## DESAIN TULANGAN LENTUR PELAT PADA STRUKTUR
FLAT PLATE BER- HOLLOW DUA ARAH DENGAN METODE LEBAR EFEKTIF
Noerman Adi Prasetya 1 , Ahmad Hernadi 2
1 Program Studi Teknik Sipil, Universitas Borneo Tarakan
3 Program Studi Teknik Sipil, Universitas Borneo Tarakan
E-mail 1 : noerman@borneo.ac.id
E-mail 2 : ahernadi@borneo.ac.id mailto:noerman@borneo.ac.id

## Abstrak
Untuk mendesain tulangan pelat pada struktur flat plate ber-hollow dua arah perlu penyederhanaan dari bentuk distribusi tegangan yang terjadi, caranya adalah dengan memanfaatkan lebar efektif dari column strip area dan middle strip area, dengan cara ini bentuk momen yang berkontur 3-dimensi diubah menjadi lembaran-lembaran 2-dimensi yang sederhana. Metode desain tulangan memanfaatkan lebar efektif pelat dari struktur flat plate ber-hollow dua arah yang  menggunakan hollow berbentuk  trapesium,  selanjutnya  tegangan  pelat  yang  sebelumnya  tidak    merata  didistribusikan  merata  pada  lebar  efektif pelatnya dengan konsep redistribusi momen. Hasil desain lentur dengan menggunakan tulangan ber-diameter 13 mm maka diperoleh spasi  terkecil dan terbesar pada column strip sebesar 75 mm dan 140 mm, sedangkan spasi terkecil dan terbesar pada middle strip adalah sama besar yakni 140 mm. Hal ini membuktikan bahwa tegangan pada bagian column strip terbilang lebih bervariasi, sedangkan pada bagian middle strip terbilang relatif kecil dan sama besar.
Kata kunci - Lebar Efektif Pelat, Redistribusi Momen

## Abstract
Designing plate plates on a two-way hollow flat plate structure needs to be simplified from stress distribution form, the way is to utilize effective width of the column strip area and middle strip area, in this way the shape of 3-dimensional contoured moment is transformed into 2- simple dimensions. Reinforcement design method utilizes the effective width of the plate from a two-way hollow flat plate structure using a trapezoid-shaped hollow, then an unevenly distributed plate tension is distributed evenly over the effective width of the plate with the concept of moment redistribution. The result of bending design using 13 mm diameter reinforcement is obtained by the smallest and largest spacing in the column strips of 75 mm and 140 mm, while the smallest and largest spacing of the middle strip is as large as 140 mm. This proves that stress on the column strip part is more varied, while in the middle of the strip is relatively small and equal.
Keywords - Effective Width, Moment Redistribution

## 1. PENDAHULUAN
Struktur hollow  slab dua  arah  atau biaxial hollow  slab (BHS)  adalah  jenis  struktur  yang termasuk  dalam  tipe  struktur flat  plate yakni sistem  struktur  gedung  dengan  elemen  utama berupa  kolom  dan  pelat  tanpa  menggunakan balok. Sistem  BHS  juga  merupakan  inovasi terbaru  dari  pengembangan  sistem  pelat  beton dengan keunggulan mampu mereduksi pemakaian beton  hingga  30  persen  lebih  [4]. Sistem  BHS  merupakan evolusi  dari  gabungan sistem waffle slab (pelat rusuk) dan hollow slab satu arah.
Secara  umum  diketahui  bahwa  distribusi  gaya dalam  pada  struktur flat  plate atau flat  slab tersebar  tidak  seragam,  sehingga  perhitungan lenturan  pelat  yang  berlandaskan  pada  teori lenturan  balok  tidak  lagi  dapat  digunakan, karena  teori  ini  didasarkan  pada  anggapan bahwa  tegangan  yang  terjadi  tersebar  merata pada seluruh penampang, Lihat Gambar 1. Dalam  kenyataan  pada  struktur flat  plate atau flat slab, tegangan sangat besar berada di sekitar join  pelat-kolom,  sedangkan  tegangan  pada daerah  tengah  bentang  jauh  lebih  kecil.  Untuk dapat menghitung kekuatan pelat pada struktur
flat plate atau flat slab dengan teori balok yang sederhana,  diperkenalkanlah  metode  lebar efektif  pelat.  Tegangan  yang  semula  tersebar tidak  merata  selebar  penampang  pelat,  diganti dengan  tegangan  yang  tersebar  merata di lebar efektifnya, untuk lebih jelas lihat Gambar 1.
Gambar 1. Model Lebar Efektif Flat Plate
Lebar efektif pelat dihitung dengan menggunakan
normalisasi persamaan, umumnya didasarkan pada perhitungan dengan Finite Element method [6] dan eksperimen statis atau quasi-static [7].

## 2. METODE
Penelitian  dibagi  menjadi  beberapa  sub fase yang saling berkaitan untuk memetakan proses penelitian.  Gambar 2 menampilkan fase-fase penelitian  yang  dilakukan,  meliputi data perencanaan, analisis struktur, stress equivalent, desain  tulangan,  dan  cek column  weak  beam. Data  perencanaan berisi tentang data-data perencanaan  yang  meliputi  fungsi  bangunan; lokasi;  tinggi  tipikal  lantai;  mutu  beton;  mutu baja tulangan; panel; bentang; solid width; dan ukuran hollow.
Analisis struktur adalah tahap mencari gaya-gaya yang terjadi pada struktur berdasarkan beban rencana meliputi beban mati (berat  sendiri  dan  beban  tetap),  beban  hidup (beban sementara), dan beban gempa. stress
equivalent
merupakan
tahap menyederhanakan  bentuk  tegangan  yang  tidak seragam  menjadi  bentuk  tegangan  yang sederhana  dan  seragam  tetapi  sama  besar. Dengan penyederhanaan ini perhitungan desain dapat menggunakan kaidah-kaidah yang umum, sehingga hasil desain lebih akurat dan cepat.
Desain  tulangan merupakan  tahapan  akhir dari proses perhitungan tulangan lentur struktur flat plate ber-hollow dua  arah, dalam  tahap  ini struktur pelat didesain mampu menahan momen nominal akibat beban-beban ultimate.
Tahap  terakhir  adalah  tahap  cek column weak beam, tahap merupakan tahap untuk mengontrol kekuatan pertemuan di antara elemen  balok dan  elemen  kolom.  Perlunya  tahap  ini  untuk memastikan bahwa tipe dari  keruntuhan
struktur adalah runtuh tarik, atau elemen balok mengalami keruntuhan lebih dahulu.

## Gambar 3. Skema Tahapan Desain

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses perhitungan tulangan lentur struktur flat plate ber-hollow dua arah yang menjadi pokok penelitian  dibagi  menjadi  4 tahap proses,  yaitu concept  design,  initial  design dan detail designdimana satu tahap dengan tahap selanjutnya saling berkaitan [5].

## 3.1 Data Perencanaan
Pada tahap ini diberikan data perencanaan untuk struktur flat plate ber-hollow dua arah dibawah beban gempa sebagai berikut:

## Tabel 1. Data perencanaan
Item Nilai Fungsi bangunan : Perkantoran Lokasi : Padang; Tanah sedang Tinggi lantai tipikal : 3.5 M Mutu beton : 30 Mpa Mutu tulangan : 400 Mpa Panel : 4 x 3 (12 panel) Bentang : l x = 6 M ; l y = 6 M Solid width
: b s ekterior = 70 CM b s interior = 80 CM
Hollow area : s = 5 CM; H = 20 CM;
w  =  12  CM;  h tot =  30

## CM
Gambar 2. Tampak Rangka Arah Panjang
Gambar 3. Tampak Rangka Arah Pendek
Gambar 4. Geometri Denah Lantai

## 3.2 Analisis Struktur
Pada  tahap  ini  dilakukan  perhitungan  gaya momen  untuk  pelat  terhadap  beban  terfaktor envelope /  maksimal  untuk  masing-masing kedua arahnya, hasil kontur gaya momen arah – x atau arah panjang rangka (M x ) untuk lantai 1 dapat dilihat pada Gambar 7 di bawah ini.
Gambar 5. Kontur M x-aktual Pelat Lantai 1

## 3.3 Stress Equivalent
Pada  tahap  ini  dilakukan  perhitungan  besaran gaya  momen  selebar  b ef untuk  pelat  terhadap beban  terfaktor envelope /  maksimal  untuk masing-masing kedua arahnya. Sebagai gambaran perhitungan  dilakukan  pemotongan tepat sumbu – 2, dengan memotong tegak lurus arah  beban  lateral  dari  hasil  kontur  M x untuk lantai  1  dapat  divisualisasikan  dengan  jelas pengkondisian  distribusi  gaya  momen  selebar b ef ,  hasilnya  dapat  dilihat  pada  Gambar.  8  di bawah ini.
Gambar 6. Pot A (potongan redistribusi momen)
Pada  Gambar  8  terlihat  bahwa  adanya equivalent stress sebagai bentuk sederhana dari kurva momen  aktual  dan  secara  paralel  terjadi redistribusi  momen  yang  besarnya  lebih  kecil dari 30%, secara praktis nilai 30% memberikan kontribusi untuk menghindari terjadinya keruntuhan yang prematur.
3.4 Desain Tulangan
Pada  tahap  ini  dilakukan  perhitungan  kebutuhan tulangan beserta distribusinya dengan menggunakan  acuan  besar  gaya  momen  terbesar yang  mana  secara  praktis  gaya  momen  untuk struktur flat  plate ber-hollow dua  arah  dibagi menjadi exterior  frame dan interior  frame. Sebagai  gambaran,  perhitungan  mengambil gaya momen dari join 2-D untuk exterior frame sebesar -101.23  kN-m/m  dan  join  2-C  untuk interior frame sebesar -141.24 kN-m/m. Tahapan
selanjutnya adalah menghitung kebutuhan tulangan lentu dengan cara balok sederhana. Dari perhitungan  yang  dilakukan  diketahui  bahwa untuk  momen  negatif -101.23  kN-m/m  (exterior frame)  diperlukan  10  buah  tulangan  berdiameter 13mm berarti secara praktis ditulis D13 – 120mm, sedangkan untuk momen negatif -141.24 kN-m/m (interior  frame)  diperlukan  12  buah  tulangan berdiameter  13mm  berarti  secara  praktis  ditulis D13 – 75mm. Untuk perhitungan lokasi yang lain, secara  ringkas  dicantumkan  dalam  Tabel  2  di bawah ini.

## Tabel 2. Kebutuhan tulangan lentur/strip
Adanya  persamaan  jumlah  tulangan  dengan nilai  gaya  yang  jauh  berbeda  dikarenakan penggunaan  rho  min  (ρ min )  pada  perhitungan balok.

## 3.5 Cek Strong Column Weak Beam
Tahap  ini  merupakan  tahap  kontrol kekuatan pertemuan  antara  elemen  balok  dan  elemen kolom.  Perlunya  tahap  ini  adalah  untuk memastikan  bahwa  tipe  keruntuhan  struktur adalah  runtuh  tarik,  atau  elemen  balok mengalami  keruntuhan  lebih  dahulu  sebelum elemen  kolom. Tahap  ini  terbagi  menjadi 3 tahap,  diantaranya  mendefinisikan  kolom,  cek konfigurasi  penulangan,  dan  cek  kapasitas balok-kolom.

## Gambar 7. Lokasi Join Tinjau (2-B)

## 3.5.1 Mendefinisikan kolom
Berdasarkan SNI  2847-2002,  persyaratan  yang harus dipenuhi oleh kolom yang didesain:
a. Gaya  aksial  terfaktor  maksimum  yang bekerja  pada  kolom  harus  melebihi
.
Gaya  aksial  terfaktor  maksimum  dari SAP2000 untuk kolom yang ditinjau adalah
2195 kN > (OKE)
b. Sisi  terpendek  penampang  kolom  tidak kurang dari 300mm. Sisi terpendek kolom, d = 600mm > 300mm (OKE)
c. Rasio  dimensi  penampang  tidak  kurang dari 0.4 Rasio antara b dan d = 600/600 = 1 > 0.4 (OKE)

## 3.5.2 Cek konfigurasi penulangan
Dari hasil  desain  berdasarkan  gaya  dalam,  dimensi kolom sebesar 600mm x 600mm diberi 12 buah batang tulangan  D22.  Baja  tulangan D22  dipilih  untuk menghindari panjang penyaluran yang terlalu panjang,
dan dibatasi tidak kurang dari 0.01 dan tidak lebih dari 0.06.
--- OKE, 0.01 < < 0.06

## 3.5.3 Cek kapasitas balok-kolom
Berdasarkan  SNI  2847-2002  Pasal  23.4.2.2 untuk  kuat  kolom Mn  harus  memenuhi
Perhitungan kapasitas momen tulangan  balok  di  join  yang  ditinjau  (untuk goyangan  ke  kanan) dibuat  simetris  yaitu 145kN-m  untuk  tulangan  atas  dan  145kN-m untuk  tulangan  bawah. Akibat  goyangan  ke kanan, Mn ujung-ujung balok adalah sebesar:
= 1.2 x (145 + 145) = 348.00 kN-m
Untuk kolom lantai atas yang di tinjau diperoleh besarnya gaya aksial terfaktor yaitu
Pn-abv =  1735  kN. Dari  diagram  interaksi
kolom, Pn-abv bersesuaian  dengan Mn sebesar 698  kN-m. Untuk  kolom  lantai  atas yang  di  tinjau  diperoleh  besarnya  gaya  aksial terfaktor  yaitu Pn-dsn =  2195  kN.  Dari
diagram  interaksi  kolom, Pn-dsn bersesuaian
dengan Mn sebesar 704 kN-m.
Gambar 8. Momen Kapasitas
Gambar 9. Diagram Interaksi Kolom = Mn-abv + Mn-dsn = 698 + 704 = 1402 kN-m > (oke)
Perlu  dicatat  disini  bahwa  untuk  desain komponen  struktur  kolom  SRPMK,  kuat lebihnya  tidak  perlu  dibatasi  sebagaimana halnya  yang  dilakukan  dalam  mendesain komponen struktur lentur.

## 4. KESIMPULAN
Hasil  desain  lentur  dengan  menggunakan tulangan  ber-diameter  13  mm  maka  diperoleh spasi  terkecil  dan  terbesar  pada column  strip sebesar  75  mm  dan  140  mm,  sedangkan  spasi terkecil  dan  terbesar  pada middle  strip adalah sama besar yakni 140 mm. Hal ini membuktikan bahwa  tegangan  pada  bagian column  strip terbilang  lebih  bervariasi,  sedangkan pada
bagian middle  strip terbilang  relatif  kecil  dan sama besar.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak  yang  telah  terlibat  dalam  penelitian  ini terutama  mahasiswa,  teknisi  ,  dan  para  dosen Jurusan  Teknik  Sipil  Universitas  Borneo Tarakan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Badan  Standarisasi  Nasional, 2002, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton  Untuk  Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2002), Jakarta: Badan Standarisasi Nasional [2] Badan  Standarisasi  Nasional, 2002, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan non Gedung (SNI 1726-2002), Jakarta: Badan Standarisasi Nasional
[3] Prasetya, N.A, Tavio, dan Raka, I.G.P.  2016. Studi  Lebar
Efektif  Pelat  Pada  Struktur
Flat Plate dengan Hollow – 2  arah  dibawah  Beban Gempa.  Seminar  Nasional Manajemen Teknologi XXV. 2016  Surabaya.  30  Juli 2016. B-8-1
[4] Taskin,  T,  dan  Peker,  K.  2014. Design  Factors  and  The Economical  Application  of Spherical Type Voids in RC
Slabs, Proceedings of International Scientific Confrence People, Buildings and Environment  2014 ,  Hal: 448-458.
[5] Chung,  J.H,  dkk.  2010. An
analytical  study  on  the impact of hollow shapes in bi-axial hollow
slabs,
Proceedings  of  Fracture Mechanics of Concrete and Concrete StructuresS-7.May 23-28 . Hal: 1729-1736.
[6] Climent, A.B, dkk.
2012. Experimental  study  on  the effective  width  of  flat  slab structures  under  dynamic seismic loading, Engineering Structure . Vol.
40. Hal. 361-370.
[7] Dovich, L, dan Wight, J.K. 2005. Effective Slab Width Model for  Seismic  Analysis  of Flat  Slab  Frames. ACI
Structural Journal , Vol.102. No.6.