PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG RUMAHSAKIT TELUK BAYUR KOTA PADANG

Transkripsi

1 PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG RUMAHSAKIT TELUK BAYUR KOTA PADANG Reza Caesario, Suhendrik Hanwar, Khadavi Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Bung Hatta, Padang caesarioreza@gmail.com, mr.suhendrik@gmail.com, qhad_17@yahoo.com Abstrak Sejalan dengan berkembangnya pelabuhan Teluk Bayur, perekonomian masyarakat dan populasi penduduk di sekitar pelabuhan juga mengalami peningkatan, seiring dengan peningkatan tersebut, harus diiringi oleh sarana dan prasarana pendukung, yakni rumahsakit. Perencanaan ini dibuat agar didapatkan struktur yang memenuhi kriteria disain aman gempa, sesuai SNI dan SNI Perencanaan struktur gedung rumahsakit Teluk Bayur yang terletak di zona gempa 5 ini menggunakan beton bertulang, memakai mutu beton f c 25 MPa untuk setiap elemen struktur kecuali kolom f c 30 MPa dengan sistem rangka pemikul momen khusus (SRPMK). Hasil perhitungan adalah sbb: pelat lantai dengan sistem two way slab tebal 15 centimeter dan 10 centimeter untuk lantai atap, balok 40x50 centimeter dengan tulangan tarik dan tekan pada daerah tumpuan, 7D19 dan 5D19 sedangkan pada daerah lapangan didapat 2D19 untuk tulangan tekan dan 4D19 untuk tulangan tarik, kolom 70x70 centimeter dengan tulangan 24D25, sloof 30x50 centimeter dengan tulangan 6D19, pile cap 310x310 centimeter dan fondasi sumuran diameter 3 meter dengan kedalaman 12 meter. Kata kunci: beton bertulang, rumahsakit, struktur rangka pemikul momen khusus Pembimbing I Pembimbing II Ir. Suhendrik Hanwar, MT Khadavi, ST.,M

2 BUILDING STRUCTURE DESIGN HOSPITAL PORT TELUK BAYUR PADANG CITY Reza Caesario, Suhendrik Hanwar, Khadavi Department of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering and Planning Bung Hatta University, Padang caesarioreza@gmail.com, mr.suhendrik@gmail.com, qhad_17@yahoo.com Abstract In line with expansion of the harbor Teluk Bayur, economy and population around the harbor also increased, along with the increase, must be accompanied by supporting facilities and infrastructure, namely the hospital. This plan was made to have a structure which satisfies the design criteria for earthquake-safe, appropriate code SNI and SNI Planning Teluk Bayur hospital building structure located in an earthquake zone 5 using reinforced concrete, wearing the quality of concrete f'c 25 MPa for each element of the structure except column f c 30 MPa with a special moment frame system (SRPMK). The result of the calculation is: slab with two way slab system thickness 15 centimeters and 10 centimeters for flat roof, beams 40x50 centimeters with tensile reinforcement and compressive in the joint, 7D19 and 5D19 while in the field area get compressive reinforcement 2D19 and 4D19 for tensile reinforcement, columns 70x70 centimeters with longitudinal reinforcement 24D25, tie beam 30x50 centimeters with reinforcement 6D19, pile cap 310x310 centimeters and caisson diameter of 3 meters with a depth of 12 meters. Keywords: reinforced concrete, hospitals, special moment frame system Supervisor I Supervisor II

3 PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG RUMAHSAKIT TELUK BAYUR KOTA PADANG Reza Caesario, Suhendrik Hanwar, Khadavi Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Bung Hatta, Padang caesarioreza@gmail.com, mr.suhendrik@gmail.com, qhad_17@yahoo.com Abstrak Sejalan dengan berkembangnya pelabuhan Teluk Bayur, perekonomian masyarakat dan populasi penduduk di sekitar pelabuhan juga mengalami peningkatan, seiring dengan peningkatan tersebut, harus diiringi oleh sarana dan prasarana pendukung, yakni rumahsakit. Perencanaan ini dibuat agar didapatkan struktur yang memenuhi kriteria disain aman gempa, sesuai SNI dan SNI Perencanaan struktur gedung rumahsakit Teluk Bayur yang terletak di zona gempa 5 ini menggunakan beton bertulang, memakai mutu beton f c 25 MPa untuk setiap elemen struktur kecuali kolom f c 30 MPa dengan sistem rangka pemikul momen khusus (SRPMK). Hasil perhitungan adalah sbb: pelat lantai dengan sistem two way slab tebal 15 centimeter dan 10 centimeter untuk lantai atap, balok 40x50 centimeter dengan tulangan tarik dan tekan pada daerah tumpuan, 7D19 dan 5D19 sedangkan pada daerah lapangan didapat 2D19 untuk tulangan tekan dan 4D19 untuk tulangan tarik, kolom 70x70 centimeter dengan tulangan 24D25, sloof 30x50 centimeter dengan tulangan 6D19, pile cap 310x310 centimeter dan fondasi sumuran diameter 3 meter dengan kedalaman 12 meter. Kata kunci: beton bertulang, rumahsakit, struktur rangka pemikul momen khusus PENDAHULUAN Sejalan dengan berkembangnya pelabuhan Teluk Bayur, perekonomian masyarakat dan populasi penduduknya juga mengalami peningkatan. Ini juga harus diiringi dengan sarana dan prasarana pendukung. Salah satu sarana yang dibutuhkan adalah adanya rumahsakit sebagai sarana publik yang memadai. Proyek Perencanaan Struktur Gedung Rumah Sakit Teluk Bayur ini mencoba memenuhi kebutuhan tersebut. Salah satu faktor yang penting adalah kekuatan struktur, dimana hal ini sangat erat kaitannya dengan keamanan dan ketahanan bangunan dalam menahan beban-beban yang bekerja pada struktur. Perencanaan bangunan berpedoman pada Standar

4 Perencanaan Ketahanan Tahan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI ) dan Tata Cara Perhitungan Struktur Beton (SNI ). BATASAN MASALAH Secara garis besar batasan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah: 1. Tidak meninjau analisa biaya, manajemen proyek dan arsitektural. 2. Perhitungan tidak meninjau struktur sekunder seperti tangga. 3. Analisa struktur: a. Model struktur dilakukan secara 3 Dimensi, pembebanan dilakukan secara dua arah. Beban vertikal dihitung dengan metode amplop dan beban horizontal (gempa) dengan analisa statik ekuivalen. b. Perhitungan mekanika struktur menggunakan bantuan program komputer. METODOLOGI PEMBAHASAN Metodologi pembahasan dalam tugas akhir ini, yaitu: 1. Pengumpulan data dilakukan dengan metode studi pustaka atau studi literatur, data-data, ditambah dengan masukan dari dosen pembimbing. 2. Sebagai tahapan awal (preliminary design), penentuan dimensi elemenelemen struktur dilakukan dengan cara coba-coba (trial error). 3. Selanjutnya dilakukan perhitungan beban-beban struktur (beban gravitasi dan horizontal). 4. Untuk mempermudah perhitungan analisa struktur, dilakukan dengan bantuan program k o m p u t e r.lalu didapat gaya maksimum yang terjadi, dilakukan analisa kembali terhadap profil yang dipilih. PERMODELAN STRUKTUR Struktur bangunan dengan panjang arah X 25 m dan panjang arah Y 15 m.

5 Kolom dan balok didisain sebagai sebagai elemen frame. Permodelan struktur dalam 3D dapat dilihat pada Gambar 1 berikut: Tampak samping gedung Perencanaan Dimensi Balok Gambar 1. Gambar denah gedung a. Tinggi balok (h) h = L. 0,4 + fy h = , = 214,29 mm 700 Maka digunakan h balok mm. b. Lebar balok (b) b = 2 3. h = 2. = 330,33 cm 3 RUMAHSAKIT Maka digunakan b balok 400 mm. Jadi dimensi balok adalah 400x mm. Tampak depan gedung Perencanaan Dimensi Kolom Perhitungan dimensi direncanakan dengan asumsi sebagai beikut: a. Pembebanan diambil dari setengah bentang yang bersebelahan dalam arah x dan arah y.

6 b. Ujung-ujung kolom diangap terjepit. c. Beban yang bekerja hanya beban grafitasi Perencanaan dimensi kolom dihitung dengan rumus: Jadi dimensi kolom (interior dan eksterior) adalah 700x700 mm. Perencanaan Dimensi Pelat Berdasarkan SNI , perletakan pelat terjepit penuh, maka ketebalan pelat minimum: 1) t min1 2) t min2 90 mm. ln0.8 fy Ln = bentang terpanjang dikurangi lebar balok. Fy = tegangan leleh baja. ß t min1 = perbandingan antara bentang bersih yang terpanjang dengan bentang bersih terpendek = 110,22 mm Jadi digunakan tebal pelat atap adalah 120 mm dan pelat lantai adalah 150 mm. PEMBEBANAN STRUKTUR Analisa Pembebanan Akibat Gaya Vertikal Analisa akibat pembebanan ini menggunakan metode amplop. Jadi gaya yang terjadi pada pelat disalurkan ke balok. Analisa Pembebanan Akibat Gaya Horizontal Perhitungan analisa pembebanan akibat gaya horizontal digunakan Metode Analisa Statik Ekuivalen. a. Menghitung periode fundamental (T) x Ta = C t h n = 0,0466 x 20 0,9 = 0,691 detik. Keterangan: Hn : Ketinggian struktur. Koefisien Ct dan x ditentukan dari Tabel 15. b. Menghitung gaya geser dasar nominal statik ekivalen.

7 Tabel distribusi gaya gempa c. Distribusi vertikal gaya gempa. F x = C vx V Lantai Tinggi h i (m) Berat Lantai W i (ton) W ih i 1 (ton-m) V (ton) F x (ton) V x (ton) Dasar 0 (atap) ,05 46,16 46, ,05 73,12 119, ,05 48,75 168, ,05 25,02 193, ,05 C vx = Keterangan: C vx V W i dan W x n i1 k x x W h k i i W h = faktor distribusi vertikal. = gaya lateral desain total atau geser di dasar struktur = bagian berat seismik efektif total struktur (W) pada tingkat I atau x. Analisa Struktur Dengan Program Komputer Setelah preliminary design dan beban-beban struktur diketahui, selanjutnya dilakukan analisa struktur dengan SAP secara 3D. Adapun tahapan-tahapan nya adalah sebagai berikut: 1. Pendisainan bentuk struktur sesuai yang direncanakan. k = eksponen yang terkait dengan perioda struktur sebagai berikut = 1 d. Distribusi horizontal gaya gempa. V x = i n F i x 2. Mendefinisikan karakteristik material. 3. Mendefinisikan dimensi elemen seperti balok dan kolom. 4. Penempatan elemen pada sistem struktur. 5. Mendefinisikan jenis tumpuan. 6. Mendefinisikan beban (Load Case) dan kombinasi beban (Load Combination). 7. Mendefinisikan beban pada struktur. 8. Melakukan analisis (Run Analisys).

8 PENULANGAN STRUKTUR Penulangan Pelat Mty = qu. Lx 2. X = x 563,2 x 5,00 2 x 54,25 = -763,84 kgm(+) Beban Mati (DL) Tumpuan dan lapangan arah x Berat sendiri = 0,12 m x 2400 kg/m 3 = 288 kg/m 2 Mn = 4 Mtx , Nmm. Plafon + penggantung = (11 + 7) kg/m 2 = 18 kg/m 2 Plumbing dan sanitasi = (10+20) kg/m 2 = 30 kg/m 2 DL tot = 336 kg/m 2 Beban Hidup (LL) = 100 kg/m 2 Kombinasi Pembebanan q u1 = 1,4 DL = 1,4 x 336 = 470,4 kg/m 2. q u2 =1,2 DL + 1,6 LL = (1,2 x 336) + (1,6 x 100) = 563,2 kg/m 2 (menentukan). Mn Rn = 2 = 2 b.d 1000 x 95 perlu = 1 x 1 m 2. Rn. m 1 fy = = 1,273 N/mm x1,273 18, x 18,82 = 0, Syarat : min perlu max 0,0031 0, , ( MEMENUHI) As perlu = ρ x b x d = 0,00328 x 1000 x 95 = 311,6 mm 2. Ln Sn ,29 2 (pelat dua arah). Mlx = qu. Lx 2. X = x 563,2 x 5,00 2 x 36 = 506,88 kgm Tabel penulangan pelat Mtx = qu. Lx 2. X = x 563,2 x 5,00 2 x 65,25 = -918,72 kgm (+) Mly = qu. Lx 2. X = x 563,2 x 5,00 2 x 19 = 267,52 kgm Pelat Lantai Atap Lantai Tulangan Tumpuan Lapangan Lx D D Ly D D Lx D D Ly D D10-200

9 ρ = 0,0112 β = 0,85 untuk fc 30 Mpa Ø Ø = 0,027 Ø Denah penulangan pelat atap ρmaks = 0,75 x ρb = 0,75 x 0,027 = 0,020 = 0,0035 Syarat : ρmin ρ ρmaks 0,0035 < 0,0112 0,020 Maka gunakan ρ = 0,0112 Luas tulangan tarik (As): Denah penulangan pelat lantai Penulangan Balok Mu tumpuan = 241,33 knm. As = ρ. b. d = 0,0112 x 400 x 440,5 = 1973,44 mm 2 = 3109,28 kn/m 2 Dari Buku Grafik Dan Tabel Perencanaan Beton Bertulang, Tabel. 5.1.c. = 6,96 7 Maka digunakan tulangan tarik (As) = 7D19

10 Luas tulangan tekan (As ): Syarat : ρmin ρ ρmaks As = ½ As = ½ x 1973,44 = 986,72 mm 2 0,0035 < 0,0042 < 0,020 Maka gunakan ρ = 0,0047 Luas tulangan tarik (As): As = ρ. b. d = 0,0042 x 400 x 440,5 = 740,04 mm 2 = 3,48 5 Maka digunakan tulangan tekan (As) 5D19. Mu lapangan Mu = 97 kn.m ρ = 0,0042 : 97 kn.m. Maka digunakan tulangan tarik (As) = 4D19 Luas tulangan tekan (As ): As = ½ As = ½ x 740,04 = 370,02 mm 2 β = 0,85 untuk fc 30 Mpa Maka digunakan tulangan tekan (As ) 2D19. Penulangan geser tumpuan = 0,027 ρmaks = 0,75 x ρb Vn Vu Vn = Vc + Vs Vn = 0 + Vs Vn = Vs = 0,75 x 0,027 = 0,020 Kuat kontrol geser tidak boleh lebih dari Vs = 0,0035 max.

11 2 Vsmax =. bw. d. 3 fc' , Vu lap = 139,55 kn (pada jarak 1000 mm) ,7 N = 583,333 kn Vs max > Vs 583,333 KN > 204,093 kn Dengan memakai tulangan geser 2 kaki Ø 10 mm (Av= 157,08 mm 2 ) diperoleh s sebesar: Av. fy. d 157, ,5 s 135, 84mm Vs s max = sepanjang sendi plastis dijung balok 2h = 2x = 1000 mm. Syarat jarak sengkang sesuai dengan syarat: s = d/4 = 437,5/4 = 109,375 mm Vs = Vu 40,24 kn. Av. fy. d s Vs fc. bw. d = 186,07 145,83 = 6 157, , =68,71 mm Sehingga dalam pemasangannya di pasang sengkang dengan D10 dengan jarak 437,5 / 2 = 218,75 mm dipasang jarak 150 mm. s = 6. dl = = 150 mm LANTAI TUMP. KIRI B1 ( BALOK ) LAPANGAN TUMP. KANAN s = 150 mm Jadi dipasang Ø mm sepanjang 2h= 2,3 & 4 2x = 1000 mm dari muka kolom, dimana DIMENSI X 400 tulangan geser pertama dipasang 50 mm dari muka kolom. BENTANG JUMLAH BALOK TUL. ATAS 9 D 19 TUL. BAWAH 5 D 19 TUL. SAMPING TUL. SENGKANG Ø D 19 4 D 19 Ø D 19 5 D 19 Ø Penulangan geser lapangan Untuk pemasangan tulangan geser di luar sendi plastis (di luar 2h= 2 x = 1000 mm).

12 1,744 ρ = r.β = 0,02 x 1,2 = 0, ,717 ø ø Penulangan Kolom 0 Penulangan balok As = ρ. A gr = x = 9800 mm 2. Maka dipakai tulangan 20D25 = 9812 mm 2. Penulangan geser Vu = 282,117 kn Gaya normal kolom ( Pu ) : 1369,20 kn. φvc =0,6 f ' 6 c bw. d = 30 0,6 x x700x637, 5 = ,652 N e ex ey 1,075m 1075, 04mm d' 62,5 0,08 0,1 h 700 0,5 φvc = 0,5x ,652 = 203,684 kn. Vu>φVc = 282,117>203,684kN (diperlukan tulang sengkang). Dengan s memenuhi ketentuan berikut: - ¼ x h = ¼ x 700 = 175 mm - 6 x Dutama = 6 x 25 = 150 mm mm Sehingga diambil s = 100 mm (tumpuan). Sisa panjang kolom tetap harus dipasang r =0,01 fc = 30 Mpa, Maka β = 1,2 tulangan transversal dengan: - S 6db = 150mm atau mm

13 156,339 Sehingga diambil s = 150 mm (lapangan). Mu = Pu ½ q B 2 K ( KOLOM ) DIMENSI 700 X 700 TUL. UTAMA 20 D 25 TINGGI KOLOM JUMLAH KOLOM 4 mm 22 BUAH TUMPUAN LAPANGAN TUL. SENGKANG Ø Ø = ½ (3720)(1,2 2 ) = 1343 knm Bila dipakai tulangan dengan D (terpasang 22 tulangan). As = 0,25 x 3,14 x 25 2 x 22 = mm 2 ø φmn = φas. fy (d-1/2 a) > Mu. Untuk tulangan tekan atas, bisa diberikan ø sebesar 20% tulangan utama = D D Penulangan kolom 1D13 D D 13 Penulangan Pile Cap Pu = 137 ton Lebar penampang kritis B : B = lebar pile cap/2 lebar kolom/2 = 3100/2 700/2 = 1200 mm Berat pile cap pada penampang kritis q : q = 2400 kg/m 3 x 3,1 m x 0,5 m = 3720 kg/m Penulangan pile cap Penulangan Fondasi Fondasi direncanakan dengan menggunakan sumuran diameter 3 meter. Daya dukung tanah Kapasitas dukung ultimit: Qu=Qb+Qs Ws Qut = q u A b + (1/F) (Qs Ws) > Pu

14 Penulangan q = γ Ha Ka Mu = 1/8 q l 2 Dinding sumuran dianggap sebagai plat beton dengan arah tulangan x dan y yang direncanakan menggunakan tulangan D19. d = h p 1/2D = ½.19 = 170,5 mm Dari buku Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang diperoleh ρ = 0,0303. As = ρ b d 10 = 0,0303x1x0,17x10 6 = 5151 digunakan 19D Tulangan cincin sumuran digunakan 19D Gaya tarik melingkar (T) = ½ γ h 2 D Ka = ½x1,8x13 2 x3x0,27 = 123,201 t. Luas tulangan geser (A) = = /1600 = 77 cm 2 = 7700 mm 2 Tulangan spiral digunakan tulangan 27ø Penulangan sumuran KESIMPULAN Sesuai dengan tujuan penulisan tugas akhir ini, maka berdasarkan keseluruhan hasil analisa yang telah dilakukan dalam penyusunan tugas akhir ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: a. Perencanaan struktur yang berada di daerah dengan intensitas gempa yang tinggi harus memperhitungkan beban gempa sesuai yang diatur SNI

15 b. Dari hasil analisa struktur dan perhitungan penulangan struktur, elemen struktur diperoleh data sebagai berikut: Elemen Struktur Dimensi Pelat Atap 12 Pelat Lantai 15 Balok 40x50 Kolom 70x70 Struktur bawah direncanakan menggunakan pile cap dengan kedalaman 50 cm dengan fondasi sumuran. Sedangkan diminsi sloof direncanakan 30x50 cm DAFTAR PUSTAKA Canonica, Lucio, Memahami Fondasi, Angkasa Bandung, Bandung. Christady, Hary, Teknik Fondasi II, Beta Offset, Yogyakarta. Departemen Pekerjaan Umum, Pedoman Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Rumah dan Gedung (SNI ), Yayasan Badan Penerbit PU. Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum, Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung (SNI ), Yayasan Badan Penerbit PU. Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SKSNI T ), Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, Bandung. Dipohusodo, Istimawan, Struktur Beton Bertulang, Gramedia, Jakarta. McCormac, Jack, Desain Beton Bertulang Jilid 1, Erlangga, Jakarta. Pamungkas Anugrah, Harianti Erny, Disain Pondasi Tahan Gempa, Andi, Yogyakarta. Purwono, Rachmat dkk, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI

16 2002) Dilengkapi Penjelasan (S- 2002),ITS Press, Surabaya. W. C. Vis dan Kusuma, Gideon, Dasar-dasar Perencanaan Beton Bertulang Berdasarkan SK SNI T Seri Beton I, Erlangga, Jakarta. W. C. Vis dan Kusuma, Gideon, Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang Berdasarkan SK SNI T Seri Beton 4, Erlangga, Jakarta.