Komposit .............................................................................. 186
Tabel 4.13 Rekapitulasi gaya-gaya yang bekerja pada portal B saat kondisi
Post-Komposit .............................................................................. 187
Tabel 4.14 Gaya – gaya yang bekerja pada kolom ......................................... 206
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Perbandingan antara balok yang mengalami defleksi dengan dan
tanpa aksi komposit .................................................................... 8
Gambar 2.2 Kolom Baja Berselubung Beton ................................................. 9
Gambar 2.3 Kolom Baja Berintikan Beton .................................................... 10
Gambar 2.4 Hexagonal Catellated Beam & Octogonal Castellated Beam ...... 11
Gambar 2.5 Standar Castellated Beam .......................................................... 12
Gambar 2.6 Profil Castellated Beam ............................................................. 14
Gambar 2.7 Parallelogram Mechanism .......................................................... 16
Gambar 2.8 Weld Joint Rupture .................................................................... 17
Gambar 3.1 Dimensi Geometri Penampang Castellated Beam ....................... 27
Gambar 3.2 Diagram Tegangan Momen Positif Castellated Beam Komposit. ..................................................................................................................... 31
Gambar 3.3 Diagram Tegangan Momen Negatif Castellated Beam Komposit ..................................................................................................................... 32
Gambar 4.1 Penampang Pelat Spandek ......................................................... 43
Gambar 4.2 Denah eksisting lantai 3, 4 & 5 .................................................. 44
Gambar 4.3 Denah perencanaan pembebanan plat atap ................................. 45
Gambar 4.4 Pembebanan plat atap ................................................................ 46
Gambar 4.5 Diagram tegangan regangan akibat momen positif pada plat atap ..................................................................................................................... 46
Gambar 4.6 Detail rencana penulangan plat atap ........................................... 49
Gambar 4.7 Perletakan penghubung geser secara melintang dek baja gelombang ..................................................................................................................... 51
Gambar 4.8 Perletakan penghubung geser secara memanjang dek baja gelombang ..................................................................................................................... 51
Gambar 4.9 Detail rencana perletakan stud pada plat atap ............................. 52
xv
Gambar 4.10 Denah eksisting plat lantai 3, 4 & 5 .......................................... 54
Gambar 4.11 Denah perencanaan pembebanan plat lantai 3, 4 & 5 ................ 54
Gambar 4.12 Pembebanan plat lantai ............................................................ 55
Gambar 4.13 Diagram tegangan regangan akibat momen positif pada plat lantai ..................................................................................................................... 56
Gambar 4.14 Detail rencana penulangan plat lantai ....................................... 58
Gambar 4.15 Perletakan penghubung geser secara melintang dek baja gelombang ..................................................................................................................... 60
Gambar 4.16 Peletakan penghubung geser secara memanjang dek baja gelombang ..................................................................................................................... 61
Gambar 4.17 Detail rencana perletakan stud.................................................. 61
Gambar 4.18 Potongan memanjang profil castellated beam ........................... 63
Gambar 4.19 Denah pembebanan balok anak atap ......................................... 64
Gambar 4.20 Pembebanan balok anak atap pra-komposit .............................. 65
Gambar 4.21Pembebanan balok anak atap post-komposit ............................. 66
Gambar 4.22 Momen ultimate balok anak atap pra-komposit ........................ 66
Gambar 4.23 Momen ultimate balok anak atap post-komposit ....................... 66
Gambar 4.24 Diagram geser balok anak atap pra-komposit ........................... 67
Gambar 4.25 Diagram geser balok anak atap post-komposit .......................... 68
Gambar 4.26 Diagram lendutan balok anak atap pra-komposit ...................... 69
Gambar 4.27 Diagram lendutan balok anak atap post-komposit .................... 69
Gambar 4.28 Penampang balok komposit pada daerah tumpuan .................... 70
Gambar 4.29 Diagram tegangan regangan balok komposit (tumpuan) ........... 71
Gambar 4.30 Detail penampang stud memanjang pada balok anak ............... 78
Gambar 4.31 Denah pembebanan balok anak lantai....................................... 80
Gambar 4.32 Pembebanan balok anak atap pra-komposit .............................. 81
Gambar 4.33 Pembebanan balok anak atap post-komposit ............................ 81
xvi
Gambar 4.34 Momen ultimate balok anak atap pra-komposit ........................ 82
Gambar 4.35 Momen ultimate balok anak atap post-komposit ....................... 82
Gambar 4.36 Diagram geser balok anak atap pra-komposit .......................... 83
Gambar 4.37 Diagram geser balok anak atap post-komposit .......................... 83
Gambar 4.38 Diagram lendutan balok anak atap pra-komposit ...................... 85
Gambar 4.39 Diagram lendutan balok anak atap post-komposit .................... 85
Gambar 4.40 Penampang balok komposit pada daerah tumpuan .................... 86
Gambar 4.41 Diagram tegangan regangan balok komposit (tumpuan) ........... 87
Gambar 4.42 Detail penampang stud memanjang pada balok anak ............... 94
Gambar 4.43 Denah pembebanan balok anak lantai....................................... 95
Gambar 4.44 Pembebanan balok anak lantai (simple beam) pra-komposit .... 96
Gambar 4.45 Pembebanan balok anak lantai (simple beam) post-komposit .. 97
Gambar 4.46 Momen ultimate balok anak lantai pra-komposit ...................... 97
Gambar 4.47 Momen ultimate balok anak lantai post-komposit.................... 97
Gambar 4.48 Diagram geser balok anak atap pra-komposit ........................... 98
Gambar 4.49 Diagram geser balok anak atap post-komposit .......................... 98
Gambar 4.50 Diagram lendutan balok anak atap pra-komposit ...................... 100
Gambar 4.51 Diagram lendutan balok anak atap post-komposit .................... 100
Gambar 4.52 Penampang balok komposit pada daerah tumpuan .................... 101
Gambar 4.53 Diagram tegangan regangan balok komposit (tumpuan) ........... 102
Gambar 4.54 Detail penampang stud memanjang pada balok anak ............... 109
Gambar 4.55 Potongan memanjang profil castellated beam ........................... 111
Gambar 4.56 Potongan memanjang profil castellated beam ........................... 112
Gambar 4.57 Profil baja kolom ..................................................................... 113
Gambar 4.58 Distribusi beban balok anak lantai ............................................ 173
Gambar 4.59 Reaksi tumpuan balok anak lantai ............................................ 174
xvii
Gambar 4.60 Distribusi beban balok induk lantai .......................................... 175
Gambar 4.61 Pembebanan balok induk lantai ................................................ 176
Gambar 4.62 Diagram Tegangan Momen Positif Castellated Beam Komposit ..................................................................................................................... 192
Gambar 4.63 Diagram Tegangan Momen Negatif Castellated Beam Komposit ..................................................................................................................... 194
Gambar 4.64 Garis Netral profil Castellated Beam ........................................ 196
Gambar 4.65 Detail penampang stud memanjang pada balok induk ............. 202
Gambar 4.66 Detail penampang stud melintang (tumpuan) pada balok induk ..................................................................................................................... 202
Gambar 4.67 Penampang profil kolom baja dan potongan kolom baja bi-aksial ..................................................................................................................... 205
Gambar 4.68 Detail Daerah Panel Zone ........................................................ 214
Gambar 4.69 Sambungan antara balok induk melintang dengan kolom ......... 220
Gambar 4.70 Sambungan antara balok induk memanjang dengan kolom ....... 225
Gambar 4.71 Sambungan antara balok anak dan balok induk ....................... 230
Gambar 4.72 Diagram Momen dan Gaya Geser maksimum pada kolom ....... 231
Gambar 4.73 Sambungan antara kolom dan kolom ........................................ 234
Gambar 4.74 Diagram Aksial, Momen dan Gaya Geser maksimum pada kolom ..................................................................................................................... 235
Gambar 4.75 Rencana dimensi Base Plate ..................................................... 236
Gambar 4.76 Detail Base Plate ...................................................................... 240
Gambar 4.77 Detail Plat Kaki Kolom ............................................................ 240
243
DAFTAR PUSTAKA
Amayreh, L., dan MP Saka. 2005. “Failure Load Predectin of Castellated
Beam Using Artificial Neural Networks”. Asian Journal of Civil
Engineeering (Building and Housing) 6:35-54. Bahrain :
Department of Civil Engineering, University of Bahrain.
Amon, Rene. Bruce Knochbloc, dan Antanu Mazmuder. 1999.
Perencanaan Konstruksi Baja Untuk Insinyur dan Arsitek 2.
Bandung : PT.Pradnya Paramita.
Badan Standarisasi Nasional. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa
Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 03-
1726-2012). Bandung : BSN.
Badan Standarisasi Nasional. Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur
Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002). Bandung :
BSN.
Badan Standarisasi Nasional. Beban Minimum Untuk Perancangan
Bangunan Gedung dan Struktur Lain (SNI 03-1727-2013).
Bandung : BSN.
Demirdjian, Sevak. 1999. Stability of Castellated Beam Webs. Montreal,
Canada : McGill University.
G. Salmon, Charles dan E. Johnson. 1991. Struktur Baja Desain dan
Perilaku. Jilid 1 Edisi Ke-2. Diterjemahkan oleh : Ir. Wira
M.S.CE. Jakarta : Erlangga.
244
Setiawan, Agus. 2008. Perencanaan Struktur Baja Dengan Metode LRFD
(Berdasarkan SNI 03-1729-2002). Jakarta : Erlangga.
ASCE Task Committee on Design Criteria for Composite Structure in Steel
and Concrete. 1992. “Proposed Specification for Structural Steel
Beam with Web Opening”. Journal of Structural Engineering,
118 (2)
