STRUKTUR BANGUNAN GEDUNG PERTEMUAN III STRUKTUR BANGUNAN GEDUNG Oleh : Algazt Aryad M., S.T., M.Eng.

Strong-columns weak-beams concept

Tidak boeh ada kerusakan struktural dan non-struktural Applied Technology Council (ATC) 1987 mengklasifikasikan kerusakan struktur akibat gempa seperti dalam tabel berikut : No Tingkat Gempa Akibat Kerusakan 1 Gempa Kecil Tidak boeh ada kerusakan struktural dan non-struktural 2 Sedang Bagian non-struktural boleh rusak, tetapi bagian struktural tidak boleh rusak 3 Gempa Besar Bagian struktural boleh rusak, tetapi tidak boleh runtuh/roboh agar tidak terjadi korban

Agar struktur mampu memancarkan/menghamburkan energi yang diterima pada saar terjadi gempa besar (di luar beban gempa rencana), sedemikan sehingga struktur boleh rusak namun diharapkan tetap tidak menimbulkan korban jiwa maka salah satu cara yang dapat dilakukan yaitu dengan menggunakan konsep Capacity Design. Konsep Capacity Design dilakukan dengan cara : Membentuk Sendi-plastik pada ujung-ujung balok Struktur dirancang berperilaku daktail yang ditandai dengan amplitudo getaran gempa yang semakin cepat menghilang dan kerusakan diawali oleh pelelehan tulangan tarik

Sendi plastik pada ujung-ujung kolom dan pertemuan balok kolom harus dihindari karena struktur dapat mengalami keruntuhan secara mendadak apabila struktur mengalami gempa besar di luar beban gempa rencana. Kerusakan struktur yang daktail dengan sendi plastik pada ujung-ujung balok dikenal dengan istilah Strong-Columns Weak-Beams Concept Perencanaan struktur yang tepat dan teliti agar dapat memenuhi kriteria kekuatan (strenght), kenyamanan (serviceability), keselamatan (safety), dan umur rencana bangunan (durability) (Hartono, 1999).

Kekuatan struktur

Ketentuan Keamanan yang di syaratkan dalam SNI dapat dibagi menjadi 2 faktor, yaitu : Faktor Keamanan terhadap beban, dan Faktor Reduksi kekuatan struktur

Skema Dasar Hitungan Beton Bertulang

STRUKTUR ATAS (UPPER STRUCTURE) dan STRUKTUR BAWAH (SUB STRUCTURE)

Bangunan teknik sipil secara umum meliputi dua bagian utama yaitu struktur atas (upper structure) dan struktur bawah (sub structure), dalam hal ini struktur bawah sebagai pondasi yang berinteraksi dengan tanah untuk menghasilkan daya dukung yang mampu memikul dan memberikan keamanan pada struktur bagian atas Sedangkan yang dimaksud dengan struktur atas adalah struktur bangunan yang berada di atas permukaan tanah seperti Atap, kolom, balok, plat. Setiap komponen tersebut memiliki fungsi yang berbeda-beda di dalam sebuah struktur

STRUKTUR ATAS (UPPER STRUCTURE)

Bagian – bagian struktur atas antara lain : Atap atau Rangka kuda – kuda atap Pelat latai Balok Kolom

Atap atau rangka kuda-kuda atap Atap adalah bagaian paling atas dari suatu bangunan, yang melilndungi gedung dan penghuninya. Permasalahan atap tergantung pada luasnya ruang yang harus dilindungi, bentuk dan konstruksi yang dipilih, dan lapisan penutupnya. Struktur atap terbagi menjadi rangka atap dan penopang rangka atap. Rangka atap berfungsi menahan beban dari bahan penutup. Penopang rangka atap adalah balok kayu / baja yang disusun membentuk segitiga,disebut dengan istilah kuda-kuda.

Fungsi atap yaitu mencegah terhadap pengaruh : Angin Bobot sendiri Curah hujan Melindungi ruang bawah, manusia serta elemen bangunan dari pengaruh cuaca  Hujan Sinar cahaya matahari Sinar panas matahari Petir dan bunga api penerbangan

Komponen atap terbagi 2, yaitu : Konstruksi (kuda-kuda) di bawah penutup atap yang memikul beban penutup dan pengaruh cuaca Konstruksi penutup atau pelapis atap berfungsi sebagai kulit pelindung kuda-kuda dan elemen bangunan dibawahnya Pada dasarnya konstruksi kuda-kuda terdiri dari rangkaian batang yang selalu membentuk segitiga. Kuda-kuda diletakkan di atas dua kolom selaku tumpuannya. Kuda-kuda diperhitungkan mampu mendukung beban-beban atap dalam satu luasan atap tertentu. Beban-beban yang dihitung adalah beban mati (yaitu berat penutup atap, reng, usuk, gording, kuda-kuda) dan beban hidup (angin, air hujan, orang pada saat memasang/memperbaiki atap)

Umumnya kuda-kuda terbuat dari : ·Kuda-kuda kayu Digunakan sebagai pendukung atap dengan bentang sekitar 12 m. Kuda-kuda bambu Pada umumnya mampu mendukun beban atap sampai dengan 10 m. Kuda-kuda baja Sebagai pendukung atap, dengan sistem frame work atau lengkung dapat mendukung beban atap sampai beban atap sampai dengan bentang 75 m, seperti pada hanggar pesawat, stadion olahraga, bangunan pabrik, dan lain-lain. Kuda-kuda dari beton bertulang Dapat digunakan pada atap dengan bentang sekitar 10 hingga 12 m.

Penutup Atap Berbagai macam bentuk penutup atap baik bentuk, bahan maupun ukuran yang beragam Bentuk, bahan maupun ukuran penutup atap sangat mempengaruhi susunan konstruksi pendukungnya Bahan penutup atap yang banyak dikenal : genteng, sirap, asbes, seng, aluminium dan lain sebagainya Bentuk atap dapat disebut, atap pelana, atap segitiga, atap joglo, dan lain nya

Jarak dan dimensi reng, kaso, gording dan rangka kuda-kuda bila bahan dari kayu. Penutup atap dari genteng a. genteng tanah liat : ukuran reng 20 x 30 mm, jarak antara reng 200 – 220 mm ukuran kaso 50 x 70 mm, jarak antara kaso 500 mm ukuran gording tergantung jarak rangka kuda-kuda, biasa digunakan balok berukuran 60/120 mm, 80/120 mm, 80/150 mm , jarak antara gording 1750 – 2250 mm jarak rangka kuda-kuda maksimum 3000 mm sudut lereng atap > 25 derajat

b. genteng beton : ukuran reng 30 x 40 mm, dengan jarak antara reng 265 – 300 mm tergantung standar dari ukuran cetakan genteng ukuran kaso 50 x 70 mm, dengan jarak antara kaso 500 mm ukuran gording, jarak rangka kuda-kuda, sudut lereng atap sama dengan penutup atap genteng tanah liat.

2. Sirap : ukuran reng 20 x 30 mm dengan jarak antara reng 150 mm ukuran lain-lainnya sama dengan penutup atap dari genteng 3. Asbes gelombang ukuran asbes gelombang lebar 1000 mm dengan panjang antara 1000 – 2400 mm jarak antara gording 1000 mm – 1100 mm 4. Seng/alluminium gelombang panjang seng/alluminium dapat dibuat sesuai kebutuhan, umumnya paling panjang 12000 mm jarak gording tergantung dari ketebalan dan type gelombang dari seng/alluminium

Penutup atap dari genteng dilengkapi dengan berbagai macam bentuk genteng pelengkap seperti digambarkan di bawah ini : Gambar 1. Macam – macam bentuk genteng pelengkap (contoh dari salah satu produk) KA.008

Gambar 2. Posisi genteng pelengkap

Pelat Lantai Plat lantai adalah lantai yang tidak terletak di atas tanah langsung, jadi merupakan lantai tingkat. Plat lantai ini didukung oleh balok-balok yang bertumpu pada kolom-kolom bangunan. Ketebalan plat lantai ditentukan oleh :      a.       Besar lendutan yang diijinkan      b.      Lebar bentangan atau jarak antara balok-balok pendukung      c.       Bahan konstruksi dari plat lantai

Bahan untuk Plat lantai dapat dibuat dari : a.        Plat Lantai Kayu Ukuran Lebar papan umumnya 20-30cm. Tebal papan ukuran 2-3cm, dengan jarak balok-balok pendukung antara 60-80cm. Ukuran balok berkisar antara 8/12, 8/14, 10/14. Untuk bentangan 3-3,5cm. Balok-balok kayu ini dapat diletakkan diatas pasangan bata 1 batu atau ditopang oleh balok beton. Bahan kayu yang dipaki harus mempunyai berat jenis antara 0,6-0,8 (t/m3) atau dari jenis kayu kelas II. Keuntungannya : Harga relative murah, berarti biaya bangunan rendah Mudah dikerjakan, berarti pekerjaan lebih cepat selesai Beratnya ringan, berarti menghemat ukuran fondasi Kerugiannya : Hanya boleh untuk konstruksi bangunan sederhana dengan beban ringan ringan Bukan peredam suara yang baik Sifat bahan “permeable” ( rembes air ), jadi tidak dapat dibuat KM/WC di lantai atas Mudah terbakar, jadi tidak dapat membuat dapur dilantai atas Tidak dapat dipasang keramik Dapat dimakan bubuk atau serangga, berarti keawetan bahan terbatas Mudah rusak oleh pengaruh cuaca yang berubah-ubah.

B. Plat Lantai Beton Dipasang tulangan baja pada kedua arah, tulangan silang, untuk menahan momen tarik dan lenturan. Untuk mendapatkan hubungan jepit-jepit, tulangan plat lantai harus dikaitkan kuat pada tulangan balok penumpu. Perencanaan dan hitungan plat lantai dan beton bertulang, harus mengikuti persyaratan yang tercantum dalam buku SNI Beton 2002. Beberapa persyaratan tersebut antara lain : Plat lantai harus mempunyai tebal sekurang-kurangnya 12 cm, sedangkan untuk plat atap sekurang-kurangnya 7 cm. Harus diberi tulangan silang dengan diameter minimum 8mm dari baja lunak atau baja sedang. Pada plat lantai yang tebalnya > 25cm harus dipasang tulangan rangkap atas bawah. Jarak tulangan pokok yang sejajar tidak kurang dari 2,5cm dan tidak lebih dari 20cm atau dua kalitebal plat lantai, dipilih yang terkecil. Semua tulangan plat harus terbungkus lapisan beton setebal minimum 1cm, untuk melindungi bajadari karat, korosi atau kebakaran. Bahan beton untuk plat harus dibuat dari campuran 1semen : 2pasir : 3kerikil + air, bila untuk lapiskedap air dibuat dari campuran 1semen : 1 ½ pasir : 2 ½ kerikil + air secukupnya.

Balok Sebuah Komponen disebut Balok (Beam) apabila nilai gaya-gaya internal berupa lentur, geser maupun torsi jauh lebih dominan dibandingkan dengan gaya aksialnya. Balok berfungsi untuk memikul beban grafitasi dan beban lateral yang kemudian disalurkan ke dalam kolom dan kemudian ke pondasi.

Persyaratan balok menurut  SNI BETON 2002 adalah  sebagai berikut : Lebar badan balok tidak boleh diambil kurang dari 1/50 kali bentang bersih. Tinggi balok harus dipilih sedemikian rupa hingga dengan lebar badan yang dipilih. Untuk semua jenis baja tulangan, diameter (diameter pengenal) batang tulangan untuk balok tidak boleh diambil kurang dari 12 mm. Sedapat mungkin harus dihindarkan pemasangan tulangan balok dalam lebih dari 2 lapis, kecuali pada keadaan-keadaan khusus. Tulangan tarik harus disebar merata didaerah tarik maksimum dari penampang. Pada balok-balok yang lebih tinggi dari 90 cm pada bidang-bidang sampingnya harus dipasang tulangan samping dengan luas minimum 10% dari luas tulangan tarik pokok. Diameter batang tulangan tersebut tidak boleh diambil kurang dari 8 mm pada jenis baja lunak dan  6 mm pada jenis baja keras. Pada balok senantiasa harus dipasang sengkang. Jarak sengkang tidak boleh diambil lebih dari 30 cm, sedangkan dibagian balok sengkang-sengkang bekerja sebagai tulangan geser. Atau jarak sengkang tersebut tidak boleh diambil lebih dari 2/3 dari tinggi balok. Diameter batang sengkang tidak boleh diambil kurang dari 6 mm pada jenis baja lunak dan 5 mm pada jenis baja keras.

Kolom Kolom merupakan suatu elemen struktur tekan yang memegang peranan penting dari suatu bangunan, sehingga keruntuhan pada suatu kolom merupakan lokasi kritis yang dapat menyebabkan runtuhnya (collapse) lantai yang bersangkutan dan juga runtuh total (total collapse) seluruh struktur (Sudarmoko, 1996). Fungsi kolom adalah sebagai penerus beban seluruh bangunan ke pondasi. Bila diumpamakan, kolom itu seperti rangka tubuh manusia yang memastikan sebuah bangunan berdiri. Kolom termasuk struktur utama untuk meneruskan berat bangunan dan beban lain seperti beban hidup (manusia dan barang-barang), serta beban hembusan angin. Kolom berfungsi sangat penting, agar bangunan tidak mudah roboh.

Yang perlu mendapatkan perhatian dalam penulangan kolom antara lain: Penyambungan kolom di atas balok atau sloof Seperempat tinggi kolom jarak sengkang lebih rapat dari pada bagian tengah kolom Lebar kolom lebih dari 30 cm diberi tulangan tambahan di tengah-tengah lebar Minimal tulangan pokok kolom menggunakan diameter 12 mm

Untuk kolom pada bangunan sederhana bentuk kolom ada dua jenis yaitu kolom utama dan kolom praktis. A. Kolom Utama Yang dimaksud dengan kolom utama adalah kolom yang fungsi utamanya menyanggah beban utama yang berada diatasnya. Untuk rumah tinggal disarankan jarak kolom utama adalah 3.5 m, agar dimensi balok untuk menompang lantai tidak tidak begitubesar, dan apabila jarak antara kolom dibuat lebih dari 3.5 meter, maka struktur bangunan harus dihitung. Sedangkan dimensi kolom utama untuk bangunan rumah tinggal lantai 2 biasanya dipakai ukuran 20/20, dengan tulangan pokok 8 d12 mm, danbegel d 8-10cm ( 8 d 12 maksudnya jumlah besi beton diameter 12mm 8 buah, 8 – 10 cmmaksudnya begel diameter 8 dengan jarak 10 cm). B. Kolom Praktis Adalah kolom yang berpungsi membantu kolom utama dan juga sebagai pengikat dinding agardinding stabil, jarak kolom maksimum 3,5 meter,atau pada pertemuan pasangan bata, (sudutsudut).Dimensi kolom praktis 15/15 dengantulangan beton 4 d 10 begel d 8-20.

Contoh Denah Rencana Pembalokan Lantai 2 dan Peletakan Kolom

STRUKTUR BAWAH (SUB STRUCTURE)

Sloof Sloof adalah struktur dari bangunan yang terletak diatas fondasi, berfungsi untuk meratakan beban yang diterima oleh fondasi, juga berpungsi sebagi pengunci dinding agar apabila terjadi pergerakan pada tanah, dinding tidak roboh. Sehingga sloof sangat berperan sekali terhadap kekuatan dari bangunan, bahan yang digunakan adalah beton dengan campuran 1 semen : 2 Pasir : 3 split (koral).

Dimensi sloof yang sering digunakan pada bangunan rumah tinggal lantai satu , lebar 15 cm, tinggi 20 cm, besi beton tulangan utama menggunakan 4 buah diameter 10 mm (4 d 10 ) sedangkan untuk begel menggunakan diameter 8 mm berjarak 15 cm ( d 8 – 15). Untuk rumah lantai dua , dimensi sloof yang sering digunakan adalah, lebar 20 cm tinggi30 cm, besi beton utama 6 d 12 mm, begel d8 – 10 cm.

Struktur Bawah (Sub Structure) suatu bangunan gedung meliputi bagian- bagian bangunan yang berada di bawah lantai dasar (ground floor), yang dapat berupa: Fondasi Sloof Basement (Ruang Bawah Tanah) dan Fondasi di bawahnya. Basement biasanya terdapat pada bangunan2 bertingkat dan sering diguna- kan sebagai tempat parkir, ruang mesin, gudang etc. Bangunan bawah bertugas meneruskan semua beban bangunan di atasnya ke tanah di bawahnya dengan stabil dan aman. Mengingat letaknya yg di dalam tanah, maka fondasi harus dibuat kuat, aman, stabil, awet dan mampu mendukung beban bangunan, karena keru- sakan pada fondasi akan sangat sulit untuk memperbaikinya.

Kerusakan fondasi akan diikuti oleh kerusakan pada bagian bangunan di atasnya. Misalnya jika fondasi pecah atau mengalami penurunan, maka kerusakan bagian bangunan di atasnya dapat berupa: dinding retak-retak dan miring lantai bergelombang dan pecah-pecah rangka pintu & jendela bergeser, daun pintu & jendela sulit dibuka/tutup sudut kemiringan tangga berubah, tangga retak2 penurunan bangunan, bangunan miring, bahkan keruntuhan sebagian atau seluruh bangunan. Jenis, bentuk dan ukuran fondasi yang akan dipilih dipengaruhi oleh: berat beban yang harus didukung jenis tanah dan daya dukungnya, kedalaman tanah - bahan fondasi yang tersedia atau mudah didapat - alat kerja, teknologi, tenaga kerja yang tersedia - lokasi dan situasi proyek & pertimbangan biaya

Hal-hal yang sering dapat mengakibatkan kerusakan fondasi adalah: - adanya perubahan fungsi bangunan, shg terjadi pembebanan yang melebihi kapasitas fondasi ketidakpastian sifat/lapisan tanah, kesalahan penafsiran kekuatan tanah akar pohon besar dapat merusak fondasi kerusakan tanah akibat pendirian bangunan di dekatnya bencana alam: banjir, tanah longsor, gempa

Faktor-faktor yang menentukan dalam pemilihan tipe fondasi a.l.: fungsi bangunan beban yang harus didukung keadaan tanah dasar (daya dukung, jenis2 lapisan, etc.) biaya pembuatan fondasi Ditinjau dari kedalaman letaknya, fondasi dapat dibedakan menjadi: Fondasi dangkal (shallow foundation) atau fondasi langsung Fondasi dalam (deep foundation) atau fondasi tidak langsung

1. FONDASI DANGKAL Jenis fondasi ini: dasarnya (sisi bawahnya) terletak tidak terlalu dalam dari permukaan tanah asli, dapat dikerjakan dengan alat sederhana oleh tenaga manusia. Berdasarkan bentuknya terdapat 4 macam fondasi dangkal: - Fondasi menerus (continuous footing) - Fondasi setempat (individual footing) - Fondasi gabungan (combined footing) - Fondasi plat (mat footing, raft footing)

1.1 FONDASI MENERUS Fondasi menerus dipasang di bawah seluruh panjang dinding bangu- nan dengan lebar dasar yang sama. Fondasi ini dapat dipakai jika kedalaman tanah dasar yg baik antara 0,75 – 1,25 m dari permuka- an tanah asli. Bahan: pasangan batu kali, beton atau kombinasi beton dan pa- sangan batu kali. Di atas fondasi menerus harus dipasang balok sloof sebagai perang- kai kaki kolom. Beban dinding diratakan lebih dahulu sepanjang ba- lok sloof, kemudian dilimpahkan kepada fondasi menerus.

1.1 FONDASI MENERUS Dinding Psg. bata Dinding Psg. bata Balok Sloof Fondasi psg. batu kali Balok Sloof Dinding Psg. bata Fondasi psg. batu kali Balok Sloof Dinding Psg. bata

Fondasi Pasangan batu kali Dinding Pasangan bata merah Beban luar (mis.: beban atap) Berat sendiri dinding Reaksi tanah di bawah Fondasi

1.2 FONDASI SETEMPAT Jika kedalaman tanah dasar yang baik lebih dari 1,25 m dari muka tanah asli, akan sangat mahal jika digunakan fondasi menerus, ka- rena tanah yang harus digali volumenya besar dan kebutuhan bahan untuk fondasi makin besar pula. Untuk menghemat biaya dapat digunakan fondasi setempat yang dipasang di bawah kolom-kolom utama rangka bangunan. Beban bangunan dilimpahkan ke kolom2 tersebut yang kemudian menerus- kannya ke fondasi di bawahnya. Dasar fondasi setempat biasanya mempunyai kedalaman antara 1,5 – 4,0 m. Bahan: beton bertulang, pasangan batu kali, kombinasi.

1.2 FONDASI SETEMPAT

1.2 FONDASI SETEMPAT

1.2 FONDASI SETEMPAT Bahan: Fondasi setempat bentuk pilar kombinasi pasg.batu kali dan beton Fondasi setempat bentuk pilar dari pasangan batu kali

1.3 FONDASI GABUNGAN Jika fondasi setempat dari kolom2 yang berdekatan terlalu besar sehingga saling bertabrakan, maka fondasi2 setempat tersebut dapat digabung menjadi satu fondasi untuk kolom2 ybs.

1.3 FONDASI GABUNGAN

1.4 FONDASI PLAT Fondasi plat berupa plat beton tebal kedap air yang kadang2 diperkuat dengan balok2 beton, berada di bawah seluruh luas bangunan. Plat ini dapat dimanfaatkan sebagai lantai basement. Fondasi plat biasanya dirangkai menjadi satu dengan dinding basement dengan sambungan kedap air.

1.4 FONDASI PLAT

2. FONDASI DALAM Fondasi dalam biasanya digunakan jika tanah keras berada pada keda- laman lebih dari 6 m dari muka tanah asli. Terdapat dua macam fondasi dalam: 1. Fondasi Tiang Pancang (Drived Pile) 2. Fondasi Tiang Bor (Bored Pile, In Situ Pile) Point Bearing Pile Friction Pile

2.1 FONDASI TIANG PANCANG Bahan: Kayu, Baja, Beton (Bertulang, Prategang) Tiang dibuat dahulu di atas tanah, kemudian dimasukkan ke dalam tanah dengan mesin pancang. Proses pemancangan dapat menimbul- kan getaran yang keras dan dapat menimbulkan kerusakan pada ba- ngunan tetangga. Jika lokasi proyek tidak memungkinkan, maka ha- rus dipilih jenis fondasi lain, misal bored pile. Bagian atas tiang2 dirangkai menjadi satu dengan plat beton yang di- sebut kepala tiang (pur, poer, pile cap). Poer ini akan menjadi tumpu- an kolom dan berfungsi untuk meneruskan beban kolom ke tiang2 di bawahnya.

2.1 FONDASI TIANG PANCANG Kolom Pile Cap Tiang Pancang

2.1 FONDASI TIANG PANCANG

2.1 FONDASI TIANG PANCANG Bahan: Kayu Bahan: Baja profil H, linkr, psg.

2.1 FONDASI TIANG PANCANG Bahan: Beton bertulang atau prategang

2.1 FONDASI TIANG PANCANG

2.1 FONDASI TIANG BOR Mula2 dibuat lubang dalam tanah dengan mesin bor, kemudian kedalamnya di tuang beton (jika perlu sebelumnya dipasang baja tulangan)

2.1 FONDASI TIANG BOR  Franki Pile

2.1 FONDASI TIANG BOR  Alpha Pile

SELESAI