## Perbandingan Sistem Pelat-Balok Konvensional Dengan Sistem
Flat Plate  Berongga Dua Arah Dari Segi Volume Beton Pada Gedung Fikes UBT

## Noerman Adi Prasetya
1 Universitas Borneo Tarakan, Jalan Amal Lama No. 01 Tarakan, Indonesia e-mail: noermanp@gmail.com

## Abstract
Based on several weaknesses of the flat plate structure, SNI 03-1726-2012 limits the use of this type of  structure  to  be  more  specific,  namely  the  structure  is  classified  as  SRPMM  (Intermediate Moment Resistant Frame System) and if it is used as a single system, the appropriate earthquake design  category  is  B  and  C  are  not  restricted  and  D,  E  and  F  are  not  permitted,  this  opens  the opportunity  for the  application  of this structure  in  areas  with  relatively  minimal  earthquakes, for example in almost the entire island of Kalimantan. The purpose of this study was to determine the difference in the use of concrete between the slab-beam structure and the flat plate structure with 2-way  cavities  (BHS).  The  research  implementation  method  is  to  compare  the  volume  of conventional structural concrete with BHS. Based on the evaluation of the comparison results, it is known that there is a difference of 26.0% less in the use of flat plate concrete structures with 2-way cavities (BHS) than plate-beam structures.
Keywords : Flat Plate, Moment Resisting Frame Structure, MMRFS

## Abstrak
Berdasarkan  beberapa  kelemahan  yang  dimiliki  struktur  flat  plate,  maka  SNI  03-  1726-2012 membatasi  penggunaan  struktur  jenis  ini  lebih  spesifik,  yaitu  struktur  diklasifikasikan  sebagai SRPMM (Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah) dan jika digunakan sebagai sistem tunggal, maka  kategori  desain  gempa  yang  sesuai  adalah  B  dan  C  tidak  dibatasi  dan  D,  E  dan  F  tidak diijinkan,  hal  tersebut  membuka  peluang  penerapan  struktur  ini  pada  daerah-daerah  dengan gempa yang relatif minim, misalnya di hampir seluruh pulau kalimantan. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui selisih penggunaan beton antara struktur pelat-balok dengan struktur flat plate dengan  rongga  2  arah  (BHS).  Metode  pelaksanaan  penelitian  adalah  membandingkan  volume beton  struktur  konvensional  dengan  BHS.  Berdasarkan  evaluasi  hasil  perbandingan  diketahui bahwa  terdapat  selisih  sebesar  26.0%  lebih  sedikit  pemakaian  beton  struktur  flat  plate  dengan rongga 2 arah (BHS) daripada struktur pelat-balok konvensional.
Kata kunci : Flat Plate, Struktur Rangka Konvensional, SRPMM

## 1. Pendahuluan
Pada umumnya, penggunaan sistem struktur flat slab maupun flat plate populer di beberapa negara tertentu karena sistem ini menjadikan kapasitas hunian menjadi lebih banyak (Qian dan Li, 2013) Perbedaan  mendasar  antara waffle  slab dengan  sistem  struktur flat  plate dengan  rongga  dua  arah yaitu dari bentuk potongan penampangnya, kalau waffle slab berbentuk balok T tanpa sayap bagian bawah, sedangkan struktur flat plate dengan rongga dua arah berbentuk I dengan sayap bagian atas dan  bawah,  dari  perbedaan  yang  pertama  ini  diketahui  bahwa  untuk  ketebalan plat bersih  yang sama  momen  inersia  penampang  struktur  BHS  menjadi  lebih  besar,  perbedaan  selanjutnya  yaitu dari  penempatan  tulangan  lapangan,  kalau waffle  slab tulangan  lapangan  diletakkan  di  balok, sedangkan struktur BHS tulangan lapangan diletakkan di bagian slab cover , dari kedua perbedaan
mendasar  tersebut  dapat  diketahui  bahwa  posisi  garis  netral  antara  tegangan  tekan  dan  tegangan tarik per segmen penampang struktur flat plate dengan rongga dua arah lebih mendekati tengah.
Struktur  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 (Taskin dan Peker, 2014). Sistem BHS merupakan  evolusi  dari  gabungan  sistem waffle  slab (pelat  rusuk)  dan hollow  slab satu  arah. Terdapat  bermacam-macam  bentuk  geometri  dari  rongga  sistem  BHS,  seperti  pada  penelitian Chung  dkk  (2010)  yang  menguji  pengaruh  bentuk  rongga  terhadap  kekuatan  pelat,  penelitian  ini menguji  8  macam  bentuk  rongga  dan  menyimpulkan  bahwa  jenis  rongga  yang  bekerja  paling efektif  menahan  beban  adalah  dengan  bentuk smooth  rectangular donuts  (kotak  bersudut  tumpul dengan  lubang  donat),  penelitian  lain  dilakukan  oleh  Lai  (2009)  menunjukkan  bahwa  besarnya momen maksimum,  gaya geser, dan tegangan  permukaan  dari  struktur  BHS  berkurang 30  –  40% dibandingkan dengan solid slab dengan ketebalan yang sama.

## 2. Metode Penelitian

## 2.1. Lokasi Penelitian
Penelitian  dilakukan  di  Laboratorium  Teknik  Sipil  Universitas  Borneo  Tarakan  dengan  objek penelitian adalah Gedung Fakultas Ilmu Kesehatan Universitas Borneo Tarakan.

## 2.2. Pengumpulan Data
Sumber data-data yang digunakan pada penelitian ini yaitu As-built drawing gedung FIKES UBT dan data spesifikasi untuk modul rongga dari produk U-Boot.

## 2.3. Metode Penelitian
Penelitian ini menggunakan metode studi literatur dengan cara mengumpulkan data dan keterangan dari  buku-buku,  peraturan-peraturan,  serta  jurnal-jurnal  yang  berhubungan  dengan  permasalahan penelitian.  Dari  data  yang  sudah  dikumpulkan  tersebut  kemudian  diaplikasikan  dalam  sebuah desain struktur flat plate yang kemudian dibandingkan dengan data eksisting pada gedung FIKES UBT yang menggunakan struktur plat-balok.

## 2.4. Desain Struktur Flat Plate dengan Rongga 2 Arah
Struktur flat  plate yang  didesain  meliputi  penentuan  tebal  selimut  beton  berdasarkan  SNI  2847- 2019 pasal 20.6.1.3.1, penentuan tebal pelat berdasarkan SNI 2847-2019 pasal 8.3.1.1, penentuan daerah penampang kritis berdasarkan SNI 2847-2019 pasal 22.6.4, dan penentuan ukuran dan jarak antar rongga berdasarkan spesifikasi dari U-Boot.

## 2.5. Perhitungan Volume
Volume dihitung secara terpisah untuk setiap lantainya kemudian ditotal untuk masing-masing tipe struktur  yang  digunakan.  Perhitungan  volume  tidak  menggunakan  angka  toleransi  dikarenakan kedua  tipe  struktur  sama-sama  dihitung  ulang  berdasarkan  data  desain  bukan  pelaksanaan,  jadi volume yang dihasilkan adalah murni dari bentuk penampang yang ada.

## 2.6. Tahapan Penelitian
Tahapan yang dilakukan pada penelitian ini dimulai dari pengumpulan data, lalu melakukan desain elemen struktur flat plate , kemudian volume tersebut dibandingkan dengan volume elemen struktur sistem plat-balok yang ada pada struktur eksisting, berikut tahapannya pada Gambar 2 di bawah ini.

## Gambar 2 Diagram Alir Penelitian

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1. Hasil Desain Struktur Flat Plate
Pada penelitian ini ketentuan rongga untuk struktur flat plate dapat dilihat pada gambar 3 di bawah ini yang mana mengacu pada SNI 2847-2019 pasal 20.6.1.3.1 diperoleh tebal selimut beton 20mm dan digunakan ukuran tulangan ulir D10 s/d D13, maka ditentukan nilai s 1 dan s 2 sebesar 50mm.
Berdasarkan  SNI  2847-2019  pasal  8.3.1.1  mengenai  ketebalan  pelat  dua  arah  nonprategang, penggunaan tulangan ulir f y = 420Mpa pada pelat, serta jarak antar kolom maksimal pada gedung FIKES UBT, maka ditetapkan tebal pelat sebesar 250mm.
Kelemahan pada struktur flat plate terletak pada hubungan pelat-kolom (slab-column connection) , struktur flat  plate yang  diberi  beban  lateral  siklik  akan  terjadi  kerusakan  pada  daerah  hubungan pelat-kolom  akibat  akumulasi  tegangan  lentur  dan  geser  dikarenakan  transfer  momen  yang  tak seimbang (unbalanced moment) antara pelat dan kolom (Robertson dkk, 2002), akumulasi tegangan tersebut mengakibatkan struktur memiliki daktilitas rendah dan dapat memicu keruntuhan struktur yang  getas  (Pan  dan  Moehle,  1989).  Selain  itu,  akumulasi  dari  tegangan  geser  itu  juga  akan berdampak  pada  keruntuhan  yang  bersifat  progresif  (Dovich  dan  Wight,  2005).  Berdasarkan  hal tersebut  distribusi  rongga  pada  desain  juga  berdasarkan  SNI  2847-2019  pasal  22.6.4  yang memberikan ruang untuk daerah kritis struktur flat plate , yang mana pada area 1200mm dari muka kolom  tidak  diberikan  rongga  ( full beton),  yang  artinya  pada  daerah  ini  merupakan  tempat perkuatan geser misalnya dengan stud-rail dan lain-lain.
Mulai
Pengumpulan Data Desain Struktur Flat Plate
Perhitungan Volume Balok- Plat Konvensional Perhitungan Volume Plat dengan Rongga 2 Arah
Perbandingan Volume Kesimpulan Selesai

## Gambar 3 Bentuk dan Ukuran Rongga
Berdasarkan  spesifikasi  dari  produk  U-Boot  sebagai  modul  rongga  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  ditetapkan  jarak  antar  rongga  (w)  sebesar  50mm,  ukuran  ini  juga  masih  sangat memungkinkan untuk diberikan tulangan antar rongga.

## 3.2. Volume Pelat-Balok Konvensional
Tabel 1 Hasil Rekapitulasi Volume Pelat-Balok
Tipe Ukuran (CM) Volume  Lt. 2 (M3) Volume  Lt. 3 (M3) Volume  Lt. 4 (M3) Volume Lt. Atap (M3) B1 40/70 12.0 10.5 10.5 4.8 B2 30/50 79.9 64.2 64.2 32.2 B3 25/40 35.6 30.0 30.0 18.2 B4 15/30 7.7 9.4 10.6 3.6 Pelat Tb: 12 260.6 183.2 183.2 96.5 Total 395.8 297.3 298.5 155.5 Total Keseluruhan 1147.1

## 3.3. Volume Flat Plate dengan Rongga Dua Arah

## Tabel 2 H Hasil Rekapitulasi Volume Flat slab dengan Rongga
Lantai Volume Pelat Penuh (M3) Volume Rongga (M3) Volume Pelat Bersih (M3) Lantai 2 543.5 245.5 298.0 Lantai 3 400.8 180.2 220.6 Lantai 4 400.8 180.2 220.6 Lantai Atap 207.0 94.1 112.9 Total 1552.1 700.0 852.1

## 3.4. Perbandingan Volume

## Tabel 3 Hasil Perbandingan Volume
Lantai Pelat-Balok (M3) Flat Plate dengan rongga 2arah (M3) Selisih (M3) Selisih (%) Lantai 2 395.8 298.0 97.8 24.7 Lantai 3 297.3 220.6 76.7 25.8 Lantai 4 298.5 220.6 77.9 26.1 Lantai Atap 155.5 112.9 42.6 27.4 Total 1147.1 852.1 295.0 Rata-rata 26.0
Berdasarkan Tabel  3 diketahui  bahwa  struktur flat  plate dengan  rongga  2  arah  terdapat pengurangan volume beton sebesar 26.0% dibandingkan dengan struktur pelat-balok konvensional, nilai  ini  sedikit  lebih  kecil  dari  pada  penelitian  yang  dilakukan  (Taskin  dan  Peker,  2014)  yang mengatakan  bahwa  sistem flat  plate (tanpa  rongga)  memiliki  keunggulan  mampu  mereduksi pemakaian beton hingga 30 persen.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  perbandingan  volume  beton  antara  struktur  pelat-balok  konvensional  dengan struktur flat  plate dengan  rongga  2  arah  dapat  disimpulkan  bahwa  terdapat  pengurangan  volume beton sebesar 26.0%.

## Daftar Pustaka
Chung, J.H, dkk, 2010, Proceedings of Fracture Mechanics of Concrete and Concrete StructuresS- 7, May 23-28, Hal: 1729-1736.
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.
Hwang,  S.J,  dan  Moehle,  J.P,  2000, Models  for  Laterally  Loaded  Slab-Column  Frames ,  ACI Structural Journal, V.97, No.2, Hal: 345-351.
Prasetya N.A, 2016, Studi Lebar Efektif Struktur Flat Plate dengan Hollow-Dua Arah dibawah Beban Gempa, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Robertson, I.N, dkk, 2002, Cyclic Testing of Slab-Column Connection with Shear Reinforcement , ACI Structural Journal, Vol.99 No.5, Hal: 605-613.
SNI  03-2847-2019, Persyaratan  Beton  Struktural  untuk  Bangunan  Gedung  dan  Penjelasan , Jakarta, 2019.
Taskin, T, dan Peker, K, 2014, Design Factors and The Economical Application of Spherical Type Voids in RC Slabs , Proceedings of International Scientific Conference People, Buildings and Environment 2014, Hal: 448-458.
Qian, K, dan Li, Bing, 2013, Experimental Study of Drop-Panel Effects on Response of Reinforced Concrete Flat Slabs after Loss of Corner Column , ACI Structural Journal, Vol.110 No.28.