ANALISIS KEKUATAN STRUKTUR DAN RETROFITING (PERKUATAN) GEDUNG BLOK A RUMAH SAKIT UMUM DAERAH DR. RASIDIN

Transkripsi

1 ANALISIS KEKUATAN STRUKTUR DAN RETROFITING (PERKUATAN) GEDUNG BLOK A RUMAH SAKIT UMUM DAERAH DR. RASIDIN Fauzan, Febrin Anas Ismail, Haly hanafi 2, Winda Fitria 3 Dosen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Padang. fauzan.rn@yahoo.com 2 Mahasiswa Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Padang. Halyhanafi@gmail.com 3 Mahasiswa magister Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Padang. fitri4wind4@gmail.com ABSTRAK Pembangunan gedung baru Rumah Sakit Umum Daerah (RSUD) dr. Rasidin-Padang, bertujuan untuk memenuhi keterbatasan gedung lama yang tidak lagi memadai. RSUD dr. Rasidin Padang dibagi menjadi 3 blok gedung, yaitu blok A sebelah kiri dan kanan, blok B, dan blok C yang dipisah oleh dilatasi. Pada proses pembangunannya, gedung ini mengalami perubahan pekerjaan struktur berupa penambahan koridor pada lantai 2 tanpa adanya reanalisis terhadap penambahan struktur tersebut. Selain itu, terdapat beberapa balok utama yang dibangun tidak sesuai standar sehingga menimbulkan eksentrisitas pada kolom. Berdasarkan hasil analisis struktur gedung RSUD dr.rasidin, terdapat beberapa elemen struktur yang menerima beban melebihi kapasitas, seperti pada kolom dengan dimensi 6x6 cm, 4x4 cm dan balok dengan ukuran 4x cm, 4x7 cm, dan 25x4 cm. Metode perkuatan yang direkomendasikan pada struktur kolom adalah metode jacketing. Untuk struktur balok yang dipasang tidak sesuai standar, diberikan perkuatan menggunakan baja profil WF Walaupun simpangan lantai melebihi simpangan izin, benturan antar gedung tidak terjadi karena jarak dilatasi yang tersedia masih cukup jauh. Kata Kunci : Kekuatan Struktur, Pounding (Benturan), Rekomendasi Perkuatan. PETUNJUK UMUM Gedung baru RSUD dr.rasidin, Padang dibagi atas 4 blok yaitu gedung blok A sebelah kiri dan kanan, blok B, dan blok C, setiap gedung dipisahkan oleh dilatasi. Gedung baru RSUD dr.rasidin terdiri dari beberapa blok bangunan. Gedung A sebagai gedung tertinggi dengan jumlah lantai sebanyak 4 lantai. Fauzan, F, Ismail, F, Hanafi, H and Fitria, W (27) Analisis Kekuatan Struktur dan Retrofiting (Perkuatan) Gedung Blok A Rumah Sakit Umum Daerah DR.Rasidin. In: Hidayat, B and Purnawan, P (Eds.) Prosiding 4 th Andalas Civil Engineering (ACE) Conference 27, 9 November 27, Universitas Andalas, Padang. Jurusan Teknik Sipil Unand, 67-66

2 4 th ACE Conference. 9 November 27, Padang, Sumatra Barat Gambar. Denah dan tampak RSUD dr. Rasidin Padang Pada proses pembangunan RSUD dr. Rasidin, terdapat banyak perubahan pekerjaan. Hal ini disebabkan adanya perubahan fungsi ruangan dari rencana semula sehingga terjadi perubahan pada pekerjaan struktur. Pada gedung RSUD dr.rasidin ini terdapat penambahan koridor pada lantai 2 dan dak beton pada lantai 3 (Gambar 2). Penambahan ini menyebabkan penambahan struktur kolom, balok, dan plat lantai dan perubahan fungsi ruangan yang awalnya dak beton menjadi koridor. Selain itu, terdapat pekerjaan struktur yang tidak sesuai dengan standar. Pada kasus ini terdapat pekerjaan balok dimensi 4x cm yang tidak menumpu pada kolom. Hal ini akan menimbulkan permasalahan jika kapasitas balok tersebut tidak cukup untuk menopang beban yang bekerja (Gambar 3) Balok yang dipasang tidak Gambar 2 (a)denah RSUD dr. Rasidin Padang (b) denah balok yang tidak sesuai standard Untuk gedung berdekatan yang dipisahkan oleh dilatasi, dilatasi yang memisahkan gedung blok A dengan blok B dan gedung blok A dan blok C. Jika jarak antara gedung tidak cukup untuk mengakomodasi gerakan gedung pada saat gempa terjadi. Hal ini dapat dilihat pada Gambar ANALISA STRUKTUR 2. Data Teknis Gambar 3. Permodelan efek Pounding Nama Bangunan Alamat Jenis struktur : RSUD dr.rasidin Kota Padang : Kec. Kuranji, Padang, Sum-Bar : Beton Bertulang 68

3 4 th ACE Conference. 9 November 27, Padang, Sumatra Barat Mutu beton : K 3 Mutu baja tulangan fy 42 Mpa untuk tulangan utama fy 24 Mpa untuk tulangan sengkang Fungsi bangunan Jumlah lantai Tinggi gedung Dimensi struktur: Kolom Balok Pelat Lantai : Rumah Sakit : 4 Lantai : 9,5 m NO KOLOM BETON BERTULANG DIMENSI PENAMPANG B ( CM ) H ( CM ) TINGGI ( CM ) KOLOM 6/6 LANTAI KOLOM 7/ KOLOM 8/ KOLOM 4/ KOLOM 6/6 LANTAI KOLOM 7/ KOLOM 8/ KOLOM 4/ LANTAI 3 6 BALOK 2/3 2 3 LANTAI 3 BALOK 4/ BALOK 3/ BALOK 25/ BALOK 4/ 4 5 BALOK 2/ BALOK 2/3 2 3 LANTAI 4 BALOK 4/ BALOK 3/ BALOK 25/ BALOK 4/ 4 5 BALOK 2/ BALOK 2/3 2 3 LANTAI ATAP BALOK 25/ BALOK 2/3 2 3 Tabel Perencanaan dimensi kolom Tabel 2 Perencanaan dimensi balok Tabel 3 Perencanaan dimensi pelat NO PELAT LANTAI TEBAL (CM) LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI ATAP 2 69 NO KOLOM BETON BERTULANG DIMENSI PENAMPANG B ( CM ) H ( CM ) TINGGI ( CM ) KOLOM 6/6 LANTAI KOLOM 7/ KOLOM 8/ KOLOM 4/ KOLOM 6/6 LANTAI KOLOM 7/ KOLOM 8/ KOLOM 4/ KOLOM 6/6 LANTAI KOLOM 7/ KOLOM 8/ KOLOM 4/ LANTAI 4 3 KOLOM 6/ KOLOM 7/ KOLOM 8/ KOLOM 4/ LANTAI ATAP 7 KOLOM 4/ KOLOM 2/ NO BALOK BETON BERTULANG DIMENSI PENAMPANG B ( CM ) H ( CM ) LANTAI BALOK 4/ BALOK 3/ BALOK 25/ BALOK 4/ 4 5 BALOK 2/ BALOK 2/3 2 3 LANTAI 2 BALOK 4/ BALOK 3/ BALOK 25/ BALOK 4/ 4 5 BALOK 2/ BALOK 2/3 2 3 LANTAI 3 BALOK 4/ BALOK 3/ BALOK 25/ BALOK 4/ 4 5 BALOK 2/ BALOK 2/3 2 3 LANTAI 4 BALOK 4/ BALOK 3/ BALOK 25/ BALOK 4/ 4 5 BALOK 2/ BALOK 2/3 2 3 LANTAI ATAP BALOK 25/ BALOK 2/3 2 3

4 4 th ACE Conference. 9 November 27, Padang, Sumatra Barat 2.2 Permodelan Struktur Kolom dan balok dimodelkan sebagai elemen frame, sedangkan pelat lantai sebagai elemen wall. Permodelan yang dilakukan sesuai dengan gambar rencana gedung RSUD dr. Rasidin yang telah mengalami perubahan seperti pada Gambar 4. Pada analisis kekuatan struktur terhadap beban gempa digunakan metode respon spektrum. Gambar 6 menunjukan respon spektrum kota Padang dengan jenis tanah lunak dengan nilai desain spektra SDS dan SD adalah,828g dan SDS,96g. Gambar 4. Pemodelan struktur gedung Gambar 5. Respon spektrum rencana kota Padang Analisis potensi benturan (pounding) menggunakan beban gempa time history elcentro merupakan rekaman gempa terkenal pada tangal 5 Mei 94 di California. 6

5 4 th ACE Conference. 9 November 27, Padang, Sumatra Barat Gambar 6. Data time history El centro Berdasarkan SNI 726:22, rumah sakit termasuk Bangunan dengan kategori reiko IV dengan faktor keutamaan (I)=,5 dan faktor reduksi seismik (R)=8. 3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 3. Kapasitas Penampang Struktur 3.. Kapasitas Penampang Balok Terdapat 3 tipe balok yaitu balok dengan dimensi 4x cm, 25x4 cm, dan 4x7 cm menerima beban melebihi kapasitasnya. Pada Tabel 4 dapat dilihat gaya dalam yang bekerja pada balok dan kapasitas dari masing- masing balok. Momen nominal yang bekerja pada balok 4x melebihi momen ultimit balok, hal ini disebabkan oleh beban yang besar pada dinding dikarenakan bentang balok 4x yang panjang. Ini juga diperparah dengan perletakan balok 4x yang tidak sesuai standar, salah satu ujung balok menumpu tidak tepat pada kolom. Balok 4x cm dan Balok 4x7 cm juga memiliki gaya geser yang melebihi kapasitas geser balok tersebut. Tabel 4. Rekap kapasitas lentur balok Dimensi Elevasi Mu ᴓMn cm m kn.m kn.m Tumpuan 89,25 39, , Lapangan 495, ,57 Tumpuan 856,89 39,686 +,5 Lapangan 474, ,57 4 x 7 Tumpuan 824,277 39, , Lapangan 458,98 336,57 Tumpuan 635,45 39, ,5 Lapangan 479,55 336,57 Dimensi Elevasi Mu ᴓMn cm m kn.m kn.m Tumpuan 54,48 473,85 + 6, Lapangan 627,36 357,349 Tumpuan 84, ,85 +,5 Lapangan 57, ,349 4 x Tumpuan 23, ,85 + 5, Lapangan 57, ,349 Tumpuan 653,65 473,85 + 9,5 Lapangan 46,85 357,349 Dimensi Elevasi Mu ᴓMn cm m kn.m kn.m 25 x 4 + 6, +,5 + 5, Tumpuan 35,643 83,429 Lapangan 348,529 Tumpuan Tumpuan 72,94 84,669 Lapangan Lapangan 7,573 94, ,5 + 22,7 Tumpuan Tumpuan 275,553 43,587 Lapangan Lapangan 257,47 44,79 Tabel 5.Rekap kapasitas geser balok Dimensi Elevasi Vu ᴓVn cm m kn kn + 6, T ᴓ- 663, 526,247 L ᴓ-5 33, ,72 OK!! +,5 T ᴓ- 526,62 526,247 4 x L ᴓ-5 263,3 436,72 OK!! + 5, T ᴓ- 53,7 526,247 L ᴓ-5 265, ,72 OK!! + 9, T ᴓ- 34,99 526,247 OK!! L ᴓ-5 7, ,72 OK!! Dimensi Elevasi Vu ᴓVn cm m kn kn T ᴓ- + 6, 886,76 L ᴓ- T ᴓ- +,5 87,59 L ᴓ- 4 x 7 36,64 T ᴓ- + 5, 86,94 L ᴓ- T ᴓ- + 9, 774,4 L ᴓ- 6

6 4th ACE Conference. 9 November 27, Padang, Sumatra Barat 3..2 Kapasitas Penampang Kolom Sesuai dengan diagram interaksi kolom pada struktur gedung RSUD dr.rasidin Padang. Kolom 6x6 memiliki gaya dalam yang berada diluar diagram interaksinya. Ini menunjukan bahwa kolom tersebut tidak mampu untuk menahan beban yang bekerja Gambar 7. Diagram interaksi K6x6 lantai 2 Gambar 8. Diagram interaksi K 6x6 lantai Gambar 9. Diagram interaksi K6x6 lantai 3 Gambar. Diagram interaksi K 6x6 lantai Gambar. Diagram interaksi K 4x4 lantai Gambar 2.Diagram interaksi K 4x4 lantai

7 4 th ACE Conference. 9 November 27, Padang, Sumatra Barat Gambar 3. Diagram interaksi K4x4 lantai 3 Gambar 4. Diagram interaksi K4x4 lantai Simpangan Antar Lantai Parameter-parameter penentuan simpangan antar lantai berdasarkan SNI adalah sebagai berikut:. Faktor Pembesaran Defleksi (Cd) nilai Cd = 5,5 2. Faktor Keutamaan Gempa (I) kategori resiko IV sehingga memiliki I =,5 3. Simpangan antar Lantai ( a) adalah,25 hsx 4. Faktor Redundansi (ρ) Faktor redundansi untuk gedung KDS D Resiko 2 (,5 SDS ) dan Pasal maka nilai ρ =,3 Tabel 6 dan Tabel 7 menunjukan bahwa besarnya simpangan antar lantai arah X dan arah Y belum memenuhi batas yang diisyaratkan, sehingga gedung blok A RSUD dr.rasidin tidak mampu menahan beban lateral yang bekerja. Tabel 6. Simpangan antar lantai arah sumbu X NAMA LANTAI Simpangan δ a TINGGI LANTAI Arah X+ (mm) (mm) (mm) (mm) KET BASE OKE LANTAI 2 6 8,4 8,4 67,467 69,23 OKE LANTAI ,3 4,9 54,633 5,923 NOT OKE LANTAI ,8,5 42,67 5,923 OKE LANTAI DAK 45 5,7 6,9 25,3 5,923 OKE LANTAI ATAP 32 5,6 -, -,367 36,923 OKE NAMA LANTAI TINGGI LANTAI Simpangan Arah X- (mm) δ (mm) a (mm) (mm) KET BASE OKE LANTAI 2 6 8,5 8,5 67,833 69,23 OKE LANTAI ,2 4,7 53,9 5,923 NOT OKE LANTAI ,4,2 4,67 5,923 OKE LANTAI DAK 45 5, 6,7 24,567 5,923 OKE LANTAI ATAP 32 55,4 4,3 5,767 36,923 OKE Tabel 7. Simpangan antar lantai arah sumbu Y NAMA LANTAI TINGGI LANTAI Simpangan Arah Y+ (mm) δ (mm) a (mm) (mm) KET BASE OKE LANTAI 2 6 9,3 9,3 7,767 69,23 NOT OKE LANTAI ,8 6,5 6,5 5,923 NOT OKE LANTAI ,8 3, 47,667 5,923 OKE LANTAI DAK 45 56,7 7,9 28,967 5,923 OKE LANTAI ATAP 32 58,3,6 5,867 36,923 OKE NAMA LANTAI TINGGI LANTAI Simpangan Arah Y- (mm) δ (mm) a (mm) (mm) KET BASE OKE LANTAI 2 6 9,3 9,3 7,767 69,23 NOT OKE LANTAI ,5 7,2 63,67 5,923 NOT OKE LANTAI ,3 4,8 54,267 5,923 NOT OKE LANTAI DAK 45 6,7,4 38,33 5,923 OKE LANTAI ATAP 32 64,7 3,, 36,923 OKE 3..4 Potensi Benturan Pada dua struktur yang bersebelahan, simpangan lateral yang berlebih dapat mengakibatkan benturan atau efek Pounding. Benturan akan terjadi jika jarak antara struktur yang berdekatan tidak cukup jauh untuk mengakomodasi pergerakan struktur tersebut saat gempa terjadi. Benturan tersebut dapat mengakibatkan kerusakan struktur. Pada kasus ini potensi benturan antara 2 gedung yang berdekatan pada bangunan RSUD dr.rasidin, di analisis mengunakan beban gempa dinamis yaitu time history elcentro. 63

8 4 th ACE Conference. 9 November 27, Padang, Sumatra Barat Gambar 5. Grafik perpindahan maksimum arah Y pada lantai 3 gedung blok A dan blok B Gambar 6. Grafik perpindahan maksimum arah x pada lantai 5 gedung blok A dan blok C. Potensi benturan antara gedung blok A dan blok B Perpindahan maksimum gedung blok A =,59 m =,59 cm Perpindahan maksimum gedung blok B =,66 m =,66 cm Dilatasi = (69,2-3-25) cm = 4,2 cm Jarak dilatasi yang tersisa akibat gempa = (4,2-,59-,66) cm =,95 cm 2. Potensi benturan antara gedung blok A dan blok C Perpindahan maksimum gedung blok A =,293 m = 2,93 cm Perpindahan maksimum gedung blok B =,249 m = 2,49 cm Dilatasi = ( ) cm =, cm Jarak dilatasi yang tersisa akibat gempa = (,-2,93-2,49) cm = 4,58 cm 3.2 Rekomendasi Perkuatan Struktur 3.2. Kolom Berdasarkan diagram interaksi, kolom dengan dimensi (6x6) cm dan (4x4) cm tidak mampu menopang beban yang bekerja pada kolom tersebut. Setelah melakukan perhitungan kembali, untuk kolom dimensi (4x4) cm akan mampu menahan beban yang bekerja jika luasnya di perbesar menjadi (45x45)cm dan ditambahkan 4 buah tulangan diameter 6 mm. Tetapi untuk kolom yang berfungsi sebagai penopang lift, akan memakan ruang lift jika diperbesar pada keempat sisinya. Oleh karena itu, pada kolom lift ini jacketing dilakukan pada satu sisi saja. Yaitu sisi luar dari ruang lift tersebut dan dilakukan hanya pada lantai saja. Selain kolom 4x4, kolom dengan dimensi 6x6 juga menahan beban yang melebihi kapasitasnya. Berbeda dengan kolom 4x4, kolom 6x6 diberi perkuatan pada setiap lantai gedung. Berdasarkan diagram interaksi kolom, beberapa titik kolom 6x6 keluar dari rentang yang sudah diperhitungkan. Setelah dilakukan perhitungan. Dimensi yang ideal untuk kolom tersebut adalah (7x7) cm dan ditambah tulangan 6 mm sebanyak 2 buah dengan konfigurasi 3 buah tulangan pada tiap sisinya 64

9 4 th ACE Conference. 9 November 27, Padang, Sumatra Barat Gambar 7. Diagram interaksi (a) K 6x6 (b) K 4X4 setelah perkuatan jacketing Balok Perkuatan balok dilakukan pada balok yang memiliki beban lebih besar dari kapasitas balok tersebut. Salah-satu balok tersebut adalah balok dimensi (4x) cm.. Properti penampang WF H = 3 mm E = 2 N/mm 2 bf = 3 mm G = 8 N/mm 2 tf = 5 mm fy = 25 N/mm 2 tw = mm Ix = 2,4 x 9 mm 4 Iy = 6,75 x 7 mm 4 Sx =,36 x 6 mm 3 Tabel 8. Rekap kapasitas lentur balok dengan perkuatan baja IWF Dimensi Elevasi Mu ᴓMn cm m kn.m kn.m 4 x + 6, +,5 + 5, + 9,5 4. KESIMPULAN Tumpuan 525,376 85,95 OK!! Lapangan 9,6 7,69 OK!! Tumpuan 54,86 85,95 OK!! Lapangan 2,976 7,69 OK!! Tumpuan 5,26 85,95 OK!! Lapangan 22,8 7,69 OK!! Tumpuan 36,78 85,95 OK!! Lapangan 25,547 7,69 OK!! Dari analisis struktur gedung blok A RSUD dr. Rasidin, Padang yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :. Berdasarkan SNI 2847:22 dan SNI 726:22, gedung blok A RSUD dr.rasidin tidak kuat menopang beban yang bekerja dikarenakan: 65

10 4 th ACE Conference. 9 November 27, Padang, Sumatra Barat Perpindahan antar lantai struktur gedung blok A RSUD dr.rasidin tidak memenuhi batas yang disyaratkan SNI Gempa 22. Dari analisis kapasitas struktur balok, didapatkan bahwa balok dimensi (25x4) cm, (4x7)cm, dan (4x) cm menopang beban melebihi kapasitas balok tersebut. Berdasarkan diagram interaksi kolom, kolom dengan dimensi (4x4) cm dan (6x6) cm, terdapat beban yang berada diluar kurva kapasitas ultimit kolom. 2. Agar gedung Blok A RSUD dr.rasidin layak digunakan, perlu adanya perkuatan terhadap elemen struktur yang tidak kuat, perkuatan yang direkomendasikan yaitu: Kolom (6x6) cm menjadi (7x7) cm dengan penambahan 2 buah tulangan 6 mm Kolom (4x4) cm menjadi (45x45) cm dengan penambahan 4 tulangan 6. Perkuatan untuk elemen balok pada gedung RSUD dr.rasidin berupa penambahan portal baru yang ditempel tepat di sisi dalam portal beton bertulang menggunakan baja profil WF Berdasarkan analisis potensi benturan menggunakan data gempa time history elcentro, benturan tidak terjadi baik antara gedung blok A dengan blok B, maupun gedung blok A dengan blok C 5. DAFTAR KEPUSTAKAAN Ashar, Ahmad. 26. Perkuatan Kolom Beton dengan Metoda Jacketing Menggunakan Tulangan Bambu. Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta Badan Standarisasi Nasional, 22, Standar Perencanaan ahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, SNI , Jakarta Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah, 22, Tata Cara Perencanaan ahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung, SNI , Jakarta. Dwiarti, Nuresta. 2. Study Perilaku Sambungan Balok-Kolom (Beam-Column Joints) Pada Bangunan Struktur Beton Bertulang Komposit (Steel Reinforced Concrete) Akibat Beban Gempa. Institut Teknologi Sepuluh November. Surabaya Fauzan, F. Anas Ismail, Z. Aljauhari. 26. Structural Response and Pounding of Andalas University Hospital Building Using New Iindonesian Seismic Code, SNI Universitas Andalas. Padang. Miswar, Khairul, Trio Pahlawan. 23. Perbaikan Dan Perkuatan Balok Beton Bertulang Dengan Cara Penambahan Profil Baja Kanal. Politeknik Negeri Lhokseumawe. Nangroe Aceh Darussalam Samtohana, Kholid. 24. Desain Struktur. Institut Teknologi Bandung. Bandung Sumajouw, M.D.J., S.E, Wallah, R.S. Windah. 22. Optimasi Jarak Antar Dua Bangunan Gedung Bertingkat Yang Bersebelahan Dengan Memperhitungkan Pengaruh Gempa. Universitas Sam Ratulangi. Manado Suryan, Artati. 24. Rencana Strategi RSUD dr. Rasidin Padang tahun Padang Yanto, Nugrafindo. 23. Evaluasi Perencanaan Struktur Beton Bertulang dengan Daktilitas Terbatas. Universitas Andalas. Padang 66