TUGAS AKHIR MODIFIKASI PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG RAWAT INAP KELAS 1 RSUD SIDOARJO DENGAN MENGGUNAKAN HEXAGONAL CASTELLATED BEAM

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR MODIFIKASI PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG RAWAT INAP KELAS 1 RSUD SIDOARJO DENGAN MENGGUNAKAN HEXAGONAL CASTELLATED BEAM OLEH: RIDHA NOVIKAYANTI SHOLIKHAH ( ) DOSEN PEMBIMBING: Ir. HEPPY KRISTIJANTO, MS JURUSAN TEKNIL SIPIL PROGRAM LINTAS JALUR FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012

2 LATAR BELAKANG Konstruksi baja sebagai pengganti beton bentulang konvensional sudah semakin banyak digunakan Beton mempunyai beberapa kelemahan antara lain : 1. Bentuk yang telah dibuat sulit untuk diubah, 2. Lemah terhadap kuat tarik, 3. Mempunyai bobot yang berat, 4. Daya pantul suara yang besar, 5. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi dan pengerjaan yang relatif lama. Kelebihan baja antara lain : 1. Mempunyai kekuatan yang tinggi, 2. Relatif ringan, 3. Elastis, 4. Kemudahan pemasangan di lapangan.

3 LATAR BELAKANG Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo yang semula 3 lantai akan direncanakan ulang menjadi 12 lantai. Modifikasi yang dilakukan adalah mengganti struktur beton konvensional dengan struktur baja dan menggunakan hexagonal castellated beam. Castellated Beam adalah suatu spesifikasi profil yang ditingkatkan kekuatan komponen strukturnya dengan memotong profil aslinya dengan pola zig zag kemudian digeser dan dilas sepanjang pola.

4 PERMASALAHAN Permasalahan utama: Bagaimana melakukan perencanaan ulang Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo dengan struktur baja menggunakan hexagonal castellated beam? Rincian permasalahan: 1. Bagaimana menentukan preliminary design? 2. Bagaimana merencanakan struktur sekunder? 3. Bagaimana melakukan analisa struktur menggunakan program bantu SAP 2000 V ? 4. Bagaimana melakukan kontrol dimensi struktur? 5. Bagaimana merencanakan sambungan? 6. Bagaimana merencanakan pondasi?

5 TUJUAN Tujuan utama: Mampu merencanakan gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo menggunakan baja Hexagonal Castellated Beam. Rincian tujuan: 1. Mampu menentukan preliminary design, 2. Mampu merencanakan struktur sekunder, 3. Mampu melakukan pemodelan dan analisa struktur menggunakan program bantu SAP 2000 V , 4. Mampu melakukan kontrol dimensi struktur, 5. Mampu merencanakan sambungan, 6. Mampu merencanakan pondasi,

6 BATASAN MASALAH Batasan dari permasalahan antara lain sebagai berikut: 1. Tidak menghitung biaya konstruksi gedung, 2. Tidak membahas metode pelaksanaan, 3. Perencanaan struktur mengacu pada SNI , 4. Pembebanan dihitung berdasarkan PPIUG 1983, 5. Beban gempa dihitung berdasarkan SNI Program bantu yang digunakan adalah SAP 2000 V dan AutoCAD, 7. Perencanaan dilakukan pada gedung 12 lantai pada zona gempa 2, menggunakan Hexagonal Castellated Beam nonkomposit.

7 TINJAUAN PUSTAKA Castellated beam adalah profil baja H, I, atau U yang kemudian pada bagian badannya dipotong memanjang dengan pola zig-zag. Kemudian bentuk dasar baja diubah dengan menggeser atau membalik setengah bagian profil baja yang telah dipotong. Penyambungan setengah profil dilakukan dengan cara di las pada bagian gigi-giginya sehingga terbentuk profil baru dengan lubang berbentuk segi enam (hexagonal), segi delapan (octogonal), dan lingkaran (circular) sehingga menghasilkan modulus penampang yang lebih besar. Kelebihan Castellated beam 1. Momen inersia dan modulus penampang yang lebih besar, 2. Mampu memikul momen yang lebih besar, 3. Bahannya ringan, kuat, dan mudah dipasang, 4. Profil Castellated beam cocok untuk bentang panjang, 5. Dapat digunakan untuk gedung tingkat tinggi dan bangunan perindustrian. Kekurangan Castellated beam 1. Profil Castellated beam kurang tahan api, 2. Kurang kuat menerima gaya lateral, sehingga perlu diberi satu atau lebih pelat pada ujung-ujung, 3. Pada ujung-ujung bentang (di sudut profil) terjadi peningkatan pemusatan tegangan (stress consentration), 4. Tidak sesuai untuk bentang pendek dengan beban yang cukup berat.

8 TINJAUAN PUSTAKA Pendekatan rumus dimensi castellated menurut Demirdjian, S. (1999) adalah sebagai berikut: tan ø = h / b dg = d + h + hp (bila tidak ada pelat maka hp = 0) Dt = (d-h) / 2 ho /4 s = 2 (b+2) Rasio penambahan tinggi balok, α = dg / d b e dt ø s h db d Gambar 1. Pola pemotongan zig zag pada profil asli balok b e dt bf tf ø ho dg tw s db Gambar 2. Geometri penampang Hexagonal Castellated beam

9 TINJAUAN PUSTAKA Gambar 3. Pembuatan castellated beam

10 TINJAUAN PUSTAKA (a) (b) (c) (d) (e) Gambar 4. (a) Pemotongan web beam dengan CNC Machine 4. (b) Hasil pemotongan web beam 4.(c) Profil T sebelum dilas yang sudah dipisahkan / digeser 4.(d) Hasil gigi-gigi castellated beam yang sudah dilat 4.(e) Profil Castellated beam yang sudah siap digunakan

11 METODOLOGI MULAI Penentuan dan Pencarian Data Studi Literatur Penentuan Dimensi Struktur Sekunder Pembebanan Struktur Sekunder A Pembebanan Struktur Primer Pemodelan dan Analisa Struktur Dengan SAP 2000 v (3 Dimensi) Gaya Dalam Struktur Perhitungan Struktur Primer NO Perhitungan Struktur Sekunder NO Kontrol Dimensi Struktur Primer Kontrol Dimensi Struktur Sekunder YES Penentuan Dimensi Struktur Primer A YES Perencanaan Sambungan Perencanaan Poer dan Pondasi Penggambaran Detail Struktur dan Sambungan FINISH Gambar 5. Bagan alir metodologi penyelesaian Tugas Akhir

12 METODOLOGI Data bangunan eksisting: Nama Gedung : Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo Jumlah lantai : 3 lantai Tinggi gedung : 15,72 meter Zone gempa : 2 Struktur Utama : Beton Sistem struktur : Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) Data modifikasi bangunan: Nama Gedung : Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo Jumlah lantai : 12 lantai Tinggi gedung : 48 meter Zone gempa : 2 Struktur Utama : Castellated Beam Non Komposit Sistem Struktur : Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM)

13 ANALISA STRUKTUR SEKUNDER Perencanaan Pelat Perencanaan pelat menggunakan tabel perencanaan praktis yang ada dari PT BRC LYSAGHT INDONESIA. Bondek yang digunakan mempunyai tebal 0,75 mm dengan tegangan leleh minimum sebesar 4800 kg/cm 2, dan tulangan susut menggunakan wiremesh M5. Jenis Pelat Beban Berguna Tabel 1. Penulangan Pelat Bentang (m) Tebal Pelat (cm) Tulangan Negatif Tulangan (kg/m 2 ) (cm 2 /m) Atap Ø8 300 Lantai Ø Tulangan menggunakan baja BJ 37 (fy = 4800 kg/cm2) - Bentang menerus dengan tulangan negatif tanpa penyangga

14 ANALISA STRUKTUR SEKUNDER Perencanaan Balok Anak Balok anak menumpu diatas dua tumpuan sederhana dan direncanakan menggunakan profil WF dengan mutu baja BJ 41. Jenis Balok anak Tabel 2. Kapasitas profil balok anak Mu (kg.m) Vu (kg) fx (cm) Atap Lantai Jenis Balok anak Tabel 3. Gaya dalam maksimum balok anak Profil WF Mn (kg.m) Vn (kg) f (cm) Atap 250x125x5x Lantai 300x150x5,5x

15 PEMODELAN SAP 2000 v Gambar 6. Pemodelan struktur Gambar 7. Respon spektrum gempa rencana zona 2 Mutu baja : BJ 41 Mutu beton (f c) : 30 Mpa Tinggi tiap lantai : 4 m Tebal pelat atap : 9 cm Tebal pelat lantai : 9 cm Wilayah gempa : 2 Jenis tanah : tanah sedang I : 1 R : 4,5 Kombinasi pembebanan: 1,4 D 1,2 D + 1,6 L 1,2 D + (0,5 L atau 0,8 W) 1,2 D + 1,3 W + 0,5 L 1,2 D ± 1,0 E + 0,5 L 0,9 ± (1,3 W atau 1,0 E)

16 KONTROL PEMODELAN STRUKTUR Kontrol Partisipasi Massa Perhitungan respon dinamik struktur harus sedemikian rupa sehingga partisipasi massa dalam menghasilkan respon total harus sekurang-kurangnya 90% Tabel 4. Nilai partisipasi massa struktur Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ Dari tabel di atas menunjukkan bahwa dengan 8 mode sudah mampu memenuhi syarat partisipasi massa sesuai SNI 1726 ps

17 KONTROL PEMODELAN STRUKTUR Kontrol Waktu Getar Struktur T ζ n Untuk wilyah gempa 2 maka nilai ζ = 0,19 n = 12 Dari hasil analisa SAP v didapat waktu getar T = 2,211 detik T 1 = (0,19 x 12) = 2,28 detik T (OK) Kontrol Nilai Akhir Respon Spektrum Dari hasil analisis struktur didapatkan: Vx = ,28 kg Vy = ,76 kg 80% V statis = 0,8 x ,94 = ,15 kg V x dinamis > 80% V statis ,28 kg > ,15 kg (OK) V y dinamis > 80% V statis ,76 kg > ,15 kg (OK)

18 PERENCANAAN BALOK INDUK Dari hasil output SAP v diperoleh: Vu = 4712,01 kg Mu = 6592,72 kgm Balok atap menggunakan profil asal WF 250x125x5x8 yang kemudian dirubah menjadi profil Castellated Beam 310x125x5x8. Ix Castellated Beam pada penampang tanpa lubang I x = b fxd g ( b f tw) ( d g 2t f ) Ix Castellated Beam pada penampang dengan lubang I x = I x tanpa lubang 1 12 t w h 2 0 ho I x rata rata = mm4 Gambar 8. Penampang profil WF dan CB

19 PERENCANAAN BALOK INDUK Mp = fy x Zx = ,5 kgcm Mn = Mp fy x As (h 0 /4) = 9710,225 kgm Kontrol kapasitas momen M u < Ø M n 6592,72 kgm < 8739,2 kgm (OK) Syarat : Syarat lubang ho (ASCE 4.5. hal 3320) ho < 0,7 dg Syarat dt dan db (ASCE 4.6.a hal 3320) dt dan db > 0,15 dg Perbandingan lebar terhadap tinggi lubang (a0 / h0) 3 Parameter lubang (ASCE 4.2. hal 3319) Kontrol jarak antar lubang s ho, a h 0 6h d g s a 0 5,6 ( V / φv ) u 1 ( V u p / φv p )

20 PERENCANAAN BALOK INDUK Persamaan interaksi geser lentur (Syarat ASCE hal 3316) 0,657 1 (OK) n u n u V V M M φ φ Kapasitas geser nominal maksimum pada lubang V m (2/3) V p 8580,38 kg 14914,88 kg (OK) Kontrol kuat geser V u φv m 4712,01 kg 7722,345 kg (OK)

21 PERENCANAAN KOLOM Kolom menggunakan profil King Cross 800x300x14x26. Baja BJ 41, dimana nilai fy =250 Mpa dan fu = 410 Mpa. Nilai gaya dalam maksimum sebagai berikut: Akibat beban gravitasi Mntx1 = 502,27 kgm Mntx2 = 1214,29 kgm Mnty1 = 1551,92 kgm Mnty2 = 1349,09 kgm Nu = ,00 kg Akibat beban lateral Mltx1 = 27828,54 kgm Mltx2 = 11842,29 kgm Mlty1 = 7568,26 kgm Mlty2 = 2350,15 kgm Nu = ,83kg

22 PERENCANAAN KOLOM

23 PERENCANAAN KOLOM

24 KESIMPULAN Kesimpulan yang didapat dari hasil modifikasi perencanaan gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo antara lain sebagai berikut: Perencanaan pelat Pelat atap = Tebal 9 cm dan tulangan Ø8 300 Pelat lantai 2 11 = Tebal 9 cm dan tulangan Ø8 250 Perencanaan balok anak Balok anak atap = WF 250x125x5x8 Balok anak lantai 2 19 = WF 300x150x6,5x9 Perencanaan balok tangga Tebal pelat tangga = 3 mm Pengaku pelat tanga = profil siku 50 x 50 x6 Tebal pelat bordes = 3 mm Balok utama tangga = WF 200x100x4,5x7 Balok penumpu bordes = WF 200x100x4,5x7 Perencanaan balok lift Balok penggantung lift Balok penumpu lift = WF 250x125x6x9 = CB 310x125x5x8

25 KESIMPULAN Perencanaan balok induk Balok induk atap memanjang = CB 310x125x5x8 Balok induk atap melintang = CB 500x200x7x11 Balok induk lantai memanjang = CB 500x200x8x13 Balok induk lantai melintang = CB 562,5x200x8x12 Perencanaan kolom Kolom lantai 1 4 Kolom lantai 5 8 Kolom lantai 9 12 = KC 800x300x14x26 = KC 700x300x13x24 = KC 600x200x11x17

26 KESIMPULAN Perencanaan pondasi Pondasi Interior Diameter tiang pancang = 0,4 m Mutu tiang pancang = A2 Kedalaman tiang pancang = 18 m Jumlah tiang pancang tiap poer = 9 buah Poer Interior Dimensi = 3,5x3,5x0,8 m Tulangan tarik arah x = D Tulangan tekan arah x = D Tulangan tarik arah y = D Tulangan tekan arah y = D Sloof Dimensi = 40x50 cm Tulangan utama = 8D22 Tulangan sengkang = Ø10 200

27 KESIMPULAN CB 500x200x7x11 CB 500x200x7x11 4Ø Ø16 4Ø Ø16 Stiffner plate t = 7 mm 4Ø T 500x200x10x16 6Ø L WF 250x125x5x L WF 250x125x5x8 KC 800x300x14x Ø Ø19 CB 562.5x200x8x L infill plate Gambar 9. Sambungan balok anak balok induk eksterior dan interior 4 Ø Ø25 Gambar 10. Sambungan balok induk kolom eksterior 50 4Ø Ø25 4Ø25 4Ø Ø25 4Ø KC 800x300x14x Pelat 14mm KC 800x300x14x26 Pelat 14mm Pelat 14mm Gambar 11. Sambungan kolom - kolom

28 KESIMPULAN Base plate t=2 cm Las FE 70xx, te=1 cm, a=1,5 cm KC 800x300x14x26 Base plate t=2 cm KC 800x300x14x26 Baut angkur Ø 25 L = 50 cm Baut angkur Ø 25 L = 50 cm 500 A A 1100 Gambar 12. Sambungan kolom base plate

29 KESIMPULAN I D II II D D D I Base plate t=3 cm D D KC 800x300x14x26 ø D Gambar 13. Penulangan Poer Pondasi Interior 4 D22 Gambar 14. Potongan I - I 4 D22 50 Ø Ø D22 2D D D Gambar 15. Penulangan Sloof

30 TERIMA KASIH