DESAIN PELAT DAN BALOK BETON Analisis dan desain pelat lantai dan atap Pertemuan ke -3

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAANUNIVERSITAS ISLAM INDONESIAPertemuan ke 6

oleh: Yunalia Muntafi, ST., MT.

Analisis dan Desain Struktur TanggaMata kuliah : Desain Pelat dan Balok Beton

Materi : - Pembebanan - Macam-macam struktur tangga - Analisis dan Desain Struktur TanggaHal-hal penting:~ Fungsi tangga: sebagai penghubung antar tingkat lantai bangunan.~ Syarat tangga: mudah dilihat (terutama utk bangunan umum) mudah dipergunakan dg aman tdk melelahkan.

~ Kemiringan tangga (Djojowirono, 1984): Utk garasi mobil, sdt 12,5o atau tan = 1 : 8. Utk tangga luar, sdt 20o atau tan = 1 : 5. Utk tangga umum, sdt = 30o~35o atau tan = 1 : 1,75 ~ 1 : 1,4. Tangga basement, sdt 45o atau tan = 1 : 1. Utk tandon air, sdt = 75o ~ 90o.~ Lebar tangga bergantung pd jenis bangunan dan macam ruangan yg dihubungkan, contoh: Tdk banyak dilalui orang dipakai 60 cm ~ 70 cm. Gudang / ruangan di bwh tanah 60 cm. Perumahan 90 cm. Utk bangunan umum bergantung jumlah orang yg secara ber-sama2 memakai tangga tsb, misalnya :a). Satu orang saja 110 cm. b). Dua orang 130 cm. c). Tiga orang 190 cm.Bentuk bentuk Tangga

Anak tangga bertemudi satu titik (grs.htm)Tidak baik/nyaman !Tanpa bordes.

Anak tangga ditikunganharus dibuat sedemikian sehingga tangga tetapnyaman dan aman.Sebaiknya dibuat dgpembagian menurutGaris merah!~ Bentuk tangga disesuaikan dg ruangan: Ruangan luas tangga L Ruangan sempit tangga UBordesBordes3

Ruangan panjang dan sempit tangga IBordes Ruangan sangat sempit tangga berputar / tangga putar

PERSYARATAN & JENIS JENIS TANGGAJenis-jenis Tangga:

Tangga Lurus, tanpa Bordes

Tangga Lurus, dengan Bordes

Tangga L, dgn Bordes

Tangga U, dgn Bordes

Tangga U, dengan2 Bordes

Tangga U, dg. BordesLengkung

TanggaLingkar

TanggaLengkung

TanggaLengkungTANGGA BETON BERTULANGBordesAnak TanggaBalustrade

a = aantrede (antritt)s = optrede (auftritt)Nama-nama bagian tangga:Bahan untuk tangga: kayu, baja, beton atau kombinasinya~ Komponen tangga (lihat gbr bwh):(1). Anak tangga utk lalulintas orang berjalan.(2). Badan atau pelat tangga utk me-nahan beban tangga.(3). Bordes utk berhenti / istirahat se-mentara.(4). Papan sandaran utk pegangan pd saat melalui tangga.(1)(2)(3)(4)Komponen Tangga~ Perencanaan anak tangga:T/2hITTebal anak tanggaTebal badan tanggaTebal tangga: T = papan tanjakan, cm. I= papan injakan, cm.Tebal badan tangga = h.Tebal anak tangga=T/2.Jenis jenis Tangga menurut StrukturnyaTangga plat:Tangga dengan struktur pendukung berupa plat (biasanya berupa plat beton bertulang). Di atas plat tangga yang miring ini terdapat anak-tangga.Tangga balok:Tangga dengan struktur pendukung berupa balok(dapat berupa balok beton bertulang, kayu atau baja profil). Tangga kantilever:Anak2 tangga berupa kantilever yang terjepit salah satu ujungnya di dalam dinding atau balok(1) Tangga Pelat:Pada jenis (1):Pelat injak akan meneruskan beban ke struktur pelat tangga. Tidak ada perancangan khusus utk pelat injak (anak tangga), cukup diberi tulangan susut / konstruktif.

AAPot. A-A

Plat beton bertulangJenis jenis Tangga menurut Strukturnya(2) Tangga Balok:

Balok beton bertulang

Pot. A-A:AAJenis jenis Tangga menurut StrukturnyaBentuk- bentuk struktur tangga

(1) Tangga Pelat:(2) Tangga Balok:

Pada jenis (1):Pelat injak akan mene-ruskan beban ke struk-tur pelat tangga. Tidak ada perancangan khusus utk pelat injak. Cukup diberi tulangan susut / konstruktif.Bentuk- bentuk struktur tangga

(3) Tangga dg Balok Tepi:

(4) Tangga Kantilever:Dinding betonPada jenis (2), (3), (4):Beban tangga akan dipi-kul oleh plat injak sebagai pelat atau balok terlentur yang ditumpu pada kedua sisinya atau salah satu sisinya (sbg kantilever) . Selanjutnya beban dite-ruskan ke balok pendu- kung atau ke dinding.Persyaratan TanggaLebar tangga dan bordes memenuhi kebutuhanPanjang tangga cukup, sehingga dapat memberi aantrede (antritt) dan optrede (auftritt) yang proporsional dan amanSandaran yang cukup kuat dan amanMemenuhi persyaratan struktural

a = aantrede , antritt, tread

s = optrede , auftritt, riseAturan / Pedoman:

Aturan ukuran langkah2.s + a = 59 s/d 65 cm Nilai ideal: 63 cmAturan keamanan s + a = 46 cmAturan kenyamanan a s = 12 cm

Persyaratan TanggaAturan / Pedoman:Lebar tangga: minimum 80 cm, (tgt luas bangunan, jml.penghuni)Tinggi optrede (s): maks. 19 cm (umum) atau 21 cm (rmh. tinggal)Lebar aantrede (a): min. 26 cm

Persyaratan TanggaContoh HitunganElevasi Lantai 1:+ 300 cmElevasi Lantai 2:+ 610 cm jadi beda tinggi h = 310 cmUkuran ruang tangga: 300 cm x 400 cm.

Dicoba: Tangga U dengan 1 bordes,dg lebar tangga 120 cm, lebar bordes 120 cmjadi: lebar tangga total = 2 x 120 + 10 (jrk antara) = 250 cm, OK!digunakan: s = 17 cm dan a = 28 cmjadi: 2s + a = 2.17 + 28 = 62, OK!Jml anak tangga n = h/s 1 = 310/17 1 = 17, 24 buah

Dibulatkan ke atas menjadi 18 buah 14 buah anak tangga dg s = 17 cm 4 buah anak tangga dg s = 18 cmBeda tinggi anak tangga sebesar 1 cm dapat ditolerir dan tdk akan terasa bagi pemakai. Anak tangga dg s = 18 cm tsb di taruh di bagian bawah dan atas tangga.

Tangga U dengan 1 bordes:

Dibuat jml. anak tangga atas =jml anak tangga bawah = 18/2 = 9 buah

Panjang ruang tangga yg diperlukan = 9 x a + lbr bordes = 9 x 28 + 120 = 372 cm, OK!120Sistem Struktur TanggaTangga dg balok: Asumsi sistim struktur tergantung pada posisi kolom yang adaKolom / Balok indukKolomKolom / Balok indukDipasang begelyg cukupKolomSalah !Benar !BKolom / Balok indukCKolomKolomABalokBalokAsumsi A, B dan C tersebut semuanya benar dengan catatan: pelaksanaan sesuai dengan asumsi yang dipilih. Masing-masing asumsi akan menghasilkan perilaku struktur yang berbeda, sehingga penulangannyapun akan berbeda.KolomKolom / Balok indukBSistem Struktur TanggaTangga pelat: Asumsi sistim struktur tergantung pada posisi kolom yang ada1ABCDBerarti harus ada balok-balok lintang pada titik A DBalok2 ini harus ada yang mendukung dukungan dapat berupa kolom, dinding atau balok induk.PelatPelatPelatBalok BordesSistem Struktur Tangga2ABCBalok-balok lintang pada titik A CPelatPelatPelatBalok BordesSistem Struktur Tangga3ABCBalok-balok lintang pada titik A CPelatPelatPelatBalok BordesSistem Struktur TanggaTangga tanpa balok-balok lintang `tangga layang`Analisis struktur harus dilakukan secara 3 dimensional2D salah!Sistem Struktur TanggaPerancangan TanggaUntuk tangga dengan balok:- Perancangan plat injak (anak tangga) dan pelat bordes- Perancangan balok tanggaTangga pelat (tanpa balok):- Perancangan pelat tangga dan pelat bordes- Perancangan balok2 lintangPerancangan kolom dan fondasinya pada ruang tangga(Biasanya kolom dan fondasi ini juga merupakan bagian dari struktur bangunan sec. Keseluruhan, yang mendapat beban dari lantai2 bangunan dan beban tangga)Catatan: Perancangan tangga biasanya dilakukan terpisah dari hitungan struktur portal bangunan, seperti halnya elemen2 asesori lainnya: sunscreen, talang air, listpank etc.-Gambar2 rencana dan pelaksanaan harus sesuai dengan asumsi yang digunakan dalam hitungan.Perancangan Tulangan TanggaHitungan tulangan tangga pada dasarnya identik dengan hitungan tulangan untuk elemen balok atau pelat biasa.Dengan BMD yg demikian, berarti hitungan penulangan dilakukan pada penampang pot. vertikal (lih. gbr.). Hal ini tidak praktis, karena tulangan di pasang miring sejajar dengan permukaan balok/pelat beton.Sehingga beban tangga diurakan menjadi sbb.:BMDSFDNFDHitungan penulangan dilakukan pada penampang tegak lurus sumbu memanjang balok atau pelat.Hitungan tulangan pelat tangga ditinjau untuk b = 1000 m.b = 1000dhcaMu = Cc (d a/2) = 0,85. fc`. a . b (d a/2)Mu adalah momen terfaktor hasil hitungan analisis struktur tangga, sehingga persm. tsb menjadi persm. kuadrat dalam a a dpt dihitung.Dari syarat SFh = 0 maka Cc = Ts 0,85. fc`. a . b = As. FyAs dapat dihitung.Syarat penulangan: As max = 0, 75. AsbAs min = (1,4 / fy ) b. d atau (fc /(4. fy)) b. d CcTsMnPerancangan Tulangan TanggaPerancangan Tulangan TanggaJika As < As,min digunakan As = As,minmengindikasikan bahwa pemilihan tebal balok atau pelat lantai terlalu besar.

Jika As > As,min mengindikasikan bahwa pemilihan tebal balok atau pelat lantai terlalu kecil sebaiknya tebal balok / pelat ini diperbesar- Pada balok bisa dipakai tulangan rangkap.- Pada pelat umumnya dipakai tulangan tunggal, sehingga tebal pelat perlu diperbesar

Contoh Perancangan TanggaBahan: beton dengan fc = 30 MPabaja tulangan dengan fy = 400 MPaBeban:Beban hidup = 4 kN/m2 (vertikal)Berat sendiri beton = 24 kN/m3Lebar tangga 120 cm.

Rencanakan:1. Jumlah anak tangga2. Kebutuhan tulangan3. Gambar penulangan120 cm120 cm380 cm+ 6.08+ 3.00Tebal plat t = 20 cmTebal plat t = 20 cmTebal plat t = 20 cm+ 4.54Penyelesian: Pertama-tama harus ditentukan dahulu jumlah anak tangga dengan nilai a & s yg memenuhi syarat:Dicoba dengan s = 17 cm dan a = 29 cm.Cek: 2s + a = 63 cm, OK.

Beda tinggi antar lantai = 608 300 =308cmJml anak tangga = (308/17) -1 = 18,1 buah,digunakan 18 anak tangga (masing2 9 buah di bwh & di atas bordes): 14 buah anak tangga dg s = 17 cm4 buah anak tangga dg s = 17,5 cm

Sudut miring tangga:a = atan (s/a) = atan (17/29) = 30,379o

6,084,541541541193809 x 29 = 2611 x 17,57 x 17,01 x 17,51 x 17,57 x 17,01 x 17,5Contoh Perancangan TanggaTebal plat tangga t = 20 cm adalah tebal miring.Untuk menghitung beban berat sendiri perlu dicari tebal vertikalnya.

t = 20 cmt1 = s.cos a = . 17.cos 30,379 = 7,333 cmt2 = t + t1 = 27,333 cmt3 = t2 / cos a = 27,333 / cos 30,379 = 31,683 cm

Ukuran tebal ini dianggap sudah tebal total (termasuk finishing).t1 = .s.cos at = 20 cm)ast2 = t + t1

Contoh Perancangan TanggaSistim struktur tangga dianggap sbg balok sederhana horisontal (dg tumpuan sendi rol),dengan semua beban arah vertikal ke bawah):

Beban tangga (ditinjau utk lebar tangga 1,2 m):Berat sendiri bag miring: qD1 = t3 . 1,2 . 24 = 0,31683 . 1,2 . 24 = 9,125 kN/mterfaktor qD1u = 1,2 . 9,125 = 10,95 kN/mBerat sendiri bordes: qD2 = t . 1,2 . 24 = 0,20 . 1,2 . 24 = 5,76 kN/m terfaktor qD2u = 1,2 . 5,76 = 6,912 kN/mBeban hidup: qL = 1,2 . 4 = 4,8 kN/m terfaktorDLLLdengan t3dengan t380 cmqLu = 1,6 . 4,8 = 7,68 kN/mContoh Perancangan TanggaAnalisis struktur:Karena beban ditinjau vertikal, maka momen dihitung pada panjang bentang proyeksi 380 cm.Reaksi tumpuan:Rki = (( . 6,912 . 1,192) + (10,95 . 2,61 . 2,495) + ( . 7,68 . 3,82)) / 3,8 = 34,644 kNRka = ((6,912 . 1,19 . 3,205) + ( . 10,95 . 2,612) + ( . 7,68 . 3,82)) / 3,8 = 31,344 kN

Mmax di titik x = 34,644 / (10,95 + 7,68) = 1,860 m dr kiri.Mu,max = 34,644 . 1,86 - ( . (10,95 + 7,68) . 1,862) = 32,212 kNmMmaxdengan tdengan t3DLLL380 cmContoh Perancangan TanggaKontrol kemampuan geser:Pada plat, tebal plat harus ditetapkan sdmk shg plat mampu menahan gaya geser tanpa tulangan geser:

Vu,ki = 34,644 kN pada tebal plat t/cos a = 23,183 cmVu,ka = 31,344 kN pada tebal plat bordes t = 20 cm

Kemampuan geser beton:Vc,ki = 0,75 . (30/6).1200.(231,83 50) = 149,388 kNVc,ka = 0,75 . (30/6).1200.(200 40) = 131,453 kN

Jadi:Tebal plat tangga & bordes cukup.DLLLdengan t3dengan t380 cmMmaxContoh Perancangan TanggaHitungan kebutuhan tulangan lentur:Karena tulangan di pasang searah dengan kemiringan plat, maka untuk mudahnya hitungan tulangan pada bagian plat miring didasarkan pada t = 20 cm dengan nilai momen sebesar Mu,max . cos a = 27,789 kNm.Diambil lindungan beton 20 mm dan baja tul. dia 12 mm d = 200 20 6 = 174 mm

Rn = Mu / (b.d2) = 27789000 / (1200 . 1742) = 0,76488r = 0,85.30/400.(1 - (1 2.Rn/0,85.30)) = 0,001942

As = r.b.d = 0,00194.120.17,4 = 4,05 cm2

Asmin = 1,4/400 . 1200 . 174 = 7,31 cm2 menentukan!Asmin = 30/(4.400) . 1200 . 174 = 7,15 cm2DLLLdengan t3dengan t380 cmMmaxContoh Perancangan TanggaHitungan kebutuhan tulangan lentur:Digunakan tulangan 12-150As,tps = 1200/150 . (0,25.p.122) = 9,05 cm2

Tulangan pembagi:20% tul. pokok tpsg.= 1/5 . 9,05 = 1.81 cm2Digunakan tulangan 8-250 2,41 cm2

Contoh Perancangan TanggaTerimakasih