perilaku pelat pracetak bangunan sederhana tahan

PERILAKU PELAT PRACETAK BANGUNAN
SEDERHANA TAHAN GEMPA DAN CEPAT BANGUN
Hendro Pramono1) Tavio 2) Data Iranata3)
1
Mahasiswa S2 Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Kampus ITS Sukolilo
Surabaya, Telp 031-5946094, email: [email protected]
2
Dosen Jurusan Teknik Sipil FTSP, ITS, Kampus ITS Sukolilo Surabaya, Telp 031-5946094, email:
[email protected]
3
Dosen Jurusan Teknik Sipil FTSP, ITS, Kampus ITS Sukolilo Surabaya, Telp 031-5946094, email:
[email protected]
ABSTRAK
Pada saat pasca gempa bumi (masa rehabilitasi), pembangunan kembali bangunan rumah tinggal
seringkali mengalami keterlambatan akibat rusaknya infrastruktur maupun sarana umum lainnya,
sehingga menyebabkan lambatnya proses perbaikan dan pembangunan kembali bangunan rumah tinggal.
Bangunan rumah tinggal dengan sistim pracetak (precast) yang didesain dengan daktilitas yang cukup
akan memberikan kemudahan, kecepatan dan keamanan yang baik pada proses pembangunannya di
daerah-daerah yang mengalami kerusakan akibat gempa bumi.
Dengan mendisain pelat lantai pracetak yang ringan dan kuat, dapat memberikan kontribusi yang cukup
pada reduksi beban struktur secara keseluruhan sehingga dapat mengurangi beban lateral akibat gaya
gempa secara significant. Rumah tinggal yang didisain dengan tingkat daktilitas yang cukup akan
memberikan tingkat keamanan yang baik bagi penghuni bangunan tersebut pada saat terjadinya gempa
bumi besar maupun akibat gempa-gempa susulan pada masa rehabilitasi pasca terjadinya gempa.
Dari penelitian ini diharapkan dapat diketahui bentuk desain pelat pracetak yang optimum untuk
mendukung struktur bangunan rumah cepat tahan gempa secara keseluruhan. Penelitian ini akan sangat
bermanfaat untuk mendapatkan desain bangunan rumah yang cepat dalam proses pembangunannya, dan
mampu berespon dengan baik akibat gaya gempa yang bekerja pada bangunan tersebut.
Analisa dan perhitungan komponen pelat lantai mengacu pada SNI 03-2847-2002 dan untuk perhitungan
gempa menggacu pada SNI 1726-2002 sedangkan software yang digunakan untuk menganalisa adalah
SAP 2000v9dan LUSAS untuk program non Linier nya. Hasil dari penelitian ini adalah desain pelat lantai
hollow core dengan ketebalan bervariasi antara 10cm, 12 cm dan 15 cm dengan panjang bentang plat 3m.
penggunaan pelat hollow core dapat memberikan reduksi beban mati yang cukup significant sehingga
secara umum dapat mengurangi volume beton dan baja tulangan yang digunakan dengan pembandingan
bentang bersih yang sama untuk pelat lantai konvensional. Dengan menggunakan plat hollow core setebal
10 cm dan 12 cm, diperlukan jumlah tulangan lentur yang sama (8-100), sedangkan dengan ketebalan 15
cm diperlukan tulangan10-100. Hal ini menunjukan bahwa ketebalan optimum untuk pelat hollow core
dengan bentang 3m adalah 10 cm.
Kata Kunci : Pelat, Lentur, Pelat Pracetak, Hollow Core, Gempa
1. PENDAHULUAN
Indonesia yang terletak pada 6 o LU dan 11o LS serta 95 o BT dan 141 o BT , dimana pada
letak geografis ini Indonesia berada di atas benturan tiga lempeng bumi, yaitu Lempeng
Eurasia, Lempeng Pasifik, dan Lempeng India Australia. Ditinjau secara geologis,
kepulauan Indonesia berada pada pertemuan 2 jalur gempa utama, yaitu jalur gempa
Hendro Pramono
Sirkum Pasifik dan jalur gempa Alpide Transasiatic. Karena itu, kepulauan Indonesia
berada pada daerah yang mempunyai aktivitas gempa bumi cukup tinggi
(PUSLITBANG, 2004).
Bangunan rumah tinggal dengan sistim pracetak (precast) yang didesain dengan
daktilitas yang cukup akan memberikan kemudahan, kecepatan dan keamanan yang
baik pada proses pembangunannya di daerah-daerah yang mengalami kerusakan akibat
gempa bumi. Keunggulan menggunakan pracetak antara lain kekuatannya terjamin
(karena dicetak di pabrik), dapat mempercepat waktu pelaksanaan (mudah
pemasangannya), dapat memperindah struktur dan dapat diproduksi massal (dalam
jumlah besar) sehingga dapat diaplikasikan untuk membangun rumah dalam jumlah
banyak (David, Philips & Wiliam, 1978). Karena bisa mempercepat waktu pelaksanaan,
maka dipastikan akan berpengaruh langsung terhadap penghematan biaya (Alfred,
2001).
Pelat lantai precast sebagai salah satu komponen struktur yang digunakan dalam
pembangunan rumah tinggal pracetak tahan gempa, sangat dibutuhkan dalam
mendukung keandalan struktur bangunan secara keseluruhan.
Pelat lantai selain berfungsi sebagai struktur sekunder juga dapat berfungsi sebagai
diafragma yang membantu menyalurkan gaya-gaya lateral akibat gempa ke rangka
struktur utama.
Dengan mendisain pelat lantai pracetak yang ringan dan kuat, dapat memberikan
kontribusi yang cukup berarti pada reduksi beban struktur secara keseluruhan sehingga
dapat mengurangi beban lateral akibat gaya gempa secara significant.
2. DASAR TEORI
a. Definisi Rumah Tinggal
Rumah adalah bangunan yang berfungsi sebagai tempat tinggal atau hunian yang
digunakan manusia untuk berlindung dari gangguan iklim dan makhluk hidup lainnya,
dan tempat awal pengembangan kehidupan dan penghidupan keluarga dalam
lingkungan yang sehat, aman, serasi dan teratur (UU No 4/1992 Pasal 1 ayat 1).
b. Konsep Rumah Tahan Gempa
Taraf keamanan minimum untuk bangunan gedung dan rumah tinggal yang masuk
dalam kategori bangunan tahan gempa, yaitu yang memenuhi berikut ini:
a. Bila terkena gempa bumi yang lemah, bangunan tersebut tidak mengalami kerusakan
sama sekali.
b. Bila terkena gempa bumi sedang, bangunan tersebut boleh rusak pada elemenelemen non-struktural, tetapi tidak boleh rusak pada elemen-elemen struktur.
c. Bila terkena gempa bumi yang sangat kuat: bangunan tersebut tidak boleh runtuh baik
sebagian maupun seluruhnya; bangunan tersebut tidak boleh mengalami kerusakan
yang tidak dapat diperbaiki; bangunan tersebut boleh mengalami kerusakan tetapi
kerusakan yang terjadi harus dapat diperbaiki dengan cepat sehingga dapat berfungsi
kembali. (Mulyanto, 2007)
c. Definisi beton pracetak
Perilaku pelat pracetak bangunan sederhana tahan gempa dan cepat bangun
Menurut SNI 2847-2002, beton pracetak merupakan eleman atau komponen beton tanpa
atau dengan tulangan yang dicetak terlebih dahulu sebelum dirakit. Dalam buku Precast
and Prestressed Concrete,
d. Dasar Teori Pelat
Sebuah pelat beton bertulang merupakan sebuah bidang datar yang lebar, biasanya
mempunyai arah horizontal, dengan permukaan atas dan bawahnya sejajar atau
mendekati sejajar.
Pelat biasanya ditumpu oleh gelagar , dinding pasangan batu atau dinding beton
bertulang, oleh batang-batang struktur baja, secara langsung oleh kolom-kolom, atau
tertumpu secara menerus oleh tanah.(Winter dan Nilson,1993).
e. Jenis-jenis Pelat
Pada umumnya ada beberapa jenis pelat apabila ditinjau dari bentuknya yaitu sebagai
berikut :
1. One way slab ; Plat dapat tertumpu hanya pada kedua sisi yang berlawanan
saja, seperti yang terlihat pada gambar (a), dimana pada keadaan ini aksi
structural dari pelat tersebut umumnya bersifat satu arah (one way). Bebanbeban yang ditahan oleh pelat ini dalam arah yang tegas lurus terhadap gelagargelagar penunjang.
2. Two way Slab ; Pelat dapat juga ditumpu pada ke empat sisinya seperti halnya
gambar (b), sehingga disini terdapat aksi pelat dua arah (two-way slab).
Hendro Pramono
3. Flat Plate ; Dalam beberapa kasus tertentu pelat beton ditumpu secara langsung
oleh kolom-kolom, seperti terlihat dalam gambar(d), tanpa memakai gelagar
atau girder. Plat yang demikian disebut sebagai pelat datar (flat plates) dan
umumnya dipakai apabila panjang bentang tidak terlalu besar dan beban yang
bekerja bukan merupakan beban yang berat.
Konstruksi pelat datar, (flat plates) yang seperti terlihat pada gambar (e) juga
tidak menggunakan gelagar, tetapi disini bagian pelat yang bearada didekat
kolom mempunyai ketebalan yang lebih besar dibandingkan dengan tebal pelat
bagian lainnya, dan bagian pelat yang tebal ini seringkali berfungsi sebagai
kepala kolom.
Kedua jenis pelat ini dipakai untuk mengurangi tegangan-tegangan yang terjadi
disekitar kolom. Bagian-bagian dari konstruksi seperti ini masing-masing
disebut sebagai panel turun (drop panel) dan Kapital Kolom (column
capital).
4. Grid slab ; Jenis pelat lainnya yang hampir menyerupai pelat datar adalah
Pelat Grid, seperti terlihat pada gambar (f), untuk mengurangi beban mati dari
konstruksi pelat penuh, dibentuk rongga-rongga dengan pola yang menyerupai
garis lurus dengan jalan menyelipkan baja, kayu atau lembaran lembaran papan
pada pelat tersebut.
Perilaku pelat pracetak bangunan sederhana tahan gempa dan cepat bangun
3. METODOLOGI
a. Diagram Alir Penelitian
START
Menetapkan desain rumah tinggal :
1. Rumah 1 lantai
2. Rumah 2 lantai
Preliminary Design
Pelat Pracetak
Bentuk Geometri Pelat Pracetak
(penampang melintang dan
memanjang)
Pembebanan
Gravity Load :
1. Dead Load
2. Live Load
Pembebanan Gempa (
Lateral Load )
Zona Gempa Menengah (
Wilayah 3&4 )
Kombinasi Pembebanan :
1. U = 1.2 DL + 1.6LL
2. U = 1.2 DL +1.0 LL ± 1.0 E
3. U = 0.9 DL ± 1.0 E
A
Zona Gempa Tinggi
( Wilayah 5&6 )
Hendro Pramono
A
Analisa Penampang Pelat
Pracetak
Desain Kebutuhan Tulangan Pelat
Pracetak
Cek Momen Nominal Pelat
tidak
Penampang Optimal
ya
Permodelan Sambungan
Pelat dan Balok
Sambungan Tipe 1 :
Sambungan Pelat - Balok
(Dry Joint)
Sambungan Tipe 2 :
Sambungan Pelat - Pelat
(Dry Joint)
Kontrol Kemampuan dan
Perilaku Sambungan
tidak
Memenuhi Kriteria
ya
Menetapkan Desain Pelat
Pracetak
FINISH
Perilaku pelat pracetak bangunan sederhana tahan gempa dan cepat bangun
a. Preliminary Desain
Desain awal dimensi pelat dihitung berdasarkan peraturan SNI 2847 – 2002 tabel 10.
Tanpa Penebalanb
Tegangan
Leleh,
fya ,
MPa
b
c
Panel
dalam
Panel Luar
Tanpa balok
pinggir
Dengan balok
pinggir
ln/33
ln/36
Panel
dalam
Panel Luar
Tanpa balok
pinggir
Dengan balok
pinggir
ln/36
ln/40
ln/40
400
ln/30
ln/33
ln/33
ln/33
ln/36
500
ln/28
ln/31
ln/31
ln/31
ln/34
Untuk tulangan dengan tegangan leleh diantara 300 Mpa dan 400 Mpa atau
diantara 400 Mpa dan 500 Mpa, gunakan interpolasi linier.
Penebalan panel didefinisikan dalam pasal 15.3.7.1 dan 15.3.7.2
Pelat dengan balok diantara kolom-kolomnya disepanjang tepi luar, Nilai
untuk balok tepi tidak boleh kurang dari 0.8
Dimana : ln = panjang bentang bersih (mm).
ln/36
ln/34
300
a
Dengan Penebalanb
ln/36
Untuk struktur beton ringan dengan berat jenis diantara 1500 kg/m3 sampai 2000
kg/m3, nila tadi harus dikalikan dengan (1,65 – 0,0003 wc) tetapi tidak kurang
dari 1,09 dimana wc adalah berat jenis dalam kg/m3.
b. Menentukan pembebanan struktur
Pembebanan struktur berdasarkan peraturan PPIUG 1987 dan untuk
pembebanan gempa berdasarkan SNI 1726 – 2002.
c. Analisa Struktur dengan SAP2000
Evaluasi hasil perhitungan struktur menggunakan SAP 2000 versi 11 untuk
mendapatkan gaya-gaya dalam untuk perencanaan struktur bangunan.
d. Desain tulangan lentur pelat berdasarkan SNI 2847 – 2002
Desain tulangan lentur pelat berdasarkan SNI 2847 – 2002. Dengan variable
desain yang akan digunakan adalah diameter tulangan longitudinal,diameter
tulangan transversal dan dimensi pelat.
Dimana prosedur desain tulangan lentur pada pelat adalah sebagai berikut :
1. Input Mu.
2. Menghitung rasio material, m.
m
fy
0,85. fc '
3. Menghitung koefisien tegangan penampang, Rn :
Mn
Rn 
 .b.d ²
4. Menghitung ratio tulangan, ρ

1 
2.Rn 
. 1 1

m
0,85. f c ' 
5. Menghitung ratio tulangan minimum, ρmin :
Hendro Pramono
 min 
min 
1, 4
fy
atau
fc '
4. f y
ρmin yang diambil yang paling besar antara 2 rumus diatas.
6. Menghitung β1:
β1 = 0,85 , jika fc’<30 MPa
 f '30 
1  0,85  0.05 c
 , jika fc’>30 MPa
 7 
β1 = 0,65 , jika fc’> 58 MPa
7. Menghitung ratio tulangan balance, ρb
b  1.
0,85. f c ' 600
.
, jika ρmin < ρ
fy
600  f y
Perbesar penampang, jika ρmin > ρ
8. Menghitung luas tulangan terpasang, As :
As = ρ. b. d , jika ρmin < ρ
As = ρmin . b . d , jika ρmin > ρ
Syarat : ρmin ≤ ρ < ρmax
e. Kontrol Kemampuan Layan
Kontrol kemampuan layan terhadap pracetak yang dilakukan melitputi control
lebar retak dan control daktilitas pelata akibat beban berguna.
4. HASIL DAN ANALISA
Dari perhitungan prelemenary design, digunakan 3 type pelat hollow core dengan
masing-masing ketebalan 10cm, 12cm, dan 15 cm dengan bentang 3m dan lebar 1m.
dari masing-masing type ini kemudian akan dicoba diberikan beban dengan kombinasi
1.2DL + 1.6 LL.
PELAT TYPE 1
PELAT TYPE 2
Perilaku pelat pracetak bangunan sederhana tahan gempa dan cepat bangun
PELAT TYPE 3
Dari ke-3 type pelat tersebut kemudian dianalisa dengan program xtrac untuk
mengetahui berapa besar curvature ductility dari penampang tersebut. Analisa dilakukan
dengan memberikan pembebanan akibat gravitasi (1.2DL + 1.6 LL) yang
dikombinasikan dengan gaya aksial yang bekerja searah sumbu memanjang plat sebesar
10.000N.
Pada masing-masing type pelat dicoba dengan dua macam penulangan, yaitu dengan
-6@100 pada tulangan tekan, dan -8@100mm pada tulangan tarik. Sedangkan
penulangan yang lain diberikan tulangan yang sama (-10@100mm) baik pada tulangan
takan maupun tulangan tarik.
Hasil running program Xtrac untuk pelat 12 cm
Dari hasil running program xtrac dapat diketahui berapa besarnya curvature ductility
penampang akibat kombinasi beban yang diberikan. Selain itu juga dapat diketahui
berapa moment leleh penampang dengan untuk masing-masing tulangan yang diberikan
dan berapa besarnya ultimate moment dan overstregth factornya.
5. KESIMPULAN
Dari hasil Analisa dan perhitungan komponen pelat lantai yang telah dilakukan serta
verifikasi dengan menggunakan program xtrac di dapatkan hasil sebagai berikut :
1. Didapatkan desain pelat lantai hollow core dengan ketebalan bervariasi antara
10cm, 12 cm dan 15 cm dengan panjang bentang plat 3m.
Hendro Pramono
2. penggunaan pelat hollow core dapat memberikan reduksi beban mati yang
cukup significant sehingga secara umum dapat mengurangi volume beton dan
baja tulangan yang digunakan dengan pembandingan bentang bersih yang sama
untuk pelat lantai konvensional.
3. Dengan menggunakan plat hollow core setebal 10 cm dan 12 cm, diperlukan
jumlah tulangan lentur yang sama (8-100), sedangkan dengan ketebalan 15 cm
diperlukan tulangan10-100.
4. Hal ini menunjukan bahwa ketebalan optimum untuk pelat hollow core dengan
bentang 3m adalah 10 cm.
5. Ketiga type pelat memberikan performance ductility yang baik, mencapai 31.04
sampai dengan 46.35
6. Moment leleh penampang dengan tulangan terpasang jauh melampai kebutuhan
moment akibat kombinasi beban gravitasi (1.4DL + 1.6 LL)
6. DAFTAR PUSTAKA
1. Keputusan Menteri Negara Perumahan Rakyat No.08/ KTPS /BKP4N / 1996
2. Surat Keputusan Menteri Permukiman da Prasarana Wilayah No.373 / KTPS /
2001
3. Mulyanto, “ Pedoman Membangun Rumah Sederhana Tahan Gempa”.
4. www.mulyanto.wordpress.com. Yogyakarta. UGM.
5. Nawy, Edward G. 1998. “Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar”.
Diterjemahkan oleh Ir. Bambang Suryoatmono, M.Sc. Bandung : PT. Refika
Aditama
6. Winter, George dan Nilson, Arthur H. 1993. “Perencanaan Struktur Beton
Bertulang”. Disunting oleh Prof.Ir. M. Sahari Besari, M.Sc, Ph.D, Ir. Sindur P.
Mangkoesoebroto,MSEM, Ph.D, Ir. Priyo Suprobo, MS, Ph.D, Jakarta :
PT.Pradnya Paramita
7. Litbang, “ Peta Zona Gempa Indonesia Sebagai Acuan Dasar Perencanaan”,
Pusat Litbang Sumber Daya Air.
8. Standart Nasional Indonesia -1726-2002_, “Standar Perencanaan Ketahanan
Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung”.
9. www.infobangunan .com