PERENCANAAN ULANG RUMAH SAKIT UNIVERSITAS ANDALAS ZONE C-PARTIAL A DENGAN METODE SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN KHUSUS (SRPMK) Di KOTA PADANG

Transkripsi

1 PERENCANAAN ULANG RUMAH SAKIT UNIVERSITAS ANDALAS ZONE C-PARTIAL A DENGAN METODE SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN KHUSUS (SRPMK) Di KOTA PADANG Alfriade Putra Hura, Taufik, Khadavi Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta Padang alfriadeputrahura@gmail.com, taufikfik88@rocketmail.com, Abstrak Seiring dengan perkembangan ilmu diberbagai bidang dan meningkatnya pertumbuhan penduduk membuat kebutuhan akan fasilitas dan sarana semakin bertambah. ketidakseimbang dengan ketersediaan lahan yang ada membuat pembangunan gedung fasilitas, sarana dan prasarana direncanakan secara vertikal untuk mengantsipasi atau meminimalkan terhadap resiko gempa yang meruntuhkan konstruksi bangunan gedung sebaiknya konstruksi yang akan kita bangun harus direncanakan tahan terhadap gempa. Penulisan ini bertujuan untuk merencanakan struktur gedung Rumah Sakit 5 lantai secara teknis dengan berpedoman kepada SNI (standar beton bertulang) dan SNI (standar gempa). Gedung perkantoran berlokasi pada wilayah kota Padang dengan kategori risiko gempa IV, berada pada kondisi tanah sedang (SD) dan didapatkan hasil S DS = 0,899 dan S D1 = 0,599. Analisis struktur di desain berdasarkan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus. Beban-beban yang diperhitungkan adalah beban gempa, beban beban mati, dan beban hidup. Analisis struktur menggunakan software SAP 000 v.11d dan dari hasil proses analisa struktur dengan kombinasi ketiga beban tersebut, diperoleh gaya momen, lintang dan normal dan perhitungan pada struktur atas dan struktur bawah pada gedung Rumah Sakit Universitas Andalas di kota Padang. Kata kunci : struktur, gedung, gempa, SNI.

2 UNIVERSITY HOSPITAL PLANNING REPEAT ANDALAS ZONE C - PARTIAL A FRAME SYSTEM USING SPECIAL MOMENT BEARER IN THE PADANG CITY Alfriade Putra Hura, Taufik, Khadavi Civil Engineering Department, Faculty of Civil Engineering and Planning, Bung Hatta of University Padang alfriadeputrahura@gmail.com, taufikfik88@rocketmail.com, Abstract Along with the development of science in various fields and increasing population growth makes the need for facilities and infrastructure is increasing. inequalities with existing land availability make construction of facilities, infrastructure is planned vertically to mengantsipasi or minimize to the risk of an earthquake that brought down the building construction should be that we are building construction must be planned resistant to earthquakes. This research aims to plan the structure of the 5-storey building Hospital technically by referring to the SNI (reinforced concrete standard) and ISO (seismic standards). The office building is located in the city of Padang earthquake risk category IV, are at moderate soil conditions (SD) and the results obtained SDS and SD1 = = Analysis of the structure is designed based Special Moment Frame System bearers. The burdens that counts is the earthquake load, load dead load and live load. Analysis of the structure using SAP software in 000 v.11d dan of the results of the analysis of the structure with a combination of the three loads, acquired style moments, latitude and normal and calculations on the structure of the top and bottom of the building structure Hospital Andalas University in Padang. Keyword : structure, building, earthquake, SNI.

3 A. PENDAHULUAN Seiring dengan perkembangan ilmu diberbagai bidang dan meningkatnya pertumbuhan penduduk membuat kebutuhan akan fasilitas dan sarana semakin bertambah. Pertumbuhan yang tidak seimbang dengan ketersediaan lahan yang ada membuat gedung-gedung bertingkat tinggi sudah menjadi suatu prioritas dan kebutuhan akan fungsi suatu gedung maka konstruksi yang akan kita bangun harus direncanakan tahan terhadap gempa atau yang biasa dikenal dengan bangunan tahan gempa. Dengan melatarbelakangi uraian pembangunan gedung fasilitas, sarana dan tersebut, penulis mencoba melakukan prasarana direncanakan secara vertikal atau gedung bertingkat. Dalam merencanakan gedung bertingkat dibutuhkan penguasaan ilmu teknik sipil, seperti struktur gedung, kegempaan dan pengetahuan lapangan yang cukup. Untuk mengantisipasi atau meminimalkan terhadap resiko gempa yang meruntuhkan konstruksi bangunan gedung, maka konstruksi yang akan kita bangun harus direncanakan tahan terhadap gempa Dalam ilmu teknik sipil kita juga dituntut agar mampu berinovasi dan berkreasi untuk menciptakan bangunan yang kuat, aman, dan ekonomis. Dikota-kota besar pada saat sekarang ini, pembangunan perhitungan pada struktur gedung, yaitu Proyek Pembangunan Perkantoran Kertajaya Kencana, sehingga tugas akhir ini penulis beri judul PERNCANAAN ULANG RUMAH SAKIT UNIVERSITAS ANDALAS ZONA C-PARTIAL A. B. METODOLOGI Sebagai dasar perencanaan, standar yang digunakan adalah peraturan-peraturan mengenai standar pedoman dan ketentuan pembangunan yang berlaku di Indonesia yaitu : 1) Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung (SNI 847:013)

4 ) Peraturan Muatan Indonesia (PMI) Tahun ) Peraturan Pembebanan Indonesia untuk penulangan kolom, penulangan balok, dan penulangan pelat, perhitungan penulangan berdasarkan hasil analisis SAP 000. Gedung Tahun ) Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 176:01) C. HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Perencanaan Struktur Perencanaan struktur Rumah Sakit Universitas Andalas memiliki total tinggi bangunan 5,96 m, dengan panjang gedung Sebelum dilakukan analisa pembebanan terhadap suatu struktur yang akan direncakanan, tahap awal yang perlu dilakukan adalah perencanaan awal terhadap dimensi dari penampang kolom, balok dan pelat yang lebih dikenal dengan nama preliminary design. Perencanaan dimensi balok, pelat dan kolom ini disesuaikan dengan standar Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung (SNI 847:013). Beban yang bekerja pada struktur utama berupa beban mati, beban hidup, dan 43 m, lebar gedung 43 m, jumlah lantai 5 (enam) lantai dengan jenis struktur beton bertulang. Mutu bahan yang digunakan fc 30 MPa, dan mutu baja fy 400 MPa. a. Dimensi Struktur Dari hasil perhitungan, diperoleh dimensi untuk komponen struktur sebagai berikut : 1. Struktur pelat - Pelat atap, tebal = 10 mm. Struktur balok Tabel C.1 Dimensi Balok Induk dan Anak beban gempa, selain itu ada juga beban tangga. Perhitungan penulangan struktur berdasarkan SNI 847:013 meliputi

5 - Plafond + Penggantung = 18 kg/m - Plesteran = 1 kg/m Beban hidup (live load) - Beban hidup = 500 kg/m. Beban Gempa Sebelum dilakukan perhitungan beban gempa terlebih dahulu ditentukan parameter struktur yang dibutuhkan dalam analisis 3. Struktur kolom - Lantai 1-6 (600x600) 4. Struktur tie beam (45/70) 5. Pondasi Pondasi yang digunakan Bor Pile dengan Kedalaman 6 m dan diameter 1, m dengan tahapan sebagai berikut : Kategori risiko bangunan gedung = kategori risiko IV, Respon spectra percepatan untuk kota Padang, perioda 0, detik Ss = 1,348g dan S 1 = 0,599g. Klasifikasi situs (jenis tanah) yang. Beban-beban yang Bekerja 1. Beban Gravitasi Beban mati (dead load) - Berat sendiri pelat = 360 kg/m² - Berat keramik = 4 kg/m² - Berat AC = 0 kg/m² - Instalasi ME + Plumbing = 0 kg/m diperoleh tanah sedang (SD). Koefisien situs Fa dan Fv - Fa = 1,0 - Fv = 1,5 Percepatan spectra disain - Percepatan respon spectra perioda 0, detik. S MS = 1,348

6 S DS = 0,899 - Percepatan respon spectra perioda Pemodelan struktur = 3-D Penentuan Kategori desain seismik = 1,5 1,0 detik. S M1 = 0,89 S D1 = 0,59 Respon Spectrum Gempa Rencana Tabel C. Respon Spectrum Rencana Kategori Disain Seismik-KDS = Kategori Disain Seismik D (KDS-D). Sistem dan parameter struktur = Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPM-K) - R = 8 - Ω 0 = 3 - C d = 5 ½ - h n = Tidak dibatasi (TB) Fleksibelitas diafragma = diafragma kaku. Evaluasi system struktur terkait dengan ketidakberaturan konfigurasi = struktur digolongkan pada struktur beraturan. Faktor Pengali Response Spectrum = 1,8375 Waktu getar alami struktur Mode (arah-x) dengan T 1 = 0,4814 detik Waktu getar alami struktur Mode 1 (arah-y) dengan T = 0,45006 detik Faktor redudansi (ρ) = 1,3 Prosedur analisis gaya lateral = analisis gaya lateral ekivalen.

7 c. Analisis Struktur 1. Penulangan pelat Dari tabel 4..b buku Grafik dan Tabel Perhitungan Beton DL = 66 kg/m + berat sendiri pelat Bertulang didapatkan : kg/m 3 ) = 66 kg/m + (0,15 m x 400 M lx = 0,001 W u. L x. x di mana : x = 34 = 46 kg/m M ly = 0,001 W u. L x. x LL = 150 kg/m di mana : x = W u = 1, DL + 1,6 LL = (1, x 46) + (1,6 x 150) = 751,0 kg/m M tx = -0,001 W u. L x. x di mana : x = 63 M ty = -0,001 W u. L x. x di mana : x = 54 Momen design pelat atap : M lx = 0,001 x 751,0 x 3,75 x 34 = 359,17 kg-m Gambar C.1 Pelat Atap Pelat diasumsikan terjepit sejati Ly/Lx = 3,75/3,6667 = 1,0 M ly = 0,001 x 751,0 x 3,75 x = 3,40 kg-m M tx = -0,001 x 751,0 x 3,75 x 63 = -665,5 kg-m M ty = -0,001 x 751,0 x 3,75 (Pelat dua arah) x54 = -570,44 kg-m

8 Perencanaan tulangan lapangan (M lx ) ρ max = 0,75 ρ b = 0,75 x 0,035 M u = 665,5 kg-m = 0,044 = 6,655 KN-mm ρ min = 1,4/Fy b h = 1000 mm = 150 mm = 1,4/400 = 0,0035 p D utama d = 0 mm = 10 mm = = 15 mm M n = Mu/ϕ = 6,655 0,8 = 8,319 KN.m Rn = Mn/bd 8,319 = 1 x0,15 = h p ½ D utama = 53 KN.m = 0,53 Mpa = 1 15,69 0,0035 m = = ρ = 1 fy 0,85. fc' 400 0,85x30 = 15, m 1 m 1 x15,69x = 0, Rn fy 0, ρ < ρ min ; maka digunakan ρ = Luas tulangan tarik (As) ρ b = 0,85 β 1 x fc ' x fy fy As = ρ x b x d As = 0,0035 x 1000 x 15 ; β 1 = 0,85 untuk Fc < 30 MPa = 437,50 mm = 0,85 x 0,85 x x S = 0,5 x x D As x 1000 = 0,035

9 0,5 x 3,14 x 10 x 1000 = 437,50 = 179,43 mm Di pakai tulangan D mm As = 54 mm Dengan cara yang sama perhitungan ditabelkan, tabel Tebal penutup beton = 4mm Diameter tulangan utama=d Diameter sengkang =D10 Fc =30 Mpa Fy : - Tulangan > D10 mutu BJTD perhitungan terlampir pada lampiran. (baja 40) Φ = 0,9 fy 400 Mpa β 1 = 0,85 untuk fc < 30 MPa Tinggi efektif (d) : d = h p ½ tul.utama - tul.sengkang = ½ 10 = 84 mm Gambar C. Detail Penulangan Plat ds = p+ sengkang + ½ tul.utama. Penulangan Balok Penulangan Balok Induk Lantai - = ½ = 61 mm Portal As- bentang B-C Data-data : Tinggi balok (h) =900 mm Lebar balok (b) = 600mm

10 Penulangan daerah Tumpuan (Kiri) Mu = 315,06 KN-m 0,83 KN mm Rn < Rmax M n = Mu/ϕ = 315,06 0,8 350,07 3 x 10 KNmm 0,85 * fc fy, x1. Rn 1 0,85. fc' 0,85 *30 0,83 x 1 1 x 40 0,85.30 ρ b = 0,85 β 1 x fc ' x fy 600 ; 600 fy 0,0009 β 1 = 0,85 untuk Fc < 30 Mpa 30 = 0,85 x 0,85 x = 0,035 Rmax 0,5.0,75. b. fy = 0,75. b. fy.1 ' 0,85. fc x ρ max ρ min = 0,75 ρ b = 0,75 x 0,035 = 0,0055 = 1,4/Fy = 1,4/400 = 0,0035 ρ < ρ min ; maka digunakan ρ = 0,0035 0,5.0,75.0, ,75.0, ,85.30 = 7,8 Faktor tahanan momen Mn. Rn b. d dipakai ρ min Luas tulangan tarik (As) As = ρ x b x d As = 0,0035 x 600 x ,0 mm 350, n = As 0,5 x 3,14 x D

11 1768,0 = 4,65 5 0,5 x 3,14 x Tabel C..1 Hasil Perhitungan Penulangan Di pakai tulangan 5 D Luas tulangan tekan (As ) As = 0,5 As n = = 0,5 x 1768,0 = 884,1 mm = 3 884,1 0,5 x 3,14 x Cek tahanan nominal balok As.fy 1768,0.400 a 46,3 mm 0,85.fc'.b 0, a 6 Mn As.fy. d.10 46, , ,18 KNm Tahanan momen balok ϕmn = 0,9 x 579,18 = 51,6KNm Syarat ϕmn Mu + = 51,6 315,06 OK Penulangan Geser balok induk G AS 3 lantai bentang B-C Data-data : Tinggi balok (h) =900 mm Lebar balok (b) = 600 mm Tebal penutup beton=40 mm Diameter tulangan utama= D Diameter sengkang =D10 Fc = 30 Mpa Fy : - Tulangan > D10 mutu BJTD (baja 40) fy 400 Mpa Φ = 0,75 β 1 = 0,85 untuk fc < 30 MPa Tinggi efektif (d) :

12 d = h p ½ tul.utama - tul.sengkang = ½ 10 = 84 mm =187,5 kg/m. Pelat DL (0,1m x (7,5 m + 10 m) x 400 kg/m 3 3. Balok (Dead Load) (0,45 m x 0,65 Perhitungan dilakukan di daerah lapangan Reaksi geser di ujung-ujung balok akibat pembebanann struktur secara gravitasi. Beban merata yang bekerja pada balok : m x 400 kg/m 3 ) Total (DL) = 7569,5 kg/m 4. Beban hidup (live load) LL = (7,5 m ) x 50 kg/m Beban pelat lantai 1. Super imposed dead load (SIDL) Keramik(1cm) = kg/m Spesi semen ( cm) = 4kg/m Plafond dan rangka Plafond= 18 kg/m ME =5kg/m Total (SIDL) = 107 kg/m DL = (7,5 m + 10 m) x 107 Gambar C..1 Gaya Geser Desain. Dikutip dari : Pasal SNI Jadi jumlah pembebanan struktur secara gravitasi yang bekerja pada balok adalah. M pr1 M pr Wu. Ln Ve Ln

13 Wu 1, DL 1,0 LL (1, x7569,6 1x1875).10 Geser maksimum Vu 66,77 KN Vg 109,58KN / m Wu. Ln 109,58.7,5 410,94KN Pasal SNI 847:013 menyatakan bahwa pada daerah sendi plastis, Vc = 0 bila keduanya terjadi: Mpr 1 As.1,5. fy As.1,5. fyd 0,59 fc'. bw Gaya tekan aksial terfaktor, Pu < Ag f c / 10 = 0,0 KN <877 KN OK Mpr 1 Kuat geser nominal yang harus ditahan oleh 1768,0x1,5x ,0.1, ,59 30x600 tulangan geser dihitung 718,79 KNm dengan persamaan: Mpr As'.1,5. fy As'. 1,5. fyd 0,59 fc'. bw Vs Vu Vc 66, ,464 KN 0,9 884,1x1,5x ,1x1,5x ,59 30x600 Vsmax 3 fc ' bw. d 365,80 KNm 3 30x550 x589 Ve Ve + Ve - 718,79 365,80 109,58x6,9 6,9 66,77 KN 47,60 KN 1845 KN Vs max Vs 1845 KN 333,464 KN OK! Spasi tulangan geser sesuai pasal SNI 847:013 dihitung dengan persamaan

14 S Av. Fy. d Vs Ø Tul. Sengkang = D-10 mm d = (/) = 539 mm S 78,5x400 x84 333, mm Maka digunakan tulangan D10-75 Dari cara yang sama perhitungan maka didapatkan untuk balok G4 Ec kolom Ec balok Ic = 4900 Iu arah x = = 450 mm Iu arah y = =450 mm Perhitungan tulangan pokok Tabel C.. Hasi Perhitungan Geser Balok G 3 Penulangan kolom Perhitungan Penulangan Kolom Pu Muy Mux = 358,563 KN = 70,43 KN = 31,50 KN Penulangan Kolom Lantai - As 3-C Data-data pada kolom (600x600) pada lantai Dimensi kolom = 600 x 600 mm Mutu Beton, f c = 30 Mpa Mutu Baja, fy = 400 MPa d = ½ () = 64 mm Eksentrisitas momen lentur searah sumbu X 70 e x = = 0, ,563 Eksentrisitas momen lentur searah sumbu Selimut Beton Tul. Utama = 40 mmø = D- mm 31,50 (e y ) = = 0,01 538,563

15 Eksentrisitas resultan momen lentur Luas tulangan (As) e = = As = ρ.a gr = 0,01 x 600 x 600 0,083 0,01 0, mm = 3600 mm d' h ,107 Pu. Agr.0,85. fc' e h ,563 0,65x600 x600 x30 0, ,546 Banyak tulangan (n) 3600 n= = 9, ,14x Direncanakan N = 1 Dengan cara yang sama untuk perhitungan. Pu Agr.0,85. fc' e x h 0,546 x0, ,0760 Dari grafik.. pada buku grafik dan tabel perhitungan beton bertulang, diperoleh r = 0,0076 < r min, maka digunakan r min = 0,01 selanjutnya ditabelkan, tabel perhitungan terlampir. Cek Kapasitas Kolom a. Penulangan geser kolom lantai portal As- Data-data yang diketahui sebagai fc = 30 MPa, maka β = 1, Rasio tulangan (ρ) berikut : Dimensi kolom (D)= Diameter 60 cm Luas penampang (A gr ) = B x H Ρ = r.β = 0,01 x 1, = 0,01 = 600 x 600 = mm Tinggi kolom = 4590 mm Selimut beton (p) = 40 mm

16 Diameter tulangan utama= mm Diameter tulangan sengkang=13 mm (SNI Pasal 1.6.) Faktor reduksi = 0,75 Mutu beton (fc ) = 30 MPa Mutu baja (fy) = 400 MPa Gambar C.3.1 Desain untuk Kolom (dikutip dari SNI ) Dari hasil perhitungan Mpr setiap ujung balok kolom didapat Mprmax Kuat geser perlu di ujung-ujung balok (Ve) Berdasarkan pasal SNI Mpr3 Mpr4 730,47KNm 711,55 KNm 847:013 Gaya geser desain, Ve harus ditentukan dari kuat momen 730,47 711,55 Ve ,165 KN maksimum Mpr komponen struktur yang bertemu di hubungan balokkolom dari setiap ujung. Menurut pasal 11.1 SNI 847:013 tentang perencanaan penampang geser harus memenuhi : Ve = Ve ø Vn

17 Vn = Vc+Vs (SNI Pasal ) Nu Vc 0,171 14Ag fc. b. d = x (0,5 x 3,14 x 13 ) = 65,33 mm 358,563x1 0 0, Ag 99, S Av.fy.d d = 0,8 x Ø kolom (SNI Vs Pasal ) Mengacu pada SNI pada daerah tumpuan jika terjadi gempa untuk menahan kuat geser perlu dengan menganggap kontribusi penampang beton dalam menahan geser Vc = 0. 65,33x400.59,4 3 99,644 *10 187,51 Jarak sengkang maksimum yang syaratkan Pasal Vn Vc Vs Sengkang tertutup : 99, kali diameter tulangan lentur terkecil= 8 x = 176 mm Dipakai Vn 99,644 Vn Jika Ve 314,165 99,644 Tulangan sengkang dibutuhkan 176 mm Dua puluh empat kali diameter tulangan longitudinal terkecil 4 x 10 = 40 ok!! 175 mm < 300mm Menghitung jarak antar sengkang : Av = n x luas tulangan sengkang Jadi, penulangan geser kolom yang digunakan D mm

18 D. KESIMPULAN Berdasarkan hasil dari pembahasan penulis dalam Perencanaan Ulang Rumah Sakit Universitas Andalas Zone C-Partial A dengan berpedoman pada SNI 847:013 dan SNI 176:01 dapat di peroleh kesimpulan sebagai berikut: 1. Dari hasil perhitungan pada bab sebelumnya didapatkan dimensi balok induk yang digunakan adalah Tabel D.1 Dimensi Balok Induk Dan balok anak.. Untuk kolom didapatkan dimensi 60 x 60 cm, untuk tulangan utama diamter mm dan tulangan sengkang menggunakan diameter Untuk pelat didapatkan tebal pelat dari lantai dan atap adalah 10 mm 4. Untuk hasil perhitungan pile cap didapat dimensi pile cap yaitu 1, x 1, x 0,7 m 5. Pondasi yang digunkan adalah pondasi bor pile dengan kedalaman 6 m dan dimeter 1, m dengan diameter tulangan ulir adalah 19 mm 6. Untuk hasil perhitungan pile cap didapatkan dimensi pile cap yaitu 1, x 1, x 0,7m dengan penulangan untuk arah x dipakai 15 D dan penulangan arah sumbu y dipakai 17 D. dengan menggunakan tulangan ulir diameter mm untuk balok induk dan diameter 16 mm untuk balok anak. Untuk sengkang pada balok menggunakan diameter 10 mm. DAFTAR PUSTAKA Badan Standardisasi Nasional. Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung, SNI 847:013. Bandung: 01. Badan Standardisasi Nasional. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung. Bandung: 011.

19 Bowles Joseph E Analisis dan Desain Pondasi Edisi Keempat Jilid. Jakarta: Erlangga. Budiono Bambang dan Lucky Supriatna Studi Komparasi Desain Bangunan Tahan Gempa Dengan Menggunakan SNI Dan RSNI X. Bandung: ITB. Hakam Abdul Rekayasa Pondasi Untuk Mahasiswa dan Praktisi. Padang: Bintang Grafika. Imran Iswandi dan Hendrik Fajar Perencanaan Struktur Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa Berdasarkan SNI Bandung: ITB. Tumilar Steffie Prosedur Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Gedung Berdasarkan SNI X. Seminar HAKI: Padang. Wang Chu-Kia, G. Salmon Charles dan Hariandja Binsar Desain Beton Bertulang Edisi Keempat Jilid 1. Jakarta: Erlangga.