PERENCANAAN ULANG STRUKTUR GEDUNG KELAS BALAI PENDIDIKAN DAN PELATIHAN ILMU PELAYARAN PADANG PARIAMAN

Transkripsi

1 PERENCANAAN ULANG STRUKTUR GEDUNG KELAS BALAI PENDIDIKAN DAN PELATIHAN ILMU PELAYARAN PADANG PARIAMAN Refita Mahendry, Taufik, Rini Mulyani Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta, Padang refitamahendry@gmail.com, taufikfik@rocketmail.com, rinimulyani@bunghatta.ac.id Abstrak Meningkatnya jumlah populasi manusia mengakibatkan meningkatnya kebutuhan akan sarana dan prasarana penunjang seperti gedung. Daerah Sumatera Barat memiliki kondisi geografis yang dikelilingi lautan, sehingga perlu dibangun suatu gedung Balai Pendidikan dan Pelatihan Ilmu Pelayaran sebagai sarana penunjang kegiatan pelayaran. Gedung Balai Pendidikan dan Pelatihan Ilmu Pelayaran telah dibangun di daerah Padang Pariaman dengan menggunakan konstruksi beton bertulang. Tugas akhir ini bertujuan merencanakan ulang bangunan tersebut dengan mengadopsi standar-standar perencanaan terbaru seperti SNI yang merupakan standar perencanaan gempa untuk struktur gedung. Penerapan standar terbaru di dalam perencanaan gedung sangatlah penting, apalagi mengingat wilayah Sumatera Barat yang memiliki kerentanan tinggi terhadap bahaya gempa bumi. Hasil perencanaan diperoleh dimensi balok, kolom, pelat, pondasi tiang pancang, tie beam, dan pembesian tulangan balok, kolom, pelat, pondasi tiang pancang dan tie beam. Kata kunci: gedung, beton bertulang, pelat, balok, kolom Pembimbing I Pembimbing II Ir. Taufik, M.T Dr. Rini Mulyani, S.T, M.Sc(Eng)

2 RE DESIGN OF THE BUILDING STRUCTURE CLASS EDUCATION AND SEAMANSHIP TRAINING CENTER PADANG PARIAMAN Refita Mahendry, Taufik, Rini Mulyani Department of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering and Planning, Bung Hatta University, Padang refitamahendry@gmail.com, taufikfik@rocketmail.com, rinimulyani@bunghatta.ac.id Abstract Human populations tend to grow continually, which result in increase facilities and infrastructure including buildings. West Sumatera region is geographically surrounded by ocean, so it is necessary to build an Education and Seamanship Training Center as a means of supporting seamanship activities. The Building Structure Class Education and Seamanship Training Center was built in Padang Pariaman s region using reinforced concrete construction. This study aims to redesign building by adopting the latest Indonesian earthquake standard design (SNI ). The SNI is the standard for the seismic design of structural and non structural constructions. The application of the latest standards in building design is very important, especially to West Sumatera s region that have high vulnerability to earthquake hazard. The main results from this study are the dimension of slab, beam, coloumn, pile foundation and tie beam, and their reinforcements. Keywords : building, concrete, slab, beams, columns

3 1. PENDAHULUAN Prasarana penunjang yang paling banyak digunakan yaitu gedung. Karena kebutuhan akan gedung yang semakin meningkat sedangkan ketersedian lahan yang semakin berkurang, maka dari itu dibangunlah gedung bertingkat yang berdasarkan standar. Beban mati Bersadasrkan (PPPURG) 1987 sebagai berikut : Beton bertulang = 2400 kg/m 3 Berat GRC tebal 4mm = 4 kg/m 2 Berat penggantung = 2,5 kg/m 2 Berat keramik = 24 kg/m 2 Beban hidup Metoda-metoda pembangunan Berdasarkan (PPPURG) 1987 gedung harus sesuai dengan standar yang berlaku, seperti SNI Perhitungan Struktur Beton dan SNI Ketahanan Gempa, yang mana standar yang diterapkan haruslah sesuai dengan kondisi wilayah. Maksud penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui dan memahami perencanaan struktur gedung yang aman dan efisien, sebagai berikut : Sekolah, ruang kuliah, kantor, toko, toserba, restoran, hotel, asrama, rumah sakit = 250 kg/m 2 Kategori Resiko Bangunan Berdasarkan SNI tabel 1 kategori resiko bangunan gedung dan struktur lainnya untuk beban gempa dan merencanakan Struktur Gedung yang jenis pemanfaatannya sebagai Balai Pendidikan Dan Pelatihan Ilmu Pelayaran (BP2IP) yang sesuai dengan peraturan yang berlaku. 2. METODOLOGI Analisa Pembebanan Struktur fasilitas gedung sekolah dan fasilitas pendidikan termasuk kedalam kategori resiko IV. Koefisien Modifikasi Respon Faktor koefisien modifikasi respon (R) untuk rangka beton bertulang pemikul momen khusus adalah 8.

4 Koefisien Respons Seismik Koefisien respons seismic berdasarkan SNI adalah: bangunan yaitu nilai minimum periode bangunan (Ta minimum ) dan nilai maksimum periode bangunan (Ta maksimum ). Cs = Yang mana nilai Cs harus : Lebih kecil dari nilai Lebih besar dari nilai Kolom ØPn (maks) Keterangan : ØPn (maks) Ag As = 0,8Ø [(0,85.fc.(Ag As)+fy.As] = Beban aksial maksimum = Luas penampang kolom = 2 %. Ag 0,044 Sds I 0,01 Sebagai tambahan untuk struktur yang S1 sama dengan atau lebih besar 0,6 g maka Cs lebih dari nilai Kekuatan lentur kolom harus memenuhi ΣMnc 1,2 ΣMnb ΣMnc = Jumlah kekuatan minimal kolom ΣMnb = Jumlah kekuatan minimal balok Sds R Sd1 S1 = parameter percepatan spectrum = modifikasi respons = parameter percepatan spectrum respon pada periode detik = parameter percepatan spectrum respon yang dipetakan Balok Tebal minimum balok untuk dua tumpuan sederhana = l/16 Pelat Pelat satu arah, distribusi gaya gaya dalam pelat satu arah (menahan dalam satu arah). Pelat dua arah, pelat dua arah ditumpu pada keempat tepinya Periode Alami Struktur Berdasarkan SNI terdapat dua nilai batas untuk periode Daya Dukung Tanah Daya dukung ijin tiang berdasarkan data N SPT oleh Mayerhof

5 Pa = + Dimana : Pa = Daya dukung ijin tiang qc = 40 N untuk pasir N = Nilai N SPT Ap = Luas penampang tiang Ast = Keliling penampang tiang Li = Panjang segmen tiang yang ditinjau Fi = N/5 maksimum 10 ton/m 2 untuk pasir FK1,FK2= Faktor keamanan 3 dan 5 3. HASIL Pembebanan Pada Pelat Atap Beban Mati Berat sendiri pelat = 288 kg/m 2 Plafond + penggantung = 6,5 kg/m 2 Plesteran (3cm) = 3. 21= 63 kg/m 2 ME + plumbing = 20 kg/m 2 + ( DL ) = 377,5 kg/m 2 Beban Hidup Beban hidup lantai dak = 100 kg/m 2 Beban air hujan (5 cm) = 50 kg/m 2 + ( LL ) = 150 kg/m 2 Pembebanan Pada Pelat Lantai Atap BebanMati Berat sendiri pelat = 288 kg/m 2 Plafond + penggantung= 6,5 kg/m 2 Plesteran (3cm) = 63 kg/m 2 ME + plumbing = 20 kg/m 2 Keramik = 24 kg/m 2 + ( DL ) = 401,5 kg/m 2 BebanHidup Beban hidup lantai atap= 100 kg/m 2 Beban air hujan (5 cm) = 50 kg/m 2 + ( LL ) = 150 kg/m 2 Pembebanan Pada Pelat Lantai 3 dan 2 Beban Mati Berat sendiri pelat = 288 kg/m 2 Plafond + penggantung= 6,5 kg/m 2 Plesteran (3 cm) = 63 kg/m 2 ME + plumbing = 20 kg/m 2 Keramik = 24 kg/m 2 + ( DL ) = 401,5 kg/m 2 Beban Hidup Beban hidup lantai = 250 kg/m 2 + ( LL ) = 250 kg/m 2 Balok Induk Arah A1 Tinggi Balok

6 h = L = x 450 = 28, 125 cm Pn (maks) =23,06 Ag H awal rencananya adalah 50 cm Lebar Balok b = h = x 50 = 25 cm B awal rencanya adalah 30 cm Balok Induk Arah A2 Tinggi Balok h = L = x 900 = 56, 25 cm H awal rencananya adalah 70 cm Lebar Balok Ag = 0,0434 Pn (maks) Dimensi kolom lantai atap W = 57194,1 kg Ag = 0,0434 Pn (maks) Ag = 0, ,1= 2482,2240 cm 2 Diambil lebar kolom (b) yaitu 50 cm, h = Ag/b = 2482,2240/50 h = 49,6445 cm = 50 cm Maka kolom lantai tipikal 50 x 50 cm Perhitungan Dimensi Awal Plat b = h = x 60 = 30 cm Ln Y = 3500-(300/2)-(200/2) = 3250 mm B awal rencanya adalah 35 cm Balok Anak h = L = x 450 = 28, 125 cm H awal rencananya adalah 40 cm b. Lebar Balok b = h = x 40 = 20 cm B awal rencanya adalah 20 cm Perhitungan kolom ØPn (maks) = 0,8Ø [(0,85.fc.(Ag As)+fy.As] As = 2 %. Ag Ln X = 4500-(350/2)-(350/2) = 4150 mm Nilai banding panjang terhadap lebar bentang bersih (β) β = = = 1,28 Untuk tebal plat H min = = = 11,1749 mm Diambil tebal plat = 120 mm = 12 cm Parameter Percepatan Spektra Desain Pn (maks) = 0,8 [21,25 Ag-0,425 Ag+8Ag] S MS = Fa.Ss S DS = S MS = 0,9.1,387 =. 1,2483

7 = 1,2483 = 0,8322 = S M1 = Fv.S 1 S D1 = S M1 = 0,2099 = 2,4.0,600 =.1,4400 = 1,4400 = 0,9600 Ts = To = 0,2. = = 0,2. = 1,1536 = 0,2307 Perioda Alami Struktur Cs minimum Cs minimum = 0,044 Sds I 0,01 Cs minimum = (0,044)(0,8322)(1,5) = 0,0549 Cs tambahan Cs tambahan = (Ta minimum ) = Cr.hn i = = 0, ,5 0,9 = 0,6125 (Ta maksimum ) = Cu.(Ta minimum ) = 1,4. 0,6125 = Koefisien Respons Seismik Cs hitungan Cs maksimum = = = 0,1560 Cs maksimum = 0,0563 Jadi nilai Cs yang digunakan adalah Cs minimum =0,1560 V Cs minimum = 0,0549 Cs maksimum = 0,2099 = Cs.Wt = 0, ,55 = ,7978 kg Perhitungan Gaya Gempa Cv = Cs hitungan =0,1 560 Cs tambahan = 0,0563 Cs hitungan = F = Cv.V =

8 Tabel Perhitungan Gempa H W Lantai V (kg) Cv (m) (kg) Atap ,5 Total Penulangan Plat Atap 13, , ,36 0,36 0, ,4 2,55 2,15 3,79 3, , Wu = 1,2 DL + 1,6 LL = 1,2. 377,5 + 1, = 693 kg/m 2 Ly/Lx = 4,5/4,5 = 1 F (kg) , , , ,80 Perhitungan momen design pelat dianggap terjepit penuh : M lx = 0,001.Wu.L x 2.x dimana x = 25 = 0, , = 350,8313 kgm M ly = 0,001.Wu.L x 2.x dimana x = 25 = 0, , = 350,8313 kgm M tx = -0,001.Wu.L x 2.x dimana x = 51 = -0, , = -715,6958 kgm M ty = -0,001.Wu.L x 2.x dimana x = 51 = -0, , = -715,6958 kgm Perencanaan Tulangan Lapangan (M Ix ) d = h-p- 1/2Øtul = = 95 mm Mu/bd 2 = 350,8313 x10 4 / = 0,3887 N/mm 2 ρb = 0,85.β..* + = 0,85.0,85..* + = 0,0538 ρmin =. = = 0,0058 ρmaks = 0,75.ρb = 0,75. 0,0538 = 0,04035 ρinterpolasi = 0,002 ρmin < ρ < ρmaks 0,0058<0,002<0,04035 jadi ρ yang dipakai adalah 0,0058 Luas tulangan tarik (As) As = ρ.b.d = 0, = 551 mm 2 Dipakai tulangan Ø As = 628 mm 2 Perencanaan Tulangan Lapangan (M Iy ) d = h-p-ø tulx -Ø tuly = = 85 mm Mu/bd 2 = 350,8313 x10 4 / = 0,4858 N/mm 2 ρinterpolasi = 0,0025

9 ρmin < ρ < ρmaks (As) = 3 D 19 0,0058<0,0025<0,04035 jadi ρ yang dipakai adalah 0,0058 Luas tulangan tarik (As) As = ½.As = ½.843,9175 = 421,9587 mm 2 As = ρ.b.d n = = = 1,4889 = 0, = 493 mm 2 Dipakai tulangan Ø As = 524 mm 2 Penulangan Balok Mu = 112, 5962 knm Mu/bd 2 = 112, 5962 /0,35.0, = 1657,9211 kn/m 2 ρ = 0, D 19 (As ) = 3 D 19 Analisis Balok fs=fy dan fs =ɛs.es 0,85.fc.b.a+As.fs = As.fy 0,85.25.a ,155.0, β = 0,85 untuk fc 30 Mpa 000 =850, ρb = 0,0271 ρmaks = 0,0203 ρmin = 0,0035 ρmin < ρ < ρmaks 0,0035>0,0055<0,0203 Jadi ρ yang dipakai adalah 0,0055 Luas tulangan tarik (As) 7437,5a = ,5a+( ) = ,5a a ,1= 0 a = 48,4769 a = -71,3382 c = = = 57,0316 mm As = ρ.b.d = 0, ,5 = 843,9175 mm 2 (ɛs) = ɛc. = 0,0202 (fs) = ɛs.es = 4034,27 Mpa > 400 Mpa Baja tarik sudah leleh n = = = 2, D 19 regangan baja tekan (ɛs ) = ɛc. = 0,003. = -0,0001

10 tegangan baja tekan (fs ) = ɛs.es= - 0, = -25,9688 < 400 Mpa Mn = Cc.(d-a/2)+Cs.(d-d ) = 0,85.fc.b.a. (d-a/2)+ As.fs.(d-d ) = 141,6705 knm Mn Mu/ɸ 141,6705 knm 112, 5962 knm /0,8 141,6705kNm 140,7453 knm...ok Kontrol terhadap nilai ρmin dan ρmaks ρ = = = 0,0055 ρmin < ρ < ρmaks 0,0035<0,0055<0, OK Penulangan Geser Balok = 119,4323 knm Ve = = = 53,0810 kn Total reaksi di ujung kiri balok = 4,92 kn - 53,0810 kn = 48,161 kn Total reaksi di ujung kanan balok = 93,55 kn + 53,0810 kn = 146,631 kn 0,5 Vu = 0,5. 93,472 kn = 46,736 kn Karena Ve > 0,5 Vu maka mengasumsikan Vc=0 (SNI 2847;2013 pasal ) Kapasitas geser tulangan (Vs) Vu ΦVn Vu pada jarak d= = 75,1723 kn Vn Vu = Vc+Vs Φ(Vc+Vs) Kapasitas geser beton (Vc) Vs = 146,631/0,75-0 = 195,508kN Vc = 1/6..b.d Vs maks = 2/3.b.d. = 1/ ,5 = 128,479 kn ΦVc = 0, ,479 kn = 96,3593kN a = = = 38,1022 mm Mpr1 = As.1,25fy.(d- ) =566,77.1, (440,5- ) = 2/ = 513,916 kn Vs maks > Vs perlu... OK Spasi tulangan geser (S maks) d/4 = 440,5/4 = 110,125 mm Enam kali diameter tulangan terkecil lentur utama = 6.19 =114 mm 150 mm

11 0,5 Jadi diambil jarak antar tulangan geser 100 = = 0,3326 > mm 0,1 Smaks = = = 322,9714 mm >100 mm... OK Gunakan tulangan Φ10 mm Av= = = 157 mm 2 Jadi sengkang yang dipakai untuk daerah plastis adalah Φ10-100mm, dan untuk daerah di luar sendi plastis adalah Φ10-200mm = = 0,9793. = 0, ,9793 = 0,3257 r = 0,3 < r min fc = 25 Mpa, maka β = 1,0 Rasio tulangan (As) ρ = r. β = 0,03.1 = 0,03 0,35 3 D 19 D 10 3 D 19 As = ρ.agr = 0, = 7500 mm 2 Maka dipakai tulangan 16 D 25=7850mm 2 Analisa Kolom 0,35 Gambar detail penulangan pada balok Penulangan Kolom Persegi d = /2 (25) = 62,5 mm ex = = = 0,3014 ey = = = 0,3859 = 0,489 m = 489 mm = = 0,125 Kontrol Kapasitas Beban Aksial ØPn (maks) = 0,8Ø [(0,85.fc.(Ag As)+fy.As] = 0,8.0,7.[0,85.25.( ) ] = N = 4639,985 kn>1236,8760 kn...ok Kontrol Kapasitas Momen Nominal a = = = 188,2353 mm Mn = As.fy.( )

12 Kontrol ØMn Mu = (439- ) = 787,4011 knm 0,7. 787,4011 knm 477,327 kn 551,1808 knm > 477,327 kn... OK 6/5.Mn kol Mn balok Tabel Persyaratan desain kolom kuat balok Kolom lantai ΣMkol lemah ΣM bal 6/5 ΣM bal 608, , , , 507, , 726, , 1368, Penulangan Geser Kolom Persegi Diameter efektif kolom (d) = D-p-Øtul sengkang-1/2øtul utama Kontrol OK OK OK Vu ΦVn Vn = Vc+Vs Vs = 182,457 kn /0,75-0 = 243,276 kn panjang lo tidak boleh melebihi : Lo = h = 650 mm 1/6 bentang bersih komponen struktur = 1/6.4500= 750 mm 450 mm Maka lo adalah 750 mm spasi tulangan transversal sepanjang panjang lo tidak boleh melebihi = ¼.500 = 125 mm = 6.22 = 132 mm S0 = 100 +( ) dimana h = 2/3.(500-2(40+11)) = 265,3333 mm maka = = 428 mm So =100 +( ) = 128,2222 mm, ΦVc Vc = 1/6..b.d = 1/ = 182,91667 kn = 0, ,91667 kn = 137,1875kN Maka diambil jarak sengkang 100 mm Berdasarkan SNI 3847;2013 pasal luas penampang total tulangan sengkang persegi tidak boleh kurang dari Ash = 0,3..*( )+ 1/2 ΦVc = 68,5938 kn Vu > ΦVc maka diperlukan tulangan sengkang Ash = 0,09. Bc = b-2(40+1/2db)

13 0,5 = 500-2(40+5) = 410 mm Ach = (bw-2(40)).(h-2(40)) = (500-80).(500-80) = mm 2 Li qc Ast = 2 m = 40 N = 4.0,3 = 1,2 m = 0,3..*( )+ = 4,4905 mm 2 /mm = 0,09. = 3,2289 mm 2 /mm fi = N/5 Pa = + = 77,76 ton Jumlah tiang yang diperlukan A = 4,4905 mm 2 /mm. 40 mm P = 1236,8760 kn + pile cap (5% Pu) =179,62 mm 2 = 129,8719 ton Gunakan tulangan sengkang D 10 Av = d 2 = ¼.3, = 78,5 mm 2 Np = = = 1,67 2 tiang Efisiensi kelompok tiang 179,62 mm 2 /78,5 mm 2 = 2,28 3 buah sengkang Maka dipasang sengkang D mm Jumlah tiang Ukuran tiang Gaya aksial P = 4 buah = cm = 129,8719 ton sepanjang 750 mm dari muka kolom Jarak antar tiang s adalah 3 D D mm diluar sendi plastis s = 2,5.30 sampai 3 D s = 90 cm 0,5 16 D 25 q = arctg D Ɵ = arc tan (30/90) = 18,44 Eg = 1-18,44 Gambar detail penulangan pada kolom Penentuan Daya Dukung Pondasi Ap = 0,3.0,3 = 0,09 m 2 = 1-0,2049 = 0,7951

14 Daya dukung vertikal kelompok tiang 7 d d = 0 = Eg.jumlah pile.daya dukung tiang d = 263,6714 mm = 0, ,76 = 247,3114ton >129,8719 ton... OK Beban Maksimum Tiang ΣX 2 = 2.2.0,375 2 = 0,5625 m 2 ΣY 2 = ,375 2 = 0,5625 m 2 P maks = ± ± = ± ± = 60,7651 ton < Daya dukung ijin tekan tiang = 77,76 ton... OK 5.8. Perhitungan Dimensi Pile Cap Mutu beton = 25 Mpa Mutu besi = 400 Mpa Ukuran pile cap Jarak tiang pancang = 3 D= 3.30= 90 cm Jarak tiang ke tepi pile cap= 2 D= 60 cm Total = 150 cm Vc = ( )..bo.d = ( ).. (2000+4d).d = 2,5(2000d+4d 2 ) = 5000 d + 10 d 2 Vu < ØVc < 0, d + 10 d 2 Tebal pile cap = d+p+1/2.d tul utama = 263, ½.19 = 323,1714 mm < 500 mm... OK Dipakai ukuran pile cap cm dengan tebal 50 cm Penurunan Pondasi Pu maks = 129,8719 ton B = 30 cm μ = 0,3 Es = 20 Mpa Penurunan elastisitas tiang e = = = 18,5531 mm Perpindahan titik tiang N = = = 0,0125 Dengan nilai N, M= Z/D dengan μ = 0,3 maka diperoleh Kz = = 1,3754 σ = = = 0,0028 ΔH = = = 4,9620mm Total penurunan ΔH total= e + ΔH

15 = 18,5531 mm + 4,9620 mm = 23,5151 mm = 2,3515 cm Penurunan maksimum yang diijinkan adalah 10 cm ΔH total < ΔH maksimal 2,3515 cm < 10 cm... OK 4. KESIMPULAN Tebal pada pelat didapatkan penulis adalah 120 mm dengan menggunakan tulangan Ø dan Ø Untuk balok dengan bentang 4,5 m penulis menggunakan dimensi mm dan bentang 9 m menggunakan mm Untuk kolom penulis merencanakan tulangan terbanyak 16 D 25 Untuk pondasi penulis menggunakan gaya terbesar dan didapatkan 4 buah tiang pancang Saran Dalam melakukan perencanaan ulang struktur beton bertulang harus menggunakan standar yang berlaku yang disyaratkan sekarang dan haruslah dilakukan dengan ketelitian agar menghasilkan perencanaan yang aman. DAFTAR PUSTAKA Bowles, J.E. 1999, Analisa dan Desain Pondasi Jilid II, Erlangga, Jakarta. Budiono, B dan Supriatna L. 2011, Studi Komparasi Desain Bangunan Tahan Gempa, Institut Teknologi Bandung, Bandung. Nasution, A. 2009, Analisis dan Desain Struktur Beton Bertulang, Institut Teknologi Bandung, Bandung. Pamungkas, A dan Harianti, E. 2013, Desain Pondasi Tahan Gempa, Andi, Yogyakarta. Panitia Teknik Konstruksi dan Bangunan. 2013, Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SNI 03:2847:2013), Badan Standarisasi Nasional, Jakarta. Panitia Teknik Konstruksi dan Bangunan. 2012, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI 03:1726:2012), Badan Standarisasi Nasional, Jakarta. Vis, W.C dan Kusuma G. 1993, Dasar-dasar Perencanaan Beton Bertulang, Erlangga, Jakarta. Vis, W.C dan Kusuma G. 1993, Grafik dan Tbael Perhitungan Beton Bertulang, Erlangga, Jakarta.