EKO PRASETYO DARIYO NRP : Dosen Pembimbing : Ir. Djoko Irawan, MS

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PS-180 MODIFIKASI PERENCANAAN GEDUNG APARTEMEN TRILIUM DENGAN METODE PRACETAK (PRECAST) PADA BALOK DAN PELAT MENGGUNAKAN SISTEM RANGKA GEDUNG (BUILDING FRAME SYSTEM) EKO PRASETYO DARIYO NRP : Dosen Pembimbing : Ir. Djoko Irawan, MS JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2010

2 BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Akhir akhir ini sering sekali metode pracetak (precast) digunakan pada pekerjaan struktur dalam bidang teknik sipil di Indonesia. Hal ini dilakukan karena semakin besarnya tuntutan pelaksanaan pekerjaan konstruksi yang efisien. Metode pracetak (precast) memiliki beberapa kelebihan dibandingkan metode cor setempat (cast in site). Kelebihan tersebut antara lain adalah pada metode pracetak (precast) tidak membutuhkan tempat penyimpanan material yang terlalu luas, waktu pengerjaan yang relatif singkat, kontrol kualitas beton lebih terjamin, tidak memerlukan treatment atau perlakuan khusus, tidak membutuhkan terlalu banyak bekisting dan penopang bekisting, serta praktis dan cepat dalam pelaksanaannya. Sebagai metode konstruksi, metode pracetak (precast) sangat berkembang dalam pelaksanaannya. Hal ini dikarenakan teknologi peralatan konstruksi yang ada semakin berkembang. Salah satu peralatan konstruksi adalah tower crane. Dengan adanya alat tower crane ini, sangat membantu dan mendukung dalam pelaksanaan metode pracetak (precast). Kegiatan yang dilakukan dengan alat tower crane adalah pada proses pengangkatan dan pemasangan elemen pracetak pada pekerjaan konstruksi suatu gedung. Pada pengaplikasiannya, metode pracetak (precast) lebih tepat dan efisien apabila diaplikasikan pada beberapa hal. Diantaranya adalah pengaplikasian pada gedung yang berada pada daerah dengan zona gempa relatif rendah (zona gempa I dan zona II) serta pada gedung yang bertipe tipikal. Zona gempa relatif rendah (I dan II) memiliki frekuensi gempa yang tidak terlalu sering dengan intensitas yang tidak terlalu besar. Maka dari itu metode pracetak sangat sesuai, karena pada metode pracetak (precast) ikatan yang terjadi tidak terlalu kaku. Sedangkan pengaplikasian metode pracetak pada gedung dengan tipe tipikal (typical) lebih efisien karena pada gedung dengan tipe ini mempunyai elemen yang tipikal sehingga lebih mudah dalam pengerjaan dan pelaksanaannya. Berdasarkan hal di atas, maka dalam penulisan tugas akhir ini saya melakukan modifikasi dan perancangan gedung yang semula adalah gedung Apartemen dan perkantoran menjadi suatu gedung apartemen. Gedung Trilium ini memiliki tinggi 6 4 lantai dan menggunakan metode cor ditempat (in site) dalam pemilihan metode konstruksinya. Lokasi gedung Trilium berada di Surabaya Tengah. Kota Surabaya termasuk dalam zona gempa yang relatif kecil yaitu pada zona II (sesuai SNI ). Maka dari itu penggunaan metode pracetak pada zona ini sangatlah sesuai. Dalam perancangan ini, gedung Trilium dimodifikasi menjadi gedung dengan tinggi 15 (delapan) lantai yang dirancang dengan Sistem Rangka Gedung (Building Frame System) menggunakan metode pracetak (precast) serta memiliki konfigurasi yang teratur. Dengan pemakaian Sistem Rangka Gedung (Building Frame System), maka beban gravitasi dipikul oleh rangka sedangkan beban lateral dipikul oleh dinding geser (shearwall). 1.2 PERMASALAHAN Dalam perancangan struktur gedung apartemen dengan Sistem Rangka Gedung (Building Frame System) menggunakan metode pracetak (precast) terdapat permasalahan yang timbul. Permasalahan yang timbul antara lain : 1. Bagaimana merancang dimensi dari beton pracetak sehingga mampu mendapatkan dimensi yang efisien? 2. Bagaimana merancang struktur bangunan yang monolit dan mampu menahan beban lateral dan gravitasi?. Bagaimana merancang detailing sambungan pada komponen pracetak? 4. Bagaimana menuangkan hasil perhitungan dan perancangan ke dalam gambar teknik? 1. TUJUAN Perancangan struktur apartemen pada daerah Sukolilo dengan Sistem Rangka Gedung (Building Frame System) menggunakan metode pracetak (precast) mempunyai tujuan diantaranya : 1. Merancang dimensi dari beton pracetak sehingga mampu mendapatkan dimensi yang efisien. 2. Merancang struktur bangunan yang monolit dan mampu menahan beban lateral dan gravitasi.. Merancang detailing sambungan pada komponen pracetak. 4. Menuangkan hasil perhitungan dan perancangan ke dalam gambar teknik. 1.4 BATASAN MASALAH Dalam perancangan ini diambil batasan :

3 1. Dalam perancangan struktur Trilium Surabaya ini direncanakan penggunaan teknologi pracetak pada : balok, kolom, pelat dan tangga. Sedangkan untuk overtopping dan dinding geser (shearwall) menggunakan sistem cor ditempat (cast in site). 2. Perhitungan analisa struktur menggunakan program ETABS Analisa biaya hanya dari segi biaya material / RAB secara garis besar. 4. Tidak membahas kecepatan pelaksanaan konstruksi menggunakan metode pracetak dibandingkan dengan metode cor setempat. BAB II TINJAUAN PUSTAKA PERENCANAAN SAMBUNGAN Dalam perencanaan sambungan pracetak, gaya gaya disalurkan dengan cara menggunakan sambungan grouting, kunci geser, sambungan mekanis, sambungan baja tulangan, pelapisan dengan beton bertulang cor setempat, atau kombinasi cara cara tersebut. PERENCANAAN SAMBUNGAN BALOK DAN KOLOM Perencanaan Konsol Pada Kolom Pada perancangan sambungan balok dan kolom ini menggunakan konsol pendek. Balok induk diletakkan pada konsol pendek pada kolom kemudian dirangkai menjadi satu kesatuan. Perencanaan konsol berdasarkan SNI pasal 1.9 mengenai ketentuan khusus untuk konsol pendek. Gambar 2.1 Parameter Geometri Konsol Pendek. Sambungan Balok dan Kolom COR DITEMPAT OVERTOPPING SENGKANG COR DITEMPAT KONSOL SENGKANG KOLOM PRACETAK 5

4 Gambar Sambungan Balok Kolom PERENCANAAN SAMBUNGAN BALOK INDUK DENGAN BALOK ANAK Perancangan Konsol pada Balok Induk Sama seperti penentuan konsol pendek pada kolom. Sambungan Balok Induk dengan Balok Anak COR SETEMPAT OVERTOPPING PELAT PRACETAK BALOK ANAK PRACETAK BALOK INDUK PRACETAK Gambar Sambungan Balok Induk dengan Balok Anak PERENCANAAN SAMBUNGAN ANTAR KOLOM PRACETAK Pada perencanaan sambungan antar kolom pracetak ini menggunakan metode dengan menyambung tulangan antar kolom dengan las. Tulangan tersebut lalu dicor dengan cara cor setempat pada sambungannya. Sambungan antar Kolom Pracetak Penampang direncanakan dengan kriteria tanpa retak selama penanganan (handling without cracking creterion), menurut PCI Design Handbook, Precast and Prestress Concrete, Fourth Edition, 1992, hal 5-, pada kreteria ini permukaan beton bebas dari retak-retak yang dapat terlihat dengan membatasi lentur tarik pada modulus keruntuhan lentur beton yang dimodifikasi dengan faktor keamanan. fc fr 0,7 ' SF (SNI , Pers. 14) dengan : fr = modulus keruntuhan lentur beton f'ci = kuat tekan beton pada waktu yang ditinjau, lihat tabel SF = faktor keamanan, diambil 1,5 f c ' = kuat tekan beton benda uji silinder pada umur 28 hari Tabel 2. Harga f c ' yang Disyaratkan Saat Fase-Fase Penanganan Produk Pracetak Fase Umur Beton f ci (min) Pengangkatan dari bekisting hari 40 % x f c ' Pengangkatan ke tempat hari 40 % x f c ' penyimpanan Transportasi 7 hari 65 % x f c Pemasangan 7 hari ' 65 % x f c B. TITIK-TITIK ANGKAT DAN SOKONGAN KOLOM PRACETAK COR DITEMPAT SAMBUNGAN LAS PELAT BAJA KOLOM PRACETAK Gambar Sambungan antar Kolom Pracetak Kontrol Penampang 6 Gambar Titik-Titik Angkat dan Sokongan Sementara Untuk Pelat Pracetak. w = beban per unit luas (a) Dua titik angkat Maksimum Momen (pendekatan) : +Mx = -Mx = w a 2 b +My =-My = w a b 2 MX ditahan oleh pepenampang dengan lebar yong terkecil dan 15t atau b/2 My ditahan oleh penampang dengan lebar a/2

5 (b) Empat titik angkat Maksimum Momen (pendekatan) : +Mx= -Mx = w a 2 b +My =- My = w a b 2 Pengangkatan MX ditahan oleh Balok penampang Pracetak dengan lebar yang terkecil dari 15t atau b/4 My ditahan oleh penampang dengan lebar a/2 Gambar Titik-Titik Angkat dan Sokongan Sementara Untuk Produk Pracetak Balok (Sumber :PCI Design Handbook, Precast and Prestress Concrete, Fourth Edition, 1992, hal 5-9) Fase Angka pengali Pengangkatan dari bekisting 1,7 Pengangkatan ke tempat 1,2 penyimpanan Transportasi 1,5 Pemasangan 1,2 Tabel 2.4 Angka Pengali Beban Statis Ekivalen untuk Menghitung Gaya Pengangkatan dan Gaya Dinamis (PCI Design Handbook, Precast and Prestress Concrete Fourth Edition, 1992, table ) BAB III METODOLOGI Tahapan atau metode yang akan digunakan dalam perancangan gedung ini adalah : 1. Mengumpulkan dan mempelajari literatur yang berkaitan dengan perancangan. Mengumpulkan data lapangan yang akan digunakan sebagai data dalam obyek perancangan. Data lapangan tersebut antara lain yaitu data gedung yang akan digunakan sebagai obyek perancangan dan juga data tanah yang ada pada lokasi gedung itu dibangun. 2. Penentuan kriteria desain yaitu penentuan gedung sebagai obyek perancangan, tinggi gedung, peruntukan gedung dan lokasi dibangunnya gedung tersebut beserta wilayah gempanya.. Preliminary design merupakan awal dari perancangan. Pada preliminary design ini kita menentukan dimensi elemen struktur gedung untuk digunakan dalam tahap perancangan selanjutnya. 4. Analisa struktur sekunder meliputi : a. pelat b. tangga c. balok anak 5. Analisa pembebanan meliputi beban horisontal dan beban vertikal. Adapun macam pembebanan : a. beban vertikal : - beban mati - beban hidup b. beban horisontal : - beban angin - beban gempa 6. Analisa gaya-gaya akibat pembebanan menggunakan software ETABS Analisa struktur utama meliputi : a. balok b. kolom c. dinding geser d. sambungan e. pondasi - besar daya dukung - jumlah tiang pancang - perencanaan poer 8. Hasil dari analisa akan dituangkan dalam gambar rencana. Dalam penggambaran ini menggunakan program AutoCAD

6 MULAI PENGUMPULAN DAN PENCARIAN LITERATUR SERTA DATA PENENTUAN KRITERIA DESAIN DATA PERANCANGAN Data Material: fc = 5 MPa fy = 400 MPa Data Umum Bangunan : Fungsi bangunan Jumlah lantai Tinggi tiap lantai Tinggi bangunan = apartemen = 15 lantai = 4,2 m = 6 m PRELIMINARY DESIGN ANALISA STRUKTUR SEKUNDER PEMBEBANAN HORISONTAL DAN VERTIKAL ANALISA DENGAN SAP ANALISA STRUKTUR UTAMA GAMBAR RENCANA SELESAI Not OK PEMBEBANAN Menurut SNI pasal 11.2 adalah sebagai berikut : U = 1,4D U = 1,2D + 1,6L + 0,5(A atau R) U = 1,2D + L ± 1,6W + 0,5(A atau R) U = 0,9D ± 1,6W U = 1,2D + 1,0L ± 1,0E U = 0,9D ± 1,0E PRELIMINARY DESIGN Data dan bahan Data-data yang ada sebagai berikut : type bangunan : Apartemen fy : 50 f c : 40 Mpa Peraturan 1. Peraturan RSNI PBI SNI Dimensi Balok Balok dengan Lb = 720 cm, dengan persyaratan fy = 20 Mpa. 1 hmin x h min 45 cm maka dipakai h = 70 cm 2 b h 2 b x 70 46, 67 cm maka dipakai balok induk ukuran 50/70 cm Dimensi Balok Anak 1 h min 45 cm maka dipakai h = 50 cm 2 b h 2 b x 50, cm 5 cm 8

7 maka dipakai balok anak 1 ukuran 5/50 cm Dimensi Balok Anak 2 dipakai balok induk ukuran 0/40 cm Dimensi Pelat a) Untuk 0,2 menggunakan pasal 11.5.(()) b) Untuk 0,2 < m < 2 ketebalan plat minimum harus memenuhi fy Ln. 0, hf 6 5[ m 0,2] dan tidak boleh kurang dari 120 mm c) Untuk m 2 ketebalan maksimum plat harus memenuhi fy Ln. 0, hf 6 9 dan tidak boleh kurang dari 90 mm Harga m didapat dari : Ebalok. Ibalok Eplat. Iplat E. balok E. plat 1 Ln Ibalok xkxbxh = 12 Sn t I palt bsx 12 be hf hf hf 1 1x x4 6 4 bw hw hw hw K be hf 1 1x bw hw Perincian elemen pelat yang merupakan pelat pracetak adalah : Untuk lantai 1-8 a. Tebal pelat pracetak = 8 cm b. Tebal overtopping = 5 cm Untuk lantai atap a. Tebal pelat pracetak = 8 cm b. Tebal overtopping = 5 cm 2 be hf 1x bw hw Tipe Pelat B :,7 m x 2,0 m Diameter tulangan rencana : 1 mm Mutu tul baja (fy) : 400 Mpa Mutu beton (fc ) : 5 Mpa 1 = 0,81 Sebelum Komposit dx = (1/2)12 = 54 mm dy = (1/2)12 = 42 mm Sesudah Komposit dx = (1/2)12 = 104 mm dy = (1/2)12 = 92 mm Tulangan Terpasang mm 2 Tulangan Lapangan Tulangan Tumpuan Arah X Arah Y Arah X Arah Y As = As = As = As = 66,661mm 2 66,661mm 2 66,661mm 2 66,661mm 2 Tulangan Angkat : dipasang tulangan 10 mm Perhitungan Titik Angkat : arah j arah i ANALISA STRUKTUR SEKUNDER PELAT Langkah-langkah yang digunakan dalam menentukan tulangan lentur plat antara lain : Data-data perencanaan untuk penulangan plat lantai yaitu : Dimensi plat : (70 cm x 200 cm) Tebal plat : 120 mm Tebal decking : 20 mm 9

8 . a r a h i 0,2 5 m 0,7 m 0,5 m 0,7 m 0,2 5 m a r a h j 0,5 m 1,4 m 0,5 m TANGGA Data Perencanaan Lantai 1 (desain tangga pada lantai selanjutnya disamakan) Data-data perancangan : Perletakan sendi dan rol Mutu beton (f c ) = 40 Mpa Mutu baja (f y ) = 50 Mpa Tinggi antar lantai = 420 cm Panjang bordes = 140 cm Panjang tangga = 00 cm Lebar tangga = 400 ( 2 x 200 )cm Tebal pelat miring = 15 cm Tebal pelat bordes = 15 cm Diameter tulangan lentur = 12 mm Tebal selimut beton = 20 mm Penulangan Tangga Tulangan memanjang Pakai tulangan ( ) As = 2010,62 mm² Untuk tulangan melintang Pakai tulangan ( ) As = 52,6 mm² Tulangan Angkat Dipasang tulangan angkat 8 mm BALOK ANAK Data-data perencanaan untuk penulangan yaitu : Dimensi balok ( 5/50 ) Panjang l = 7,2 m Tinggl balok pracetak sebelum komposit = 70 mm Tinggi balok setelah komposit 500 mm Tebal decking 40 mm Diameter tulangan rencana 22 mm Mutu tulangan fy = 400 Mpa Mutu beton fc = 5 Mpa Tinggi efektif untuk Sebelum komposit : ½.22 = 09 mm Tinggi efektif untuk Sesudah Komposit : ½.22 = 49 mm Perhitungan Tulangan Sebelum komposit : Tulangan tumpuan d 22 (As = 1140,4 mm 2 ) Tulangan lapangan 5 d 22 (As = 1900,7 mm 2 ) Setelah komposit : Tulangan tumpuan d 22 (As = 1140,4 mm 2 ) 2 d 22 (As = 760 mm 2 ) Tulangan lapangan d 22 (As = 1140,4 mm 2 ) 5 d 22 (As = 1900,6 mm 2 ) Tulangan geser Balok Anak Data-data perencanaan untuk penulangan yaitu : Dimensi balok ( 0/40 ) Tinggl balok pracetak sebelum komposit = 70 mm Tinggi balok setelah komposit 400 mm Tebal decking 40 mm Diameter tulangan rencana 22 mm Mutu tulangan fy = 400 Mpa Mutu beton fc = 5 Mpa Tinggi efektif untuk Sebelum komposit : ½.22 = 209 mm Tinggi efektif untuk Sesudah Komposit : ½.22 = 9 mm Perhitungan Tulangan Sebelum komposit : Tulangan 2 d 22 (As = 760,27 mm 2 ) Setelah komposit : Tulangan tumpuan 5 d 22 (As = 1900 mm 2 ) d 22 (As = 1140,4 mm 2 ) Tulangan lapangan 2 d 22 (As = 760,27 mm 2 ) 2 d 22 (As = 760,27 mm 2 ) Tulangan geser ANALISA STRUKTUR UTAMA 10

9 Kontrol terhadap simpangan ditabelkan : Drift X 500 x = 0.7 Story s (m) x R base Drift Y s x s (m) Kontrol Story s (m) = 0.7 x R s x m < 0.08 m Kontrol (m) base < 0.08 m BALOK INDUK Data-data perencanaan untuk penulangan yaitu : Dimensi balok ( 50/70 ) Panjang l = 7,2 m Tinggl balok pracetak sebelum komposit = 70 mm Tinggi balok setelah komposit 500 mm Tebal decking 40 mm Diameter tulangan rencana 22 mm Mutu tulangan fy = 50 Mpa Mutu beton fc = 40 Mpa Tinggi efektif untuk Sebelum komposit : ½.22 = 09 mm Tinggi efektif untuk Sesudah Komposit : ½.22 = 49 mm Tulangan angkat 12 KOLOM Data - data perancangan : Tipe Dimensi kolom = 800 x 800 mm 2 Tinggi kolom = 500 mm Mutu Beton (fc ) = 5 Mpa Mutu Baja (fy) = 400 Mpa Decking = 40 mm Tulangan Utama = Ø 2 Beugel = Ø 12 d = ½.25 = 75,5 mm L (mm) Dimensi Tulangan lentur Sengkang K x Output PCACOL : Penulangan : Dime nsi (mm) L (m m) Tulangan Terpasang mm 2 Tulangan Tumpuan Tulangan Tumpuan Atas Bawah Atas Bawa h Sengka ng 11

10 Dari hasil perhitungan, didapatkan : Tulangan arah X = 26 D 2 Tulangan arah Y = 26 D 2 Data perencanaan sloof : Dimensi sloof = 450 x 700 m Diameter Tulangan = 25 mm Selimut beton = 50 mm Tulangan sengkang = 12 mm Dari hasil perhitungan, didapatkan : Tulangan = 8 D 25 Sengkang = Ø SHEARWALL Data - data perancangan : Tebal Dinding Mutu Beton (fc ) Mutu Baja (fy) Lw Decking = 40 cm = 5 Mpa = 400 Mpa = 720 cm = 40 mm KESIMPULAN PERENCANAAN SAMBUNGAN Jenis Sambungan : Sambungan balok dan kolom Sambungan balok induk dan balok anak Sambungan balok anak dan balok anak Sambungan antar kolom pracetak Sambungan balok dengan Shearwall Sambungan pelat dengan balok PERANCANGAN PONDASI Dalam perancangan pondasi digunakan tiang pancang Wika Pile tipe 500 C, diameter 50 cm dengan menggunakan data tanah hasil uji sondir dari data tanah Lab. Mekanika Tanah ITS. Dari hasil perhitungan, untuk pondasi kolom digunakan 8 tiang pancang dengan kedalaman 16 m. Data data perancangan dari poer adalah sebagai berikut : Dimensi poer = 4,1 m x 4,1 m x 1,2 m Diameter Tulangan = 25 mm Selimut beton = 50 mm Dari keseluruhan hasil pengerjaan tugas akhir ini dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Dari hasil modifikasi perancangan struktur gedung TPB-ITS didapatkan data-data perencanaan sebagai berikut : a. Tebal plat atap dan plat lantai : 1 cm b. Dimensi kolom : 80 x 80 cm (tulangan utama D2 mm dan sengkang Ø 12 mm) c. Dimensi balok induk : 50 x 70 cm (tulangan utama D25 mm dan sengkang Ø12 mm) d. Tebal shearwall : 40 cm (tul Ø 16-00) 2. Perencanaan pondasi direncanakan dengan tiang pancang diameter 50 cm.. Pengaplikasian elemen pracetak pada suatu gedung dapat dibuat mendekati sifat monolit, bergantung dari perencanaan sambungannya. 4. Sistem pracetak dapat diterapkan pada pemodelan Sistem Rangka Gedung, dengan menggunakan elemen pracetak pada elemen framenya. 5. Pelaksanaan metode pracetak sangat dimungkinkan untuk dilaksanakan, namun membutuhkan ketelitian dan keahlian dalam proses pembuatan hingga pemasangannya. SARAN 1. Masih perlu lagi pengembangan teknologi Pracetak agar lebih efisien lagi dalam 12

11 penggunaannya, serta lebih mudah dalam pengaplikasiannya. 2. Masih perlunya dibuatnya standardisasi dan peraturan mengenai beton pracetak yang sesuai dengan keadaan lingkungan dan alam Indonesia Untuk Gedung, Yayasan LPMB, Bandung Departemen Pekerjaan Umum, 1971, Peraturan Beton Bertulang Indonesia, Direktorat Jenderal Cipta Karya. PCI, 1992, PCI Design Handbook Precast and Prestress Concrete, Chicago, Illinois, Fourth Edition. Prof. Dr. Ir. Herman Wahyudi, 1999, Daya Dukung Pondasi Dalam, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. DAFTAR PUSTAKA Departemen Pekerjaan Umum, 2002, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SNI ), Yayasan LPMB, Bandung Departemen Pekerjaan Umum, 2002, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI ), Yayasan LPMB, Bandung Departemen Pekerjaan Umum, 2002, Tata Cara Pembebanan Untuk Bangunan Gedung (RSNI ), Yayasan LPMB, Bandung Departemen Pekerjaan Umum, 1987, Peraturan Pembebanan Indonesia 1