studi perilaku sambungan balok-kolom (beam...

28
1 STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM-COLUMN JOINTS) PADA BANGUNAN STRUKTUR BETON BERTULANG KOMPOSIT (STEEL REINFORCED CONCRETE) AKIBAT BEBAN GEMPA Nama Mahasiswa : Nuresta Dwiarti Dosen Pembimbing : Budi Suswanto, ST, MT, Ph.D Endah Wahyuni, ST, M.Sc, Ph.D Abstrak Steel Reinforced Concrete (SRC) merupakan struktur komposit gabungan dari Reinforced Concrete (beton bertulang) dengan profil baja di dalamnya, dan telah banyak digunakan untuk struktur bangunan bertingkat antara 5-20 lantai. Seperti pada kontruksi gedung lainnya, panel pertemuan (sambungan) antara balok dan kolom pada kontruksi gedung SRC merupakan bagian yang rawan mengalami kegagalan struktur terutama akibat beban gempa. Untuk itu pada tugas akhir ini dilakukan studi analisa mengenai sambungan balok-kolom pada struktur SRC, yaitu mengenai kuat gesernya. Kuat geser yang dimiliki oleh sambungan balok-kolom SRC ini dihitung dengan menggunakan dua metode perhitungan, yaitu metode superposisi dan metode modifikasi strut-and-tie, untuk kemudian dibandingkan dengan kuat geser dari struktur beton bertulang biasa. Selain itu penampang dari masing-masing elemen struktur meliputi penampang balok dan kolom juga dianalisa dengan bantuan program XTRACT. Dari hasil analisa yang telah dilakukan dapat dilihat bahwa metode strut-and-tie memberikan hasil perhitungan yang lebih teliti daripada metode superposisi, namun langkah-langkah perhitungannya lebih rumit. Sedangkan dari hasil output kekuatan penampang elemen balok dan kolom dari program XTRACT, dapat dilihat bahwa penampang elemen struktur dari SRC memiliki kekuatan nominal yang hampir sama dengan elemen struktur dari beton bertulang meskipun dengan ukuran penampang yang lebih kecil. Kata Kunci : SRC, sambungan balok-kolom, XTRACT. BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Steel Reinforced Concrete (SRC) merupakan struktur komposit gabungan dari Reinforced Concrete (beton bertulang) dengan profil baja di dalamnya. Sistem SRC ini terdiri dari beton, baja profil, tulangan longitudinal, dan tulangan transversal (Chen dan Cheng 2003). SRC memanfaatkan kelebihan yang dimiliki oleh masing-masing elemen dasar pembentuknya, yaitu sifat kekakuan dari Reinforced Concrete dan kekuatan dari struktur baja, sehingga menjadikan SRC struktur yang memiliki kekakuan dan kekuatan yang sangat tinggi. SRC memiliki kapasitas menahan beban yang besar dengan penampang yang relatif lebih kecil dibandingkan dengan struktur beton bertulang konvensional, namun juga memiliki ketahanan terhadap api dan korosi yang lebih baik dibandingkan kolom baja biasa dan juga efek penguatan dalam melawan tekuk. Penelitian mengenai Steel Reinforced Concrete terus dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir di beberapa Negara seperti Jepang, Taiwan, dan Amerika. Aplikasi dari SRC ini pun sudah banyak digunakan untuk struktur bangunan bertingkat antara 5-20 lantai. Untuk bangunan gedung bertingkat sangat tinggi terutama gedung pencakar langit, penggunaan struktur komposit ini akan memberikan keuntungan dari segi ekonomis karena kebutuhan dimensi untuk struktur beton bertulang yang semula besar dapat direduksi dengan menggunakan struktur komposit sehingga dapat menghemat tata ruang (Teguh 2008). Pada setiap kontruksi gedung, panel pertemuan (sambungan) kolom dan balok

Upload: others

Post on 29-Aug-2021

13 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

1

STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM-COLUMN JOINTS)

PADA BANGUNAN STRUKTUR BETON BERTULANG KOMPOSIT

(STEEL REINFORCED CONCRETE) AKIBAT BEBAN GEMPA

Nama Mahasiswa :

Nuresta Dwiarti

Dosen Pembimbing :

Budi Suswanto, ST, MT, Ph.D

Endah Wahyuni, ST, M.Sc, Ph.D

Abstrak

Steel Reinforced Concrete (SRC) merupakan struktur komposit gabungan dari Reinforced

Concrete (beton bertulang) dengan profil baja di dalamnya, dan telah banyak digunakan untuk

struktur bangunan bertingkat antara 5-20 lantai.

Seperti pada kontruksi gedung lainnya, panel pertemuan (sambungan) antara balok dan kolom

pada kontruksi gedung SRC merupakan bagian yang rawan mengalami kegagalan struktur terutama

akibat beban gempa. Untuk itu pada tugas akhir ini dilakukan studi analisa mengenai sambungan

balok-kolom pada struktur SRC, yaitu mengenai kuat gesernya. Kuat geser yang dimiliki oleh

sambungan balok-kolom SRC ini dihitung dengan menggunakan dua metode perhitungan, yaitu

metode superposisi dan metode modifikasi strut-and-tie, untuk kemudian dibandingkan dengan kuat

geser dari struktur beton bertulang biasa. Selain itu penampang dari masing-masing elemen struktur

meliputi penampang balok dan kolom juga dianalisa dengan bantuan program XTRACT.

Dari hasil analisa yang telah dilakukan dapat dilihat bahwa metode strut-and-tie memberikan

hasil perhitungan yang lebih teliti daripada metode superposisi, namun langkah-langkah

perhitungannya lebih rumit. Sedangkan dari hasil output kekuatan penampang elemen balok dan

kolom dari program XTRACT, dapat dilihat bahwa penampang elemen struktur dari SRC memiliki

kekuatan nominal yang hampir sama dengan elemen struktur dari beton bertulang meskipun dengan

ukuran penampang yang lebih kecil.

Kata Kunci : SRC, sambungan balok-kolom, XTRACT.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Steel Reinforced Concrete (SRC)

merupakan struktur komposit gabungan dari

Reinforced Concrete (beton bertulang) dengan

profil baja di dalamnya. Sistem SRC ini terdiri

dari beton, baja profil, tulangan longitudinal,

dan tulangan transversal (Chen dan Cheng

2003). SRC memanfaatkan kelebihan yang

dimiliki oleh masing-masing elemen dasar

pembentuknya, yaitu sifat kekakuan dari

Reinforced Concrete dan kekuatan dari struktur

baja, sehingga menjadikan SRC struktur yang

memiliki kekakuan dan kekuatan yang sangat

tinggi. SRC memiliki kapasitas menahan beban

yang besar dengan penampang yang relatif

lebih kecil dibandingkan dengan struktur beton

bertulang konvensional, namun juga memiliki

ketahanan terhadap api dan korosi yang lebih

baik dibandingkan kolom baja biasa dan juga

efek penguatan dalam melawan tekuk.

Penelitian mengenai Steel Reinforced Concrete

terus dikembangkan dalam beberapa tahun

terakhir di beberapa Negara seperti Jepang,

Taiwan, dan Amerika. Aplikasi dari SRC ini

pun sudah banyak digunakan untuk struktur

bangunan bertingkat antara 5-20 lantai. Untuk

bangunan gedung bertingkat sangat tinggi

terutama gedung pencakar langit, penggunaan

struktur komposit ini akan memberikan

keuntungan dari segi ekonomis karena

kebutuhan dimensi untuk struktur beton

bertulang yang semula besar dapat direduksi

dengan menggunakan struktur komposit

sehingga dapat menghemat tata ruang (Teguh

2008).

Pada setiap kontruksi gedung, panel

pertemuan (sambungan) kolom dan balok

Page 2: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

2

merupakan bagian yang rawan pada suatu

struktur tahan gempa karena sifat pemecaran

energinya yang spesifik. Tak terkecuali pada

kontruksi gedung yang menggunakan struktur

SRC. Pada saat struktur dilanda gempa, akan

terjadi gaya geser yang sangat besar pada

sambungan balok dan kolom terutama ketika

timbulnya sendi plastis balok pada muka

kolom. Gaya geser ini dapat mengakibatkan

keruntuhan pada inti panel join baik karena

dilampuinya kapasitas geser atau karena

hancurnya lekatan (bond) dari tulangan atau

akibat dari keduanya (Lillyantina 2008).

Terlebih lagi karena daya lekat natural antara

profil baja dan beton pada struktur balok atau

kolom SRC sangat kecil dibandingkan dengan

gaya tekan pada balok beton yang bekerja di

atas flange profil baja. Bila kapasitas geser

pada bidang pertemuan ini tidak mencukupi,

keretakan dapat terjadi, dan kegagalan struktur

pun tak dapat dicegah. Oleh karena itu

sangatlah penting untuk bisa memperkirakan

kekuatan geser yang dimiliki daerah

sambungan balok-kolom komposit ini.

Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

balok-kolom ini dapat direncanakan dengan

lebih baik.

Untuk itu pada penelitian ini akan

dilakukan studi analisa mengenai kapasitas

geser sambungan balok-kolom (beam-column

joints) pada struktur beton bertulang komposit

(Steel Reinforced Concrete.) Untuk

memprediksi besarnya kuat geser akan

menggunakan dua metode, yaitu Metode

Superposisi Kuat Geser (Strength

Superposition Method) dan Metode Strut-and-

Tie (Strut-and-Tie Method), dimana hasil dari

perhitungan kuat geser dari struktur SRC ini

akan dibandingkan dengan kuat geser dari

struktur beton bertulang biasa. Selain itu juga

akan digunakan beberapa program bantu, yaitu

SAP 2000 versi 14 untuk analisa struktur secara

umum, dan program bantu XTRACT untuk

analisa penampang elemen struktur.

Dengan menganalisa kekuatan geser

pada sambungan balok-kolom struktur SRC ini,

diharapkan daerah sambungan balok-kolom ini

dapat direncanakan dengan lebih baik terutama

dalam menahan beban akibat gempa.

1.2. Permasalahan

Permasalahan yang akan dibahas dalam

studi ini adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana hasil analisa prediksi

kekuatan geser dari sambungan balok-

kolom SRC dengan menggunakan

metode superposisi dan metode modified

softened strut-and-tie?

2. Bagaimana perbandingan hasil analisa

kuat geser sambungan balok-kolom

antara struktur Steel Reinforced

Concrete dengan struktur Reinforced

Concrete?

3. Bagaimana hasil analisa penampang

elemen struktur Steel Reinforced

Concrete dengan menggunakan program

XTRACT?

1.3. Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dalam

penyusunan Tugas Akhir ini adalah :

1. Mendapatkan hasil analisa prediksi

kekuatan geser dari sambungan balok-

kolom SRC dengan menggunakan

metode superposisi dan metode modified

softened strut-and-tie.

2. Membandingkan hasil analisa kuat geser

sambungan balok-kolom antara struktur

Steel Reinforced Concrete dengan

struktur Reinforced Concrete?

3. Mendapatkan hasil analisa penampang

elemen struktur Steel Reinforced

Concrete dengan menggunakan program

XTRACT.

1.4. Batasan Masalah

1. Beban gempa yang dihitung berdasarkan

pada SNI-03-1726-2002.

2. Pembebanan berdasarkan PPIUG 1983.

3. Analisa linier struktur menggunakan

program bantu SAP 2000 v.14.

4. Analisa penampang elemen struktur

menggunakan program bantu XTRACT.

5. Perhitungan kuat geser sambungan

balok-kolom pada struktur SRC

menggunakan metode superposisi dan

metode softened strut-and-tie.

6. Tidak menghitung struktur bangunan

bawah (pondasi).

7. Tidak membahas detail metode

pelaksanaan.

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah

untuk meningkatkan pengetahuan dalam

memperkirakan kekuatan geser pada

sambungan balok-kolom Steel Reinforced

Concrete, sehingga dengan demikian dapat

dilakukan perencanaan desain sambungan

tahan gempa yang lebih baik.

Page 3: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

3

ffyfslf tbFV 6.03

2 2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Steel Reinforced Concrete

Steel Reinforced Concrete (SRC)

merupakan struktur komposit gabungan dari

Reinforced Concrete (beton bertulang) dengan

profil baja di dalamnya. SRC memiliki

kelebihan dari masing-masing elemen dasar

pembentuknya, yaitu sifat kekakuan dari

Reinforced Concrete dan kekuatan dari struktur

baja. Karena struktur komposit melibatkan dua

macam material yang berbeda, maka

perhitungan kapasitasnya tidak sesederhana

bila struktur bukan komposit (Suprobo 2000).

Tak terkecuali perhitungan kapasitas gesernya,

terutama pada daerah sambungan balok dan

kolom.

2.2 Desain Sambungan Balok-Kolom SRC

Menurut Wakabayashi (1986), kriteria

desain untuk sambungan yang baik pada

struktur daktail tahan gempa adalah sebagai

berikut :

1. Kekuatan dari sambungan tidak boleh

kurang dari syarat maksimum yang dapat

memperbesar mekanisme struktur sendi

plastis. Hal ini dapat mengurangi secara

relatif kebutuhan akan perbaikan dan

kehilangan energi akibat mekanisme

sambungan yang mengalami penurunan

kekuatan saat terkena beban berulang dalam

fase elastis.

2. Kapasitas dari kolom seharusnya tidak

dipengaruhi oleh kemungkinan terjadinya

penurunan kekuatan pada sambungan.

Daerah sambungan harus benar-benar

diperhitungkan sebagai bagian dari kolom.

3. Selama terjadi gaya gempa, sambungan

diharapkan berada dalam keadaan fase

plastis.

4. Deformasi sambungan tidak boleh

meningkatkan terjadinya simpangan.

5. Perkuatan pada sambungan yang diperlukan

untuk meningkatkan kapasitas tidak boleh

menyebabkan kesulitan dalam proses

konstruksi.

2.3 Metode Superposisi

Dalam metode ini kekuatan geser dari

beton bertulang dan profil baja dihitung

masing-masing terlebih dulu. Kemudian hasil

dari kedua perhitungan tersebut

disuperposisikan untuk mendapatkan kekuatan

geser dari joint SRC.

a. Kekuatan Geser Struktur Profil Baja

Badan profil

wcyw sw tdFV 6.0

Sayap profil

b. Kekuatan Geser Beton Bertulang

Untuk sambungan 4 penampang

jcrc AfV '67.1

Untuk 2 atau 3 penampang

jcrc AfV '25.1

Untuk tipe sambungan lainnya

jcrc AfV '00.1

Kuat geser sambungan SRC :

slfswrcsrc VVVV

2.4 METODE SOFTENED STRUT-AND-

TIE

Tata cara dalam perhitungan kekuatan

geser dengan menggunakan metode Softened

Strut-and-tie dapat digambarkan sebagai

berikut.

Page 4: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

4

BAB III

METODOLOGI

3.1 Flowchart Metodologi

Gambar 3.1 Flowchart Metodologi

3.2 Penjelasan Flowchart

a. Studi Literatur

Tahap ini mempelajari literatur yang

berkaitan dan relevan dengan masalah

penelitian yang diambil

b. Pre Eliminary Design

Pertama-tama direncanakan lebih

dahulu dua buah bangunan gedung

typical, yaitu gedung dengan elemen

struktur beton bertulang dan gedung

dengan elemen struktur SRC. Dimensi

bangunan 30 18 m (jarak bentang 6

m) dan 10 lantai dengan tinggi

bangunan 40 m (tinggi antar lantai 4

m), terletak di daerah rawan gempa

dengan mengambil Zona Gempa 6

berdasarkan SNI-03-1726-2002.

Mulai

Studi Literatur

Pre-eliminary Design

Pembebanan (PPIUG 1983, SNI 2002)

Analisa Linier Struktur (SAP 2000 v.14)

Kontrol dimensi

Analisa Kekuatan Penampang

Elemen Struktur Beton

Bertulang dan SRC

(XTRACT)

Perhitungan kuat geser joint balok-kolom

beton bertulang dan SRC

Visualisasi Hasil (Gambar)

Selesai

NO

YES

Page 5: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

5

Gambar 3.2. Denah bangunan

Gambar 3.3. Portal memanjang

Page 6: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

6

Gambar 3.4. Portal melintang

c. Pembebanan

Pembebanan dalam perencanaan ini:

1) Beban Mati (PPIUG 1983 Bab 2)

2) Beban Hidup (PPIUG 1983 Bab 3)

3) Beban Gempa (PIUG 1983 Bab 5)

d. Analisa Linier Struktur

Setelah dimensi awal elemen-elemen

struktur masing-masing gedung dan

pembebanannya ditentukan, dilakukan

analisa linier struktur dengan

menggunakan program bantu SAP 2000

V.14.

e. Kontrol Dimensi dan Drift

Dari gaya-gaya dalam yang diperoleh dari

hasil analisa struktur oleh program SAP,

dilakukan perhitungan kontrol dimensi

masing-masing elemen struktur dan

kontrol drift atau kinerja batas layan

struktur gedung.

f. Analisa Penampang

Pada tahap ini akan dilakukan analisa

penampang elemen struktur dari kedua

gedung dengan bantuan program

XTRACT.

g. Perhitungan Kuat Geser Sambungan

Balok-Kolom

Kuat geser pada sambungan balok-kolom

struktur beton bertulang dan struktur SRC

dihitung dan kemudian dibandingkan.

Untuk memperkirakan kuat geser pada

sambungan SRC ini akan digunakan dua

metode, yaitu metode superposisi dan

metode softened strut-and-tie

h. Visualisasi Hasil (Gambar)

Penggambaran hasil perencanaan dan

analisa perhitungan dalam bentuk gambar

teknik.

BAB IV

PRE ELIMINARY DESIGN DAN

PEMBEBANAN

4.1 Umum

Bab ini berisi perhitungan-perhitungan

untuk menentukan perkiraan awal dari dimensi

elemen struktur utama bangunan, antara lain

dimensi pelat, balok anak, balok induk, dan

kolom.

4.2 Data Perencanaan

Data- data perencanaan yang akan

digunakan adalah sebagai berikut :

Panjang bangunan : 30 m

Lebar bangunan : 18 m

Jarak bentang : 6 m

Tinggi total : 40 m

Jumlah lantai : 10

Tinggi antar lantai : 4 m

Mutu beton (fc’) : 30 MPa

Mutu baja tulangan (fy) : 390 MPa

Mutu baja profil (Fy) : 250 MPa

Fungsi bangunan : Perkantoran

Zone gempa : Zone 6

Kategori tanah : Tanah lunak

4.3 Perencanaan Struktur Beton Bertulang

Tabel 4.1 Pre eliminary design struktur beton

bertulang

Page 7: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

7

4.4 Pembebanan Struktur Beton Bertulang

a. Pembebanan Gravitasi

Pembebanan gravitasi pada struktur

hanya diterima oleh frame saja, dimana

besarnya beban-beban yang bekerja

adalah sesuai dengan PPIUG 1983.

Selanjutnya dicari q ekuivalen dari

beban yang bekerja pada frame balok

ini, sesuai dengan garis leleh yang akan

terjadi. Dalam hal ini q ekuivalen

berbentuk segitiga dengan rumus

xek lqq41

b. Pembebanan Gempa

Merencanakan beban gempa bertujuan

untuk mendapatkan beban gempa yang

sesuai dengan peraturan untuk

dibebankan kedalam struktur gedung.

Beban gempa rencana dicek terhadap

kontrol – kontrol sesuai peraturan

gempa yaitu SNI 03-1726-2002,

dimana kontrol – kontrol tersebut

terdiri dari kontrol waktu getar alami

fundamental (T), dan simpangan (drift).

Tabel 4.2 Gaya gempa tiap lantai pada struktur

beton bertulang

Kontrol Analisa T Rayleigh akibat

gempa arah sumbu X dan Y

Tabel 4.3 Analisa T rayleigh akibat gempa

arah sumbu X pada struktur beton bertulang

64.349,81

46.446,3Trayleight = 1,708 detik

Nilai T yang diijinkan = 1,708-(20% x 1,708)

= 1,3664 detik

Karena T1 = 1.163 detik < T Rayleigh =

1,3664 detik, maka T1 hasil empiris yang

dihitung di atas tidak memenuhi ketentuan

SNI 1726 Pasal 6.2.2.

Tabel 4.4 Analisa T rayleigh akibat gempa

arah sumbu Y pada struktur beton bertulang

68,119,81

52.046,3Trayleight = 1,75 detik

Nilai T yang diijinkan = 1,75-(20% x 1,75)

= 1,4 detik

Karena T1 = 1.163 detik < T Rayleigh = 1,4

detik, maka T1 hasil empiris yang dihitung di

atas tidak memenuhi ketentuan SNI 1726

Pasal 6.2.2.

Oleh karena nilai T yang dihitung secara

empiris lebih kecil dari (Trayleigh – 20% Trayleigh)

baik dari arah X ataupun Y sehingga tidak

memenuhi ketentuan SNI 1726 Pasal 6.2.2,

maka perhitungan beban geser horizontal

Page 8: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

8

akibat gempa harus dihitung ulang dengan

menggunakan nilai Trayleigh, dan beban gempa

yang dihitung ulang inilah yang akan

digunakan dalam analisa struktur.

Tabel 4.5 Gaya gempa tiap lantai dengan

Trayleigh

Kontrol Drift

Menurut SNI 1726 pasal 8.1.2 tidak boleh

melampaui :

Δs < hiR

03,0atau 30 mm (yang terkecil)

Δs< mm 19,1x35005.5

0,03atau 30 mm

R7,0

95,55.87,0 x

Δm = ξ x Δs = 5,95 Δs

Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas

ultimate struktur gedung, dalam segala hal

simpangan antar struktur gedung menurut SNI

1726 pasal 8.2.2 tidak boleh melampaui :

0,02 x hi = 0,02 x 4000 = 80 mm untuk lantai

dengan hi = 4,00 m

Tabel 4.6. Kontrol kinerja batas layan dan

kinerja batas ultimate arah sumbu x

Tabel 4.7. Kontrol kinerja batas layan dan

kinerja batas ultimate arah sumbu y

4.5 Perencanaan Struktur SRC

Perencanaan pelat struktur SRC sama

dengan pelat pada struktur beton bertulang.

Sedangkan balok anak menggunakan profil

baja WF 250.175.7.11 dan dipasang hanya

pada arah melintang.

Tabel 4.8. Dimensi balok struktur SRC

Tabel 4.9. Dimensi kolom struktur SRC

Page 9: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

9

4.6 Pembebanan Struktur SRC

a. Pembebanan Gravitasi

b. Pembebanan Gempa

Tabel 4.10. Gaya gempa tiap lantai pada

struktur SRC

Kontrol Analisa T Rayleigh akibat

gempa arah sumbu X dan Y

Tabel 4.11 Analisa T rayleigh akibat gempa

arah sumbu X

77,239,81

80,1056,3Trayleight = 2,0485 detik

Nilai T yang diijinkan = 2,048-(20% x 2,0485)

= 1,638 detik

Karena T1 = 1.163 detik < T Rayleigh = 1,638

detik maka T1 hasil empiris yang dihitung di

atas tidak memenuhi ketentuan SNI 1726

Pasal 6.2.2.

Tabel 4.12 Analisa T rayleigh akibat gempa

arah sumbu Y

37,829,81

91,0226,3Trayleight = 2,11 detik

Nilai T yang diijinkan = 2,11-(20% x 2,11) =

1,69 detik

Karena T1 = 1,163 detik < T Rayleigh = 1,69

detik maka T1 hasil empiris yang dihitung di

atas tidak memenuhi ketentuan SNI 1726

Pasal 6.2.2.

ketentuan SNI 1726 Pasal 6.2.2.

Oleh karena nilai T yang dihitung secara

empiris lebih kecil dari (Trayleigh – 20% Trayleigh)

baik dari arah X ataupun Y sehingga tidak

memenuhi ketentuan SNI 1726 Pasal 6.2.2,

maka perhitungan beban geser horizontal

akibat gempa harus dihitung ulang dengan

menggunakan nilai Trayleigh, dan beban gempa

yang dihitung ulang inilah yang akan

digunakan dalam analisa struktur.

Tabel 4.13 Gaya gempa tiap lantai dengan

Trayleigh

Page 10: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

10

Kontrol Drift

Tabel 4.14. Kontrol kinerja batas layan dan

kinerja batas ultimate arah sumbu x

Tabel 4.15. Kontrol kinerja batas layan dan

kinerja batas ultimate arah sumbu y

BAB V

PERENCANAAN STRUKTUR

SEKUNDER

5.1 Umum

Pada bab ini akan direncanakan struktur

sekunder dari gedung beton bertulang

maupun SRC, yang meliputi pelat dan

balok anak.

5.2 Perencanaan Struktur Sekunder Beton

Bertulang

a. Pelat

Penulangan Pelat Atap

Data-data perencanaan untuk

penulangan pelat atap: - Dimensi plat : (3 x 3) m

2

- Tebal plat : 100 mm

- Tebal decking : 40 mm

- Diameter tulangan rencana : 8 mm

- Mutu tulangan baja : 390 MPa

- Mutu beton : 30 MPa β1 = 0.85

- dx = 100 – 20 – ½ (8) = 76 mm

- dy = 100 – 20 – 8 – ½ (8) = 68 mm

Dari hasil perhitungan diperoleh

tulangan lentur untuk pelat atap

Ø 8 – 200 mm.

Penulangan Pelat Lantai

Data-data perencanaan penulangan

pelat lantai: - Dimensi plat : (3 x 3) m

2

- Tebal plat : 120 mm

- Tebal decking : 20 mm

- Diameter tulangan rencana : 10 mm

- Mutu tulangan baja : 390 MPa

- Mutu beton : 30 MPa β1 = 0.85

- dx = 120 – 20 – ½ (10) = 95 mm

- dy = 120 – 20 – 10 – ½ (10) = 85 mm

Dari hasil perhitungan diperoleh

tulangan lentur untuk pelat lantai

Ø 10 – 200 mm.

b. Balok Anak

Page 11: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

11

Dari hasil perhitungan diperoleh

kebutuhan tulangan

Pada daerah tumpuan

tulangan atas 4 D22

tulangan bawah 2 D22

Pada daerah lapangan

tulangan atas 2 D22

tulangan bawah 3 D22

Gambar 5.1 penulangan lentur balok anak

pada daerah tumpuan dan lapangan.

Sedangkan untuk tulangan geser dipasang

tulangan 2Ø10 – 150

5.3 Perencanaan Struktur Sekunder SRC

a. Pelat

Perencanaan pelat pada struktur

gedung SRC disamakan dengan

perencanaan pelat pada struktur

gedung beton bertulang.

b. Balok Anak

Balok anak pada struktur gedung SRC

direncanakan menggunakan profil baja

dan dipasang hanya pada arah

melintang. Profil baja yang digunakan

WF 250.175.7.11 dengan data sebagai

berikut:

BAB VI

PERENCANAAN STRUKTUR

PRIMER

6.1 Umum

Dalam bab ini akan direncanakan struktur

primer dari kedua struktur gedung yang

meliputi elemen struktur balok induk dan

kolom.

6.2 Perencanaan Struktur Primer Beton

Bertulang

a. Balok Induk Eksterior E (3-4)

Data Perencanaan :

cf ' = 30 MPa

yf = 390 MPa

h = 600 mm

b = 400 mm

Tul.longitudinal = D 25

Tul.geser = 12 mm

Cover = 40 mm

d’ = 40+12+ (½) (25) = 64,5 mm

d = h - d’ = 600 – 63 = 535,5 mm

Tabel 6.1 Resume Momen Desain Pada

Balok Induk Eksterior E (3-4)

Page 12: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

12

Dari hasil perhitungan diperoleh kebutuhan

tulangan lentur pada balok :

Tumpuan kiri

Tulangan atas = 6 D25 (As = 2945,24 mm2 )

Tulangan bawah = 4 D25 (As = 1963,5 mm2 )

Lapangan

Tulangan atas = 2 D25 (As = 981,75 mm2 )

Tulangan bawah = 2 D25 (As = 981,75 mm2 )

Tumpuan kanan

Tulangan atas = 6 D25 (As = 2945,24 mm2 )

Tulangan bawah = 4 D25 (As = 1963,5 mm2 )

Untuk tulangan geser dipasang sengkang 2 12

– 120 untuk daerah di dalam sendi plastis, dan

sengkang 2 12 – 200 untuk di luar sendi

plastis.

b. Balok Induk Interior E (2-3)

Tabel 6.2 Resume Momen Desain Pada Balok

Induk Interior E (3-4)

Data Perencanaan :

cf ' = 30 MPa

yf = 390 MPa

h = 600 mm

b = 400 mm

Tul.longitudinal = D 25

Tul.geser = 12 mm

Cover = 40 mm

d’ = 40+12+ (½) (25) = 64,5 mm

d = h - d’ = 600 – 63 = 535,5 mm

Dari hasil perhitungan diperoleh kebutuhan

tulangan lentur pada balok :

Tumpuan kiri

Tulangan atas = 6 D25 (As = 2945,24 mm2 )

Tulangan bawah = 4 D25 (As = 1963,5 mm2 )

Lapangan

Tulangan atas = 2 D25 (As = 981,75 mm2 )

Tulangan bawah = 2 D25 (As = 981,75 mm2 )

Tumpuan kanan

Tulangan atas = 6 D25 (As = 2945,24 mm2 )

Tulangan bawah = 4 D25 (As = 1963,5 mm2 )

Untuk tulangan geser dipasang sengkang 2 12

– 120 untuk daerah di dalam sendi plastis, dan

sengkang 2 12 – 200 untuk di luar sendi

plastis.

c. Kolom Eksterior E4 Lantai 1-4

Data :

Mutu beton (fc’) : 30 MPa

Mutu baja (fy) : 400 MPa

Lebar kolom (B) : 800 mm

Tinggi kolom(H) : 800 mm

Panjang kolom : 4000 mm

Page 13: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

13

Tabel 6.3 Kesimpulan Pu dan Mu Kolom

Ekserior E4 antara Lantai dasar dan 1

Tabel 6.4 Kesimpulan Pu dan Mu Kolom

Eksterior E4 antara Lantai 1 dan 2

Dari diagram interaksi yang dibuat oleh

program PCACOL diperoleh :

Tulangan Longitudinal =

16D25 (1 % < ρ = 1,275 % < 6 %)….OK

Dari hasil perhitungan dan dengan bantuan

program PCACOL diperoleh :

∑Me = 1010 + 1020

= 2030 KNm > 6/5 x 631,54 = 757,85

= 2030 KNm > 757,85 (OK)

Maka syarat strong coloumn weak beam

terpenuhi.

Sedangkan untuk tulangan geser pada daerah

sendi plastis dipasang 4 13 – 100 dan 4 13 –

130 untuk di luar sendi plastis.

d. Kolom Interior E3 Lantai 1-4

Mutu beton (fc’) : 30 MPa

Mutu baja (fy) : 400 MPa

Lebar kolom (B) : 800 mm

Tinggi kolom(H) : 800 mm

Panjang kolom : 4000 mm

Tabel 6.5 Kesimpulan Pu dan Mu Kolom

Interior E4 antara Lantai dasar dan 1

Tabel 6.3 Kesimpulan Pu dan Mu Kolom

Interior E4 antara Lantai 1 dan 2

Dari diagram interaksi yang dibuat oleh

program PCACOL diperoleh :

Tulangan Longitudinal =

16D25 (1 % < ρ = 1,275 % < 6 %)….OK

Dari hasil perhitungan dan dengan bantuan

program PCACOL diperoleh :

∑Me = 1010 + 1020

= 2030 KNm > 6/5 x 631,54 = 757,85

= 2030 KNm > 757,85 (OK)

Maka syarat strong coloumn weak beam

terpenuhi.

Page 14: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

14

Sedangkan untuk tulangan geser pada daerah

sendi plastis dipasang 4 13 – 100 dan 4 13 –

130 untuk di luar sendi plastis.

6.3 Perencanaan Struktur Primer SRC

a. Balok Induk Eksterior 3 (A-B)

Balok komposit direncanakan dengan

menggunakan profil B-SRC 40x60 dengan

spesifikasi material:

Baja (300x200x9x14)

Beton

f’c = 30 MPa

b = 40 cm

h = 60 cm

tulangan utama atas = 4 D22 mm

tulangan utama bawah = 2 D22 mm

diameter tulangan sengkang = 12 mm

diperoleh momen nominal

Mn = 640006847 Nmm > Mu =

481680306,74 Nmm…. OK !

b. Balok Induk Insterior 3 (A-B)

Balok komposit direncanakan dengan

menggunakan profil B-SRC 40x60 dengan

spesifikasi material:

Baja (300x200x9x14)

Beton

f’c = 30 MPa

b = 40 cm

h = 60 cm

tulangan utama atas = 4 D22 mm

tulangan utama bawah = 2 D22 mm

diameter tulangan sengkang = 12 mm

diperoleh momen nominal

Mn = 640006847 Nmm > Mu =

451585680 Nmm…. OK !

c. Kolom SRC

Dari hasil perhitungan direncanakan

kolom komposit baik untuk kolom

eksterior maupun interior dengan dimensi

60 cm x 60 cm dengan profil

K400.200.8.13 dan tulangan longitudinal

4D25.

d. Sambungan Profil Baja Balok dengan

Profil Baja Kolom

Sambungan profil baja balok dengan profil

baja kolom pada struktur SRC menggunakan

sambungan las sudut.

e. Sambungan Antara Kolom

Sambungan antar kolom menggunakan

sambungan baut 10 mm.

Page 15: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

15

BAB VII

SAMBUNGAN BALOK-KOLOM

7.1 Umum

Pada bab ini akan dibahas perhitungan

kapasitas geser pada sambungan balok-kolom

baik pada struktur beton bertulang ataupun

pada struktur SRC. Sambungan balok-kolom

yang ditinjau adalah sambungan eksterior yang

terkekang pada kedua atau ketiga sisinya.

7.2 Sambungan Balok-Kolom Beton

Bertulang

7.2.1 Sambungan Interior

Sambungan balok-kolom interior atau

untuk selanjutnya pada strutur beton bertulang

akan disebut Hubungan Balok-Kolom (HBK)

yang ditinjau adalah sambungan balok-kolom

pada B-2 arah U-S.

T1 = As x 1,25 fy

=

= 1435806 N = 1435,81 KN

T2 = As x 1,25 fy

=

= 957206,25 N = 957,21 KN

Gambar 7.1 Sketsa sambungan balok-kolom

interior

Momen negatif (Mpr-) :

Tulangan terpasang = As=6D25=2945,24 mm2

Momen positif (Mpr+)

Tulangan terpasang As = 4D25 = 1963,5 mm2

sehingga

Total gaya geser pada pot.x-x = T1 + T2 - Vh

Vx-x = 1435,81 + 957,21 – 333,97

= 2059,05 kN

Sesuai SNI 03-2847-2002 pasal

23.5.3.1 kuat geser nominal untuk HBK yang

terkekang pada keempat sisinya pada struktur

beton bertulang adalah :

(HBK kuat menahan gaya geser yang mungkin

terjadi)

Karena kuat geser pada HBK cukup

kuat untuk menahan gaya geser yang mungkin

terjadi, maka cukup dipasang tulangan

sengkang praktis. Untuk kesederhanaan

penditailing, akan dipakai Ash ujung kolom

seperti yang telah dihitung pada sub.bab

6 D25

4 D25

Page 16: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

16

3.1.3.d(3) untuk tulangan transversal HBK ini.

Sehingga dipasang tulangan sengkang 4 13 =

530,93 mm2.

Kontrol luas tulangan transversal minimum

hubungan balok-kolom eksterior

Berdasarkan SNI 03-2847-2002 pasal

23.4.4.1.b, luas total penampang sengkang

tertutup persegi tidak boleh kurang dari yang

ditentukan pada persamaan :

menentukan

Ash = 489,46 mm2 < Av = 530,93 mm

2

sehingga sengkang 4 13 – 100 memenuhi

syarat.

7.2.2 Sambungan Eksterior

Sambungan balok-kolom eksterior yang

ditinjau adalah sambungan balok-kolom pada

B-3 arah U-S.

Gambar 7.2 Sketsa sambungan balok-

kolom eksterior

T1 = As x 1,25 fy

=

= 1435806 N

= 1435,81 KN

Momen negatif (Mpr-) :

Tulangan terpasang = As = 6D25 = 2945,24

mm2

Momen positif (Mpr

+)

Tulangan terpasang As = 4D25 = 1963,5 mm2

sehingga

Total gaya geser pada potongan x-x = T1– Vh

Vx-x = 1435,81 – 333,97

= 1101,84 kN

Sesuai SNI 03-2847-2002 pasal 23.5.3.1 kuat

geser nominal untuk HBK yang terkekang

pada ketiga sisinya pada struktur beton

bertulang adalah :

Karena kuat geser pada HBK cukup

kuat untuk menahan gaya geser yang mungkin

terjadi, maka cukup dipasang tulangan

sengkang praktis. Untuk kesederhanaan

penditailing, akan dipakai Ash ujung kolom

4 D25

6 D25

Page 17: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

17

seperti yang telah dihitung pada sub.bab

3.1.3.d(3) untuk tulangan transversal HBK ini.

Sehingga dipasang tulangan sengkang 4 13 =

530,93 mm2.

7.3 Sambungan Balok-Kolom SRC

Menghitung kapasitas geser pada

sambungan balok-kolom SRC dapat dilakukan

dengan dua metode perhitungan, yaitu Metode

Superposisi dan Metode Strut-and-tie.

Data-data perencanaan yang diperlukan :

Data Material

- fc’ beton = 30 MPa

- fy profil baja = 250 MPa

- fy tulangan = 390 MPa

- modulus elastisitas beton

Ec = 25742,96 MPa

- modulus elastisitas baja

Es = 200000 MPa

- rasio modulus elastisitas n = 7,77

Data Kolom

- Lebar kolom bc = 600 mm

- Tinggi kolom hc = 600 mm

- Tinggi profil ds = 400 mm

- Lebar sayap profil bf = 200 mm

- Tebal sayap profil tf = 13 mm

- Tebal badan profil tw = 8 mm

Data Balok

- Lebar balok bb = 400 mm

- Tinggi balok hb = 500 mm

- Tinggi profil ds = 300 mm

- Lebar sayap profil bf = 200 mm

- Tebal sayap profil tf = 14 mm

- Tebal badan profil tw = 9 mm

- bj = bb + hc = 400 + 600 = 900 mm

bj = bb + 2x = 400 + 2(100) = 600 mm

ambil bj = 600 mm

- Aj = hc x bj = 600 x 600 = 360000 mm2

7.3.1 Sambungan Interior

a. Metode Superposisi

Kuat geser dari badan profil baja

wsyw sw tdFV 6.0

Vsw = 0,6 x 250 x 400 x 8

= 480000 N = 480 KN

Kuat geser dari sayap profil baja

ffyfslf tbFV 6.03

2 2

= 520000 N = 520 kN

Kuat geser dari sambungan pada beton

bertulang yang terkekang pada keempat

sisinya

jcrc AfV '67.1

Maka kuat geser dari joint SRC

slfswrcsrc VVVV

Vsrc = 3292,91 + 480 + 520

= 4292,91 kN

Gaya geser yang diterima oleh sambungan

adalah sebesar

Vjh = 2 Vb - Vcol

Dari hasil analisa struktur dengan Program

SAP, diperoleh momen negatif maksimum

pada balok eksterior sebesar 451585680

Nmm = 451,6 KNm. Untuk itu dari program

XTRACT akan dilihat gaya geser yang

terjadi pada balok saat momen kapasitas

balok mendekati momen 451,6 KNm.

Dari analisa program XTRACT diperoleh

Vb = 1398 KN

Mb = 451,7 KNm

Vcol = Mb/Hkolom = 451,7/4 = 112,925 kN

Vjh = 1398+1398 – 121,4

= 2674,6 kN < VSRC = 4292,91 kN

OK

b. Metode Modifikasi Strut-and-tie

Prosedur perhitungan kuat geser

sambungan balok-kolom SRC dengan

metode strut-and-tie seperti yang

digambarkan pada flowchart Gambar 3.14

adalah sebagai berikut.

1. Menghitung sudut inklinasi

Dari program software XTRACT

diperoleh

Mb = 451,7 KNm

Tb = 1398 KN

CG to NA balok = 65,84 mm

CG to NA kolom = 88,06 mm

Tc = 1322 KN (saat Mb = 451,7 KNm)

ab = 84,652

600

2CGtoNA

hb

= 234,16 mm

ac = 06,882

600

2CGtoNA

hc

= 211,94 mm

lv = 1000.1398

7,4511000.

b

b

T

M323,1 mm

Page 18: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

18

lh = 1000.1322

7,4511000.

c

b

T

M341,68 mm

2. Menghitung luasan efektif diagonal strut

(Astr)

Untuk metode modifikasi strut-and-tie, luasan

efektif diagonal strut disumbangkan oleh beton

bertulang dan profil baja.

Astr yang disumbangkan dari beton bertulang :

bj = bb + hc = 400 + 600 = 950 mm

bj = bb + 2x = 400 + 2(100) = 600 mm bj

dipakai

Astr,rc = as bj = 315,83 x 600 = 189498 mm2

Sedangkan Astr dari profil baja dihitung

sebagai berikut.

Untuk kuat tekan beton antara 20 100c

f

'

3.350.52

cf

Koefisien transformasi dari tegangan baja

profil ke beton dihitung dengan :

Kontrol :

0 s yE F

Astr steel = as tw ( -1)

= 0,79 x 315,83 x 8 x (14,167-1)

= 26326,85 mm2

Total luasan efektif diagonal strut :

Astr = Astr,rc + Astr,s

= 189498+ 26326,85

= 215824,85 mm2

3. Menghitung nilai indeks strut-and-tie

(K)

Luasan dari horizontal dan vertical ties

Tegangan leleh dari horizontal dan vertical

ties

Fyh = Ath Fyh = 2050,08 250 / 1000 =

512,52 kN

Fyv = Atv Fyv = 1938,6 250 / 1000 =

484,65 kN

Keseimbangan gaya-gaya horizontal pada

saat mengalami leleh

Page 19: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

19

Keseimbangan gaya-gaya vertikal pada saat

mengalami leleh

Nilai indeks strut-and-tie horizontal

Nilai indeks strut-and-tie vertikal

Total nilai indeks K

4. Menghitung kuat geser nominal

Kuat tekan diagonal nominal

Berdasarkan perhitungan modifikasi strut-

and-tie yaitu dengan perhitungan komposit

parsial, kuat geser nominal pada

sambungan balok-kolom dapat dihitung

dari metode softened strut-and-tie dari

beton bertulang dan badan profil baja arah

longitudinal ditambah dengan kuat geser

dari sayap profil baja dari perhitungan

superposisi. Nilai untuk sambungan

interior diambil 1,2.

Gaya geser yang diterima oleh sambungan

adalah sebesar

Vjh = Tb + Cb - Vcol

Dari analisa program XTRACT diperoleh

Vb = 1398 KN

Mb = 451,7 KNm

Vcol = Mb/Hkolom = 451,7/4 = 112,925 kN

Vjh = 1398+1398 – 112,925

= 2683,075 kN < VSRC = 3781,74

kN OK

Karena kuat geser nominal lebih besar dari

gaya geser yang mungkin terjadi, maka

cukup dipasang tulangan sengkang praktis.

Untuk itu dipasang corner tie dengan

ukuran 13-100.

Gambar 7.3 Tampak atas sambungan balok-

kolom SRC Interior

7.3.2 Sambungan Eksterior

a. Metode Superposisi

Kuat geser dari badan profil baja

wsyw sw tdFV 6.0

Vsw = 0,6 x 250 x 400 x 8

= 480000 N

= 480 KN

Kuat geser dari sayap profil baja

ffyfslf tbFV 6.03

2 2

= 520000 N

= 520 kN

Kuat geser dari sambungan pada beton

bertulang yang terkekang pada keempat

sisinya

jcrc AfV '25.1

Maka kuat geser dari joint SRC

slfswrcsrc VVVV

Vsrc = 2464,75 + 480 + 520

= 3464,75 kN

Page 20: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

20

Gaya geser yang diterima oleh sambungan

adalah sebesar

Vjh = Vb - Vcol

Dari hasil analisa struktur dengan Program

SAP, diperoleh momen negatif maksimum

pada balok eksterior sebesar 481680306,74

Nmm = 481,7 KNm. Untuk itu dari program

XTRACT akan dilihat gaya geser yang terjadi

pada balok saat momen kapasitas balok

mendekati momen 481,7 KNm.

Dari analisa program XTRACT diperoleh

Vb = 1504 KN

Mb = 485,6 KNm

Vcol = Mb/Hkolom = 485,6/4 = 121,4 kN

Vjh = 1504 – 121,4

= 1382,6 kN < VSRC = 3464,75 kN

OK

b. Metode Modifikasi Strut-and-tie

Prosedur perhitungan kuat geser

sambungan balok-kolom SRC dengan metode

strut-and-tie seperti yang digambarkan pada

flowchart Gambar 3.14 adalah sebagai berikut.

1. Menghitung sudut inklinasi

Dari program software XTRACT diperoleh

Mb = 485,6 KNm

Tb = 1504 KN

CG to NA balok = 69,23 mm

CG to NA kolom = 87,71 mm

Tc = 1392 KN (saat Mb = 485,6 KNm)

ab = hb/5 = 500/5 = 100 mm

(untuk sambungan eksterior dan sudut

dapat digunakan ab = hb/5)

ac = 71,872

600

2CGtoNA

hc =212,29 mm

lv = 1000.1504

6,4851000.

b

b

T

M322,87 mm

lh = 1000.1392

6,4851000.

c

b

T

M348,85 mm

2. Menghitung luasan efektif diagonal

strut (Astr)

Untuk metode modifikasi strut-and-tie, luasan

efektif diagonal strut disumbangkan oleh beton

bertulang dan profil baja.

Astr yang disumbangkan dari beton bertulang :

bj = bb + hc = 400 + 600 = 950 mm

bj = bb + 2x = 400 + 2(100) = 600 mm bj

dipakai

Astr,rc = as bj = 234,66 x 600 = 140796 mm2

Sedangkan Astr dari profil baja dihitung

sebagai berikut.

Untuk kuat tekan beton antara 20 100c

f

'

3.350.52

cf

Koefisien transformasi dari tegangan baja

profil ke beton dihitung dengan :

Kontrol :

0 s yE F

Astr steel = as tw ( -1)

= 0,793 x 234,66 x 8 x (14,167-1)

= 19611,81 mm2

Total luasan efektif diagonal strut :

Astr = Astr,rc + Astr,s

= 140796 + 19611,81

= 160407,81 mm2

2. Menghitung nilai indeks strut-and-tie (K)

Page 21: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

21

Luasan dari horizontal dan vertical ties

Tegangan leleh dari horizontal dan vertical ties

Fyh= Ath Fyh = 2093,1 250/1000 = 523,275 kN

Fyv= Atv Fyv = 1937,22 250/1000= 484,305kN

Keseimbangan gaya-gaya horizontal pada saat

mengalami leleh

Keseimbangan gaya-gaya vertikal pada saat

mengalami leleh

Nilai indeks strut-and-tie horizontal

Nilai indeks strut-and-tie vertikal

Total nilai indeks K

3. Menghitung kuat geser nominal

Kuat tekan diagonal nominal

Berdasarkan perhitungan modifikasi strut-and-

tie yaitu dengan perhitungan komposit parsial,

kuat geser nominal pada sambungan balok-

kolom dapat dihitung dari metode softened

strut-and-tie dari beton bertulang dan badan

profil baja arah longitudinal ditambah dengan

kuat geser dari sayap profil baja dari

perhitungan superposisi.

Gaya geser yang diterima oleh sambungan

adalah sebesar

Vjh = Vb - Vcol

Dari analisa program XTRACT diperoleh

Vb = 1504 KN

Mb = 485,6 KNm

Vcol = Mb/Hkolom = 485,6/4 = 121,4 kN

Vjh = 1504 – 121,4

= 1382,6 kN < VSRC = 2635,92 kN

OK

Karena kuat geser nominal lebih besar dari

gaya geser yang mungkin terjadi, maka cukup

dipasang tulangan sengkang praktis. Untuk itu

dipasang corner tie dengan ukuran 13-100.

Gambar 7.3 Tampak atas sambungan balok-

kolom SRC Interior

Page 22: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

22

BAB VIII

HASIL ANALISA PENAMPANG

DENGAN PROGRAM XTRACT

8.1 Umum

Pada bab ini akan dibahas hasil analisa

penampang tiap elemen struktur dari masing-

masing gedung dengan bantuan program

XTRACT. Dari program XTRACT ini akan

dapat dilihat momen ultimate pada

penampang, dan dapat menampilkan interaksi

antara tegangan aksial dan momen (Axial

Force-Moment interaction).

8.2 Hasil Analisa Penampang Struktur

Beton Bertulang

a. Analisa Penampang Balok

Berdasarkan perhitungan kebutuhan

tulangan untuk balok induk struktur beton

bertulang seperti yang telah dihitung pada Bab

VI, didapatkan jumlah tulangan atas 6 D25

dan tulangan bawah 4 D25.

Gambar 8.1 Model penampang balok

beton pada XTRACT

Dari hasil analisa dengan menggunakan

XTRACT didapatkan bahwa penampang balok

induk mengalami leleh pertama kali saat

mencapai momen sebesar 501,7 KNm dan

mencapai batas ultimate saat Mn = 525,7 KNm.

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada

Gambar 8.3.

b. Analisa Penampang Kolom

Berdasarkan perhitungan kebutuhan

tulangan untuk balok induk struktur beton

bertulang seperti yang telah dihitung pada Bab

VI, didapatkan jumlah tulangan longitudinal

16 D25.

Gambar 8.2 Model penampang kolom beton

pada XTRACT

Dari hasil analisa program XTRACT

dengan beban momen saja seperti tampak pada

Gambar 8.6, diperoleh momen ultimate pada

kolom sebesar 1029 KNm pada garis

keseimbangan 310,8 mm. Sedangkan momen

pada saat leleh adalah sebesar 832,6 KNm

pada garis keseimbangan 213,6 mm. Tulangan

yang berwarna kuning menunjukkan bahwa

tulangan tersebut telah leleh pada saat

penampang mencapai momen maksimumnya.

Sedangkan pada Gambar 8.7 dapat dilihat

diagram interaksi antara tegangan aksial dan

momen yang terjadi

8.3 Hasil Analisa Penampang Struktur

SRC

a. Analisa Penampang Balok

Penampang balok SRC yang akan

dianalisa oleh program XTRACT ini memiliki

baja profil WF 300.200.9.14 di dalamnya

denan kebutuhan tulangan longitudinal

sebanyak 4 D25 di bagian atas dan 2 D25 di

bagian bawah, seperti tampak pada Gambar

8.3.

Gambar 8.3 Model penampang balok SRC

pada XTRACT

Page 23: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

23

Pada Gambar 8.8, dapat dilihat balok

SRC mulai mengalami leleh saat mencapai

momen 438,7 KNm pada garis

keseimbangan 65,56 mm, hingga akhirnya

mencapai momen maksimum sebesar

520,7 KNm, pada garis keseimbangan 128

mm. Warna kuning pada profil dan

tulangan menunjukkan bagian yang telah

leleh pada saat terjadi momen maksimum.

b. Analisa Penampang Kolom

Berdasarkan perhitungan

kebutuhan tulangan untuk balok induk

struktur SRC seperti yang telah dihitung

pada Bab VI, didapatkan jumlah tulangan

longitudinal 4 D25, dengan profil baja di

dalamnya adalah K 400.200.8.13.

Gambar 8.4 Model penampang kolom beton

pada XTRACT

Dari hasil analisa program

XTRACT dengan beban momen saja

seperti tampak pada Gambar 8.9, diperoleh

momen ultimate pada kolom sebesar 937,9

KNm pada garis keseimbangan 116,4 mm.

Sedangkan momen pada saat leleh adalah

sebesar 634,6 KNm pada garis

keseimbangan 86,02 mm. tulangan dan

profil yang berwarna kuning menunjukkan

bahwa bagian yang telah leleh pada saat

penampang mencapai momen

maksimumnya. Sedangkan pada Gambar

8.10 dapat dilihat diagram interaksi antara

tegangan aksial dan momen yang terjadi.

BAB IX

PENUTUP

9.1 Kesimpulan

Studi analisa mengenai sambungan balok-

kolom SRC ini dimulai dengan

merencanakan terlebih dahulu dua buah

gedung typical sederhana, satu gedung

didesain dengan struktur beton bertulang

biasa, dan satu gedung didesain dengan

struktur SRC. Setelah melakukan desain

awal terhadap masing-masing elemen

struktur, dilakukan analisa struktur dengan

bantuan program SAP untuk memperoleh

gaya-gaya dalam yang terjadi akibat

berbagai macam kombinasi pembebanan

yang diberikan. Dengan gaya-gaya dalam

tersebut dilakukan perencanaan elemen

struktur primer yang kemudian akan

dianalisa penampangnya dengan bantuan

program XTRACT. Balok induk beton

bertulang berdimensi 40 cm x 60 cm, dan

kolom 80 cm x 80 cm. sedangkan struktur

SRC memiliki dimensi balok 40 cm x 50

cm dan kolom 60 cm x 60 cm.

Dari hasil analisa program

XTRACT terhadap penampang elemen

kedua jenis struktur dapat diambil

beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1) Balok SRC meski dengan dimensi

yang lebih kecil ternyata memiliki

momen ultimate sebesar 520,7 KNm,

hampir sama besarnya dengan balok

beton bertulang dengan dimensi lebih

besar yang memiliki momen ultimate

525,7 KNm. Dengan menggunakan

struktur SRC dapat mengurangi luas

penampang elemen strukturyang

dibutuhkan untuk menerima momen

ultimate yang sama hingga 20 % nya.

2) Demikian juga dengan penampang

kolom SRC yang memiliki momen

ultimate 937,9 KNm, hampir sama

besarnya dengan momen ultimate

kolom beton bertulang sebesar 1029

KNm, dimana pengurangan luas

penampangnya adalah sebesar 25 %

dari luas penampang kolom beton

bertulang.

Page 24: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

24

Sedangkan untuk analisa kapasitas

geser dari sambungan balok-kolom SRC dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut :

1) Untuk sambungan balok-kolom eksterior

diperoleh kuat geser :

Metode superposisi

VSRC = 3464,75 kN > Vjh = 1382,6 kN

Metode modifikasi Strut-and-Tie

VSRC = 2635,92 kN > Vjh = 1382,6 kN

Untuk sambungan balok-kolom interior

diperoleh kuat geser :

Metode superposisi

VSRC = 4292,91 kN > Vjh = 2674,6 kN

Metode modifikasi Strut-and-Tie

VSRC = 3781,74 kN > Vjh = 2674,6 kN

Dari metode modifikasi strut-and-tie

diperoleh kuat geser yang lebih kecil

daripada metode superposisi, hal ini

karena metode modifikasi strut-and-tie

lebih teliti dalam perhitungannya dengan

menyesuaikan gaya-gaya yang terjadi pada

daerah sambungan. namun perhitungannya

lebih rumit.

2) Bila dibandingkan dengan kuat geser

sambungan beton bertulang, dimana untuk

balok eksterior kuat gesernya

dan untuk balok interior

, kuat geser pada

sambungan balok-kolom SRC tidak

berbeda jauh dengan kuat geser yang

dimiliki beton bertulang, meskipun

struktur SRC memiliki luas penampang

elemen struktur yang lebih kecil.

Berdasarkan analisa di atas, apabila kedua

struktur memiliki dimensi elemen struktur

yang sama, kuat geser pada sambungan

SRC akan lebih besar karena mendapat

sumbangan dari sayap dan badan profil

baja.

9.2 Saran

1) Bila menghendaki hasil perhitungan

yang lebih teliti, metode perhitungan

Modifikasi Strut-and-Tie dapat

digunakan untuk menghitung kuat

geser pada sambungan balok-kolom

struktur SRC, terutama bila untuk

kepentingan eksperimen. Sedangkan

metode superposisi dapat digunakan

untuk keperluan perencanaan gedung

biasa yang tidak terlalu membutuhkan

hasil perhitungan yang teliti.

2) Untuk gedung-gedung tinggi,

pemakaian struktur SRC dapat

menjadi alternatif, karena memiliki

kapasitas menahan beban yang besar

dengan penampang yang relatif lebih

kecil

Page 25: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

25

Gambar 8.5 Hasil analisa penampang balok beton bertulang

dengan beban momen curvatur Gambar 8.6 Hasil analisa penampang kolom beton bertulang

dengan beban momen curvature

Page 26: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

26

Gambar 8.8 Hasil analisa penampang balok SRC dengan beban

momen curvatur

Gambar 8.7 Hasil analisa penampang kolom beton bertulang

dengan interaksi tegangan aksial dan momen

Page 27: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

27

Gambar 8.13 Hasil analisa penampang kolom beton

bertulang dengan beban momen curvatur

Gambar 8.14 Hasil analisa penampang kolom beton

bertulang dengan interaksi tegangan aksial dan momen

Page 28: STUDI PERILAKU SAMBUNGAN BALOK-KOLOM (BEAM ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12565-Paper.pdfsambungan balok-kolom komposit ini. Sehingga dengan demikian daerah pertemuan

28