PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG APARTEMEN SALEMBA RESIDENCES LAPORAN TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG APARTEMEN SALEMBA RESIDENCES LAPORAN TUGAS AKHIR SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK MENYELESAIKAN PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK DI PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL Oleh : DORIS ANTONI ADHIKA SETYO N Dosen Pembimbing : Dr. Ir. ANANTA SOFWAN PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007

2

3 ABSTRAK TUGAS AKHIR PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG APARTEMEN SALEMBA RESIDENCES, Doris Antoni ( ) dan Adhika Setyo N ( ), Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung, Tugas Akhir design apartemen Salemba Residences dengan konstruksi baja ini merupakan salah satu bentuk peran serta pendidikan dalam mempersiapkan calon engineer untuk kemudian terjun dalan penerapan ilmu Teknik Sipil khususnya dalam proses mendesign bangunan gedung bertingkat. Proses design dalam tugas ini merupakan standar perancangan dalam proyek konstruksi gedung bertingkat, sehingga dapat dimanfaatkan sebagai pembelajaran yang berharga bagi calon engineer. Tujuan dari tugas akhir ini adalah menghasilkan design struktur bangunan apartemen yang sesuai dengan syarat kekuatan dan kenyamanan. Metodologi yang digunakan dalam mendesign apartemen yang menggunakan konstruksi baja adalah : PembebananYaitu menentukan jenis dan besarnya beban-beban yang akan bekerja pada bangunan tersebut. Preliminary Design Yaitu menetapkan taksiran awal dari dimensi atau ukuran bagian-bagian bangunan yang terdiri dari balok, kolom, pelat dan shear wall, dan core wall. Preliminary design ini dihitung berdasarkan beban-beban yang bekerja pada bangunan. Pemodelan Struktur yaitu Memodelkan struktur bangunan dengan menggunakan software ETABS 9. Analisis struktur yaitu Melakukan analisis struktur dari permodelan yang telah dibuat. Analisis struktur dilakukan dengan bantuan software ETABS 9. Analisis struktur ini bertujuan untuk mengetahui respons struktur akibat bekerjanya gaya luar pada bangunan. Gaya luar yang akan diperhitungkan adalah gaya vertikal dari beban mati dan beban hidup, serta gaya horizontal/lateral dari beban gempa dan angin. Menentukan Profil Balok dan Kolom yaitu Merencanakan dimensi elemen-elemen struktur apartemen seperti profil dari kolom dan balok pada seluruh bangunan. Sambungan Baja yaitu Menghitung serta merencanakan suatu sistem sambungan yang terjadi pada bangunan kata kunci : bangunan tinggi, konstruksi baja, preliminary design, analisa struktur, design, pelat lantai, balok komposit, kolom baja, shearwall, corewall iii

4 KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat dan karunia-nya kami dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir merupakan mata kuliah wajib bagi mahasiswa jenjang pendidikan Strata 1 di Program Studi Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung. Tugas Akhir ini betujuan agar mahasiswa dapat mengaplikasikan teori-teori yang didapat dari bangku kuliah di dunia nyata. Dalam menyelesaikan pembuatan Laporan Tugas Akhir ini, kami selaku penulis mendapatkan banyak bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih, terutama kepada : 1. Bapak Dr. Ir. Ananta Sofwan, selaku dosen pembimbing pembuatan Laporan Tugas Akhir. 2. Bapak Dr. Rildova, ST. MT dan Ibu Dr. Ir. Dyah Kusumastuti, selaku dosen penguji Tugas Akhir. 3. Orang tua beserta keluarga kami yang telah memberikan dorongan moril dan materil. 4. Teman-teman 2003 yang telah membantu dalam menyelesaikan permasalahan yang kami hadapi dan dalam mendalami materi yang dibahas dalam Tugas Akhir ini 5. Semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari adanya keterbatasan kemampuan dan kendala yang dihadapi dalam pembuatan laporan ini, sehingga laporan ini belum sepenuhnya sempurna. Untuk itu kritik dan saran sangat kami harapkan untuk menyempurnakan laporan ini. Harapan penulis semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat dan pengetahuan bagi semua pihak. Bandung, September 2007 Penulis iv

5 v

6 DAFTAR ISI Lembar Pengesahan... ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... ii iii iv v viii xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Metodologi Informasi Umum Bangunan Sistematika Pembahasan... I 1 I 1 I 2 I 2 I 7 BAB II KRITERIA PERENCANAAN 2.1 Acuan Peraturan... II Filosofi Perencanaan... II Aspek Perencanaan... II Konfigurasi Bentuk Struktur... II Kekuatan Dan Stabilitas... II Stiffnes Dan Drift Limitation... II Human Comfort Criteria... II Material Konstruksi... II Baja Profile Dan Pelat... II Beton... II Baja Tulangan... II Beban Perencanaan... II Beban Gravitasi... II-5 v

7 2.5.2 Beban Gempa Kombinasi Pembebanan... BAB III PRELIMINARY DISAIN DAN PERMODELAN STRUKTUR 3.1. Sistem Pembalokan Penentuan Dimensi Awal Elemen Struktur Pelat Lantai Balok Anak Komposit Balok Induk Komposit Kolom Shearwall Pengecekan Persyaratan Bangunan Terhadap Gempa Penentuan Jarak Dilatasi Tinjuaan Detail Sambungan Baja Sambungan Aksial Sambungan Momen Sambungan Geser Sambungan Semi Kaku Sambungan Gempa... II-6 II-13 III - 1 III - 1 III - 1 III - 11 III - 28 III - 35 III - 44 III - 55 III - 56 III - 56 III - 57 III - 59 III -60 III 60 III - 61 BAB IV ANALISIS STRUKTUR 4.1 Permodelan Struktur IV Bentuk Bangunan... IV Sistem Struktur... IV Komponen Komponen Struktur... IV Pembebanan Gravitasi... IV Tinjauan Desain... IV Pembebanan Gempa... IV Tinjauan Desain... IV Persayaratan Perioda Getar Alami Bangunan... IV Kinerja Batas Layan Dan Ultimate Struktur... IV Sela Dilatasi IV - 34 vi

8 BAB V PERENCANAAN ELEMEN STRUKTUR DAN SAMBUNGAN 5.1 Resume Design Perencanaan Pelat Lantai Pelat Dua Arah... V Pelat Satu Arah... V Balok Komposit... V Pemeriksaan Balok Baja... V Pemeriksaan Balok Komposit... V Perencanaan Kolom... V Pemeriksaan Mekanisme Tekan... V Perencanaan Shear Wall... V Perencanaan Core Wall... V Perencanaan Base Plate... V Kuat Rencana Beton. V Perhitungan Pembautan... V Sambungan Antara Kolom Dengan Base Plate... V Perencanaan Sambungan... V Sambungan Kolom Kolom... V Sambungan Balok Balok... V Sambungan Balok Kolom... V Sambungan Outrigger Beam... V Sambungan Coupling Beam... V - 74 V - 84 DAFTAR PUSTAKA V - 91 LAMPIRAN vii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Site Plane... I 3 Gambar 1.2 Tampak Depan... I 3 Gambar 1.3. Tampak Samping... I - 4 Gambar 1.4. Lantai 4 s.d. Lantai I - 4 Gambar 1.5 Lantai I - 5 Gambar 1.6 Lantai I - 5 Gambar 1.7 Lantai I - 6 Gambar 1.8 Lantai Semi Basement... I - 6 Gambar 1.9 Lantai Basement... I 7 Gambar 2.1. Peta Gempa Indonesia... II - 6 Gambar 2.2 Respon Spektra... II - 7 Gambar 3.1 Pelat Lantai Tower (a) Lantai Tipikal (b) Lantai Parkir... III - 4 Gambar 3.2 Pelat Lantai Podium (a) Lantai 2 (b) Lantai 3... III - 11 Gambar 3.3 Balok Komposit Momen Lapangan... III - 12 Gambar 3.4 Balok Komposit Momen Tumpuan... III - 12 Gambar 3.6 Balok Anak Lantai Tipikal Arah-x (kiri)... III - 15 Gambar 3.7 Balok Anak Lantai Parkir Arah-x (kiri)... III - 15 Gambar 3.8 Balok Anak Lantai Tipikal dan Lantai Parkir Arah-x (kanan)... III - 15 Gambar 3.9 Balok Komposit 400x200 Momen Tumpuan... III -21 Gambar 3.10 Balok Anak Lantai Tipikal... III - 22 Gambar 3.11 Balok Anak Lantai Parkir... III - 22 Gambar 3.12 Balok Komposit 400x200 Momen Tumpuan... III - 23 Gambar 3.13 Balok Anak Portal B... III - 23 Gambar 3.14 Balok Komposit 400x200 Momen Lapangan... III - 24 Gambar 3.15 Portal III - 25 Gambar 3.16 Balok Komposit 400x200 Momen Tumpuan... III - 28 Gambar 3.17 Metode Inflection Point.. III 29 Gambar 3.18 Portal D... III - 30 viii

10 Gambar 3.19 Balok Komposit 450x200 Momen Tumpuan... III - 31 Gambar 3.20 Portal D... III - 31 Gambar 3.21 Portal D... III - 31 Gambar 3.22 Balok Komposit 450x200 Momen Tumpuan... III - 32 Gambar 3.23 Portal H... III - 33 Gambar 3.24 Balok Komposit 500x200 Momen Tumpuan... III - 34 Gambar 3.26 Balok Komposit 500x200 Momen Tumpuan... III - 35 Gambar 3.27 Kelangsingan Penampang Kolom Gabungan... III - 36 Gambar 3.28 Tributary Area... III - 38 Gambar 3.29 Profil Kolom... III - 40 Gambar 3.30 Profil Kolom Lantai Roof Lantai III 41 Gambar 3.31 Tributary Area Kolom Daerah Podium... III - 42 Gambar 3.32 Profil Kolom Lantai Roof Lantai III - 44 Gambar 3.33 Tributary Shearwall... III - 45 Gambar 3.34 Penampang Shearwall... III - 45 Gambar 3.35 Structural Wall Design And Detailing Requirements... III - 47 Gambar 3.36 Boundary Element Requirement... III - 48 Gambar 3.37 Reinforcement Details For Boundary Element... III - 49 Gambar 3.38 Tributary Area Corewall... III - 51 Gambar 3.39 Corewall (a) CW-A (b) CW-B... III - 51 Gambar 3.40 Corewall A... III - 54 Gambar 3.41 Corewall B... III - 55 Gambar 3.42 Sambungan Antar Kolom... III - 57 Gambar 3.43 Sambungan Base Plate... III - 58 Gambar 3.44 Sambungan Momen... III - 59 Gambar 3.45 Detail Sambungan Momen (a) Potongan B-B (b) Potongan A-A... III - 59 Gambar 3.46 Sambungan Geser Tumpuan... III - 60 Gambar 3.47 Sambungan Geser Lapangan... III - 60 Gambar 3.48 Sambungan Las Kolom Baut Balok... III 61 Gambar 3.49 Sambungan Baut Sambungan Kolom Baut Balok... III - 61 Gambar 3.50 Sambungan Pelat Ujung... III 61 Gambar 3.51 Cover Plate... III 62 ix

11 Gambar 3.52 Haunch Connection... Gambar 3.53 Perlemahan Sambungan... Gambar 3.54 Coupling Beam... Gambar 3.55 Outrigger... Gambar 3.56 Pemodelan 3-D ETABS... Gambar 4.1 Tampak Depan Bangunan... Gambar 4.2 Permodelan Struktur Tower 3-D (b) Podium 3-D... Gambar 4.3 Balok Anak Komposit Aktual... Gambar 4.4 Balok Anak Komposit Ekivalen (a) Dimensi Balok Anak (b)properties Balok Anak (dalam satuan mm)... Gambar 4.5 Kolom 4KTA1 (a) Dimensi Balok Anak (b)properties Balok Anak (dalam satuan mm)... Gambar 4.6 Balok Induk (a) Dimensi Balok Induk (b) Properties Balok Induk (dalam satuan mm)... Gambar 4.7 Denah Pembalokan Lantai Roof Lantai 25 Tower... Gambar 4.8 Denah Pembalokan Lantai Tipikal Tower... Gambar 4.8 Portal 8 Tower (a) Tampak Portal 8 Tower (b) Tinjauan Detail Portal 8 Lantai 4-Lantai SB. Gambar 4.9 Gaya Dalam Akibat Combo 2 Lantai 4-Lantai SB (kn.m) (a) Diagram N (b) Diagram V (c) Diagram M.. Gambar 4.10 Portal I Podium... Gambar 4.11 Diagram Gaya Dalam Akibat Beban Gravitasi (kn.m) (a) Diagram N (b) Diagram V (c) Diagram M... Gambar 4.12 Gaya Dalam Akibat Combo 10 Lantai 4-Lantai SB (kn.m) (a) Diagram N (b) Diagram V (c) Diagram M... Gambar 4.13 Diagram Gaya Dalam Akibat Beban Gempa (kn.m) (a) Diagram N (b) Diagram V (c) Diagram M... Gambar 4.14 Respons Spectrum Gempa Rencana Wilayah 4 (Tanah Sedang)... Gambar 5.1 Balok Anak Pada Tower Dan Podium (a) Dimensi Alok Anak (b) Properties Balok Anak (dalam satuan mm)... Gambar 5.2 Balok Induk Pada Tower Dan Podium (a) Dimensi Balok Induk III - 62 III - 62 III - 63 III - 63 III 70 IV - 1 IV - 2 IV - 5 IV - 6 IV 7 IV - 8 IV - 9 IV 10 IV 11 IV - 12 IV 13 IV 14 IV 16 IV - 18 IV - 21 V - 3 x

12 (b) Properties Balok Induk (dalam satuan mm)... V - 4 Gambar 5.3 Balok Induk CB-1 (a) Dimensi Balok Induk (b) Properties Balok Induk (dalam satuan mm)... V - 5 Gambar 5.4 Balok Induk CB-2 (a) Dimensi Balok Induk (b) Properties Balok Induk (dalam satuan mm)... V - 6 Gambar 5.5 Pelat Lantai Tipikal Tower... V 8 Gambar 5.6 Contoh Denah Untuk Mendesain Elemen Vertikal... V - 9 Gambar 5.7 Denah Lantai 1 Podium... V - 12 Gambar 5.8 Diagram Gaya Dalam M Pada Denah Lantai Tipikal Tower... V - 15 Gambar 5.9 Balok Anak Lantai Tipikal Arah-x (kiri)... V - 15 Gambar 5.10 Balok Anak Lantai Parkir Arah-x (kiri)... V - 15 Gambar 5.11 Balok Anak Lantai Tipikal dan Lantai Parkir Arah-x (kanan)... V - 16 Gambar 5.12 Balok Komposit 400x200 Momen Tumpuan... V - 24 Gambar 5.13 Kelangsingan Penampang... V - 28 Gambar 5.14 Kolom 4KTD2 (a) Gambar Penampang Kolom (b) Properties Penampang Kolom... V - 31 Gambar 5.15 Shear wall... V - 37 Gambar 5.16 Gaya bekerja pada Shear wall... V - 37 Gambar 5.17 General Information Pada PCA-Col... V - 40 Gambar 5.18 Material Properties Pada PCA-Col... V - 40 Gambar 5.19 Reinforcement untuk Kepala Kolom... V - 41 Gambar 5.20 Tulangan di kepala kolom... V - 41 Gambar 5.21 Reinforcement untuk badan Shear wall... V - 42 Gambar 5.22 Tulangan di badan Shear wall... V - 42 Gambar 5.23 Shear wall keseluruhan... V - 42 Gambar 5.25 Input Load Faktor... V - 43 Gambar 5.26 Hasil Execute... V - 43 Gambar 5.27 Tinggi hw... V - 44 Gambar 5.28 Panjang daerah Compresion... V - 45 Gambar 5.29 Confientment pada kolom shearwall... V - 46 Gambar 5.30 Panjang lw dan lo... V - 47 Gambar 5.31 Shear Wall... V - 48 xi

13 Gambar 5.32 General Information Pada PCA-Col... V - 48 Gambar 5.33 Material Properties Pada PCA-Col... V - 49 Gambar 5.34 Reinforcement untuk Kepala Kolom... V - 49 Gambar 5.35 Tulangan di kepala kolom... V - 50 Gambar 5.36 Reinforcement untuk badan Shear wall... V - 50 Gambar 5.37 Tulangan di badan Shear wall... V - 50 Gambar 5.38 Shear wall keseluruhan... V - 51 Gambar 5.39 Input Load Faktor... V - 51 Gambar 5.40 Hasil Execute... V - 52 Gambar 5.41 Skematik Penulangan Core Wall Type PC1 Pada Lantai Basement -Lantai 1... V - 53 Gambar 5.42 Diagram Interaksi Pn-Mn Core Wall Type PC1 Pada Lantai Basement - Lantai 3... V - 55 Gambar 5.43 Lokasi Kolom Pada Lantai Semibasement Tower... V - 56 Gambar 5.44 Penampang Base Plate... V - 57 Gambar 5.45 Gaya - gaya Pada Base Plate... V - 57 Gambar 5.46 Pembautan Base Plate... V - 57 Gambar 5.47 Detail Base Plate 4KTD5... V - 62 Gambar 5.48 Desain Sambungan Portal 8 Tower... V - 63 Gambar 5.49 Kolom Atas (a) Dimensi Balok Induk (b) Properties Balok Induk (dalam satuan mm)... V - 64 Gambar 5.50 Kolom Atas (a) Dimensi Balok Induk (b) Properties Balok Induk (dalam satuan mm)... V - 65 Gambar 5.51 Sambungan Kolom Dengan Kolom... V 67 Gambar 5.52 Contoh Sambungan Balok... V - 69 Gambar 5.53 Gaya Pada Sambungan Balok-Balok... V - 69 Gambar 5.54 Detail Sambungan Balok-Balok (a) Tampak Samping (b) Tampak Depan... V - 70 Gambar 5.55 Blok Geser Pada Profil Balok Anak... V - 71 Gambar 5.56 Sambungan Dengan Profil Siku... V - 72 Gambar 5.57 Contoh Sambungan Las Pada Portal 8 Tower... V - 74 Gambar 5.58 Asumsi Pengelasan 1... V - 76 xii

14 Gambar 5.59 Asumsi Pengelasan 2... Gambar 5.60 Perencanaan Sambungan Cover Plate... Gambar 5.61 Tabel Properties Kolom 4KTD2 (dalam in)... Gambar 5.62 Contoh Sambungan Outrigger Beam... Gambar 5.63 Sambungan Outrigger Beam... Gambar 5.64 Sambungan Outrigger Beam... Gambar 5.65 Contoh Sambungan Coupling Beam... Gambar 5.66 Detail Sambungan Coupling Beam... V - 77 V - 78 V - 78 V - 84 V 85 V - 85 V - 91 V - 92 xiii

15 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Percepatan Gempa Rencana (a) Area Tower (b) Area Podium... Tabel 3.1 Tebal Minimum Pelat Tanpa Balok Interior... Tabel 3.2 Tebal Minimum... Tabel 3.3 Analisa Struktur Pelat Satu Arah (Tower)... Tabel 3.4 Analisa Struktur Pelat Satu Arah (Podium)... Tabel 3.5 Dimensi Shearwall... Tabel 3.6 Dimensi Corewall... Tabel 4.1 Profil Balok Anak Tower Tabel 4.2 Profil Balok Induk Tower Tabel 4.3 Profil Balok Anak Tower... Tabel 4.4 Profil Balok Induk Tower Tabel 4.5 Perioda Struktur (a) Tower (b) Podium... Tabel 4.6 Story Shear Dari Hasil Analisis Ragam Spektrum Dalam Arah-X (a) Tower (b) Podium... Tabel 4.7 Story Shear Dari Hasil Analisis Ragam Spektrum Dalam Arah-Y (a) Tower (b) Podium... Tabel 4.8 Story Shear Dari Hasil Analisis Statik Ekivalen Dalam Arah-x (a) Tower (b) Podium.. Tabel 4.9 Story Shear Dari Hasil Analisis Statik Ekivalen Dalam Arah-Y (a) Tower (b) Podium.. Tabel 4.10 Eksentrisitas Rencana Pada Tower A Gempa Arah X Tabel 4.11 Eksentrisitas Rencana Pada Tower A Gempa Arah Y Tabel 4.12 Eksentrisitas Rencana Pada PodiumGempa Arah - X... Tabel 4.13 Eksentrisitas Rencana Pada Podium Gempa Arah - Y... Tabel 4.14 Story Drift Tower (a) Spectra-X (b) Spectra-Y. II - 10 III - 1 III - 2 III - 8 III - 11 III - 45 III 52 IV - 4 IV - 4 IV - 4 IV - 4 IV - 20 IV - 22 IV - 23 IV - 26 IV - 28 IV - 29 IV - 30 IV - 31 IV - 31 IV - 33 xiv

16 Tabel 4.15 Story Drift Podium (a) Spectra-X (b) Spectra-Y... IV - 34 Tabel 5.1 Dimensi Kolom A (Tower)... V - 1 Tabel 5.2 Dimensi Kolom B (Tower)... V - 1 Tabel 5.3 Dimensi Kolom C (Tower)... V - 2 Tabel 5.4 Dimensi Kolom D (Tower)... V - 2 Tabel 5.5 Dimensi Kolom (Podium)... V - 2 Tabel 5.6 Dimensi Shear wall... V - 7 Tabel 5.7 Dimensi Core wall... V - 7 Tabel 5.8 Gaya-Gaya Dalam Core Wall Type PC1 Pada Lantai Basement - Lantai 3.. V - 53 Tabel 5.9 Dimensi Kolom D... V - 63 Tabel 5.10 Tebal Minimum Las Sudut... V - 75 xv