Bab IV Perencanaan Elemen Struktur Beton Bertulang

7/22/2019 Bab IV Perencanaan Elemen Struktur Beton Bertulang

1/33

Tugas Besar KL 4211 Perancangan Dermaga Pelabuhan 2013

1Kelompok 12

BAB VI

PERENCANAAN ELEMEN STRUKTUR BETON BERTULANG

Berikut diuraikan perencanaan elemen struktur beton bertulang pada dermaga.

Perhitungan yang lebih detail dari perencanaan masing-masing elemen akan

ditampilkan dalam bagian lampiran.

6.1 Perencanaan Pile Cap Dermaga

6.1.2 Ketebalan Pile Cap terhadap Punching Shear Tiang Pancang

Ketebalan pile cap harus memadai untuk menerima punching shear dari gaya aksial

masing-masing tiang. Dari kombinasi pembebanan ultimate, besarnya gaya aksial

ultimate pada tiang pancang adalah 1992,484 kN.

Diperiksa ketebalan 1000 mm terhadap punching shear dari tiang pancang

Kapasitas geser penampang

2063.036

1

6c c oV f

k

b d

N

Kapasitas geser penampang ultimate

1.2 DL

2025.056

Vu P

DidapatVc > Vu, maka ketebalan pile cap 1000 mm mampu menerima punching

shear hingga 2063.036 kN, sehingga aman terhadap gaya aksial dari tiang pancang.


2/33


2Kelompok 12

6.1.2 Penulangan Pile Cap

Digunakan penulangan minimum (susut dan rangkak) pada pile cap di kedua sisi

(atas dan bawah) dan kedua arah penulangan.

min

2

0.0018

m3 m105

s

s

A

bd

A

Digunakan tulangan D25 dengan jarak 100 mm di kedua sisi dan kedua arah.

6.2 Perencanaan Balok Dermaga

6.2.1 Balok Memanjang (B1)

Balok memanjang memiliki span 4 m dengan ukuran penampang balok 1 m x 0.6 m.

Nilai momen ultimate dan gaya geser ultimate terbesar pada balok crane dari hasil

analisis struktur adalah:

3

3

2

535.381

503.1

kN-m

kN-m32

703.003

kN

u

u

u

M M

M M

V V

6.2.1.1 Penulangan Lentur Balok Memanjang (B1)

Digunakan tulangan ulir 22 sebanyak 6 buah yang dibuat dalam 1 baris pada bagian

bawah balok

untuk menahan momen positif. Dari tulangan tersebut diperoleh

tahanan momen nominal positif balok

2

662 0 ..3 3

na

M As Fy d

kN m

Tahanan momen nominal positif balok lebih besar dari momen ultimatenya, maka

jumlah tulangan yang dipakai telah memenuhi syarat.


3/33


3Kelompok 12


atas balok

untuk menahan momen negatif. Dari tulangan tersebut diperoleh tahanan

momen nominal negatif balok

2

662 0 ..3 3

n

aM As Fy d

kN m

Tahanan momen nominal negatif balok lebih besar dari momen ultimatenya, maka


6.2.1.2 Penulangan Geser Balok Memanjang (B1)

Digunakan tulangan sengkang delapan kaki D16 dengan jarak antar sengkang 176

mm

untuk menahan gaya geser pada balok.

Kapasitas geser sengkang

836.235

s

Av Fy dV

SkN

Kapasitas geser beton tanpa tulangan

1'

6

= 541.3 kN213

c cV f bd

Kapasitas geser beton bertulang

1377.556

n s cV V V

kN

Kapasitas geser beton bertulang lebih besar dari gaya geser ultimatenya, maka

jumlah sengkang memenuhi syarat.


4/33


4Kelompok 12

6.2.2 Balok Melintang (B2)

Balok B2 memiliki span 4 m dengan ukuran penampang balok 1 m x 0.6 m.

Nilai momen ultimate dan gaya geser ultimate terbesar pada balok B2 dermaga dari

hasil analisis struktur adalah:

3

3

2

535.554

511.

kN-m

kN-m29

702.944

kN

u

u

u

M M

M M

V V

6.2.2.1 Penulangan Lentur Balok Melintang (B2)


bawah balok

untuk menahan momen positif. Dari tulangan tersebut diperoleh

tahanan momen nominal positif balok

2

662 0 ..3 3

na

M As Fy d

kN m

Tahanan momen nominal positif balok lebih besar dari momen ultimatenya, maka



atas balok

untuk menahan momen negatif. Dari tulangan tersebut diperoleh tahanan

momen nominal negatif balok

2

662 0 ..3 3

n

aM As Fy d

kN m

Tahanan momen nominal negatif balok lebih besar dari momen ultimatenya, maka



5/33


5Kelompok 12

6.2.2.2 Penulangan Geser Balok Melintang (B2)

Digunakan tulangan sengkang delapan kaki D16 dengan jarak antar sengkang 176

mm

untuk menahan gaya geser pada balok.

Kapasitas geser sengkang

836.235

s

Av Fy dV

S

kN

Kapasitas geser beton tanpa tulangan

1 '6

= 541.3 kN213

c cV f bd

Kapasitas geser beton bertulang

1377.556

n s cV V V

kN

Kapasitas geser beton bertulang lebih besar dari gaya geser ultimatenya, maka

jumlah sengkang memenuhi syarat.


6/33


6Kelompok 12

6.3 Perencanaan Pelat Lantai

6.3.1 Punching ShearPelat Lantai oleh Beban Truk

Ketebalan pelat lantai dermaga harus mampu menerima gaya punching shear dari

beban gandar truk rencana (10 ton) tanpa memerlukan tulangan geser. Dalam hal ini

punching shear diakibatkan oleh beban gandar 45 ton dengan area kontak 2500 mm

11500 mm.

Diuji pelat dengan tebal 300 mm terhadap punching shear tersebut

Beban punching shear ultimate pada pelat

1.2 1.6

296, 004

Vu DL LL

kN

Keliling penampang kritis:

0 1 22 2

2 2

28,550 mm

d db b b

Kapasitas geser penampang kritis:

0

4,644,862.14

1'

6c cV f b

kN

d

Vc lebih besar dari Vu, maka tebal pelat 300 mm mencukupi untuk pelat lantai

platform.

6.3.2 Penulangan Pelat Lantai

Pelat lantai dengan ukuran lx x ly = 4 m 4 m akan direncanakan sebagai pelat dua

arah dengan tebal pelat 300 mm.


7/33


7Kelompok 12

Gambar 3.23 Momen pada pelat

Beban ultimate yang bekerja pada pelat

2

1.2 1.6

56.496 /

Wu DL LL

kN m

6.3.2.1 Penulangan Arah x

Momen ultimate pelat arah x

2

47.005

0.001

. /

ux u lx

lebar pelat

M W lx C

kN m m

Digunakan tulangan D13 dengan jarak antar tulangan 200 m

untuk menahan momen

dalam arah x.

Tahanan momen nominal pelat arah x

71.818

2

. /

nx

lebar pelat

aM As Fy d

kN m m

Tahanan momen nominal pelat dalam arah x lebih besar dari momen ultimatenya,

maka jumlah tulangan yang dipakai telah memenuhi syarat.


8/33


8Kelompok 12

6.3.2.2 Penulangan Arah y

Momen ultimate pelat arah y

2

40.677

0.001

. /

ly u ly

lebar pelatk

M W ly C

N m m

Digunakan tulangan D13 dengan jarak antar tulangan 250 m

untuk menahan momen

dalam arah y.

Tahanan momen nominal pelat arah y

57.644

2

. /

ny

lebar pelat

aM As Fy d

kN m m

Tahanan momen nominal pelat dalam arah y lebih besar dari momen ultimatenya,

maka jumlah tulangan yang dipakai telah memenuhi syarat.

6.3.2.3 Penulangan Susut

Untuk tulangan susut digunakan tulangan susut minimum

m

2

in

0.0018 1000 3 00

540

As b h

mm

90

tulangan

s

A b

S mmA

Maka digunakan tulangan 8dengan jarak antar tulangan 90 mm.


9/33


9Kelompok 12

LAMPIRAN

Detail Perhitungan Punching Shear Pile Cap

dead load DL 24 kN/m3

gaya aksial tiang pancang P 1992.484 kN

kuat tekan beton fc 35 Mpa

tinggi pile cap h 1000 mm

selimut beton d' 75 mm

tebal pile cap efektif d 925 mm

diameter tiang pancang D 600 mm

diameter kritis Dk 1200 mm

0.6

keliling penampang kritis b0 = Dk

b0 3769.911184 mm

kapasitas geser penampang Vc = (1/6) fc (b0) (d) Vc 2063036.319 N

2063.036319 kN

Vu = 1.2 (DL) + P

Vu 2025.056033 kN

punching shear tiang pancang

Vc >> Vu , maka pile cap mampu menahan beban puncing shear dari tiang pancang

perhitungan punching shear tiang pancang pada pile capdata

kapasitas geser penampang


10/33


10Kelompok 12

Detail Penulangan Lentur Balok Memanjang (B1) Sisi Bawah

penulangan lentur balok B1 sisi bawah (M3+)data


kuat tarik tulangan fy 400 MPa

lebar balok b 600 mm

tinggi balok h 1000 mm

diameter tulangan lentur D 22 mm

diameter tulangan geser D 16 mm

tebal bersih selimut beton ts 40 mm

jarak tulangan thd sisi luar beton ds = ts + + D/2

67

jarak pusat tulangan lentur ke sisibeton (diperkirakan)

d' 85 mm

tebal balok efektif d 915 mm

block depth factor 1 = 0.85 - 0.05 (fc' - 30) / 7

0.814285714

0.8

Momen ultimate (dari hasil pemodelan) Mu 535.3813 kN.m

keadaan setimbang penampang

rasio tulangan balanced b=( 0.85 fc' 1 / fy ) x (600 /

(600 + fy ))

0.0363375

jumlah tulangan maksimum per baris tulangan

faktor tahanan momen maksimum Rmax= 0.75 b fy * 1 - 1/2 x 0.75

b fy / (0.85 fc') +

8.903985268 mm

jumlah tulangan maksimum dalam satu

barisns = ( b -2 ds ) / (25 + D)

9


11/33


11Kelompok 12

jarak horizontal pusat ke pusat antar

tulanganx

= (b - ns x D - 2 x ds) / (ns -

1)

33.5

jarak vertikal pusat ke pusat antartulangan

y = D + 25

47 N.mm

rasio tulangan minimum dan maksimum

rasio tulangan minimum min = 1.4 /fy

0.0035

rasio tulangan maksimum max = 0.75 b

0.027253125

menentukan rasio tulangan akibat momen yang bekerja

momen nominal rencana Mn Mu /

669.226625

m = fy /0.85 fc'

13.44537815

Kuat balok yang diperlukan Rn = Mn / b dx^2

1.332231728 Mpa

rasio tulangan tarik

0.003408691


12/33


12Kelompok 12

jumlah tulangan n = As / As1

6 buah

titik berat tulangan

jumlah baris tulangan nb 1 baris

baris kejumlah

tulangan,ni

jarak, yi ni * yi

1 6 67 402

2 0 0 0

3 0 0 0

n = 6 ni * yi = 402

letak titik berat tulangan yang benar d' = ( ni * yi ) / n67 mm

67 < 85

perkiraan d' sudah benar

tahanan momen baloktinggi efektifbalok yang benar d = h - d'

933

tinggi blok tekanan persegi ekivalen a = As fy / (0.85 fc' b)

51.11028048

momen nominal Mn = As fy (d - a/2) 10^-6

827.8787393

tahanan momen nominal Mn 662.3029914

Mn>>Mu, maka balok kuat menahan momen ultimate


13/33


13Kelompok 12

Detail Penulangan Lentur Balok Memanjang (B1) Sisi Atas

penulangan lentur balok B1 sisi atas (M3-)data









67


d' 85 mm



0.814285714 0.8




(600 + fy ))

0.0363375



b fy / (0.85 fc') +

8.903985268 mm


barisns = ( b -2 ds ) / (25 + D)

9


tulanganx

= (b - ns x D - 2 x ds) / (ns -

1)

33.5


14/33


14Kelompok 12

jarak vertikal pusat ke pusat antar

tulangany = D + 25

47 N.mm



0.0035

rasio tulangan minimum max = 0.75 b

0.027253125

menentukan rasio tulangan akibat momen yang bekerjamomen nominal rencana Mn Mu /

628.9145

m = fy /0.85 fc'

13.44537815


1.251982243 Mpa


0.003198742

>> min, maka rasio tulangan yang digunakan adalah yang dihitung

0.0035


15/33


15Kelompok 12

6 buah



baris kejumlah

tulangan,ni

jarak, yi ni * yi

1 6 67 402

2 0 0 03 0 0 0

n = 6 ni * yi = 402

letak titik berat tulangan yang benar d' = ( ni * yi ) / n

67 mm

67 < 85


tahanan momen baloktinggi efektif balok yang benar d = h - d'

933


51.11028048


827.8787393




16/33


16Kelompok 12

Detail Penulangan Geser Balok Memanjang (B1)

penulangan geser B1data


kuat tarik tulangan geser fy geser 400 Mpa





block depth factor 1= 0.85 - 0.05 (fc'- 30) / 7

0.81

0.6diameter tulangan D 16 mm

gaya geser ultimate (dari hasilpemodelan)

Vu 703.003 kN.m

kapasitas penampang

kapasitas geser beton tanpa tulangan Vc = 1/6 fc' b d 541.3213002 kN

cek penampang

kapasitas geser sengkang Vs = Vu / - Vc630.3503665 kN

kapasitas geser sengkang maksimum Vs max = 2/3 (fc') b d 2165.285201 kN

Vs < Vs max, maka luas penampang memenuhi syarat

cek kebutuhan tulangan geser

Vc / 2 162.39639Vu >> Vc / 2, maka diperlukan tulangan geser

cek jarak antar tulangan geser

Vc 324.7927801

Vu >> Vc, maka jarak antar sengkang S, adalah Av fy d / Vs

luas penampang setiap sengkang Av = 2 x 1/4 D^2402.1238597 mm2


17/33


17Kelompok 12

jarak antar sengkang S = Av fy d / Vs

S 230 mm

cek jarak antar tulangan geser maksimum

jarak antar sengkang maksimum S max= 8 x D tulanganlongitudinal

176 mm

S >> S max, maka digunakan jarak antar sengkang maksimum S max

S 176 mm

kapasitas geser sengkang yang dihitung Vs = Av fy d / S

836.2348445 kN

kapasitas geser total beton bertulang Vn = Vs + Vc

1377.556145 kN


18/33


18Kelompok 12

Detail Penulangan Lentur Balok Melintang (B2) Sisi Bawah

penulangan lentur balok B2 sisi bawah (M3+)data









77


d' 85 mm



0.814285714

0.8




(600 + fy ))

0.0363375



b fy / (0.85 fc') +

8.903985268 mm


barisns = ( b -2 ds ) / (25 + D)

9


19/33


19Kelompok 12


tulanganx

= (b - ns x D - 2 x ds) / (ns -

1)

31

jarak vertikal pusat ke pusat antartulangan

y = D + 25

47 N.mm



0.0035

rasio tulangan maksimum max = 0.75 b

0.027253125


momen nominal rencana Mn Mu /

669.442125

m = fy /0.85 fc'

13.44537815


1.332660724 Mpa


0.003409815


20/33


20Kelompok 12

jumlah tulangan n = As / As1

6 buah



baris kejumlah

tulangan,ni

jarak, yi ni * yi

1 6 67 402

2 0 0 0

3 0 0 0

n = 6 ni * yi = 402

letak titik berat tulangan yang benar d' = ( ni * yi ) / n67 mm

67 < 85


tahanan momen baloktinggi efektifbalok yang benar d = h - d'

933


51.11028048


827.8787393




21/33


21Kelompok 12

Detail Penulangan Lentur Balok Melintang (B2) Sisi Atas

penulangan lentur balok B2 sisi atas (M3-)data









77


d' 85 mm



0.814285714 0.8




(600 + fy ))

0.0363375



b fy / (0.85 fc') +

8.903985268 mm


barisns = ( b -2 ds ) / (25 + D)

9


tulanganx

= (b - ns x D - 2 x ds) / (ns -

1)

31


22/33


22Kelompok 12

jarak vertikal pusat ke pusat antar

tulangany = D + 25

47 N.mm



0.0035

rasio tulangan minimum max = 0.75 b

0.027253125

menentukan rasio tulangan akibat momen yang bekerjamomen nominal rencana Mn Mu /

639.112625

m = fy /0.85 fc'

13.44537815


1.272283685 Mpa


0.003251796

>> min, maka rasio tulangan yang digunakan adalah yang dihitung

0.0035


23/33


23Kelompok 12

6 buah



baris kejumlah

tulangan,ni

jarak, yi ni * yi

1 6 67 402

2 0 0 03 0 0 0

n = 6 ni * yi = 402

letak titik berat tulangan yang benar d' = ( ni * yi ) / n

67 mm

67 < 85


tahanan momen baloktinggi efektif balok yang benar d = h - d'

933


51.11028048


827.8787393




24/33


24Kelompok 12

Detail Penulangan Geser Balok Melintang (B2)

penulangan geser B2data


kuat tarik tulangan geser fy geser 400 Mpa





block depth factor 1= 0.85 - 0.05 (fc'- 30) / 7

0.81

0.6diameter tulangan D 16 mm

gaya geser ultimate (dari hasilpemodelan)

Vu 702.944 kN.m

kapasitas penampang

kapasitas geser beton tanpa tulangan Vc = 1/6 fc' b d 541.3213002 kN

cek penampang

kapasitas geser sengkang Vs = Vu / - Vc630.2520332 kN

kapasitas geser sengkang maksimum Vs max = 2/3 (fc') b d 2165.285201 kN

Vs < Vs max, maka luas penampang memenuhi syarat

cek kebutuhan tulangan geser

Vc / 2 162.39639Vu >> Vc / 2, maka diperlukan tulangan geser

cek jarak antar tulangan geser

Vc 324.7927801

Vu >> Vc, maka jarak antar sengkang S, adalah Av fy d / Vs

luas penampang setiap sengkang Av = 2 x 1/4 D^2402.1238597 mm2


25/33


25Kelompok 12

jarak antar sengkang S = Av fy d / Vs

S 230 mm

cek jarak antar tulangan geser maksimum

jarak antar sengkang maksimum S max= 8 x D tulanganlongitudinal

176 mm

S >> S max, maka digunakan jarak antar sengkang maksimum S max

S 176 mm

kapasitas geser sengkang yang dihitung Vs = Av fy d / S

836.2348445

kapasitas gesertotal beton bertulang Vn = Vs + Vc

1377.556145


26/33


26Kelompok 12

Detail Perhitungan Punching ShearPelat Oleh Beban Truk

perhitungan punching shear pelat lantai oleh trukdata

dead load DL 24 kN/m3

live load LL 30 kN


tebal pelat h 300 mm


tebal pelat efektif d 275 mm

area kontak truk b1 2500 mmb2 11500 mm

0.6

keliling penampang kritis

b0 = 2(b1 + d/2) + 2(b2+d/2)

28550 mm

kapasitas geser penampang

Vc = (1/6) fc (b0) (d)

4644862.14 N

kapasitas geser penampang ultimate

Vu = 1.2 (DL) + 1.6 (LL)

296400 N

Vc >> Vu , maka pile cap mampu menahan beban puncing shear dari tiang

pancang


27/33


27Kelompok 12

Detail Penulangan Pelat

penulangan lentur pelat lantaidata

dead load DL 7.08 kN/m2

live load LL 30 kN/m2



panjang pelat ly 4000 mm

lebar pelat lx 4000 mm

tinggi pelat h 300 mm


tebal balok efektif d 275

block depth factor 1 = 0.85 - 0.008 (fc' - 30)

0.81

0.8


diameter tulangan susut D 8 mm

tebal pelat efektif

jarak tulangan arah x ke permukaan

terluar

dx = h - d' - 1/2 D

268.5

jarak garis netral dari serat tekanterluar

cx = (600 / (600 + fy ) ) dx

161.1 mm

jarak tulangan arah y ke permukaanterluar

dy = h - d' - D - 1/2 D

255.5


28/33


28Kelompok 12

jarak garis netral dari serat tekanterluar

cy = (600 / (600 + fy ) ) dy

153.3 mm

koefisien momen pelat

perbandingan ly / lx ly / lx 1

koefisien momen pelat Mlx Clx 52

koefisien momen pelat Mtx Ctx 0

koefisien momen pelat Mly Cly 45

koefisien momen pelat Mty Cty 0

beban yang bekerja pada pelatbeban terfaktor Wu = 1.2 (DL) + 1.6 (LL)

56.496 kN/m2

perhitungan momen pelat

momen lapangan arah x Mlx = 0.001 x Wu x lx^2 x Clx kN.m / m

47.004672

momen tumpuan arah x Mtx = 0.001 x Wu x lx^2 x Ctx kN.m / m

0

momen lapangan arah y Mly = 0.001 x Wu x lx^2 x Cly kN.m / m

40.67712

momen tumpuan arah x Mty = 0.001 x Wu x lx^2 x Cty kN.m / m

0


29/33


29Kelompok 12

tulangan pelat arah xkeadaan setimbang penampang

rasio tulangan balanced b = 0.85 fc' 1 cx / (dx fy)0.03614625


rasio tulangan minimum min 0.0018

rasio tulangan maksimum max = 0.75 b0.027109688


momen nominal rencana Mn = Mux / 58.75584

m = fy / (0.85 fc')

13.44537815

ditinjau pelat lantai selebar 1 m b 1000 m

Kuat pelat yang diperlukan Rn = Mn / b dx^2

0.815009103 Mpa


0.002066224

>> min, maka rasio tulangan yang digunakan adalah yang dihitung 0.002066224

luas area penulangan dan jumlah tulangan

luas area tulangan As = b dx554.7810916

luas satu tulangan As1 = ( D^2 / 4 )132.7322896 mm2

jarak antar tulangan S = As1 b /As

200 mm

jumlah tulangan per meter n = As / As1

5 buah

2 2y y n y

y

f f R mf

mf


30/33


30Kelompok 12

jarak antar tulangan maksimum S max = 3h

900 mm

S


31/33


31Kelompok 12

tulangan pelat arah ykeadaan setimbang penampang

rasio tulangan balanced b = 0.85 fc' 1 cy / dy fy0.03614625


rasio tulangan minimum min 0.0018

rasio tulangan maksimum max = 0.75 b0.027109688


momen nominal Mn = Muy / 50.8464

m = fy /0.85 fc'

13.44537815

ditinjau pelat lantai selebar 1 m b 1000 m

Kuat pelat yang diperlukan Rn = Mn / b dx^2

0.778894076 Mpa


0.001973416

>> min, maka rasio tulangan yang digunakan adalah yang dihitung 0.001973416

luas area penulangan dan jumlah tulangan

luas area tulangan As = b dy

504.2077442

luas satu tulangan As1 = ( D^2 / 4 )132.7322896 mm2

jarak antar tulangan S = As1 b /As

250 mm

jumlah tulangan per meter n = As / As1

4 buah

jarak antar tulangan maksimum S max = 3h

2

2y y n y

y

f f R mf

mf


32/33


32Kelompok 12

900 mm

S


33/33


yt = h/2

150

momen retak Mcr = fr Ig / yt

62118837.72

momen maksimum akibat beban (tidakterfaktor)

Ma = 1/8 Q Lx^2

64248000

inersia efektif untuk perhitunganlendutan

Ie= (Mcr / Ma)^3 Ig + [1 -(Mcr / Ma)^3] Icr

2060487340

lendutan elastis seketika akibat bebanmati dan beban hidup

e = 5 /384 Q Lx^4 / Ec Ie

1.868988082 mm

lendutan total e lebih kecil dari batas lendutan yang diijinkan, maka pelat memenuhisyarat kontrol lendutan

Bab IV Perencanaan Elemen Struktur Beton Bertulang

Documents