Modifikasi Struktur Gedung Graha Pena Extension di Wilayah Gempa Tinggi Menggunakan Sistem Ganda

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) Modifikasi Struktur Gedung Graha Pena Extension di Wilayah Gempa Tinggi Menggunakan Sistem Ganda Kharisma Riesya Dirgantara, Endah Wahyuni, ST., MSc., PhD. dan Ir. R Soewardojo, MSc. Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya endah@ce.its.ac.id Abstrak --Struktur gedung Graha Pena Extension sebelumnya direncanakan pada zona gempa menengah karena berada diwilayah kota Surabaya dan sekitarnya. Pengambilan daerah zona gempa tersebut berdasarkan pada peraturan SNI gempa tahun Seiring berjalannya waktu, peraturan SNI gempa telah mengalami revisi menyesuaikan kondisi gempa yang terkini. Oleh karena itu, struktur gedung ini dimodifikasi dan dirancang kembali menggunakan SNI gempa terbaru yang telah direvisi, menggunakan Sistem Ganda (SG), dan berada di kota Padang. Sistem Ganda (SG) merupakan konfigurasi struktur gedung dengan rangka ruang yang dilengkapi dinding struktural atau shearwall yang berfungsi menahan beban akibat gempa pada strukturnya dan rangka utama memikul sekurangkurangnya 25% beban gempa. Sistem ini dapat digunakan untuk perancangan suatu gedung tingkat tinggi pada daerah zone gempa tinggi. Modifikasi yang dilakukan adalah menambah jumlah lantai dari 10 lantai menjadi 30 lantai dan penambahan shear wall pada strukturnya. Selanjutnya penyusun merencanakan dimensi struktur yang meliputi bangunan atas (kolom, balok, pelat, tangga dan lift) dan bangunan bawah (pondasi), menentukan beban-beban yang bekerja pada struktur gedung dan menuangkan hasil perhitungan serta perencanaan tersebut ke dalam gambar teknik. Kata kunci : Struktur, Beton Bertulang, Sistem Ganda (SG), Shear Wall. I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perancangan gedung di Indonesia selama ini menggunakan tata cara SNI Jadi, sebenarnya peraturan ini perlu diupdate atau direvisi agar benar-benar sesuai dengan karakteristik wilayah di Indonesia saat ini. Sehingga muncullah standart perencanaan ketahanan gempa di Indonesia yaitu SNI Peraturan gempa yang lama berdasarkan pendekatan probabilistic dan deterministic. Selain itu pada peta yang baru telah mempertimbangkan epicenter-epicenter yang tidak terlihat. Standart perencanaan ini yang nantinya akan digunakan sebagai acuan dalam merancang modifikasi struktur tugas akhir ini. Oleh sebab itu, dalam tugas akhir Proyek pembangunan Gedung Graha Pena Extension berlokasi di Jl. Ahmad Yani no 88 Surabaya ini dilakukan perhitungan ulang perancangan struktur gedung tahan gempa berdasarkan tata cara SNI dan SNI Perancangan modifikasi ini memberikan pengetahuan baru mengenai alternatif perancangan struktur gedung tahan gempa berdasarkan peraturan gempa dan beton terbaru. Selain itu, hasil perhitungan ini juga akan menunjukkan sejauh mana tingkat keamanan struktur yang dirancang berdasarkan tata cara SNI Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah 1. Mendisain dimensi struktur (preliminary design) sesuai dengan SNI Menganalisa pembebanan bangunan akibat gravitasi, angin dan gempa sesuai dengan SNI Merencanakan detail struktur sekunder (pelat, lift, tangga). 4. Merencanakan detail dan penulangan untuk balok, kolom, dinding struktural (shearwall) akibat kombinasi beban. 5. Merencanakan pondasi yang efisien dan compatible. II. METODOLOGI 2.1 Pengumpulan Data dan Studi Literatur a. Pengumpulan data untuk perencanaan gedung, meliputi: - Gambar Arsitektur Gambar arsitektural diperoleh dari konsultan perencanaan PT Sarana Bangun Persada Indah - Data Tanah (Soil investigation) Data tanah diperoleh dari laboratorium mekanika tanah Teknik Sipil ITS untuk menunjang perencanaan pondasi yang aman dan efisien. b. Studi Literatur Mempelajari literatur yang berkaitan dengan perancangan diantaranya: - Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SNI ).

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI ) - Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung (PPIUG 1983) - Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa, Rahmat Purwono, Diagram Alur Perencanaan Metoda penyelesaian ini tergambar dalam flow chart pada gambar 2.1 dibawah ini: Data Gedung Rencana - Nama Gedung :GrahaPena Extension - Type Bangunan : Perkantoran - Lokasi : Padang - Letak Bangunan : Jauh dari pantai - Tinggi Bangunan : ± 117 Meter - Zona Gempa : Zona 6 - Jumlah Lantai : 30 lantai - Struktur Bangunan : Beton bertulang - Struktur Pondasi : Pondasi Tiang Pancang - Mutu beton (fc ) : Kolom, balok dan plat = 40 Mpa Shear wall = 50 Mpa -Mutu baja : Kolom,balok dan plat=400 Mpa Shear wall = 500 Mpa 2.2 Preliminary Design 1. Preliminary design dimensi balok sesuai dengan SNI Ps Dimensi (tebal) pelat ditentukan menurut peraturan SNI Ps Preliminary design kolom sesuai dengan SNI Ps Preliminary design dinding geser sesuai dengan SNI Ps. 3 s/d 20. Gambar 2.1 Diagram alir penyelesaian tugas akhir 2.1 Modifikasi dan Kriteria Pemilihan Struktur Data Data Gedung Awal - Nama Gedung : Graha Pena Extension - Type Bangunan : Perkantoran - Lokasi : Surabaya - Letak Bangunan : Jauh dari pantai - Tinggi Bangunan : 42.3 Meter - Zona Gempa : Zona 2 - Jumlah Lantai : 10 lantai - Struktur Bangunan : Beton bertulang dan Beton Pratekan - Struktur Pondasi : Pondasi Tiang Pancang - Mutu beton (fc ) : 25 Mpa - Mutu baja : BJTP 24 (240 Mpa) BJTD 40 (400 Mpa) 2.3 Pembebanan Dalam penyusunan tugas akhir ini dalam merencanakan pembebanan mengacu pada RSNI dan besarnya beban gempa sesuai dengan ketentuan SNI Pembebanan tersebut antara lain : 1. Beban Mati berdasarkan PBI Beban Hidup (PPIUG 1983). Beban hidup pada atap diambil sebesar 100 kg/m 2 Beban hidup pada tiap lantai diambil sebesar 250 kg/m 2 (tabel 3.3). III. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Preliminary Design Untuk desain awal bangunan dapat dilihat pada gambar 3.1 dan gambar 3.2.

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) Dimensi Pelat Dari hasil perhitungan diperoleh tebal pelat yang dapat dilihat pada tabel 3.2 dan tabel 3.3 : Tabel 3.3 Spesifikai Pelat Gambar 3.1 Rencana denah balok dan kolom Gambar 3.2 Tampak Depan Dimensi Balok Sesuai dengan SNI Ps untuk dimensi balok (minimum) maka diperoleh dimensi balok yang direkapitulasi pada tabel 3.1 : Tabel 3.1 Rekapitulasi Dimensi Balok Utama No Panjang H min H Bmin B cm cm cm cm cm Dimensi , , / , , / , / , , / , , / , , / , , / , , /150 Tabel 3.2 Rekapitulasi Dimensi Balok Anak No Panjang H min H Bmin B cm cm cm cm cm Dimensi , , / , , / , , / ,5 14, , / ,5 27, , / ,5 21, , / , , /50 No Type P L h pakai β cm cm cm Ket 1 A ,5 1, arah 2 A , arah 3 B ,5 2, arah 4 B , arah 5 C ,5 2, arah 6 C , arah 7 D ,5 3, arah 8 D , arah 9 E 452,5 312,5 1, arah 10 E1 312, , arah 11 E ,5 0, arah 12 F 312,5 297,5 1, arah 13 G , arah 14 H , arah Desain Dinding Geser (Shear Wall) Menurut SNI Ps (1) bahwa ketebalan dinding pendukung tidak boleh kurang daripada: 1/25 tinggi dinding yang ditopang secara lateral 1/25 panjang bagian dinding yang ditopang secara lateral Sehingga pada perencanaan tebal dinding geser diambil setebal 60 cm untuk kedua arah Desain Kolom Persyaratan dimensi kolom P 0,30 fc' (SNI pasal ) A Dimana : P = Berat total yang dipikul oleh kolom A = Penampang kolom fc = Kuat tekan beton Dari hasil perhitungan didapatkan dimensi kolom yang digunakan adalah 150/150 cm Pembebanan Dan Analisa Gaya Gempa Kombinasi Beban Berfaktor Kombinasi-kombinasi beban yang digunakan adalah sebagai berikut: U = 1,4 D U = 1,2 D + 1,6 L U = 1,2 D + 1,0 L + 1,0 E U = 0,9 D + 1,0 E Data Perencanaan Data-data analisa gempa yang akan digunakan pada perancangan gedung adalah sebagai berikut:

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) Kelas situs tanah : SE (tanah luak) Kategori Resiko : II faktor keutamaan : 1,0 Ss = 0,80 g S 1 = 0,60 g Perioda Hasil Analisa Struktur Analisa struktur dilakukan dengan menggunakan program bantu dengan menggunakan spectrum respon gempa IBC 2006 yang typical dengan spectrum respon SNI Dari hasil analisa struktur diperoleh periode alami fundamental gempa tertinggi sebesar T= 2,364 detik. Periode tidak boleh melebihi Cu x Ta. T= 2,364 detik < Cu x T a= 1,4 x 1,8225 detik = 2,55 detik..ok Kontrol Drift (Simpangan Antar Lantai) Dalam hal ini komponen struktur juga harus direncanakan terhadap simpangan struktur akibat pengaruh gempa rencana, yaitu terhadap simpangan inelastik (D M). Perhitungan terhadap kontrol drift D M dalam segala arah disajikan pada tabel 3.4 dan tabel 3.5 sebagai berikut : Tabel 3.4 Kontrol kompabilitas deformasi struktur akibat beban gempa arah sumbu X KONTROL DRIFT ARAH X Lantai hi (m) δxc (m) δxc (mm) δxc (mm) Drift (Δs) (mm) Syarat Drift (Δ) mm Ket , , , , ,1 0, , ,032 31, ,2 0, , , , ,3 0, , ,765 38, ,4 0, , ,569 41, ,5 0, , ,214 44, ,6 0, , , , ,7 0, , ,071 49, ,8 0, , , , ,9 0, , ,352 53, , , , , ,1 0, , ,893 56, ,2 0, , ,13 58, ,3 0, , ,891 59, ,4 0, , , , ,5 0, , ,561 60, ,6 0, , , , ,7 0, , ,818 62, ,8 0, , , , ,9 0, ,34 676,53 65, , , ,451 66, ,1 0, , , , ,2 0, , , , ,3 0, , ,906 69, ,4 0, , ,507 69, ,5 0, , , , ,6 0, , ,763 66, ,7 0, , , , ,8 0, ,193 72, , ,9 0, ,289 23, , Tabel 3.5 Kontrol kompabilitas deformasi struktur akibat beban gempa arah sumbu Y KONTROL DRIFT ARAH Y Lantai hi (m) δxc (m) δxc (mm) δxc (mm) Drift (Δs) (mm) Syarat Drift (Δ) mm Ket , , ,7985 8, ,1 0, , ,4915 9, ,2 0, , ,019 10, ,3 0, , , , ,4 0, , ,177 13, ,5 0, , , , ,6 0, , ,484 15, ,7 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , , , , , ,1 0, , , , ,2 0, , , , ,3 0, , ,466 20, ,4 0, , ,631 21, ,5 0, , ,319 20, ,6 0, ,56 308,52 21, ,7 0, , , , ,8 0, , ,536 22, ,9 0, , , , , , ,482 23, ,1 0, , , , ,2 0, , ,529 24, ,3 0, , ,472 24, ,4 0, , ,136 24, ,5 0, , ,656 24, ,6 0, ,943 76, , ,7 0, ,618 52,281 22, ,8 0, ,579 29, , ,9 0, ,286 10,287 10, Dari tabel 3.4 dan tabel 3.5 didapatkan nilai kompabilitas deformasi pada masing-masing lantai yang selanjutnya digunakan pada analisa struktur gedung Kontrol Sistem Ganda Menurut SNI Pasal bahwa pengabaian pemikulan pengaruh gempa rencana oleh rangka ruang pemikul diperkenankan bila partisipasi pemikulan pengaruh gempanya adalah minimal 25%. Tabel 3.6 Kontrol persentase antara reaksi pada perletakan kolom dan perletakan shear wall akibat beban gempa prosentase dalam menahan gempa (%) no kombinasi fx fy SRPM shear wall SRPM Shear wall 1 0,9D + 1 RSPX Max 35, , , , ,9D + 1 RSPX Min 32, , , , ,9D + 1 RSPY Max 34, , , , ,9D + 1 RSPY Min 34, , , , ,2D + 1L +1 RSPX Max 35, , , , ,2D + 1L +1 RSPX Min 32, , , , ,2D + 1L +1 RSPY Max 31, , , , ,2D + 1L +1 RSPY Min 31, , , , Dari tabel 3.6 dapat dilihat bahwa konfigurasi struktur gedung pada tugas akhir ini telah memenuhi syarat sebagai Struktur Sistem Rangka Gedung. 3.3 Desain Struktur Sekunder Kombinasi pembebanan yang digunakan : U = 1.2 D L Keterangan : D = beban mati L = beban hidup Penulangan Pelat Lantai Perhitungan momen ultimate pada pelat lantai sesuai PBI Sehingga diperoleh hasil penulangan pelat atap dan pelat lantai sebagai berikut :

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) Tabel 3.7 Penulangan Pelat Lantai Tipe Pelat Dimensi (cm) Jenis Pelat Tul. Tum. Arah X Tul. Lap. Arah X Tul. Tum. Arah Y Tul. Lap. Arah Y A 312, arah ø ø ø ø A arah ø ø ø ø B 312, arah ø ø ø ø B arah ø ø ø ø C 312, arah ø ø ø ø C arah ø ø ø ø D 312, arah ø ø ø ø D arah ø ø ø ø E 312,5 452,5 2 arah ø ø ø ø E ,5 2 arah ø ø ø ø E2 312, arah ø ø ø ø F 297,5 312,5 2 arah ø ø ø ø G arah ø ø ø ø H arah ø ø ø ø Perencanaan Balok Anak Balok anak (40/50) tulangan tumpuan dan tuloangan lapangan yang dapat dilihat pada gambar 3.3 dan gambar 3.4. Gambar 3.3 Tulangan tumpuan balok anak Gambar 3.6 Penulangan lentur dan geser balok 60/80 As 11 B-G pada lantai Penulangan Lentur Kolom 100/150 Penulangan lentur kolom menggunakan program bantu sehingga didapatkan hasil sebagai berikut : Rasio Tulangan Longitudinal = 1,09 % Penulangan 48D25 (As= mm 2 ) Ag = 1,96 x 10 6 mm 2 Ix = 3,2 x mm 4 Iy = 3,2 x mm 4 tulangan lentur, geser dan panjang lewatan yang dapat dilihat pada gambar 3.7. Gambar 3.4 Tulangan lapangan balok anak 3.4 Perencanaan Struktur Primer Penulangan Balok Induk 100/150 cm Contoh perhitungan penulangan balok 100/150 diambil pada balok As 11 B-G lantai 29 seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.5. Gambar 3.7 Sambungan lewatan Kolom Gambar 3.5 Letak balok 100/150 As 11 B-G pada lantai 29 tulangan tumpuan,lapangan dan geser yang dapat dilihat pada gambar Perencanaan Dinding Geser Data perencanaannya sebagai berikut : Mutu beton (fc ) = 40 Mpa Mutu baja (fy) = 400 Mpa Tebal dinding geser = 60 cm Tinggi dinding geser = 117 m tulangan lentur, geser dan komponen batas yang dapat dilihat pada gambar 3.12.

6 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) Gambar 3.8 Penulangan shearwall L 3.5 Perencanaan Struktur Bawah Analisa Daya Dukung Tiang Pancang Perhitungan daya dukung pondasi tiang pancang menggunakan metode LUCIANO DECOURT Q L = Q p + Q s Dimana : Q l = daya dukung tanah maksimum pada pondasi Q p = resistance ultimate didasar pondasi Q s = resistance ultimate akibat lekatan lateral Perancangan Pondasi Tiang Pancang Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut : Pondasi kolom : menggunakan tiang pancang produk PT. Wijaya Karya diameter 100 cm sebanyak 4 buah dengan susunan 4 x 4. Pondasi shearwall : menggunakan tiang pancang produk PT. Wijaya Karya diameter 100 cm sebanyak 80 buah dengan susunan 8 x 10. Gambar 3.9 Denah rencana pondasi IV. PENUTUP 4.1 Kesimpulan Dari hasil perancangan struktur gedung Graha Pena Extension didapatkan data-data perencanaan sebagai berikut: Mutu Beton : Kolom, Shear Wall dan Struktur Bawah :50 Mpa Pelat Lantai dan Balok :40Mpa Tebal Pelat Atap : 16 cm Tebal Pelat Lantai : 16 cm Dimensi Kolom : 130 x 130 cm 150 x 150 cm 110 x 200 cm 130 x 200 cm (tulangan utama D25 mm dan sengkang Ø 16 mm) Dimensi Balok Induk : 100 x 150 cm Dimensi Balok Anak : 40 x 50 cm (perhitungan penulangan pada lampiran) Dimensi Dinding Struktural : 60 cm (tulangan geser tegak lurus 2D12-100, tulangan vertikal 2D25-200, dan sengkang 2D12-100) Struktur bawah bangunan terdiri dari 1 jenis pilecap untuk pondasi kolom. Dan 1 jenis pilecap untuk pondasi dinding struktural yang menggunakan tiang pancang pracetak dengan diameter 100 cm. 4.2 Saran Pada perancangan dinding struktural dengan menggunakan sistem ganda akan membutuhkan tiang pancang yang sangat banyak. Sehingga perencanaan poer akan lebih efektif jika menyeluruh seluruh gedung DAFTAR PUSTAKA A. Surahman, (2008), Probabilistic Seismic Hazard Assessment and Structural Performance Against Seismic Actions, Internasional Conference on Earthquake Engineering and Disaster Mitigation, (ICEEDM08), April 2008, Jakarta Badan Standarisasi Nasional (2012), Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan non Gedung, SNI Jakarta Panitia Teknik Konstruksi dan Bangunan Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI ). Bandung : Badan Standarisasi Nasional. Purwono, R., Tavio, Imran, I., dan Raka, I G P Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI ) Dilengkapi Penjelasan (S-2002). Surabaya : ITS Press. Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gempa (PPIUG 1983). Bandung : Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan. Wahyudi, Herman Daya Dukung Pondasi Dalam. Surabaya. Jurusan Teknik Sipil FTSP ITS.