BAB III ANALISIS

Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
BAB 3
ANALISIS PERHITUNGAN
3.1
PERHITUNGAN RESERVOIR (ALT.I)
Reservoir alternatif ke-I adalah reservoir yang terbuat dari struktur beton
bertulang. Pada program SAP2000 reservoir yang dimodelkan sebagai elemen
shell yang terdiri dari pelat dasar (bottom slab), dinding (wall) serta pelat
atas/pelat penutup (top slab). Tebal pelat rencana adalah :
 Pelat dasar (bottom slab)
= 25 cm
 Dinding (wall)
= 20 cm
 Pelat Penutup (top slab)
= 10 cm
Gambar 3.1 Pemodelan 3D Reservoir Beton Bertulang
Sumber : SAP2000 v11.
3.1.1 Pembebanan Pada Pelat
Input beban-beban pada pelat dasar, dinding dan pelat atas adalah :
Pelat dasar
 Dead (berat sendiri)
= dihitung otomatis oleh program.
 Uplift
= 1,45 ton/m2
 Water
= Bj air x h = 1 x 1,7 = 1,7 ton/m2
 Soil
= h x γ = 1,2 x 2,632 = 3,16 ton/m2
III-1
Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
Gambar 3.2 Uniform Load Values (Water)
Sumber : SAP2000 v11.
Gambar 3.3 Uniform Load Values (Uplift Pressure)
Sumber : SAP2000 v11.
Dinding
 Dead (berat sendiri)
 Water
 Soil
= dihitung otomatis oleh program.
= 1 ton/m2
= ka x γ = 0,589 x 2,632 = 1,55 ton/m2
III-2
Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
Gambar 3.4 Input Soil Surface Pressure Values (Bottom Face)
Sumber : SAP2000 v11.
Gambar 3.5 Input Water Surface Pressure Values (Bottom Face)
Sumber : SAP2000 v11.
Pelat Atas
 Dead (berat sendiri)
 Live
= dihitung otomatis oleh program.
= 100 kg/m2
III-3
Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
3.1.2 Perhitungan Momen Pelat
Analisis reservoir dengan program SAP2000 menghasilkan output berupa
momen arah x dan momen arah y (M11 dan M22). Berdasarkan hasil analisis
didapat bahwa momen maksimum terjadi pada pelat dasar yaitu berupa M11
sebesar 28,42 kN.m serta M22 sebesar 37,33 kN.m
Gambar 3.6 Output M22 pada pelat dasar
Sumber : SAP2000 v11.
Gambar 3.7 Output M22 pada dinding
Sumber : SAP2000 v11.
III-4
Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
Gambar 3.8 Output M22 pada pelat atas
Sumber : SAP2000 v11.
Untuk hasil selengkapnya dari hasil perhitungan momen pada pelat reservoir
dapat dilihat pada Lampiran 1, adapun resume hasil perhitungan momen
maksimum untuk arah x dan y adalah sebagai berikut :
a. Pelat atas penutup
Mux
= 2,72 kN.m/m
Muy
= 3,76 kN.m/m
b. Pelat Dinding
Mux
= 17,84 kN.m/m
Muy
= 30,34 kN.m/m
c. Pelat Dasar
Mux
= 28,42 kN.m/m
Muy
= 37,33 kN.m/m
3.1.3 Perhitungan Penulangan Pelat
Data Teknis (Pelat Dasar)
 Fc’
= 17,89 MPa
 Fy
= 320 MPa
 h
= 250 mm (tebal pelat)
 s
= 40 mm (selimut beton)
 D
= 13 mm (diameter tulangan rencana)
III-5
Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
Perhitungan Penulangan (Pelat Dasar)
D
d = h − d − = 250 − 40 − 6,5 = 203,5 mm
2
Mn =
Mu 37,33
=
= 46,66 kN. m
φ
0,8
Rn =
Mn
46,66 x 106
=
= 1,13
b x d2 1000 x 203,52
m=
ρ=
fy
0,85 x fc
′
=
320
= 21,04
0,85 x 17,89
1
2m. R n
1
2 x 21,04 x 1,13
(1 − √1 −
)=
(1 − √1 −
) = 0,0037
m
fy
21,04
320
ρmin =
1,4
= 0,0044
fy
0,85 x β1 x fc ′
600
0,85 x 0,85 x 17,89
600
ρb =
(
) = 0,0263
(
)=
fy
600 + fy
320
600 + 320
ρmax = 0,75 x ρb = 0,75 x 0,0263 = 0,02
ρmin < 𝜌 = 0,0044 > 0,0037 … … … . maka dipakai ρmin
As perlu = ρ x b x d = 0,0044 x 1000 x 203,5 = 890 mm2
s=
π
b
3,14
1000
x D2 x
=
x 132 x
= 149,085 mm ~ 100 mm
4
As
4
890
As pakai =
π
b 3,14
1000
x D2 x =
x 132 x
= 1327 mm2
4
s
4
100
As pakai > As perlu … … … … … … … . OK!
Digunakan tulangan diameter D 13 – 100 mm
Dengan cara yang sama seperti diatas dihitung penulangan untuk pelat dinding dan
pelat atas, sehingga didapatkan hasil seperti pada Tabel 3.1 dibawah ini :
III-6
Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
Tabel 3.1 Resume Hasil Perhitungan Penulangan Pelat
fc' (Mpa)
fy (Mpa)
h (mm)
s (mm)
D (mm)
Mx (kN.m)
My (kN.m)
D (mm)
Mn (kN.m)
Rn
m
ρ
ρ min
ρb
ρ max
ρ pakai
As perlu (mm2)
s (mm)
As pakai (mm2)
Tulangan
Pelat Dasar
Pelat Dinding
Pelat Atas
17.89
320
250
40
13
28.42
37.33
203.5
46.66
1.13
21.04
0.0037
0.0044
0.0263
0.02
0.0044
890
149,085 ~ 100
1327
D 13 - 100
17.89
320
200
40
13
17.84
30.34
153.5
37.93
1.61
21.04
0.0053
0.0044
0.0263
0.02
0.0053
818
162,28 ~ 100
1327
D 13 - 100
17.89
320
100
20
13
2.72
3.76
73.5
4.7
0.87
21.04
0.0028
0.0044
0.0263
0.02
0.0044
322
412 ~ 200
663
D 13 - 200
Sumber : hasil analisis konsultan.
3.1.4 Perhitungan Pondasi Telapak (Footplate)
Direncanakan pondasi reservoir beton bertulang sebagai pondasi telapak (footplate),
pada SAP2000 pondasi telapak dimodelkan sebagai tumpuan sendi. Pondasi telapak
diletakan disepanjang sisi pelat dasar setinggi h rencana.
Gambar 3.9 Pondasi telapak
III-7
Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
I.
Data Pondasi Telapak
Data Tanah
 Kedalaman pondasi (Df)
 Berat volume tanah (γ)
 Sudut geser dalam (Φ)
 Kohesi (c)
 Tahanan konus rata-rata (qc)
= 1,45 m
= 26,32 kN/m3
= 15°
= 22 kN/m2
= 20-35 kg/cm2
Dimensi Pondasi
 Lebar pondasi arah x (Bx)
 Lebar pondasi arah y (By)
 Tebal pondasi (h)
 Lebar kolom arah x (bx)
 Lebar kolom arah y (by)
= 1,2 m
= 2,8 m
= 0,5 m
= 0,2 m
= 2,5 m
Mutu Bahan
 Kuat tekan beton (fc’)
 Kuat Leleh Baja Tulangan (fy)
 Berat Beton
= 17,89 Mpa
= 320 Mpa
= 24 kN/m3
Beban Rencana Pondasi
 Gaya aksial akibat beban terfaktor
= 470,707 kN
Gambar 3.10 Gaya Aksial Pada Pondasi
Sumber : SAP2000 v11.
II. Kapasitas Dukung Tanah
Menurut Terzaghi
Kapasitas dukung ultimate tanah untuk jenis pondasi telapak menerus menurut
Terzaghi adalah :
q ult = c Nc + q̅Nq + 0,5γBNγ
III-8
Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
Dengan nilai Nc, Nq dan Nγ dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 3.1 Faktor-faktor Daya Dukung Untuk Persamaan Terzaghi
Sumber : Foundation Analysis and Design, J.E.Bowles
q ult = c Nc + q̅Nq + 0,5γBNγ
= (22 x 12,9) + (26,32 x 1,2 x 4,4) + (0,5 x 26,32 x 1,2 x 2,5)
= 462,25 kN/m2
qa =
q ult 462,25
=
= 154,08 kN/m2
3
3
III. Kontrol Tegangan Tanah
Tegangan tanah yang terjadi pada dasar pondasi adalah :
q=
Pu
470,707
=
= 140,09 kN/m2
A (1,2 x 2,8)
q a > 𝑞 = 154,08 𝑘𝑁/m2 > 140,09 𝑘𝑁/m2 … … . OK!
III-9
Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
3.2
PERHITUNGAN RESERVOIR (ALT.II)
Reservoir alternatif ke-II adalah reservoir yang terbuat dari fiber panel tank dengan
struktur pondasi dan balok dari beton bertulang. Pada program SAP2000 elemen yang
dimodelkan hanya elemen pondasi dan balok.
Panel Tank
Gambar 3.10 Potongan Fiber Panel Tank
3.2.1 Perhitungan Pembebanan
Beban pada reservoir (fiber panel tank kapasitas 50 m3) terdiri dari :
Beban Mati
= Auto Program SAP2000
Beban Hidup = 100 Kg/m2
Beban Air
= 50 m3 x 1000 kg/m3 = 50.000 kg
= 50 Ton/25 m2
3.2.2 Perhitungan Balok
Balok
Gambar 3.10 Denah Balok
III-10
Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
Gambar 3.10 Pemodelan balok/dudukan beton
Sumber : SAP2000 v11.
Direncanakan dimensi balok adalah 30 x 30 cm. Dari hasil analisis dengan program
SAP2000, diperoleh nilai gaya aksial akibat beban terfaktor sebesar 88,52 kN.
Gambar 3.10 Joint Reaction Force
Sumber : SAP2000 v11.
III-11
Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
Gambar 3.10 Output Momen 3-3 Pada Balok
Sumber : SAP2000 v11.
Perhitungan Penulangan Balok
Gambar 3.10 Luas Tulangan Balok
Sumber : SAP2000 v11.
III-12
Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
Tulangan Utama Balok
Jumlah tulangan atas =
363,345
= 2,7~ 3 D13
132,665
Jumlah tulangan bawah =
0
=0
132,665
Dipakai tulangan utama 6 D 13 mm
Tulangan Geser
As tulangan dia. 8 mm = 50,24 mm2
50,24
= 116,57 ~ 100
0,431
Dipakai sk Ø8-100
3.2.3 Perhitungan Pondasi Telapak
Pondasi untuk dudukan fiber reservoir adalah pondasi telapak setempat berbentuk segi
empat.
Pondasi
Gambar 3.10 Denah Perletakan Pondasi Setempat
I. Data Pondasi Telapak
Data Tanah
 Kedalaman pondasi (Df)
 Berat volume tanah (γ)
 Sudut geser dalam (Φ)
 Kohesi (c)
 Tahanan konus rata-rata (qc)
= 1,2 m
= 26,32 kN/m3
= 15°
= 22 kN/m2
= 20-35 kg/cm2
III-13
Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
Dimensi Pondasi
 Lebar pondasi arah x (Bx)
 Lebar pondasi arah y (By)
 Tebal pondasi (h)
 Lebar kolom arah x (bx)
 Lebar kolom arah y (by)
=1m
=1m
= 0,5 m
= 0,3 m
= 0,3 m
Mutu Bahan
 Kuat tekan beton (fc’)
 Kuat Leleh Baja Tulangan (fy)
 Berat Beton
= 17,89 Mpa
= 320 Mpa
= 24 kN/m3
Beban Rencana Pondasi
 Gaya aksial akibat beban terfaktor = 88,52 kN
Gambar 3.10 Gaya Aksial Pada Pondasi Setempat
Sumber : SAP2000 v11.
II. Kapasitas Dukung Tanah
Menurut Terzaghi
Kapasitas dukung ultimate tanah untuk jenis pondasi telapak berbentuk bujur
sangkar menurut Terzaghi adalah :
qult = 1,3 c Nc + q̅Nq + 0,4γBNγ
Dengan nilai Nc, Nq dan Nγ dapat dilihat pada Tabel 3.1 Faktor-faktor Daya Dukung
Untuk Persamaan Terzaghi.
III-14
Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
qult = 1,3 c Nc + q̅Nq + 0,4γBNγ
= (1,3 x 22 x 12,9) + (26,32 x 1,2 x 4,4) + (0,4 x 26,32 x 1 x 2,5)
= 534,23 kN/m2
qa =
III.
qult 534,23
=
= 178,08 kN/m2
3
3
Kontrol Tegangan Tanah
Tegangan tanah yang terjadi pada dasar pondasi adalah :
q=
Pu 88,52
=
= 88,52 kN/m2
A
1
qa > 𝑞 = 178,08 𝑘𝑁/m2 > 88,52 𝑘𝑁/m2 … … . OK!
IV.
Perhitungan Penulangan
Penulangan Plat Tapak
Diketahui beban ultimate Pu = 88,52 kN/m2
Momen maksimum yang terjadi :
Mu =
1
x Pu x L2
2
=
1
x 88,52 x 0,52
2
= 11,065 kN. m
Rasio baja tulangan :
d=h−d−
ρmin =
ρb =
D
= 500 − 40 − 6,5 = 453,5 mm
2
1,4
= 0,0044
fy
0,85 x β1 x fc ′
600
0,85 x 0,85 x 17,89
600
(
) = 0,0263
(
)=
fy
600 + fy
320
600 + 320
ρmax = 0,75 x ρb = 0,75 x 0,0263 = 0,02
III-15
Laporan Perhitungan Struktur Reservoir
Rn =
m=
ρ=
Mn
11,065 x 106
=
= 0,0673
b x d2 1000 x 453,52
fy
0,85 x fc
′
=
320
= 21,04
0,85 x 17,89
1
2m. R n
1
2 x 21,04 x 0,0673
(1 − √1 −
)=
(1 − √1 −
) = 0,0002
m
fy
21,04
320
ρmin < 𝜌 = 0,0044 > 0,0002 … … … . maka dipakai ρmin
As perlu = ρ x b x d = 0,0044 x 1000 x 453,5 = 1984 mm2
s=
π
b
3,14
1000
x D2 x
=
x 132 x
= 66,9 mm ~ 50 mm
4
As
4
1984
As pakai =
π
b 3,14
1000
x D2 x =
x 132 x
= 2653 mm2
4
s
4
50
As pakai > As perlu … … … … … … … . OK!
Maka digunakan D13 – 50 mm
III-16