PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG PERHOTELAN DI KOTA PADANG

Transkripsi

1 PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG PERHOTELAN DI KOTA PADANG Alan Odditra, Bahrul Anif, Eva Rita Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta Padang alan.odditra@yahoo.com, bahrulanif@gmail.com, carlovana113@ymail.com Abstrak Pembangunan gedung bertingkat di kota Padang yang menggunakan konstruksi beton bertulang berkembang sangat pesat saat ini salah satunya digunakan untuk pembangunan gedung perhotelan. Ketentuan perencanaan pembebanan berdasarkan PPIG 1983, perencanaan beban gempa berdasarkan SNI 1726:2012, perencanaan struktur beton bertulang berdasarkan SNI 2847:2013. Gedung perhotelan ini direncanakan dengan pemodelan 3D, sistem struktur dengan sistem rangka pemikul momen khusus (SRPM-K). Analisis gaya gempa dengan statik ekivalen dengan nilai gaya geser dasar seismic arah-x (Vx) sebesar ,314 kg dan arah-y (Vy) sebesar ,314 kg. Ketentuan-ketentuan bangunan aman gempa sesuai dengan sistem rangka pemikul momen khusus (SRPM-K) pada perencanaan ini sudah terpenuhi diantaranya, mutu beton fc 30 MPa, baja fy 400 Mpa. Konsep strong column weak beam dengan (ΣMnc > 1,2 ΣMnb) terpenuhi, serta desain tulangan geser berdasarkan probable moment capacities (Mpr) dengan menaikan harga tegangan tulangan lentur mencapai 1,25 fy. Untuk struktur bawah direncanakan dengan pondasi tiang pancang Ø 0.5 m kelompok dengan kedalaman 22 m. Kata kunci: gedung, beton, gempa, pondasi

2 HOSPITALITY BUILDING STRUCTURAL DESIGN IN PADANG CITY Alan Odditra, Bahrul Anif, Eva Rita Civil Engineering Department, Faculty of Civil Engineering And Planning alan.odditra@yahoo.com, bahrulanif@gmail.com, carlovana113@ymail.com Abstract Construction of multi-storey building in the city of Padang using the construction of reinforced concrete rapidly expanding the cureent, one of which is used for the construction of hospitality. Load planning requirements based on PPIG 1983, earthquake load planning based on ISO 1726:2012, the structural design of reinforced concrete based on ISO 2847:2013. This hospitality building planned with 3D modeling, structural systems with special moments bearer frame system (SRPM-K). The analysis of the static seismic forces equivalent to the value of basic seismic shear force direction-x (Vx) is ,314 kg and direction-y (Vy) is ,314 kg. Provisions of earthquake-safe building according to the special moments bearer frame system (SRPM-K) in this planning has been fulfilled among others, the quality of concrete fc '30 MPa, steel reinforcement screw fy 400 MPa, the concept of strong column weak beam with ( Mnc 1,2 Mnb) fulfilled, also the shear reinforcement based on probable moment capasities (M) with raise the price of flexural stress to 1.25 fy. For the lower structure is planned with a group pile Ø 0.5 m foundation with 22 m depth. Keywords : building, concrete, earthquake, foundation

3 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pembangunan gedung bertingkat yang menggunakan konstruksi beton bertulang berkembang pesat sekali pada saat sekarang seperti hotel. Konstruksi beton betulang pada struktur merupakan kombinasi dari elemen struktur yang terdiri dari campuran beton dan baja tulangan sehingga membentuk bagian dari struktur yang merupakan suatu keutuhan meliputi balok, kolom, pelat. Elemen struktur ini harus dapat memikul beban-beban luar yang bekerja. Oleh karena itu, besaran beban dan gaya-gaya yang bekerja sangat diperhatikan dalam suatu perencanaan struktur. mendapatkan suatu bangunan yang aman, efisien dann menarik dari segi estetika. 1.2 Maksud Dan Tujuan Penulisan Maksud dari penulisan tugas akhir ini yaitu untuk menerapkan ilmu-ilmu yang telah dipelajari pada masa perkuliahan untuk menganalisa perencanaan struktur gedung bertingkat yang berpedoman pada buku-buku referensi, peraturan serta standar-standar perencanaan untuk bangunan gedung. Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah Untuk menerapkan pengetahuan tentang perencanaan struktur gedung beton bertulang dengan menggunakan acuan dan standar-standar yang berlaku yang berdasarkan pada SNI untuk persyaratan beton struktural bangunan gedung, SNI untuk tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung dan non gedung, Peraturan Muatan Indonesia serta menggunakan prinsip-prinsip dasar dan konsep-konsep dalam perencanaan dan analisis struktur gedung bertingkat untuk mendapatkan suatu bangunan yang aman, efisien dann menarik dari segi estetika. 1.3 Batasan Masalah Agar tidak melebar dan menyimpang pembahasan pada tugas akhir ini. Maka penulis memberikan batasan, yaitu : 1. Perencanaan struktur dengan elemen-elemen struktur yang terdiri dari pelat lantai, balok, kolom dan pondasi. 2. Material gedung beton bertulang. 3. Perhitungan portal diasumsikan sebagai portal tiga dimensi. Serta perhitungan gaya-gaya yang bekerja

4 pada struktur digunakan bantuan program komputer SAP Perencanaan gedung perhotelan ini fiktif dengan menggunakan data tanah yang diambil berdekatan dengan lokasi. 1.4 METODOLOGI Metodologi yang digunakan yaitu studi literatur, dimana perhitungan dilakukan dengan mengacu kepada buku-buku dan peraturan (standar) yang berlaku. Adapun rinciannya sebagai berikut: 1. Studi literatur a. Mengetahui teori dasar perencanaan beton bertulang b. Mengetahui cara penganalisaan struktur beton bertulang c. Mengetahui cara pengoperasian program aplikasi SAP 2000 d. Mengetahui cara pendetailan elemen-elemen struktur 2. Pengumpulan data Data-data perencanaan yaitu data tanah, dan data lain yang mendukung. 3. Metode analisa a. Analisa beban gempa b. Analisis struktur c. Perencanaan struktur atas gedung d. Perencanaan struktur bawah gedung 1.5 Sistematika Penulisan Agar penulisan tugas akhir ini teratur dan tidak menyimpang maka penulis membuat sistematika penulisan laporan sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN Menjelaskan tentang latar belakang, maksud dan tujuan, batasan masalah, metodologi penulisan dan sistematika penulisan. BAB II : DASAR TEORI Menjelaskan tentang uraian umum tentang struktur, analisa pembebanan, teori perhitungan beban, teori analisa pelat, balok dan kolom. BAB III : METODOLOGI PERENCANAAN Menjelaskan tentang metodologi perencanaan perhitungan elemen-elemen struktur seperti pelat, balok, kolom termasuk perencanaan analisa pembebanan beserta preliminary design. BAB IV : PERENCANAAN STRUKTUR Menjelaskan tentang pembebanan vertikal, pembebanan horizontal akibat gempa, perhitungan struktur atas gedung. BAB V : PENUTUP Menjelaskan tentang kesimpulan dan saran dari pembahasan tugas akhir ini.

5 2. Dasar Teori Pada bab ini akan dijelaskan teori-teori yang menjadi dasar analisis struktur bangunan seperti balok, Kolom, plat lantai, dan penahan lateral terhadap metode yang digunakan yaitu metode SNI Pengerjaan laporan ini menggunakan analisis dinamis respons spektrum. Uraian singkat balok, kolom, plat lantai, dan penahan lateral, metode desain, pembebanan dan pengertian sertar umus-rumus adalah sebagai berikut : 2.1. Konstruksi Bangunan Konstruksi bangunan merupakan suatu kerangka pokok fisik bangunan yang dirancang untuk dapat menahan beban-beban bangunan. Dalam konstruksi bangunan terdapat komponen struktur seperti balok, kolom, plat lantai, dan tangga Pelat Lantai Menurut Istimawan Dipohusodo (1999), pelat lantai merupakan salah satu komponen struktur konstruksi baik pada gedung maupun jembatan dan biasanya dibangun dengan konstruksi betonb ertulang. Berdasarkan perilaku pelat lantai dlam menahan beban yang bekerja, pelat lantai dibagi menjadi dua yaitu pelat satu arah (one-way slab) dan pelat dua arah (twoway slab) Balok Balok adalah elemen struktur yang menyalurkan beban-beban tributary dari slab lantai ke kolom penyangga yang vertikal. Pada umumnya elemen balok dicor secara monolit dengan slab, dan secara struktural ditulangi di bagian bawah atau di bagian atas. Balok juga berfungsi sebagai pengekang dari struktur kolom. Pada balok berlaku pula panjang bentang teoritis l harus dianggap sama dengan bentang bersih L ditambah dengan setengah panjang perletakan yang telah ditetapkan Kolom Kolom adalah elemen vertikal dari rangka (frame) struktural yang memikul beban dari balok. Kolom dapat diklasifikasikan berdasarkan bentuk dan susunan tulangnya, posisi beban pada penampang, dan panjang kolom dalam hubungannya dengan dimensi Lateral.

6 2.2 Sistem Rangka Pemikul Momen Sistem rangka pemikul momen adalah suatu sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Dalam bentuknya di lapangan, sistem rangka pemikul ini terdiri dari balok dan kolom yang membentuk portal dan di desain strong column weak beam. Dimanabeban lateral dipikul rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur sehingga sendi plastis dan Joint pada struktur ini perlu perencanaan khusus Dinding Struktural Dinding struktural dinding geser adalah dinding campuran beton dan tulangan dengan mutu tertentu yang berfungsi sebagai penahan gaya geser pada suatu gedung yang ditimbulkan oleh beban lateral, dimana struktur dengan dinding geser sangat kaku dan portalportal bertulang ikut menahan beban gempa sehingga meningkatkan kekakuan dalam menahan gaya lateral Analisa Dinamis Spektrum (SNI ) Metode ini digunakan untuk menghitung gaya gempa dengan menggunakan gaya dinamis gempa berupa diagram melengkung. Metode ini dipakai untuk bangunan yang tidak memenuhi syarat pada metode static ekivalen, dimana tinggi bangunan lebih dari 10 lantai atau lebih dari 40 dan bentuk denah gedung tidak beraturan atau memiliki bentuk-bentuk yang unik Pembebanan Dalam perhitungan konstruksi bangunan perlu juga dihitung pembebanan yang akan dipikul komponen struktural bangunan. Beban-beban yang bekerja pada struktur adalah : 1. Beban mati (dead load) 2. Beban hidup (live load) 3. Beban gempa (earthquake load) Faktor Respons Gempa (C) Dalam mencari faktor respon gempa dibutuhkan parameter untuk desain gempa. Pembatasan Waktu Getar Alami Fundamental didapatkan dengan syarat dan tabel : T < ζ Dimana: T = Periode natural (detik) ζ = Koefisien factor respons gempa vertikal n = Jumlah tingkat bangunan

7 Faktor Keutamaan Struktur (I) Keruntuhan struktur gedung selama umur gedung dan umur gedung tersebut yang diharapkan, pengaruh Gempa Rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu Faktor Keutamaan I Menentukan Distribusi Horizontal Gaya Gempa Geser tingkat desain gempa di semua tingkat (Vx) (KN) harus ditentukan dari persamaan berikut : Vx = Error! Reference source not found. Keterangan : Fi adalah bagian dari geser seismik (V) yang timbul di tingkat i, dinyatakan dalam kilo newton (kn). Geser tingkat desain gempa (Vx) harus didistribusikan pada berbagai elemen vertikal sistem penahan gaya gempa di tingkat yang ditinjau berdasarkan pada kekakuan lateral relatif elemen penahan vertikal dan diafragma. 3 Dasar Perencanaan Untuk melakukan perencanaan struktur gedung diperlukan acuan dan pedoman dalam syarat-syarat perencanaan, itu akan menjadi dasar dalam perencanaan. Adapun dasar perencanaan yang digunakan adalah sebagai berikut 1. Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung (SNI 2847:2013) 2. Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung (PPIUG 1983) 3. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Gedung dan Non Gedung (SNI 1726:2012) 3.1. Metode Perhitungan Sebelum merencanakan suatu struktur gedung, harus diketahui terlebih dulu analisa pembebanan yang terjadi. Faktor yang mempengaruhi besar beban yang bekerja salah satunya yaitu dimensi dari elemen struktur. Oleh karena itu sebelum dilakukan analisa pembebanan tahap awal yang perlu dilakukan adalah perencanaan awal terhadap dimensi dari masing-masing elemen struktur baik itu pelat, balok, maupun kolom yang disebut dengan preliminary design. Dan nantinyaperhitungan penulangan akan di dapat dari analisa struktur dengan menggunakan program SAP Perhitungan Beban Rencana Beban-beban yang diperhitungkan dalam perencanaan diantaranya :

8 1. Beban berat sendiri bangunan (Dead Load) Beban-beban yang termasuk ke dalamnya meliputi berat elemen struktur bangunan serta berat beban tambahan finishing lainnya. yang dibantu oleh program SAP 2000 dan beban tambahan yang dihitung secara manual. 2. Beban hidup yang bekerja pada bangunan (Live Load) Meliputi beban yang tergantung pada fungsi bangunan. Untuk perhotelan diambil beban mati sebesar 250 kg/m Beban Gempa (Earthquake Load) Merupakan beban lateral yang bekerja dalam dua arah. Yaitu sumbu x dan sumbu y. Beban tersebut di kombinasikan dan diambil kombinasi yang paling besar untuk perencanaan struktur Perhitungan Penulangan Struktu \ Gambar 3.1. Flow Chart Perhitungan Penulangan Pelat Gambar 3.2. Flow Chart Perhitungan Penulangan Balok

9 bangunan (Live Load) Meliputi beban yang tergantung pada fungsi bangunan. Untuk perhotelan diambil beban mati sebesar 250 kg/m 2. Gambar 3.3. Flow Chart Perhitungan Penulangan Kolom 3.4 Perhitungan Beban Rencana Beban-beban yang diperhitungkan dalam perencanaan diantaranya : 1 Beban berat sendiri bangunan (Dead Load) Beban-beban yang termasuk ke dalamnya meliputi berat elemen struktur bangunan serta berat beban tambahan finishing lainnya. Beban ini ditransfer melalui pelat ke elemen balok yang kemudian akan ditransfer ke kolom dan pondasi. Beban berat sendiri merupakan kumulatif antara berat elemen yang dibantu oleh program SAP 2000 dan beban tambahan yang dihitung secara manual. 3 Beban Gempa (Earthquake Load) Merupakan beban lateral yang bekerja dalam dua arah. Yaitu sumbu x dan sumbu y. Beban tersebut di kombinasikan dan diambil kombinasi yang paling besar untuk perencanaan struktur. 2 Beban hidup yang bekerja pada

10 3.5 Distribusi Beban mati 3.7 Distribusi Beban Gempa Gambar 3.1 Distribusi Pembebanan Pada Beban Mati Gambar 3.2 Distribusi Pembebanan Pada Beban Gempa 3.6 Distribusi Beban Hidup Gambar 3.2 Distribusi Pembebanan Pada Beban Hidup

11 4. ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Analisis 1. Lokasi bangunan : Kota Padang 2. Fungsi Bangunan : Perhotelan 3. Bentuk Bangunan - Jumlah lantai : 6 Lantai - Tinggi lantai : 3,80 meter - Tinggi total gedung : 22,80 meter - Panjang gedung : 46,00 meter - Lebar gedung : 19,00 meter 4. Mutu Bahan a. Kuat tekan karakteristik beton : - Pelat = fc 30 Mpa - Balok = fc 30 Mpa - Kolom = fc 30 Mpa b. Kuat tarik karakteristik baja tulangan : Tulangan > D10 mutu (BJTD 40) = fy 400 Mpa Gambar 4.1. Site Plan Gambar 4.2. Pemodelan Struktur dengan 3 Dimensi

12 4.2 Simpangan Antar Lantai Menurut SNI 1726:2012 pasal 7.8.6, simpangan antar lantai hanya dianalisis dengan satu kinerja, yaitu kinerja batas ultimit. izin = 0,010. 3,8 = 0,038 m = 38 mm Type Jenis Tulangan Banyak/Jar ak Tulangan Balok Tulangan Utama Tumpuan 16 D 22 Induk 500x700 Lapangan 8 D 22 Sengkang Tumpuan D Lapangan D Lantai x y izin Tabel 4.1. Resume simpangan antar lantai Kolom 800x800 Pelat Lantai Tulangan Tumpuan 16 D 32 Utama Lapangan 16 D 32 Sengkang Tumpuan D Lapangan D Arah X Tumpuan D Lapangan D Arah Y Tumpuan D Simpangan antar lantai aktual yang terjadi akibat pembebanan maksimum dihitung dengan program SAP Lapangan D Tabel 4.2. Resume Penulangan 4.3 Perhitungan Tulangan Data - data material dan dimensi elemen struktur yang dipakai : fc : 30 Mpa fy : 400 Mpa Pelat Lantai : 15mm Kolom (b/h) : 60x60 cm Balok(b/h) : 40x60 cm 4.4 Analisa Perhitungan Pondasi Analisa Tiang Tunggal Data-data Beban : Pu = 5656,63 kn Mx = 649,0 knm My = 196,50 knm

13 Data-data tiang : D = 0,5 m L = 22 m Ap = 0,25 x 3,14 x 0,5 2 = 0,19625 m Menentukan Jumlah Tiang Pu = 5656,63 kn Qall = 1153,305 kn (n) = = = 4,9 Pu Qall 5656, ,305 = dipakai 6 buah tiang 4.6 Efisiensi Kelompok Tiang S(81%) = = B 0,5 Cek kembali efisiensi tiang kelompok : Salah satu rumus yang banyak dipakai untuk menentukan efisiensi (faktor reduksi) adalah rumus Converse Lebarre : Eg = 1 θ 90. mn. (1 Eg) tan ( n 1) m+ ( m 1) n (1 0,81) tan (2 1)3+ (3 1)2 = 1,91m ~ dipakai 2m ( n 1) m+ ( m 1) 90mn n Menentukan jarak antar tiang (s) Ditentukan dari persamaan berikut : Pgroup > Pumax Qall. n. Eg = Pumax 1153, Eg = 5656,63 Eg = 5656,63/(1153,305. 6) = 0,81 81% Cek spasi antar tiang jika effisiensi yang Dimana : m = Banyaknya tiang memanjang = 3 buah tiang n = Banyaknya tiang melebar = 2 buah tiang Ө = tan -1 (d/s) = tan -1 (50/200) = 14,036 dibutuhkan 81% :

14 Eg = ( 3 ) (2 1) ,036 90x3x2 4.4 Menentukan Beban Maksimum Tiang pada Kelompok Tiang = 0,81 % Tabel 4.3 Beban yang diterima tiap tiang 4.7 Menghitung Daya Dukung Tiang kelompok Sehingga kapasitas daya dukung tiang kelompok adalah : Qug = Qall. n. Eg = 1153, ,81 = 5660,76 > Pmaks 5656,63 ton (Oke) Qall = 1153,305 kn Dari perhitungan yang ditabelkan diatas,tiap tiang dapat menerima beban luar yang bekerja. Qi < Qall (Oke) 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil dari pembahasan penulis dalam Perencanaan Struktur Gedung Perhotelan dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus di Kota

15 Padang dengan berpedoman pada SNI 2847:2013 dan SNI 1726:2012 dapat di peroleh kesimpulan sebagai berikut : 1. Kategori gempa tergolong kategori gempa kuat. 2. Jenis tanah di lokasi bangunan adalah tanah lunak. 3. Analisa gaya gempa dengan Analisis Gaya Lateral Ekivalen. 4. Untuk hasil penulangan pada pelat atap di dapatkan tebal pelat 150 mm dengan tulangan utama D mm. 5. Untuk hasil penulangan balok pada lantai 2 dengan dimensi 500 x 700 mm didapatkan tulangan utama pada daerah tumpuan, tulangan tarik 16 D22 dan tulangan tekan 8 D22 dengan tulangan sengkang 2,0 D10 70 mm. 6. Untuk hasil penulangan kolom pada lantai 2 portal As- A dengan dimensi 800 x 800 mm didapatkan tulangan utama 16 D32 dan tulangan sengkang 2,0 D10 75 mm pada daerah tumpuan atau ¼ bentang. 7. Untuk hasil jumlah tiang pancang dengan dimensi kolom 800 x 800 mm adalah sebanyak 9 tiang diameter 50 cm dan kedalaman tiang 22 m. 8. Untuk hasil perhitungan pile cap didapatkan dimensi pile cap pada portal As- A yaitu 6 x 6 x 0,8 m dengan tulangan bagian bawah D dan tulangan atas d mm. 9. Untuk hasil perhitungan pada masing-masing portal dan masing-masing lantai data terlampir. 5.2 Saran Dalam Tugas Akhir ini, penulis hanya menganalisis struktur terhadap gaya gempa lateral ekivalen dengan sistem struktur Rangka Pemikul Momen Khusus. Namun hasil yang di dapat sudah bisa digunakan dalam perencanaan gedung. Untuk hasil yang lebih akurat bisa digunakan analisa gaya gempa statik dan dinamik karena dengan analisa gempa statik dan dinamik kita bisa membandingkan hasil mana yang lebih akurat di antara dua analisa tersebut. Oleh karena itu penulis menyarankan beberapa hal yang dapat digunakan dalam perbaikan dan pengembangan studi selanjutnya, yaitu : 1. Dalam merencanakan gedung tahan gempa, beban gempa sangat menentukan jenis dan sistem struktur yang digunakan maka hal ini menjadi pertimbangan paling penting. 2. Untuk struktur yang tinggi dan bentang yang panjang sebaiknya sistem struktur dikombinasikan seperti rangka pemikul

16 momen dan dinding geser supaya torsi gedung yang di hasilkan bisa diperkecil dengan di tambah dinding geser sebagai pengaku. 3. Setelah melakukan analisa struktur dengan program komputer hasilnya harus diperiksa terlebih dahulu sebelum masuk pada analisa penulangan. UCAPAN TERIMAKASIH : Ucapan Terimakasih disampaikan Kepada Bapak Dr. Ir. Bahrul Anif, M.T. Dan Ibuk Dr. Ir. Eva Rita, M.Eng. Selaku pembimbing yang sudah sangat membantu dalam pembuatan dan penyelesaian tugas akhir ini.

17 DAFTAR PUSTAKA 1) Badan Standardisasi Nasional Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung, SNI 2847:2013. Bandung 2) Badan Standardisasi Nasional Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung. Bandung 3) Bowles Joseph E Analisis dan Desain Pondasi Edisi Keempat Jilid 2. Jakarta: Erlangga. 4) Budiono Bambang dan Lucky Supriatna Studi Komparasi Desain Bangunan Tahan Gempa Dengan Menggunakan SNI Dan RSNI X. Bandung: ITB. 5) Hakam Abdul Rekayasa Pondasi Untuk Mahasiswa dan Praktisi. Padang: Bintang Grafika. 6) Imran Iswandi dan Hendrik Fajar Perencanaan Struktur Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa Berdasarkan SNI Bandung: ITB. 7) Tumilar Steffie Prosedur Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Gedung Berdasarkan SNI X. Seminar HAKI: Padang. 8) W.C. Vis dan Gideon Kusuma Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang Berdasarkan SK SNI T Seri Beton 4. Jakarta: Erlangga. 9) Wang Chu-Kia, G. Salmon Charles dan Hariandja Binsar Desain Beton Bertulang Edisi Keempat Jilid 1. Jakarta: Erlangga.