bab ii studi pustaka

II - 1
BAB II STUDI PUSTAKA
BAB II
STUDI PUSTAKA
2.1
Aspek-aspek Perencanaan
Suatu Perancangan struktur harus mempertimbangkan aspek – aspek pokok berikut ini :
Aspek Keamanan dan Kenyamanan
Rancangan struktur harus memiliki kekuatan yang sesuai dengan peraturan yang berlaku untuk
menjamin keamanan selama struktur tersebut difungsikan. Selain kuat, rancangan struktur tersebut
juga harus memiliki kekakuan yang cukup untuk menjamin kenyamanan saat struktur tersebut
digunakan.
Aspek Estetika dan Ruang
Dalam perancangan struktur, nilai estetika harus diperhatikan dengan seksama, serta
mengkaitkannya dengan sistem tata ruang yang ada.
Aspek Pelaksanaan dan Ekonomi
Pelaksanaan proyek, jadwal proyek, dan biaya proyek juga merupakan aspek yang tidak boleh
dikesampingkan. Metode pelaksanaan bangunan dan manajemen konstruksi mengambil bagian
penting dalam aspek ini.
Aspek Operasional
Aspek operasional erat kaitannya dengan unsur bangunan dan harus direncanakan dengan
seksama sesuai dengan umur rencana dan kegiatan operasional yang akan digunakan.
2.2
Prinsip–Prinsip Stadion
Perencanaan Stadion dewasa ini membutuhkan pemikiran panjang yang tidak hanya melibatkan
olahraga saja. Banyaknya batasan yang ketat dan faktor–faktor yang kompleks dan saling berhubungan
satu sama lain menjadi motivasi tambahan yang mendorong para perancang untuk menghasilkan
rancangan yang kreatif dan inovatif. Berikut ini tujuh prinsip umum dalam konstruksi suatu stadion yang
kami ambil dari www.worldstadium.com :
o
Isi dan Fungsi
Pertama, sangat penting untuk mengembangkan hubungan antara stadion olahraga dan penonton.
Semua aspek ini harus dipahami sebelum mengintegralkannya ke dalam suatu rancangan.
Rancangan ini termasuk kerangka struktur, tribun, tangga, atap, interior, dan lain – lain.
o
Kesimetrisan dan perbedaan
Kedua, stadion secara umum simetris baik vertikal maupun horizontal. Dibutuhkan resiko tinggi bagi
perancang untuk “mengganggu” harmonisasi dengan rancangan yang tidak seimbang.
Tugas Akhir
Desain Stadion Internasional
Arbor Reseda/L2A001020
Titi Puji Astuti/L2A001150
II - 2
BAB II STUDI PUSTAKA
o
Prespektif 3 Dimensi
Ketiga, stadion merupakan sebuah bangunan raksasa. Untuk itu dibutuhkan pandangan ke depan
bagi perancang untuk merancang konstruksi yang dapat dipertanggung jawabkan secara prespektif
tiga dimensi dan tidak membentuk pandangan yang anachronic.
o
Bentuk
Keempat, secara umum gaya dan bentuk stadion adalah sesuatu yang penting. Setiap detail dan
bagiannya harus diatur dan ditempatkan sedemikian rupa untuk membentuk gaya secara
keseluruhan dari stadion tersebut.
o
Aplikasi Struktur
Kelima, struktur dari stadion itu harus direncanakan agar sesuai dan tidak bertentangan dengan
sudut pandang arsitektur. Pemilihan setiap elemen struktur sangat penting karena mempengaruhi
sistem dalam banyak aspek.
o
Tata guna ruang yang kreatif
Keenam, ruangan – ruangan yang ada di stadion baik ruang dalam maupun ruang luar terutama
pusat dari stadion harus direncanakan secara mendetail untuk menghasilkan ruangan yang
mengesankan, kreatif, dan hidup.
o
Integrasi antara stadion, kota dan landskap
Ketujuh, aspek arsitektur harus memberi perhatian kepada hubungan antara stadion dengan
keadaan sekeliling dan lanskap pada kota tersebut secara keseluruhan. Bangunan stadion tidak
boleh mengganggu keseimbangan lanskap kota, namun harus selaras dengan lanskap kota.
2.3
Analisis Arsitektur
o
Luas Lapangan dan luas rumput
Ukuran lapangan liga sepakbola yang disarankan adalah sebagai berikut :
1. Lapangan senior : 95 – 100 x 60 – 64 meter
2. Lapangan yunior : 90 x 46 – 55 meter
3. Lapangan internasional : 100 – 110 x 64 – 75 meter
Gb.2.1 Model Lapangan sepakbola
Jarak pandang suatu stadion harus dibatasi agar penonton yang paling jauh masih dapat mengikuti
pertandingan dengan nyaman.
Tugas Akhir
Desain Stadion Internasional
Arbor Reseda/L2A001020
Titi Puji Astuti/L2A001150
II - 3
BAB II STUDI PUSTAKA
1. Jarak maksimum lapangan memanjang adalah antara 119 – 160 meter.
2. Jarak maksimum lapangan melebar adalah antara 92 – 146 meter.
Tribun / tempat duduk penonton
o
0.45
0.80
Gb.2.2 Selasar
Proporsi Lebar : Tinggi dari 800 : 400.
Jarak antara selasar minimum 700 mm.
Tinggi selasar minimum 450 mm.
o
Tangga dan koridor
1. Dalam mendesain suatu koridor stadion, maka koridor harus didesain penuh untuk kapasitas
arus satu arah, dengan kepadatan 1,4 orang/m2.
Tabel 2.1. Kapasitas koridor
Keramaian,
populasi
Kecepatan berjalan
Kapasitas koridor
0,8 – 1 m/dt
67 – 84 org/menit/m
2. Desain Tangga harus sesuai dengan lebar pintu dan koridor, agar arus manusia dapat lewat
dengan lancar dan nyaman, dengan asumsi desain penonton penuh.
Tabel 2.2. Kapasitas tangga
V (m/dt)
o
Kapasitas Tangga
Anak muda & Pria
0,6
60
Wanita
0,6
60
Lanjut Usia
0,4
40
Pintu
Lebar pintu masuk disesuaikan dengan lebar koridor. Lebar pintu yg ada dipasar adalah 600, 700,
800, 900, 1000, 1200, 1500, 1800, 2100 mm. Desain tinggi pintu antara lain 2100, 2300, 2350,
2400, 2700 dan 3000 mm. Sedangkan kapasitas arus orang berdasarkan penelitian sebagai berikut
:
Tabel 2.3. Kapasitas pintu
Tugas Akhir
Desain Stadion Internasional
Arbor Reseda/L2A001020
Titi Puji Astuti/L2A001150
II - 4
BAB II STUDI PUSTAKA
2.4
Jenis Bukaan
Jumlah orang per menit
Pintu gerbang & pintu lebar
60 – 110 per meter lebar
Bukaan pintu tunggal
40 – 60 per meter lebar
Pintu putar
25 – 35 per meter lebar
Dasar Teori
o
Sistem Struktur
Pada dasarnya, konfigurasi struktur terbagi menjadi beberapa jenis sistem struktur, diantaranya :
1. Sistem Truss
Struktur truss terdiri dari elemen batang tarik dan tekan dimana semua bahan pada struktur
tersebut ditransformasi menjadi beban terpusat pada masing – masing buhulnya, sehingga elemenelemen strukturnya hanya mengalami gaya aksial tekan atau tarik.
Sendi
Rol
Gb.2.3. Sistem truss
2. Sistem Rangka
Struktur rangka terdiri dari elemen – elemen struktur yang terdiri dari elemen balok yang fungsi
utamanya menahan momen lentur serta gaya geser dan elemen kolom yang fungsi utamanya
menahan gaya aksial tekan. Masing–masing elemen dihubungkan oleh sambungan yang kaku dan
monolit.
Jepit
Jepit
Jepit
Jepit
Gb2.4. Sistem rangka
3. Sistem Plat dan Cangkang
Struktur plat dan sengkang adalah struktur yang didesain untuk menerima beban merata tiap
satuan luas, sehingga pengaruh beban pada struktur membentuk momen lentur dua arah pada plat
tipis atau tiga arah pada plat tebal dan cangkang melalui sumbu X, Y, dan Z.
Tugas Akhir
Desain Stadion Internasional
Arbor Reseda/L2A001020
Titi Puji Astuti/L2A001150
II - 5
BAB II STUDI PUSTAKA
Gb.2.5. Arah sumbu lokal dan sumbu global pada elemen pelat
2.5
Material struktur
Bahan – bahan yang digunakan pada suatu struktur beraneka ragam antara lain baja, beton
bertulang, beton prategang, batu, kayu, aluminium dan lain – lain. Berikut ini, kita akan membahas
secara singkat beberapa diantaranya :
2.5.1 Baja
Baja adalah elemen struktur yang memiliki kekuatan dan nilai daktilitas yang tinggi. Nilai modulus
elastisitas baja kurang lebih 200.000 Mpa dengan tegangan leleh yang dapat dilihat pada tabel 2.1
(hal 11 Tata Cara Perencanaan Konsruksi Baja untuk Gedung). Berikut ini kita akan membahas
beberapa elemen struktur baja dan langkah – langkah perencanaannya :
1. Elemen Lentur
Elemen lentur baja biasa pada desain stadion ini adalah pada gording atau balok. Fungsi utama
elemen ini adalah memikul momen lentur dan menahan gaya geser akibat beban. Tahap – tahap
perencanaan elemen lentur adalah sebagai berikut :
Tentukan syarat – syarat batas Es,fy, γ
Tentukan panjang bentang & dimensi
Hitung beban – beban & nilai M & V
A
Tugas Akhir
Desain Stadion Internasional
Arbor Reseda/L2A001020
Titi Puji Astuti/L2A001150
II - 6
BAB II STUDI PUSTAKA
A
Mu
≤1
φMn
Vu
≤1
φVn
Tidak
Ya
δ < L 240
Tidak
Aman / OK
Ya
Mn = Kuat Lentur nominal penampang thd sb y, Fy
= Sx ⋅ fy (kgcm)
= Tegangan Leleh baja (kg/cm2)
Es
= Modulus elastisitas (kg/cm2)
L
= Panjang bentang (cm)
= 0.6 ⋅ fy ⋅ Aw atau (kgcm)
ø
= faktor reduksi
= 0.36 ⋅ fy ⋅ Ac (pipa)
w
= beban merata (t/m)
Vn = Kuat geser nominal penampang thd sb y,
Aw = Luas kotor plat badan (cm2)
Ae = 0.9 x Luas kotor pipa (cm2)
δ = lendutan (cm) =
5 ⋅ W ⋅ L4
384 ⋅ EI
2. Elemen Tarik
Elemen tarik baja adalah elemen pada konstruksi yang digunakan untuk menahan gaya tarik aksial.
Tahap – tahap perencanaan :
Tentukan syarat – syarat batas Es, fy, γ
Tentukan dimensi
A
Tugas Akhir
Desain Stadion Internasional
Arbor Reseda/L2A001020
Titi Puji Astuti/L2A001150
II - 7
BAB II STUDI PUSTAKA
A
Hitung beban – beban & Nn
Nu ≤ φNn
Nu ≤ φNn
Tidak
Ok
Ya
Nn = Kuat tarik rencana
Ag = Luas penampang bruto ( cm2)
= Ag ⋅ fy → φ = 0.9
Ae = Luas penampang netto (cm2)
= Ae ⋅ fy → φ = 0.75 )
3. Elemen Tekan
Elemen tekan baja adalah elemen pada konstruksi yang digunakan untuk menahan gaya tekan
aksial.
Nn = Ag ⋅ fcr = Ag ⋅
fy
λc =
ω
1.2 ≤ λc → ω = 1.25 ⋅ λc 2
0.25 < λc < 1.2 → ω =
1 Lk
⋅
⋅
λ r
fy
E
λc ≤ 0.25 → ω = 1
1.43
1.6 − 0.67 ⋅ λc
r=
Ix
A
Tahap – tahap perencanaan :
Tentukan syarat – syarat batas Es,fy, γ
Tentukan dimensi
Hitung beban – beban & Nn
Nu ≤ φNn
Tidak
A
Tugas Akhir
Desain Stadion Internasional
Arbor Reseda/L2A001020
Titi Puji Astuti/L2A001150
II - 8
BAB II STUDI PUSTAKA
A
Ya
λ=
Lk
< 200
r
Tidak
Ok
Ya
Nn = Kuat tarik rencana
Ag = Luas penampang bruto ( cm2)
= Ag ⋅ fy → φ = 0.85
Ae = Luas penampang netto (cm2)
ω = konstanta kelangsingan
Lk = Panjang langsing (cm)
r
Ix = momen inersia sumbu x (cm4)
= jari-jari girasi (xm)
4. Sambungan Las
Sambungan las yang digunakan dalam laporan ini adalah las tumpul penetrasi penuh dan las
tumpul penetrasi sebagian. Untuk las tumpul penetrasi penuh, faktor reduksi (ø) sebesar 0,9.
Sedangkan las tumpul penetrasi sebagian, faktor reduksi (ø) sebesar 0,75.
Las Tumpul → φy ⋅ Rnw = 0.9 ⋅ t ⋅ fy (bahan dasar)
→ φy ⋅ Rnw = 0.9 ⋅ t ⋅ fyw (Las)
Las Pengisi → Rn ≤ φRnw → Rn ≤ 0.75(0.6 ⋅ fnw )Aw
5. Plat Dasar kolom
Plat dasar kolom digunakan untuk menyalurkan gaya dan momen dari kolom ke bangunan bawah
(pondasi). Perencanaannya adalah sebagai berikut :
Tentukan syarat – syarat batas Es,fy, γ plat
Tentukan beban – beban P, M, P lateral
P
6M ⎞
⎛
+
Fp ≤ ⎜ q =
⎟
BC BC 2 ⎠
⎝
A
Tugas Akhir
Desain Stadion Internasional
Arbor Reseda/L2A001020
Titi Puji Astuti/L2A001150
II - 9
BAB II STUDI PUSTAKA
A
Tentukan Diagram q, V = ∫ q ⋅ M = ∫ V
Tentukan M
⎛ 6M ⎞
T =⎜
⎟
⎝ Fb ⎠
1
2
M
Tentukan Angkur : A =
Fp ≥ fp =
P M
±
→ Fp = 0.35 ⋅ f ' c
A S
d
0.6 ⋅ Fy
A = B ⋅C
Fb = 0.75 ⋅ Fy
2.5.2 Beton Bertulang
Beton Bertulang adalah material struktur yang terdiri dari campuran agregat kasar dan halus
dengan zat pengikat PC, dan air. Ciri utama dari material beton adalah kuat terhadap tekan, tahan
lama, dan memiliki berat sendiri yang relatif berat. Berikut ini beberapa elemen struktur yang dapat
dibentuk oleh beton bertulang :
™ Plat
Plat beton direncanakan untuk menahan beban merata mati dan hidup tiap satuan luas.
Perencanaannya sebagai berikut :
Tentukan syarat – syarat batas Es, γ , fy, µ , f ' c
Tentukan panjang bentang
Tentukan tebal plat (dengan bantuan syarat lendutan)
Hitung beban - beban
A
Tugas Akhir
Desain Stadion Internasional
Arbor Reseda/L2A001020
Titi Puji Astuti/L2A001150
II - 10
BAB II STUDI PUSTAKA
A
Tentukan momen yang menentukan
ρ min ≤ ρ ≤ ρ max
Hitung tulangan
ρ > ρ max
Pilih tulangan
s ≤ smax
Periksa lebar retak secara memeriksa lebar jaringan
s>smax
Tebal plat dan tulangan memadai
(hal 76 Cur I)
™ Balok
Balok adalah struktur yang dirancang untuk menahan momen lentur akibat beban.
Perencanaannya (hal 104 Cur I) :
Tentukan syarat – syarat batas
Tentukan panjang bentang
Tentukan ukuran balok
Hitung beban - beban
Tentukan momen yang menentukan
ρ min < ρ < ρ max
Hitung tulangan yang dibutuhkan
ρ < ρmax
Hitung tulangan tekan
Pilih tulangan
A
Tugas Akhir
Desain Stadion Internasional
Arbor Reseda/L2A001020
Titi Puji Astuti/L2A001150
II - 11
BAB II STUDI PUSTAKA
A
s < smax
Periksa lebar retak dengan memeriksa smax
s>smax
Penulangan balok dan tulangan memadai
Selain menahan momen luar, baik juga dirancang untuk menahan gaya lintang dan momen torsi akibat
beban.
Tentukan syarat – syarat batas Ec, fc, fy, fcs, fys
Tentukan panjang dan dimensi balok
Tentukan beban – beban & hitung Vu & Tu
Tentukan Vc & Tc
2,1 ⋅ Tu
Vc =
b ⋅ Vu
b ⋅ Vu
Tc =
2,1 ⋅ Tu
Tentukan
As sengkang =
φVs = Vu − φVc
φTs = Tu − φTc
(φVs ⋅ b ⋅ y )
φfy
S sengkang = (α ⋅ A ⋅ b ⋅ h ⋅ φfy )
φTs
As Torsi =
b + d 2 ⋅ Ts
⋅
b ⋅ d α ⋅ φfy
™ Kolom
Kolom adalah elemen struktur untuk menahan beban aksial ( hal 104 Cur IV)
Pilih ukuran kolom dan balok
A
Tugas Akhir
Desain Stadion Internasional
Arbor Reseda/L2A001020
Titi Puji Astuti/L2A001150
II - 12
BAB II STUDI PUSTAKA
A
Tentukan Ef dengan bantuan grafik 7.1 a dan 7.1 b dan hitung EIk dan EIb
Hitung perhitungan orde satu
Hitung ψ dengan rumus (5)
Tentukan K dengan diagram nomogram
Tentukan
Abaikan
orde dua
klu
kl
atau u a
r
h
Abaikan
orde dua
Gunakan grafik kelangsingan grafik 7.1.e
Hitung Cm dengan rumus (4)
Tentukan δ b dengan rumus (1)
Hitung et dari Mc
P'u
et ≥ (15 + 0.03h )mm
Tentukan tulangan kolom dengan grafik 6.1 – 6.3
2.5.3
Pondasi
Pemilihan sistem pondasi ini didasarkan atas pertimbangan:
1. Beban yang bekerja pada struktur relatif besar.
2. Pondasi tiang pancang dibuat dengan sistem sentrifugal, menyebabkan beton lebih rapat
sehingga dapat menghindari bahaya korosi akibat rembesan air.
3. Pelaksanaan pondasi tiang pancang relatif mudah dan cepat.
Tugas Akhir
Desain Stadion Internasional
Arbor Reseda/L2A001020
Titi Puji Astuti/L2A001150
II - 13
BAB II STUDI PUSTAKA
Tentukan Syarat – Syarat Batas Ec, fc, fy, fcs, fys
Daya Dukung Vertikal Tiang
Pancang
Berdasarkan Kekuatan Bahan
Ptiang = σ b (0.33 ⋅ f ' c ) ⋅ A
Berdasarkan Hasil Sondir
Qtiang =
Atiang ⋅ P O ⋅ C
+
3
5
Daya Dukung Ijin Tiang Group (Pall Group)
ϕ ⎡ (n − 1)m + (m − 1n )n ⎤
Eff = 1 −
90 ⎢⎣
⎥
⎦
m⋅n
Pmax Yang Terjadi Pada Tiang Akibat Pembebanan
Pmax =
∑ Pv ± My ⋅ Y
n
n ∑y
max
2
±
y
My ⋅ X max
nx x 2
∑
Kontrol Settlement
Penurunan Seketika
1− µ ⋅ 2
Si = qn ⋅ 2 B
Eu
⋅ Ip
Penurunan Konsolidasi
Sc =
Cc ⋅ H
po + ∆p
log
po
1 + eo
Kontrol Gaya Horisontal dan Vertikal
♣ Gaya Horisontal yang diijinkan
Mu
=x
Cu ⋅ d 3
Hu
=y
Cu ⋅ d 2
♣ Momen Maksimum Brooms
Hu =
2Mu
(1.5d + 0.5 f )
f =
Hu
9 ⋅ Cu ⋅ d
™ Lift
Lift merupakan alat transportasi manusia dan barang di dalam gedung dari satu tingkat ke
tingkat lain. Perencanaan lift disesuaikan dengan perkiraan jumlah lantai dan jumlah pengguna
Tugas Akhir
Desain Stadion Internasional
Arbor Reseda/L2A001020
Titi Puji Astuti/L2A001150
II - 14
BAB II STUDI PUSTAKA
lift. Dalam perencanaan lift, metode perhitungan adalah analisis terhadap konstruksi ruang
tempat lift dan balok penggantung katrol lift.
Fungsi ruang landasan adalah memberi kelonggaran agar pada saat lift mencapai lantai paling
bawah, lift tidak menumbuk dasar landasan dan menahan lift apabila terjadi kecelakaan,
misalnya tali putus.
™ Tangga
Sistem dan analisis perancangannya sama dengan Plat.
2.6
Pembebanan
Pada dasarnya beban dibagi menjadi beberapa jenis diantaranya adalah :
♠
Beban mati yaitu berat dari semua bagian suatu bangunan yang bersifat tetap.
♠
Beban hidup yaitu semua beban yang terjadi selama penggunaan suatu bangunan.
♠
Beban angin yaitu semua beban yang bekerja pada bangunan akibat tekanan udara.
(P = V 16) atau 42,5 +0.6h (pada struktur langsing)
2
♠
Beban gempa yaitu semua beban statik ekivalen yang bekerja pada bangunan gedung akibat
gempa.
Perencanaan beban gempa :
Analisa Struktur Frame Tahan Gempa
Tentukan Syarat – Syarat Batas Ec, fc, fy, fcs, fys
Memodelkan struktur & menentukan dimensi struktur
Menentukan tipe bangunan berdasarkan factor keamanan, jenis struktur dan pendetailan
Menentukan pembebanan dan kombinasi beban
Menentukan respon gempa berdasarkan jenis lokasi dan tanah
Menghitung beban lantai dan menentukan pusat massa
Tugas Akhir
Desain Stadion Internasional
Arbor Reseda/L2A001020
Titi Puji Astuti/L2A001150
II - 15
BAB II STUDI PUSTAKA
Jenis Tanah
Tanah Keras
Tanah Sedang
Tanah Khusus
Tugas Akhir
Desain Stadion Internasional
Tabel 2.4 Analisis
Kecepatan rambat
gelombang geser rerata,
ν s (m / s)
Nilai hasil Test
Penetrasi Standart,
N
Kuat geser nilai
rerata, S u (kPa)
v ≥ 350
N ≥ 50
S u ≥ 100
50 ≤ S u < 100
175 ≤ v < 350
15 ≤ N < 50
Atau semua jenis tanah lempung lunak dengan tebal total > 3 m dengan
PI > 20, Wn ≥ 40% dan Su < 25 kPa
Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi
Arbor Reseda/L2A001020
Titi Puji Astuti/L2A001150