BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 1.1 Latar Belakang BAB 1 PENDAHULUAN Pergerakan roda ekonomi yang semakin lama semakin berkembang dan meningkat dengan pesat, menyebabkan kebutuhan akan suatu sarana dan prasarana pendukung sangat diperlukan. Salah satunya adalah kebutuhan akan gedung perkantoran dan apartemen. Keterbatasan lahan menjadi salah satu alasan mengapa banyak dibangun gedung - gedung serbaguna yang memiliki fungsi sebagai perkantoran dan apartement. Seperti halnya dengan gedung Trilium, karena meskipun minimnya lahan yang tersedia, namun diharapkan fasilitas-fasilitas yang akan direncanakan dapat terpenuhi. Semakin tinggi suatu gedung, maka semakin besar pula kekuatan dan beban yang dipikulnya. Sehingga waktu pengerjaan yang diperlukan juga akan semakin lama. Alternatif yang dapat dilakukan adalah dalam hal pemilihan material bahan. Dalam desain, material bahan yang akan digunakan memiliki peranan penting. Maka harus direncanakan dengan matang. Pemilihan material pula yang menjadi pertimbangan dalam hal kekuatan, kestabilan, efisiensi, serta nilai keekonomisan. Salah satu alternatif pemecahannya adalah penggunaan balok komposit yang merupakan campuran beton dengan baja profil, dimana pada beton bertulang gaya-gaya tarik yang dialami suatu elemen struktur dipikul oleh besi tulangan tetapi pada struktur komposit ini gaya-gaya tarik yang terjadi pada suatu elemen struktur dipikul oleh profil baja. Balok komposit memiliki keunggulan dibandingkan dengan penggunaan material lainnya, yaitu : Balok komposit memiliki kapasitas untuk menahan beban lebih besar. Balok komposit dinilai cukup kuat dan ekonomis, mudah dalam hal pemasangan. Untuk proses pemeliharaan pada struktur komposit yang berselubung beton tidak membutuhkan pemeliharaan secara khusus. Penampang Profil baja yang digunakan lebih kecil dibandingkan dengan penggunaan Profil baja murni pada rangka struktur. Sebagai bahan studi perencanaan akan dilakukan modifikasi terhadap struktur gedung Trilium. Awalnya gedung ini didesain dengan menggunakan struktur beton bertulang, yang selanjutnya akan dimodifikasi menggunakan Balok komposit dengan Sistem struktur Dual System, dimana mengkombinasikan antara Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa ( SRPMB ) dengan Concentric Braced Frame. Dengan adanya pengaku, dimensi dari rangka ( balok dan kolom ) dapat diperkecil. Sehingga dapat memperluas fungsi dari bangunan itu sendiri. Sistem rangka pengaku kosentris yang digunakan adalah inverted - V atau V dibalik. Salah satu keuntungan berbentuk inverted - V adalah susunannya masih memungkinkan untuk bukaan pintu maupun jendela. 1.2 Permasalahan Dalam modifikasi perencanaan struktur Gedung Trilium ini terdapat permasalahan-permasalahan yang timbul, antara lain : a. Bagaimana merencanakan dimensi struktur yang sesuai dengan LRFD. b. Bagaimana mengasumsikan pembebanan setelah adanya modifikasi. c. Bagaimana merencanakan struktur utama yang meliputi balok dan kolom. d. Bagaimana merencanakan sambungan yang sesuai. e. Bagaimana merencanakan bracing tipe inverted V sebagai penerima gaya lateral bersama rangka? f. Bagaimana merencanakan pondasi yang sesuai dengan besar beban yang dipikul dengan kondisi tanah dilapangan. g. Bagaimana cara mengaplikasikan hasil perhitungan kedalam bentuk gambar teknik. 1.3 Tujuan Adapun tujuan penulisan dari Tugas Akhir ini, yaitu : a. Merencanakan dimensi struktur yang sesuai dengan LRFD. b. Mengasumsikan pembebanan setelah adanya modifikasi. c. Mendapatkan dimensi struktur utama yang meliputi balok dan kolom. 1

2 d. Merencanakan sambungan yang sesuai. e. Merencanakan bracing tipe inverted V sebagai penerima gaya lateral bersama rangka f. Merencanakan struktur pondasi yang sesuai. g. Mengaplikasikan hasil perhitungan perencanaan kedalam bentuk gambar teknik. 1.4 Batasan Masalah Berdasarkan permasalahan yang telah diuraikan diatas, maka untuk menghindari terjadinya penyimpangan pembahasan perlu dibuat pembatasan masalah. Batasan-batasan masalah yang perlu digunakan dalam tugas akhir ini adalah : a. Desain dan evaluasi struktur mengacu pada AISC-LRFD dan SNI b. Pembebanan dihitung berdasarkan Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) c. Beban gempa dihitung berdasarkan SNI d. Tidak menghitung besarnya biaya dalam modifikasi gedung. e. Perencanaan tidak meliputi instalasi mechanical, electrical, plumbing dan saluran air. f. Program bantu yang digunakan adalah Etabs versi 9.2 dan Autocad. g. Perhitungan struktur pondasi hanya pada satu kolom yang memiliki beban terbesar. h. Tidak membahas metode pelaksanaan secara terperinci. 1.5 Manfaat Dalam penyusunan tugas akhir ini diharapkan agar dapat menjadi referensi atau contoh konkret penggunaan struktur komposit pada struktur utama dalam pembangunan suatu gedung, yang cukup banyak diterapkan pada berbagai pekerjaan struktur dalam bidang teknik sipil di indonesia. BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Aksi komposit terjadi apabila dua batang struktural pemikul beban seperti pada pelat beton dan profil baja sebagai penyangganya (gambar 2.1.a) dihubungkan secara menyeluruh dan mengalami defleksi sebagai satu kesatuan seperti dalam gambar (2.1.b). Gam bar 2.1 Defl eksi Pad a Balo k Kom posit dan Non Komposit.(Sumber Salmon & Johnson 1996) 2.2 Balok komposit Balok adalah salah satu diantara elemen-elemen struktur yang paling banyak dijumpai pada setiap struktur. Balok adalah elemen struktur yang memikul beban yang bekerja tegak lurus dengan sumbu longitudinalnya. Hal ini akan menyebabkan balok melentur (Spiegel & Limbrunner,1998). Sebuah balok komposit (composite beam) adalah sebuah balok yang kekuatannya bergantung pada interaksi mekanis diantara dua atau lebih bahan (Bowles,1980). Beberapa jenis balok komposit antara lain : 2

3 a. Balok komposit penuh Untuk balok komposit penuh, penghubung geser harus disediakan dalam jumlah yang memadai sehingga balok mampu mencapai kuat lentur maksimumnya. Pada penentuan distribusi tegangan elastis, slip antara baja dan beton dianggap tidak terjadi (SNI Ps ). b. Balok komposit parsial Pada balok komposit parsial, kekuatan balok dalam memikul lentur dibatasi oleh kekuatan penghubung geser. Perhitungan elastis untuk balok seperti ini, seperti pada penentuan defleksi atau tegangan akibat beban layan, harus mempertimbangkan pengaruh adanya slip antara baja dan beton (SNI Ps ). Single Diagonals Bracing Knee Bracing c. Balok baja yang diberi selubung beton Walaupun tidak diberi angker, balok baja yang diberi selubung beton di semua permukaannya dianggap bekerja secara komposit dengan beton, selama hal-hal berikut terpenuhi (SNI Ps ) Braced Frame dapat diartikan sebagai portal yang dilengkapi dengan batang penopang (bracing) yang bertujuan untuk mengurangi perpindahan lateral atau untuk memperoleh stabilitas struktur. Charles G. Salmon dan John E. Jonson (1999) menyatakan bahwa pada dasarnya kerangka berpenopang lebih tepat didefinisikan sebagai sebagai kerangka dimana tekuk goyangan (sideway buckling) dicegah oleh elemen-elemen topangan struktur tersebut dan bukan oleh kerangka struktural itu sendiri. Cross Bracing Inverted V Bracing K Bracing V Bracing Gambar 2.5 Tipe-Tipe Braced Frame 3

4 BAB III METODOLOGI 3.1 DIAGRAM ALIR METODOLOGI BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER 4.1. Perencanaan tangga Data data Perencanaan Tangga lantai 1 19 tipikal : Ketinggian antar lantai : 420 cm Tinggi bordes : 210 cm Tinggi injakan (t) : 17,5 cm Lebar injakan ( i ) : 28 cm Jumlah tanjakan (Σt) 210 : = 12 buah 17,5 Jumlah injakan (Σi) : (Σt) 1 = 12-1 = 11 buah Lebar bordes : 150 cm Panjang bordes : 300 cm Lebar tangga : 150 cm 17, 5 Sudut Kemiringan (α) : arc tg = 32, Pelat Bordes t= 5 cm Balok Utama Tangga WF 200X100X4,5X7 Pelat Anak Tangga t = 3 mm Gambar 4.1 Denah Tangga 4

5 4.2 Perencanaan Plat Pada perencanaan struktur pelat direncanakan menggunakan bondek, Tebal Pelat Atap : 10 cm Tebal Pelat lantai 1 19 : 10 cm Tulangan negatif φ Tebal plat 0,8 mm Dimensi sangkar (car size) : inside : 1400 x 1250 mm 2 Outside : 1450 x 1415 mm 2 Dimensi ruang luncur : 1850 x 1900 mm 2 Dimensi ruang mesin : 1850 x 1900 mm 2 Balok Penumpu Lift alok Penggantung Lift Balok Anak 1m BALOK 2 m Gambar 4.2 pelat 4.3 Balok Anak Balok Anak Atap direncanakan menggunakan profil Wf 300X150X5,5X8 Balok Anak Lantai direncanakan menggunakan profil Wf 300X150X6,5X9 4.4 Perencanaan Lift Perencanaan balok lift meliputi balok balok yang berkaitan dengan ruang mesin lift, yaitu terdiri dari balok penumpu dan balok penggantung lift. Untuk lift pada bangunan ini menggunakan lift yang diproduksi oleh Sigma elevator company, dengan data data sebagai berikut : Tipe lift : Simplex Merk : Sigma Kapasitas : 10 orang Lebar pintu (opening width) : 800 mm 2 m Gambar 4.3 Denah Perencanaan lift Balok Penggantung lift : WF 300 x 150 x 5,5 x 8 Balok Penumpu lift : WF 300 x 150 x 5,5 x 8 5

6 BAB V PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA DAN SAMBUNGAN 6.1. Perencanaan Balok Sebelum Komposit Berdasarkan hasil etabs balok B x200x8x13 Kombinasi 2,story 16 didapat hasil sbb: Momen negatif = kg.cm A = 84,12 cm 2 ix = 16,8 cm Zx = 1286 cm 3 W = 66 kg iy = 4,54 cm Zy = 266 cm 3 Ix = cm 4 Sx = 1190 cm 3 bf = 200 mm Iy = 1740 cm 4 Sy = 174 cm 3 d = 400 mm tf = 13 mm tw = 8 mm r = 16 mm h = d 2 ( tf + r ) = 342 mm fy = 2500 kgcm 2 fu = 4100 kgcm 2 fc = 250 kgcm 2 Kontrol Kekuatan Penampang (Local Buckling) Untuk Sayap Untuk Badan bf 170 h tf fy tw fy ,69 < 10,752...ok 42,75 < 106,25...ok Profil penampang kompak, maka Mn = Mp Kontrol Lateral Buckling Jarak Penahan Lateral Lb = 200 cm Berdasarkan tabel profil untuk BJ 41 profil WF 400x200x8x13 didapatkan Lp = 226,003cm, Lr = 658,357 cm Jadi, Lp Lb bentang pendek Mn = Mp = Zx.fy = = kg.cm Mu < Ф. Mn Mu < 0,9. Mn kg.cm < kg.cm Sesudah Komposit hr = 50 mm tb.eff = 50 mm beff = bo = 600 = 600 cm = L/4 = 800/4 = 200 cm (menentukan) Berdasarkan hasil etabs balok B351 Kombinasi 2,story 18 didapat Momen Positif = 14784,41 kg.m Berdasarkan hasil etabs balok B435 Kombinasi 4,story 20 didapat Momen Negatif = 22054,8 kg.m Perhitungan momen positif C = 0,85. fc. beff. tb = 0, = kg T = As. fy = 84, = kg C < T (maka GNP berada pada beton) T a = = = 4, 95cm 0,85 f ' c b. eff 0, e = d/2 + Hr + ( tb a ) + a/2 = 40/ ( 5 4,95 ) + 4,95/2 = 27,525 cm Mn = T. e = ,525 = ,5 kg.cm Mu < Ф. Mn Mu < 0,9. Mn kg.cm < ,75 kg.cm 6

7 tb hr D b.eff T C e ( 84,12.20 ) ( 26.0,65) ( 2,05.2,581) ya = = 29, 61cm 84, ,05 ( A'. h' ) + ( A". h" ) ya' = (bagian profil yang tertarik) A' + A" ( 26.0,65) + ( 2,05.2,581) ya' = = 0, 79cm ,05 e = ya + hr + ( tb-2) = 29, = 37,61 cm e = ya ya = 29,61 0,71 = 28,9 cm Gambar 6.1 Diagram Tegangan pada Daerah Momen Positif Perhitungan momen negatif Direncanakan menggunakan tulangan Ø8-150 As = 0,5024 fy = 2500 kg/cm 2 Tc = n. As. fy = 14. 0, = kg C = As. fy = 63, = kg Tc < C, maka sebagian profil mengalami tarik C Tc Tc' = = = 70133kg A ' = Tc' = = 28,05cm fy 2500 δ ' = A ' = 28, = 14, mm bf y = 14, = 1,025 mm A = 1, = 205 mm 2 δ '' = A '' = 205 = 25, mm tw A = bf.tf = 20. 1,3 = 26 cm 2 h = 1,3.1/2 = 0,65 cm h = tf + 25,625/2 = 25,81 mm = 2,581 cm ( As. h) ( A'. h' ) ( A". h" ) ya = (bagian profil yang tertekan) As A' A" Mn = Tc. e + Tc. e = , ,9 = ,94 kg.cm Mu < 0,9. Mn kg.cm < ,146 kg.cm 6.2 Perencanaan Kolom Kolom tak bergoyang WF 400x400x30x50 A = 528,6 cm 2 ix = 19,7 cm Zx = 9468 cm 3 W = 415 kg iy = 10,7 cm Zy = 4428 cm 3 Ix = cm 4 Sx = 8170 cm 3 bf = 417 mm Iy = cm 4 Sy = 2900 cm 3 d = 458 mm tf = 50 mm tw = 30 mm r = 22 mm h = d 2 ( tf + r ) = 314 mm Akibat kombinasi pembebanan 3 element C-3 story 1 Pu = kg Mntx1 = ,8 kg.m Mntx2 = -5695,35 kg.m Mnty1 = -2175,66 kg.m Mnty2 = -1378,2 kg.m 7

8 Kontrol kelangsingan elemen penampang h 314 = = 10,47 tw 30 h.. < λr OK 665 λ R = = 42,06 tw fy bf 417 = = 4,17 2. tf 2.50 bf tf λ R = = 15,81 fy Penampang tidak langsing k.l Kelangsingan struktur : λ = i Kontrol tekuk lokal : λ = λ p = bf 417 = 4, tf = = fy = 10,752 < λ R OK λ < λ p.. OK Penampang kompak h 314 λ = = = 10,47 tw λ p = = = 106,253 fy 250 λ < λ p.. OK Penampang kompak Karena penampang kompak, maka Mnx = Mny = Mp : Mx = Sx.fy = (8170)(2500) = kgcm 1,5Mx = 1,5( ) = kgcm Mnx = Mpx = Zx.fy = (9468)(2500 ) = kgcm = kgcm 1,5Mx = kgcm Mnx = kgcm My = Sy.fy = (2900)(2500) = kgcm 1,5My = 1,5( ) = kgcm Mny = Mpy = Zy.fy = (4428)(2500) = kgcm = kgcm > 1,5My = kgcm Mny = kgcm Kontrol tekuk lateral : Lb = 420 cm Lp = 532,649 cm Lp > Lp bentang pendek Jadi diperoleh : Mnx = Mpx = Zx.fy = (9468)(2500 ) = kgcm Mny = Mpy = Zy.fy = (4428)(2500) = kgcm Terhadap sumbu y : Ix = cm4 Ix = cm4 4,2 4,2 Ix = 7210 cm Gambar 6.3 Sketsa Kolom Arah y 8

9 Kontrol kekakuan portal : Ic G = L c Ib L b 2(187000/420) G A = = 74,1 (7210 / 600) G B = 1 (Ujung kolom dianggap jepit) Diperoleh : kc = 0,87 (tidak bergoyang) kcl 0,87x420 λ x = = = 34,15 i 19,7 x Kontrol kekakuan portal : Ic G = L c Ib L b 2(60500/420) G A = = 24,94 (13600 / 800) G B = 1 (Ujung kolom dianggap jepit) Diperoleh : kc = 0,85 (tidak bergoyang) kcl 0,85x420 λ y = = = 32,16 i 10,7 y λ terbesar = λ x = 34,15 Terhadap sumbu x: Ix = cm Iy = cm Iy = cm Ix = cm λ fy λ c = π E 0,25 < λ c <1,2 1,43 ω = 1,6 0,67. f y λ c 34,15 π = 6 = 1,065 = 0, Pn = Ag. = 528,6. = ,16 kg RUMUS 1 ω 1,065 φ. Pn = 0, ,16 = ,39 > Pu = kg Pu = = 0,895 0,2 φ. P ,39 n Gambar 6.4 Sketsa Kolom Arah x Kontrol Tekan-Lentur Pu Pu 8 Mux Muy = 0,895 0, , 0 φpn φpn 9 φbmnx φbmny 9

10 , , , , x x 0, OK WF.350X175X7X Contoh Perencanaan Sambungan 25,4 mm ,6 mm 4.00 pelat t = 13 mm D.Canal 250X90X9X13 2 5, 4 m m , 4 m m , 6 m m P e l a t s i k u L X X D. C a n a l X 9 0 X 9 X 1 3 p e l a t t = 1 3 m m T u l a n g a n n e g a t i f φ Gambar6.3 Sambungan Bresing dengan Balok Melintang Eksterior W F X X 7 X P e l a t s i k u L 8 0 x 8 0 x 8 1 5, 9 m m , 4 m m Gambar6.2 Sambungan Bresing dengan kolom Eksterior dan Balok Melintang Eksterior 10

11 WF.400X400X45X70 BAB VI PERENCANAAN PONDASI ,8 mm Tiang pancang yang direncanakan adalah menggunakan alternatif jenis tiang dengan spesifikasi WIKA Pile sebagai berikut : - Diameter tiang = 500 mm - Tebal tiang = 90 mm - Class = C - Luas beton = 1159,25 cm 2 - Modulus Section = 10583,74 cm 2 - P bahan = kg ,4 mm pelat t = 30 mm Sumber : WIKA Daya dukung bahan : Dari spesifikasi bahan tiang pancang (tabel spesifikasi WIKA), didapat : P 1tp =155,64 ton pelat t = 13 mm Diambil tiang pancang dengan kedalaman (D) 35 m dari perhitungan yang ditabelkan (terlampir), didapat nilai daya dukung satu tiang pancang : Diambil P beban tetap = 121,113 ton (dari daya dukung tanah) BAB VIII PENUTUP 8.1. Kesimpulan Dimensi Profil ; Dari hasil perhitungan dan analisis yang telah dilakukan pada struktur gedung, didapatkan hasil sebagai berikut : Gambar 6.4 Sambungan antar kolom interior Tebal Pelat : Tebal pelat atap : 10 cm Tebal pelat lantai : 10 cm 11

12 Bracing : Double Canal 250 x 90 x 9 x 13 Double Canal 250 x 90 x 9 x 13 Balok anak a. Untuk lantai 20 (Atap) : WF 300 x 150 x 5,5 x 8 b. Untuk lantai 1-19 : WF 300 x 150 x 6,5 x 9 Balok Induk Eksterior : a. Untuk lantai 20 (Atap) dengan L = 6 m : WF 300 x 150 x 5,5 x 8 b. Untuk lantai 20 (Atap) dengan L = 8 m : WF 350 x 175 x 7 x 11 c. Untuk lantai 1 19 dengan L = 6 m : WF 300 x 150 x 6,5 x 9 d. Untuk lantai 1 14 dengan L = 8 m : WF 350 x 175 x 7 x 11 Balok Induk Interior : a. Untuk lantai 20 (Atap) dengan L = 6 m : WF 300 x 150 x 5,5 x 8 b. Untuk lantai 20 (Atap) dengan L = 8 m : WF 350 x 175 x 7 x 11 c. Untuk lantai 1 19 dengan L = 6 m : WF 300 x 150 x 6,5 x 9 d. Untuk lantai 1 19 dengan L = 8 m : WF 400 x 200 x 8 x 13 Kolom Eksterior : a. Lantai : WF 350 x 350 x 13 x 13 b. Lantai : WF 350 x 350 x 14 x 22 c. Lantai 9-14 : WF 400 x 400 x 20 x 35 d. Lantai 1-9 : WF 400 x 400 x 30 x 50 Kolom Interior : a. Lantai : WF 350 x 350 x 13 x 13 b. Lantai : WF 350 x 350 x 14 x 22 c. Lantai 9-14 : WF 400 x 400 x 20 x 35 d. Lantai 6-9 : WF 400 x 400 x 30 x 50 e. Lantai 1-6 : WF 400 x 400 x 45 x 70 Penulangan Poer ; Poer Pondasi : a. Arah x : - Tulangan Tarik : 52D22 - Tulangan Tekan : 26D22 b. Arah y : - Tulangan Tarik : 33D22 - Tulangan Tekan : 17D Saran Perlu dilakukan studi yang lebih mendalam untuk menghasilkan perencanaan struktur dengan mempertimbangkan aspek teknis, ekonomi, dan estetika. Sehingga diharapkan perencanaan dapat dilaksanakan mendekati kondisi sesungguhnya di lapangan dan hasil yang diperoleh sesuai dengan tujuan perencanaan yaitu kuat, ekonomi, dan tepat waktu dalam pelaksanaannya. 12

13 DAFTAR PUSTAKA a. Amon, Rene ; Knobloch, Bruce & Mazumder,Atanu Perencanaan Konstruksi Baja Untuk Insinyur dan Arsitektur 2.Bandung : PT.Pradinya Paramita. b. Badan Standardisasi Nasional. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI ). c. Badan Standardisasi Nasional. Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI ). d. Badan Standardisasi Nasional. Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SNI ). e. Departemen Pekerjaan Umum. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) f. Roberto T. LEON & Chuang-seng YANG Special Inverted-V-Braced Frames With Suspended Zipper Struts. Georgia institute of technology, Atlanta. g. Salmon, G. Charles & E.Johnson, John Struktur Baja Desain Dan Perilaku Jilid 2 Edisi Kedua. Diterjemahkan oleh: Ir. Wira M.S.CE. Jakarta: Erlangga. h. Widiarsa, Ida Bagus Rai & Putu Deskarta Kuat geser baja komposit dengan variasi tinggi penghubung geser tipe T ditinjau dari uji geser murni. i. Rahmat Purwono, 2006, Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa. j. Suprobo,Priyo Desain Balok Komposit Baja- Beton.Surabaya : ITS Press. k. Uy, B., Modern design, construction and maintenance of composite steel concrete structures l. Wahyudi, Herman Daya Dukung Pondasi Dalam. Surabaya : ITS. m. Poulos, H.G.and Davis, E.H.(1980). Pile Foundation Analisys and Design. John Wiley And Son, Inc. 13