Beban Struktur Bangunan by Andi Cahyo Prasetyo

From ccitonlinewiki
Revision as of 12:59, 22 March 2019 by Andi Cahyo Prasetyo Tri Nugroho (talk | contribs)
(diff) ← Older revision | Latest revision (diff) | Newer revision → (diff)
Jump to: navigation, search

BEBAN STRUKTUR BANGUNAN

Maret 22, 2019


Beban pada struktur bangunan merupakan salah satu hal yang terpenting dalam perencanaan sebuah gedung. Kesalahan dalam perencanaan beban atau penerapan beban pada perhitungan akan mengakibatkan kesalahan yang fatal pada hasil desain bangunan tersebut. Untuk itu sangat penting bagi kita untuk merencanakan pembebanan pada struktur bangunan dengan sangat teliti agar bangunan yang didesain tersebut nantinya akan aman pada saat dibangun dan digunakan.

Definisi utama beban adalah : sekelompok gaya yang akan bekerja pada suatu luasan struktur. Setiap struktur yang akan direncanakan sebenarnya telah ditentukan oleh kode – kode pembebanan yang telah ditetapkan berupa standar nasional Indonesia (SNI)

Kode Pembebanan

  • PPUG 1987 (Peraturan Pembebanan Gedung)
  • ASCE 2005 (Gedung Lengkap)
  • SNI 1726 -2002 (Perencanaan Gempa)
  • SNI T02 -2005 (Pembebanan Jembatan)
  • SNI 03 – 2833 -200x (Gempa dinamis jembatan)


Kode Perencanaan

  • SNI 03 1729 2002 Struktur Baja
  • SNI 03 xxxx 2002 Struktur Beton
  • SNI 03 xxxx 2002 Struktur Kayu
  • SNI T03 – 2005 Jembatan Baja
  • SNI T12 – 2004 Jembatan Beton


Beban Pada Gedung

Pembebanan pada Gedung biasanya terdiri dari :

1. Beban Mati

2. Beban Hidup

3. Beban Angin

4. Beban Gempa

5. Beban Additional (Tergantung kondisi dan situasi)


1. Beban Mati

Beban Mati adalah segala sesuatu bagian struktur yang bersifat tetap, termasuk

dalam hal ini berat sendiri struktur.

Sebagai contoh adalah berat sendiri balok, kolom, pelat lantai dan dinding. Contoh lain adalah atap, dinding, jendela, plumbing, peralatan elektrikal, dan lain sebagainya.

  • Beban Balok (Profil x γ )
  • Beban Kolom (Profil x γ )
  • Beban Plat (Profil x γ )
  • Beban Dinding ( tinggi x berat /m2)
  • PPUG=> 2.5 KN /m2 untuk susunan ½ bata

Satuan volume struktur beton tulang bangunan tinggi:

  • Portal bertingkat tanpa inti struktural 0,3 m3/m2
  • Portal bertingkat dengan inti struktural 0.35 m3/m2
  • Struktur tube in tube 0,4 m3/m2
  • satuan berat struktur
  • satuan berat baja struktur 7,85ton/m3
  • satuan berat struktur beton 2,4 ton/m3


2. Beban Hidup

Beban Hidup adalah beban yang berubah ubah pada struktur dan tidak tetap. Termasuk beban berat manusia dan perabotnya atau beban menurut fungsinya

  • Ruang Kantor
  • Ruang Pertunjukkan
  • Parkir

Sesuai dengan peraturan pembebanan gedung 1983:

  • Flat, hotel, rumah sakit, asrama pendidikan, gedung perdagangan beban: 0,25t/m2
  • Pertemuan umum, lantai ruang olah raga, gudang, gedung arsip, industry, garasi : 0,4t/m2
  • Tangga, bordes, gang untuk point 1: 0,3t/m2
  • Tangga, bordes, gang untuk point 2: 0,5t/m2
  • Lantai gedung parkir bertingkat (tingkat paling bawah): 0,8t/m2
  • Lantai gedung parkir bertingkat (tingkat lainnya): 0,4t/m2


3. Beban Angin

Besarnya beban angin yang bekerja pada struktur bangunan tergantung dari kecepatan angin, rapat massa udara, letak geografis, bentuk dan ketinggian bangunan, serta kekakuan struktur. Bangunan yang berada pada lintasan angin, akan menyebabkan angin berbelok atau dapat berhenti. Sebagai akibatnya, energi kinetik dari angin akan berubah menjadi energi potensial, yang berupa tekanan atau hisapan pada bangunan.

Salah satu faktor penting yang mempengaruhi besarnya tekanan dan isapan pada bangunan pada saat angin bergerak adalah kecepatan angin. Besarnya kecepatan angin berbeda-beda untuk setiap lokasi geografi. Kecepatan angin rencana biasanya didasarkan untuk periode ulang 50 tahun. Karena kecepatan angin akan semakin tinggi dengan ketinggian di atas tanah, maka tinggi kecepatan rencana juga demikian. Selain itu perlu juga diperhatikan apakah bangunan itu terletak di perkotaan atau di pedesaan. Seandainya kecepatan angin telah diketahui, tekanan angin yang bekerja pada bagunan dapat ditentukan dan dinyatakan dalam gaya statis ekuivalen.

Pola pergerakan angin yang sebenarnya di sekitar bangunan sangat rumit, tetapi konfigurasinya telah banyak dipelajari serta ditabelkan. Karena untuk suatu bangunan, angin menyebabkan tekanan maupun hisapan, maka ada koefisien khusus untuk tekanan dan hisapan angin yang ditabelkan untuk berbagai lokasi pada bangunan.

Untuk memperhitungkan pengaruh dari angin pada struktur bangunan, pedoman yang berlaku di Indonesia mensyaratkan beberapa hal sebagai berikut :

­* Tekanan tiup angin harus diambil minimum 25 kg/m2

­* Tekanan tiup angin di laut dan di tepi laut sampai sejauh 5 km dari pantai, harus diambil minimum 40 kg/m2

Untuk tempat-tempat dimana terdapat kecepatan angin yang mungkin mengakibatkan tekanan tiup yang lebih besar. Tekanan tiup angin (p) dapat ditentukan berdasarkan rumus empiris :

p = V2/16 (kg/m2)

dimana V adalah kecepatan angin dalam satuan m/detik.

Berhubung beban angin akan menimbulkan tekanan dan hisapan, maka berdasarkan percobaan-percobaan, telah ditentukan koefisien-koefisien bentuk tekanan dan hisapan untuk berbagai tipe bangunan dan atap. Tujuan dari penggunaan koefisien-koefisien ini adalah untuk menyederhanakan analisis. Sebagai contoh, pada bangunan gedung tertutup, selain dinding bangunan, struktur atap bangunan juga akan mengalami tekanan dan hisapan angin, dimana besarnya tergantung dari bentuk dan kemiringan atap (Gambar 1.4). Pada bangunan gedung yang tertutup dan rumah tinggal dengan tinggi tidak lebih dari 16 m, dengan lantai-lantai dan dinding-dinding yang memberikan kekakuan yang cukup, struktur utamanya ( portal ) tidak perlu diperhitungkan terhadap angin.

Angin dapat menyebabkan respons dinamis pada bangunan sekalipun angin dalam keadaan mempunyai kecepatan yang konstan.. Hal ini dapat terjadi khususnya pada struktur-struktur yang relatif fleksibel, seperti struktur atap yang menggunakan kabel. Angin dapat menyebabkan berbagai distribusi gaya pada permukaan atap, yang pada gulirannya dapat menyebabkan terjadinya perubahan bentuk, baik perubahan kecil maupun perubahan yang besar. Bentuk baru tersebut dapat menyebabkan distribusi tekanan maupun tarikan yang berbeda, yang juga dapat menyebabkan perubahan bentuk. Sebagai akibatnya, terjadi gerakan konstan atau flutter (getaran) pada atap. Masalah flutter pada atap merupakan hal penting dalam mendesain struktur fleksibel tersebut. Teknik mengontrol fenomena flutter pada atap mempunyai implikasi yang cukup besar dalam desain. dengan Efek dinamis angin juga merupakan masalah pada struktur bangunan gedung bertingkat banyak, karena adanya fenomena resonansi yang dapat terjadi.


4. Beban Gempa

Beban Gempa adalah beban yang disebabkan oleh bergeraknya tanah akibat proses alami. Untuk bangunan tinggi beban gempa harus diterapkan sedemikian rupa sehingga bangunan harus mampu menahan gempa ulang 50 tahun. Pada Desain Gempa inilah nilai daktilitas struktur (R) suatu bangunan dapat ditentukan. Faktor daktilitas maksimum (µm), faktor reduksi gempa maksimum (Rm), dan faktor tahanan lebih struktur (f) dan tahanan lebih total beberapa jenis system dan subsistem struktur gedung sebagai berikut:

System struktur rangka dengan uraian system pemikul beban gempa menggunakan dinding geser beton bertulang,

  • faktor daktilitas maksimum(µm) 3,3
  • faktor reduksi gempa maksimum (Rm) 5,5
  • faktor tahanan lebih struktur (f) 2,8

Beban gempa adalah beban statik ekuivalen yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa itu. Dalam hal pengaruh gempa pada struktur ditentukan berdasarkan suatu analisa dinamik, maka yang diartikan dengan beban gempa di sini adalah gaya-gaya di dalam struktur tersebut, yang terjadi oleh gerakan tanah akibat gempa itu. (PPUIG 1983, Bab I pasal 1 ayat 4).

5. Beban additional

Beban additional adalah beban yang memiliki nilai lebih besar dari nilai beban mati atau beban hidup dan merupakan bagian dari struktur yang harus ditinjau ulang. Contoh beban additional adalah :

  • Tandon air di atas bangunan
  • Kuda – Kuda
  • Tangga
  • Lift
  • Arsitektur seperti sunscreen


Aplikasi Beban Mati dan Hidup

Aplikasi Beban terdiri dari beberapa konsep.

1. Konsep Konvensional

=> Beban disini akan diperhitungkan terlebih sebagai Trapesium dan Segitiga

2. Konsep Portal Ekuivalen

=> Beban disini akan dibagi menjadi beban merata dan dianggap bekerja sepanjang jalur pembebanan masing – masing

3. Konsep Direct

=> Beban disini akan diterapkan langsung sesuai model

  • Penerapan Beban Mati

Dalam kasus desain, pertama bagian bagian struktur akan diprakirakan pada sub preliminary desain Balok (1/10 -1/14) Bentang Kolom diprakirakan berdasarkan rumus tertentu atau minimal equal dengan b balok atau lebih besar dari 250 mm yang disyaratkan Plat diprakirakan tebalnya terhadap fungsi bangunan atau mengacu pada prasyarat Kembali, jika kasusnya adalah desain maka berat sendiri dari balok, kolom , plat akan diperhitungkan dalam simulasi hingga desain equal dengan model Jika analisa (sudah ada) maka berat sendiri dapat diperlakukan sebagai beban yang diperhitungkan atau juga dihitung oleh perangkat lunak Beban dinding harus diterapkan ke seluruh balok atau mengacu pada gambar arsitektur.

  • Penerapan Beban Hidup

Beban hidup diterapkan ke seluruh lantai yang ada berdasarkan pada fungsinya.

Penerapan Beban Angin Beban Angin diterapkan pada sumbu X dan Y atau Utara – Selatan dan timur – Barat Beban adalah beban garis

Penerapan Beban Gempa

Beban Gempa diterapkan ke sumbu X dan Y atau S-N dan E-W Beban berupa beban titik


Beban Statik

Selama ini telah dipelajari perilaku struktur yang mendapat beban statis, artinya beban-beban tersebut tetap, baik intensitasnya, tempatnya, arah garis kerjanya. Sedangkan dalam dinamika struktur akan dipelajari perilaku struktur jika struktur tersebut mendapat beban dinamis, yaitu beban yang berubah-ubah menurut fungsi waktu ( time varying ).

Perbedaan antara Beban Dinamik dan Beban Statik :

Beban Statik :

Adalah beban tetap, baik besarnya (intensitasnya), titik bekerjanya dan arah garis kerjanya tetap.

Beban Dinamik :

  • Beban yang besarnya ( intensitasnya ) berubah-ubah menurut waktu, sehingga dapat dikatakan besarnya beban merupakan fungsi waktu.
  • Bekerja hanya untuk rentang waktu tertentu saja, akan tetapi walaupun hanya bekerja sesaat akibat yang ditimbulkan dapat merusakkan struktur bangunan, oleh karena itu beban ini harus diperhitungkan didalam merencanakan struktur bangunan.
  • Beban dinamik dapat menyebabkan timbulnya gaya inersia pada pusat massa yang arahnya berlawanan dengan arah gerakan. Contoh gaya inersia yang paling sederhana adalah tumpukan kotak pada bak belakang truk akan terguling kedepan bila truk direm mendadak, dan akan terguling kebelakang bila truk dengan mendadak dijalankan.
  • Beban dinamis lebih kompleks dari pada beban statis, baik jika ditinjau dari bentuk fungsi bebannya maupun akibat yang ditimbulkan.
  • Karena beban dinamik adalah fungsi dari waktu, maka pengaruhnya terhadap struktur juga akan berubah-ubah.menurut waktu. Oleh karena itu penyelesaian persoalan dinamik harus dilakukan secara berulang-ulang mengikuti sejarah pembebanan yang ada. Jika penyelesaian problem statik bersifat tunggal (single solution ), maka dalam penyelesaian problem dinamik bersifat penyelesaian berulangulang ( multiple solution ).
  • Karena beban dinamik menimbulkan repons yang berubah-ubah menurut waktu, maka struktur yang bersangkutan akan ikut bergetar.

Pada saat bergetar bahan dari struktur akan melakukan resistensi/perlawanan terhadap getaran/gerakan, dan pada umumnya dikatakan bahan yang bersangkutan mempunyai kemampuan untuk meredam getaran. Dengan demikian pada pembebanan dinamik akan terdapat peristiwa redaman yang hal ini tidak terdapat pada pembebanan statik.

Contoh-contoh Beban Dinamik :

  • Getaran yang di-akibatkan oleh generator.
  • Getaran dijembatan yang diakibatkan oleh gerakan kendaraan.
  • Getaran yang di-akibatkan oleh suara yang keras, seperti mesin jet pesawat terbang.
  • Angin.

Angin dengan kecepatan tinggi dan menerpa suatu struktur bangunan dapat diekivalenkan sebagai suatu gaya yang bekerja sekaligus menggetarkan struktur bangunan.

  • Beban Gelombang Air Laut.

Gelombang air laut menimpa bangunan pantai seperti pemecah gelombang ( breakwater), dermaga dll. juga merupakan beban dinamik yang di-ekivalenkan suatu gaya yang bekerja pada bangunan-bangunan tersebut. Energi gelombang ini dapat disebabkan adanya tiupan angin yang kencang, maupun gempa bumi yang terjadi didasar laut dapat menimbulkan gelombang tsunami.

  • Gempa bumi.
  • Ledakan bahan peledak atau bom.

Dan lain-lain.