MODIFIKASI PERENCANAAN GEDUNG HOTEL MENUR SURABAYA DENGAN MENGGUNAKAN BETON PRACETAK BERPELAT HOLLOW CORE SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN MENENGAH

Transkripsi

1 MODIFIKASI PERENCANAAN GEDUNG HOTEL MENUR SURABAYA DENGAN MENGGUNAKAN BETON PRACETAK BERPELAT HOLLOW CORE SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN MENENGAH Iman Wimbadi dan Azwin Anwar Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) JL. Arief Rahman Hakim, Surabaya Abstrak: Pada jaman sekarang perhatian terhadap kecepatan konstruksi sebuah struktur semakin diperhatikan, hal ini seiring dengan semakin kompeksnya sistem kontrak konstruksi. Kecepatan pembangunan menjadi salah satu faktor yang menentukan dalam menang atau tidaknya kontraktor dalam tender proyek., karena kecepatan juga hal yang penting bagi owner. Kontraktor harus berpikir mengenai perencanaan penyelesaian bangunan yang mereka ajukan dalam kontrak, karena bila tidak tepat waktu bisa menyebabkan kontraktor terkena denda. Dengan majunya teknologi beton, telah ditemukan cara membangun gedung dengan beton yang telah dicetak sebelumnya di pabrik atau tempat yang dikhususkan untuk mencetaknya dan penggunaannya tinggal disatukan saja pada di lokasi. Beton yang digunakan pada dengan teknik ini biasa disebut dengan beton precast/pracetak. Dengan menggunakan teknik beton pracetak ini, waktu pembangunan bisa dipercepat dengan cukup signifikan. Kelebihan lain dari penggunaan beton pracetak adalah mutu beton lebih bisa terjamin karena diproduksi di pabrik dan pengerjaannya lebih praktis sehingga tenaga kerja yang dibutuhkan bisa dikurangi. Proyek Gedung Hotel Menur yang dibangun di daerah Jalan Menur Surabaya dibangun dengan metode cor setempat, pada tugas akhir ini akan dimodifikasi menggunakan beton pracetak pada elemen struktur balok dan pelatnya. Sedangkan struktur pondasi, tangga dan kolomnya akan direncanakan tetap dengan menggunakan sistem cor setempat. Dalam tugas akhir ini, gedung akan direncanakan dengan menggunakan SRPMM (Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah). Tujuan dari modifikasi ini adalah perencanaan gedung Gedung Hotel Menur Surabaya dengan menggunakan beton pracetak yang mampu menahan beban yang mungkin terjadi pada struktur baik berupa beban mati, beban hidup, beban angin dan beban gempa sesuai dengan zona gempa dimana struktur ini berada. Key word: Pracetak, Hollow core,struktur Rangka Pemikul Momen Menengah Latar belakang Dewasa ini kian marak perkembangan teknologi konstruksi berbahan beton yang menawarkan keuntungan, baik dari segi kemudahan pelaksanaan maupun segi ekonomis dan waktu. Salah satu diantaranya adalah sistem pracetak (precast). Beton pracetak terbagi menjadi dua yaitu beton yang dicetak di pabrik dan beton yang dicetak di lokasi khusus dekat site konstruksi itu sendiri. Beton pracetak terbagi lagi menjadi 2 yaitu yang diperkuat dengan batang-batang besi tulangan dan yang diperkuat dengan kabel baja yang diberi tegangan atau yang biasa disebut beton pratekan. Beton pracetak merupakan beton yang dibuat secara mekanisasi yang dikontrol dengan sangat tinggi, yang penggunaannya dalam banyak hal untuk memenuhi tantangan struktur yang sangat beragam. Sebagai produk yang dibuat di pabrik, kita harus memahami spesifikasi beton pracetak tersebut untuk memaksimalkan efisiensi dalam desain, produksi, pengiriman dan perawatan. Beton pracetak memiliki keunggulan dibanding dengan beton yang menggunakan sistem pengecoran di tempat (cast in situ). Keuntungan-keuntungan tersebut antara lain, penggunaan beton pracetak yang tinggal menempatkan dan memasangnya pada konstruksi bangunan sehingga tidak memerlukan bekisting dan penopang bekisting yang terlalu banyak. Beton pracetak dibuat di pabrik, sehingga memiliki kualitas yang lebih baik dari segi presisi ukuran dan mutu betonnya. Beton pracetak lebih mudah pemasangannya sehingga kebutuhan pekerja lebih sedikit dan waktu pemasangannya juga lebih singkat dibandingkan dengan metode cor di tempat.

2 Dari uraian di atas, maka dalam penulisan tugas akhir ini, saya melakukan modifikasi perencanaan Gedung Hotel menur Surabaya setinggi 12 (dua belas) lantai, yang semula menggunakan beton bertulang konvensional dengan sistem cor di tempat (cast in situ), menjadi suatu gedung perhotelan dimana metode konstruksinya direncanakan menggunakan sistem pracetak (precast). Dalam perencanaan gedung ini, sistem gedung yang digunakan adalah Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM). Dengan demikian, seluruh beban baik beban gravitasi maupun beban lateral dipikul oleh rangka. Rumusan Masalah 1. Bagaimana mendesain struktur pracetak balok dan pelat hollow core yang kuat menahan beban-beban rencana? 2. Bagaimana menghitung kontrol-kontrol kekuatan elemen pracetak saat proses pengangkatan, penyimpanan dan pemasangan? 3. Bagaimana merencanakan sambungan komponen pracetak? 4. Bagaimana membuat gambar teknik berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan? Tujuan Adapun tujuan-tujuan yang diharapkan dari perencanaan struktur gedung ini, antara lain adalah : 1. Mendapatkan elemen-elemen pracetak yang mampu menahan beban-beban yang ada serta gaya-gaya yang timbul akibat proses pelaksanaan selama fabrikasi hingga terpasang menjadi satu kesatuan dalam sebuah bangunan. 2. Mengetahui apa saja yang perlu diperhatikan dalam proses pengangkatan, penyimpanan, serta pemasangan elemen precast. 3. Merencanakan detail sambungan yang memenuhi kriteria perancangan struktur. 4. Mendapatkan gambar teknik yang menggambarkan hasil dari perhitungan dan perencanaan yang dilakukan. pracetak (precast) dengan metode cor di tempat (cast in situ). 2. Tidak menghitung analisa biaya dan metode pelaksanaan. 3. Perencanaan struktur hanya dilakukan untuk struktur gedung dan pondasi saja, struktur atap tidak direncanakan. 4. Dalam perancangan struktur gedung ini, perencanaan pracetak diterapkan pada struktur balok anak, balok induk, tangga dan pelat. 5. Perencanaan tidak mempertimbangkan segi arsitektural dan utilitas bangunan. TINJAUAN PUSTAKA Wilayah gempa di Indonesia dikategorikan dalam 6 wilayah gempa yang sesuai dengan SNI , yaitu wilayah gempa 1 dan 2 yang memiliki resiko kegempaan rendah, wilayah 3 dan 4 yang memiliki resiko kegempaan sedang dan wilayah 5 dan 6 yang memiliki resiko kegempaan tinggi. Gambar 2.1 Wilayah Gempa di Indonesia Elemen Struktur Pracetak Komponen pracetak digunakan dalam berbagai macam jenis aplikasi-aplikasi dan proyek yang beraneka ragam. Namun karena pembuatannya diklakukan di pabrik maka sudah seharusnya perencana mengetahui jenisjenis bentuk elemen pracetak agar bisa merencanakan strukturnya secara effisien dan optimal. Komponen-kompenen kunci beton pracetak secara lebih lengkap dapat dilihat pada gambar 2.1. penjelasannya meliputi: Batasan Masalah Batasan masalah dalam tugas akhir perancangan gedung ini adalah : 1. Tugas akhir ini tidak membandingkan kecepatan waktu pelaksanaan proyek konstruksi gedung menggunakan metode

3 Gambar 2.1 Tipe beton pracetak yang sering digunakan (PCI industry handbook 6 th edition) Pelat Hollow Core Ada beberapa jenis pelat yang umum diproduksi dan digunakan sebagai elemen pracetak, salah satunya adalah pelat pracetak berlubang (Hollow Core Slab). Pelat ini merupakan pelat yang panjang yang memiliki lubang di sepanjang pelat, hal ini guna mengurangi beban sambil mempertahankan kekuatan struktural. Keunggulan pelat hollow core meliputi (Brosur dari perusahaan hollow core concrete Pty. Ltd) : 1. Pembuatan di pabrik. 2. Mengurangi tenaga kerja di situs proyek. 3. Konstruksi yang cepat. 4. Durabilitas. 5. Mampu digunakan untuk bentang panjang Gambar 2.4. Balok Berpenampang L 3. Balok berpenampang T terbalik (Inverted Tee Beam) Bentuk balok pracetak berpenampang T Terbalik digambarkan pada gambar 2.5. Gambar 2.5. Balok berpenampang T Terbalik Metodologi Balok dan kolom Untuk balok dan kolom pracetak (Precast Beams and columns) termasuk didalamnya kolom-kolom dan variasi bentuk balok, ada 3 jenis balok yang sering atau umum digunakan : 1. Balok berpenampang persegi (Rectangular Beam) Keuntungan dari balok jenis ini adalah sewaktu fabrikasi lebih mudah dengan bekisting yang lebih ekonomis. Bentuk balok pracetak berpenampang persegi digambarkan pada gambar 2.3. Gambar 2.3. Balok Berpenampang Persegi 2. Balok berpenampang L (Ledger Beam), Bentuk balok pracetak berpenampang L digambarkan pada gambar 2.4.

4 Penentuan tinggi balok minimum (h min ) dihitung berdasarkan SNI Tabel 8 untuk fy = 400 Mpa, untuk tidak memperhitungkan lendutan: h 1 min x Lb 16 Sedangkan untuk lebarnya : 2 b = h 3 Dimana : b = lebar balok h = tinggi balok L = panjang kotor balok fy = mutu tulangan baja Preliminary design Nama gedung : Gedung Hotel menur Surabaya Lokasi : Jl. Raya Menur Surabaya Lokasi Modifikasi : Balikpapan Fungsi : Hotel Jumlah lantai : 12 lantai Tinggi Bangunan : ± 45,5 m Ketinggian tiap lantai : + 3,5 m Balok yang digunakan adalah Rectangular beam, yaitu balok pracetak berpenampang persegi yang kemudian akan dicor setempat sehingga membentuk suatu aksi komposit. Perencanaan balok dilakukan dalam dua tahap : Tahap 1 : balok pracetak dibuat dulu di tempat lain (pabrik) Tahap 2 : dilakukan pengecoran di atas balok pracetak (over topping), setelah sebelumnya dipasang terlebih dahulu pelat pracetak. Dimensi kolom lantai 1-12 digunakan cm. Sedangkan Pelat hollow core yang direncanakan untuk dipakai memiliki spesifikasi sebagai berikut: Gambar 4.1. Cross section hollow core dengan ketebalan 220 mm

5 Slab Code : F205.6 Design Width : 1200 mm Mutu Tulangan : 270 ksi Diameter : 12,67 mm Number of Top Strands : 0-5 Number of Bottom Strands : 4-7 Concrete Grade : 55 MPa Cover to Strand : 35 mm Fire Rating : 1½-3 hrs Cross Sectional Area : 124.5x10 3 m 2 Self Weight : 260 kg/ m 2 Self Weight (incl. Screed) : 426 kg/ m 2 Penulangan Balok Perhitungan penulangan torsi Balok B-1, sengkang torsi Dimensi balok induk = 400x700 mm Panjang balok induk = 8 m Diameter tulangan utama =19 mm Diameter sengkang =12 mm Tebal decking = 40 mm f'c = 30 MPa f yv (untuk sengkang) = 240 MPa f yl (untuk lentur) = 400 MPa d' = x19 = 61.5 mm d = ½ x 19 = mm Perencanaan balok dilakukan dengan mencari output gaya dalam dari SAP2000, kemudian memeberi tulangan yang mampu menahan gaya dalam tersebut. Mengenai balok dengan ledge, ia akan didesain sebagai balok kotak dan ledge hanya dihitung sebgai beban. Adapun gaya dalam balok adalah: 0, 85 ρ ρ' < f ' c f y β 1 d d' Maka tulangan tekan tidak leleh f y Mencari nilai c dengan persamaan: T = C d As fy = AE s s 1 εcu fb c β1c c fbβ c + AE ε A f c AE ε d = c ,411c - 41,848, = 0 C 1,2 = = C 1,2 = = mm C 1 C 2 = mm Maka diambil c = Berikutnya dicari fs = s.es = 129 MPa ( ) c 1 s s cu s y s s cu = (1 ) x cu x Es = (1 ) x 200,000 x Berikutnya di-cek apakah tulangan tarik telah leleh: d c εs = εcu εy = c Bila pernyataan di atas benar, maka tulangan tarik telah leleh. f y E s ε s = x > ε s = > 0.002, maka tulangan tarik leleh. c = = Maka nilai c salah. Dan dikarenakan nilai momen nominal beton terpaut jauh dengan momen ultimate, maka dipilih opsi penambahan tulangan daripada iterasi untuk nilai c yang tepat. Dipakai: Pakai tulangan tekan 6 D 19 As = 0,0067 x 400 x ( ) = mm 2

6 Pakai tulangan tarik 8 D 19 As = 0,0089 x 400 x = mm 2 pada jarak sejauh 2 x tinggi struktur tidak boleh melebihi: S d/4 = / 4 = 159,375 mm S 8 D = 8 19 = 152 mm S 24 Ø = = 240 mm S 300 mm Sehingga dipasang tulangan geser 4 Ø Perhitungan lengkap balok lain ditabelkan pada tabel Vu = 495, N / 0.75 = 660, N 1 Vc = fc'. bw. d = 255, N 6 ØV c = 191,702.9 N Cek Kondisi-1, 0.5 ØVc > Vu butuh tulangan geser 0.5xØxVc= 95, N < Vu = 495, N..Not Ok Cek kodisi-2 ØVc > Vu : Butuh tul.geser minimum ØVc = 191,702.9 N < Vu 495,481 N Not Ok Cek kodisi-3 (Vu- ØVc) < 0.67 x b x d x : Butuh tul.geser 303, N < 937, N.OK V s perlu = V u ØV c = 303, N A v = 4 Ø 12= 4 π 0, = mm 2 A v f y d S = Vs = mm Menurut SNI pasal 23.10, Jarak maksimum antar sengkang tertutup SRPMM diabaikan bila memenuhi syarat berikut: 2 f ' c Acp T u < φ. SNI Pcp pasal 13.6 A cp = 400x700 = 280,000 mm 2 A cp = 2.( ) = 2,200 mm 2 f ' c Acp T u = 54,036,152 > φ. = 12 Pcp 12,199, Nmm Jadi Torsi tidak dapat diabaikan dan perlu dilakukan kombinasi geser dan torsi. Berikutnya perlu di-lakukan control penampang sebagaimana termuat dalam SNI Pasal X1 = = 308 mm Y1= = 608 mm bw = 400 mm d = mm Ph = 2.(X1+Y1) = 1832 mm

7 A oh = X1.Y1 = 187, mm 2 V c =.bw.d = 255, N T u = 53,762, V u = 322, N-mm N < OK Maka momen torsi yang terjadi tidak membuat perlunya perubahan dimensi balok. T n =.cot θ Disebutkan dalam SNI Pasal Syarat-2 = A vt = = = A vt = 2. π.12 2 /4 = mm 2 s = = mm Menurut SNI pasal 23.10, Jarak maksimum antar sengkang tertutup SRPMM pada daerah 2xtinggi bersih tidak boleh melebihi: S d/4 = / 4 = 159,375 mm S 8 D = 8 19 = 152 mm S 24 Ø = = 240 mm S 300 mm Sehingga dipasang tulangan geser 3 Ø12 70 T n = = = 72,048, N Ao= 0.85xAoh = 159,174.4 mm 2 T n = = = 0.94 mm 2 /mm/1 kaki S = = 0.66 mm 2 /mm/1 kaki Maka kebutuhan tulangan geser yang diakibatkan geser dan torsi adalah: Luas total tulangan geser A vt = π.12 2 /4 = mm 2 + = = S = = mm Setelah didapatkan jarak sengkang, dilakukan pengecekan sengkang geser torsi, sebagaimana disyaratkan pada SNI Pasal : Syarat-1 = karena A vt adalah dua kaki = 1.14 = 0.57; A vt = 2. π.12 2 /4 = mm 2 s = = mm f yv (tul. geser) = 240 MPa f yv (tul. badan) = 400 MPa Al = 1, mm 2 Dan didapati dari pasal Al tidak boleh lebih kecil dari: Dan a t /s > b w /6f yv = 0.28 Maka Al.min = 1, mm 2 Maka dipakai tulangan longitudinal torsi 6 D 19 (As = mm 2 )

8 Kolom K-2 Mutu Beton : 30 Mpa Mutu Baja : 400 Mpa Dimensi kolom: 30/30 cm Tebal decking: 40 mm Diameter Tulangan Utama (D) :16 mm Diameter Sengkang (Ø): 13 mm dy = h c c - φ - 0,5D = x 22 = 236 mm dx = h c c - φ - 0,5D = x 22 = 236 mm Kolom K-1 Mutu Beton : 30 Mpa Mutu Baja : 400 Mpa Dimensi kolom : 60/80 cm Tebal decking : 40 mm Diameter Tulangan Utama (D) : 22 mm Diameter Sengkang (Ø) : 13 mm dy = h c c - φ - 0,5D = x 22 = 736 mm dx = h c c - φ - 0,5D = x 22 = 536 mm Berdasarkan SNI Pasal maka gaya aksial tekan terfaktor komponen struktur SRPMM dikontrol terhadap fc Ag dari tabel , diatas, didapat gaya aksial tekan terfaktor yang terbesar adalah 7831,567 kn KN N = 1440 kn Oleh karenanya maka SNI Pasal harus dipenuhi. Berdasarkan SNI Pasal maka gaya aksial tekan terfaktor komponen struktur SRPMM dikontrol terhadap fc Ag dari tabel , diatas, didapat gaya aksial tekan terfaktor yang terbesar adalah 1175,2 kn kn 270,000 N = 270 kn Oleh karenanya maka SNI Pasal harus dipenuhi. Desain Kolom Kolom K-1 Kolom yang direncanakan diberi tulangan 24 D22 atau 1,08% dengan menggunakan software spcolumn. Sebagaimana diterangkan pada gambar 7.8. berikut: Gambar 7.9. Penulangan kolom K-1 Didapat prosentase tulangan terhadap beton adalah 1.93%. Maka prosentase tulangan terhadap beton prosentase kolom ini sesuai syarat SNI Ps yaitu antara 1% - 6% telah terpenuhi.

9 Gambar Diagram interaksi kolom Menurut SNI Pasal , kapasitas beban aksial kolom tidak boleh kurang dari beban aksial terfaktor hasil analisa struktur. φp max = 0,8 φ 0,85 f ' A A + f A n [ ( ) ] Ag = 600 x 800 = 480,000 mm 2 Ast = x 480,000= 9,5040 mm 2 ØP n max= 8,215, N= 8, kn ØP n max = 8, kn > Pu = 7831,567 kn OK V1 yaitu apa yang didapat dari kombinasi normal = 127,051 N V2 yaitu: Jumlah gaya lintang yang timbul akibat termobilisasinya kuat lentur nominal komponen struktur pada setiap ujung bentang bersihnya dan akibat beban gravitasi terfaktor. M nt + M nb Ve = h Dari didapatkan momen nominal kolom sebesar 2074 knm,m nl = M nt = 1671 knm e = = = 1,185 kn V3 yaitu: Gaya lintang maksimum yang diperoleh dari kombinasi beban dengan pengaruh nilai E, dimana nilai E diambil sebesar dua kali dari nilai gempa rencana. Besarnya gaya geser pada kombinasi ini diambil dengan bantuan software SAP2000 didapat sebesar 163,80 kn. Nilai gaya geser diambil nilai terbesar dari ketiga nilai yaitu: Vu = 1,185 kn c g s t n y s t Daerah sendi plastis Panjang pengekangan kolom di sendi plastis berdasarkan SNI Pasal , Panjang lo: h = 800 mm 1 1 ln = 4320 = 583,33 mm mm Dari ketiga syarat diatas, lo diambil yang terbesar sehingga jarak pengekangan kolom yang pertama dimulai dari muka hubungan balok-kolom sampai sejarak lo = 800 mm. Kekuatan geser yang disumbangkan beton untuk komponen kolom adalah: Nu = 7,831,570 N N fc Vc = u 1 + bw d A 14 g 6 V c = 880, N Dicoba pasang tulangan 3φ13 (A v = mm 2 ) Dengan s adalah spasi antar tulangan geser dapat dihitung dengan persamaan berikut. Av fy d S = Vs = mm Sehingga sengkang 3φ mm dapat digunakan. Spasi s o berdasarkan SNI Pasal ,tidak lebih dari : 8 db = 8 (22) = 176 mm 24 diameter sengkang = 24(13) = 312 mm ½ H kolom = ½ (800) = 400 mm 300 mm Desain Hollow Core Hollow core dihitung terlebih dahulu kehilangan pratekanan yang terjadi,

10 Kemudian dilakukan kontrol tegangan sebagai berikut: Tegangan di daerah tumpuan: Ftts = = N/mm 2 Ftbs = = 4.88 N/mm 2 Tegangan di daerah tengah bentang: Berat hollow core = 336 kg/m 2 Ms = = kgm Fttm = = 1.56 N/mm 2 Ftbm = = 2.00 N/mm 2

11 Tegangan atas saat service = N/mm 2 Nilai tegangan atas negatif berarti terjadi tegangan tarik. Syarat tekan: 0.45 x f c = 0.45 x 50 MPa = MPa Syarat tarik: -0.5 x = 0.5 x = MPa Karena > > -3.54, maka syarat terpenuhi Tegangan bawah saat service = 6.11 N/mm 2 Nilai tegangan bawah adalah positif berarti terjadi tegangan tekan. Syarat tekan: 0.45 x f c = 0.45 x 50 MPa = MPa Syarat tarik: -0.5 x = 0.5 x = MPa Karena > 6.11 > -3.54, maka syarat terpenuhi

12 Jurusan Teknik Sipil ITS Tabel, Grafik, dan Diagram Interaksi Untuk Perhitungan Konstruksi Beton Berdasarkan SNI Surabaya PCI. 6 th Edition. PCI Design Handbook Precast and Prestressed Concrete. Chicago : PCI Industry Handbook Committee. Hari Ramadhan MODIFIKASI PERENCANAAN MENGGUNAKAN METODE PRACETAK (PRECAST) DENGAN SRPMM PADA GEDUNG BP2IP MENURUT SNI Teknik Sipil ITS Edward G.Nawy, Tavio, Benny Kusuma. Beton Bertulang Sebuah Pendekatan Mendasar. Surabaya: ITS Press Daftar Pustaka Badan Standardisasi Nasional SNI Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung. Jakarta : Badan Standardisasi Nasional. Badan Standardisasi Nasional SNI Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Jakarta : Badan Standardisasi Nasional. Badan Standardisasi Nasional RSNI - 3 Tata Cara Penghitungan Pembebanan Untuk Bangunan Rumah Dan Gedung. Jakarta : Badan Standardisasi Nasional. Chu-Kia Wang, Charles G. Salmon Desain Beton Bertulang. Jakarta : Erlangga. Departemen Pekerjaan Umum Peraturan Beton Bertulang Indonesia N.I 2. Bandung : Direktorat Jendral Cipta Karya. Departemen Pekerjaan Umum Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung. Bandung : Direktorat Jenderal Cipta Karya.