Modifikasi Struktur Gedung Graha Pena Extension di Wilayah Gempa Tinggi Menggunakan Sistem Ganda

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR RC Modifikasi Struktur Gedung Graha Pena Extension di Wilayah Gempa Tinggi Menggunakan Sistem Ganda Kharisma Riesya Dirgantara Dosen Pembimbing Endah Wahyuni, ST., MSc., PhD. Ir. R Soewardojo, MSc

2 PENDAHULUAN LATAR BELAKANG Peraturan SNI yang baru yaitu SNI (Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk bangunan gedung) dan SNI (Tata cara perencanaan struktur beton untuk bangunan dengan gedung). Pemahaman dan aplikasi Sistem Ganda (dual system).

3 PENDAHULUAN Wilayah gempa berdasarkan SNI Wilayah gempa Ss berdasarkan SNI Wilayah gempa S1 berdasarkan SNI

4 PENDAHULUAN SISTEM GANDA Sistem Ganda (SG) merupakan salah satu sistem struktur dimana rangka utama struktur memikul beban gravitasi sepenuhnya sedangkan beban lateral (beban gempa) dipikul bersama dinding struktur dan rangka utama minimal sebesar 25%. Sistem ini dapat digunakan untuk perancangan suatu gedung tingkat tinggi pada daerah zone gempa tinggi.

5 PENDAHULUAN RUMUSAN MASALAH Perencanaan sruktur ini akan menyelesaikan permasalahan-permasalahan sebagai berikut: Permasalahan utama : Bagaimana merancang modifikasi struktur gedung Graha Pena Extension di zona gempa tinggi menggunakan sistem ganda? Detail permasalahan : Bagaimana menentukan dimensi struktur utama, meliputi : kolom, balok, pelat dan dinding struktural sesuai SNI ? Bagaimana menentukan dimensi struktur sekunder, meliputi : tangga dan balok lift? Beban apa saja yang bekerja pada struktur gedung tersebut? Bagaimana cara menganalisa gaya-gaya dalam struktur gedung tersebut dengan program ETABS? Bagaimana data hasil perhitungan perancangan struktur gedung di wilayah gempa tinggi dengan sistem ganda? Bagaimana merencanakan pondasi yang menyalurkan beban gempa? Bagaimana menggambar hasil perencanaan menjadi bentuk gambar kerja dengan program bantu auto cad?

6 METODOLOGI Pengumpulan data untuk perencanaan gedung, meliputi: Gambar arsitektural diperoleh dari konsultan perencana PT. Sarana Bangun Persada Indah Data tanah diperoleh dari laboratorium mekanika tanah Teknik Sipil ITS Studi Literatur Mempelajari literatur yang berkaitan dengan perancangan diantaranya: 1. SNI SNI PPIUG Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa, Rahmat Purwono, 2010.

7 METODOLOGI DATA PERENCANAAN Data sebelum dimodifikasi : Data setelah dimodifikasi Nama bangunan : Gedung Graha Pena Extension Lokasi : Jl. Ahmad Yani, Surabaya Fungsi bangunan : Gedung Perkantoran Jumlah lantai : 10 lantai. Zona Gempa : 2 Tinggi bangunan : 42,3 m. Ketinggian tiap lantai : 3,9 meter Bahan struktur : Beton bertulang Beton Pratekan Mutu Beton : 40 Mpa Struktur : SRPM (Sistem Rangka Pemikul Momen) Nama bangunan : Gedung Graha Pena Extension Lokasi : Kota Padang, Sumatera Utara Fungsi bangunan : Gedung Perkantoran Jumlah lantai : 30 lantai. Zona Gempa : 6 Tinggi bangunan : 117 m. Ketinggian tiap lantai : 3,9 meter Bahan struktur : Beton bertulang Mutu Beton : 40 Mpa (Pelat lantai dan balok) dan 50 Mpa (Kolom dan Shear Wall) Struktur : SG (Sistem Ganda)

8 PRELIMINARY DESIGN

9 Gambar 3.2 Tampak Depan Gambar 3.3 Tampak Samping

10 DIMENSI BAL Sesuai dengan SNI Ps untuk dimensi balok (minimum) maka diperoleh dimensi balok yang direkapitulasi pada tabel 3.1 : No Type Dimensi Balok Balok 1 G /150 2 G /150 3 G /150 4 B /150 5 B /150 6 B /150 7 B /150 8 B /150 No Type Dimensi Balok Balok 1 Ba-1 40/50 2 Ba-2 40/50 3 Ba-3 40/50 4 Ba-4 40/50 5 Ba-5 40/50 Tabel 3.1 Rekapitulasi Dimensi Balok

11 DIMENSI PELAT Perencanaan desain pelat terdiri dari pelat satu arah dan pelat dua arah yang mendesainnya hanya menerima beban lentur saja. (SNI Ps ). Untuk memenuhi syarat lendutan, ketebalan minimum dari pelat harus memenuhi persyaratan SNI Ps Dari hasil perhitungan diperoleh tebal pelat yang dapat dilihat pada tabel 3.2 : P L h pakai No Type cm cm β cm Ket 1 A ,5 1, arah 2 A , arah 3 B ,5 2, arah 4 B , arah 5 C ,5 2, arah 6 C , arah 7 D ,5 3, arah 8 D , arah 9 E 452,5 312,5 1, arah 10 E1 312, , arah 11 E ,5 0, arah 12 F 312,5 297,5 1, arah 13 G , arah 14 H , arah Tabel 3.2 Spesifikai Pelat

12 Ba-1 Ba-2 Ba-3 Ba-4 Ba-5 Gambar 3.1 Rencana denah balok dan pelat lantai

13 Gambar 3.2 Rencana denah balok dan pelat lantai

14 DIMENSI DINDING GESER (SHEAR WALL) Menurut SNI Ps (1) bahwa ketebalan dinding pendukung tidak boleh kurang daripada: 1/25 tinggi dinding yang ditopang secara lateral 1/25 panjang bagian dinding yang ditopang secara lateral Sehingga pada perencanaan tebal dinding geser diambil setebal 60 cm untuk kedua arah.

15 DIMENSI KOLOM Persyaratan dimensi kolom Dimana : P A 0,30 fc' = Berat total yang dipikul oleh kolom = Penampang kolom fc = Kuat tekan beton P A (SNI pasal ) Dari hasil perhitungan didapatkan dimensi kolom yang digunakan adalah 150/150 cm 2.

16 PEMBEBANAN DAN ANALISA GAYA GEMPA KOMBINASI BEBAN BERFAKTOR Perhitungan dengan cara SNI kombinasi yang digunakan adalah pasal 11.2 : U = 1,4 D U = 1,2 D + 1,6 L U = 1,2 D + 1,0 L + 1,0 E U = 0,9 D + 1,0 E Keterangan : D = beban mati L = beban hidup E = beban gempa

17 PEMBEBANAN GEMPA Data-data analisa gempa diperoleh dari SNI yang akan digunakan pada perancangan gedung adalah sebagai berikut: Kelas situs tanah : SE (tanah lunak) Kategori Resiko : II faktor keutamaan : 1,0 Faktor reduksi gempa (R) : 5,50 Ss = 0,80 g S 1 = 0,60 g

18 KONTROL DRIFT Kinerja batas layan s struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat akibat pengaruh gempa rencana. Dimaksudkan untuk menjaga kenyamanan penghuni, mencegah kerusakan non-struktur, membatasi terjadinya peretakan beton yang berlebihan. Nilai dari kinerja batas layan s ini diperoleh dari output program bantu yang selanjutnya akan dijabarkan pada Tabel 6.14 dan Tabel KONTROL DRIFT ARAH X Lantai hi (m) δxc (m) δxc (mm) δxc (mm) Drift (Δs) (mm) Syarat Drift (Δ) mm Ket , , , , ,1 0, , ,032 31, ,2 0, , , , ,3 0, , ,765 38, ,4 0, , ,569 41, ,5 0, , ,214 44, ,6 0, , , , ,7 0, , ,071 49, ,8 0, , , , ,9 0, , ,352 53, , , , , ,1 0, , ,893 56, ,2 0, , ,13 58, ,3 0, , ,891 59, ,4 0, , , , ,5 0, , ,561 60, ,6 0, , , , ,7 0, , ,818 62, ,8 0, , , , ,9 0, ,34 676,53 65, , , ,451 66, ,1 0, , , , ,2 0, , , , ,3 0, , ,906 69, ,4 0, , ,507 69, ,5 0, , , , ,6 0, , ,763 66, ,7 0, , , , ,8 0, ,193 72, , ,9 0, ,289 23, , Tabel 6.14 Kontrol drift arah sumbu X KONTROL DRIFT ARAH Y Lantai hi (m) δxc (m) δxc (mm) δxc (mm) Drift (Δs) (mm) Syarat Drift (Δ) mm Ket , , ,7985 8, ,1 0, , ,4915 9, ,2 0, , ,019 10, ,3 0, , , , ,4 0, , ,177 13, ,5 0, , , , ,6 0, , ,484 15, ,7 0, , , , ,8 0, , , , ,9 0, , , , , , , , ,1 0, , , , ,2 0, , , , ,3 0, , ,466 20, ,4 0, , ,631 21, ,5 0, , ,319 20, ,6 0, ,56 308,52 21, ,7 0, , , , ,8 0, , ,536 22, ,9 0, , , , , , ,482 23, ,1 0, , , , ,2 0, , ,529 24, ,3 0, , ,472 24, ,4 0, , ,136 24, ,5 0, , ,656 24, ,6 0, ,943 76, , ,7 0, ,618 52,281 22, ,8 0, ,579 29, , ,9 0, ,286 10,287 10, Tabel 6.15 Kontrol drift arah sumbu Y

19 KONTROL SISTEM GANDA Pada sistem ganda, rangka pemikul momen harus mampu menahan paling sedikit 25% gaya gempa desain. Menurut SNI Pasal tahanan gaya gempa total harus disediakan oleh kombinasi rangka pemikul momen dan dinding geser atau rangka bresing, dengan distribusi yang proporsional terhadap kekakuannyaditinjau pada tabel 3.10.

20 KONTROL SISTEM GANDA Tabel 3.10 Kontrol persentase antara reaksi pada perletakan kolom dan perletakan shear wall akibat beban gempa prosentase dalam menahan gempa (%) no kombinasi fx fy SRPM shear wall SRPM Shear wall 1 0,9D + 1 RSPX Max 35, , , , ,9D + 1 RSPX Min 32, , , , ,9D + 1 RSPY Max 34, , , , ,9D + 1 RSPY Min 34, , , , ,2D + 1L +1 RSPX Max 35, , , , ,2D + 1L +1 RSPX Min 32, , , , ,2D + 1L +1 RSPY Max 31, , , , ,2D + 1L +1 RSPY Min 31, , , , Dari tabel 3.10 dapat dilihat bahwa konfigurasi struktur gedung pada tugas akhir ini telah memenuhi syarat sebagai Struktur Sistem Ganda.

21 DIMENSI STRUKTUR SEKUNDER Kombinasi pembebanan yang digunakan : U = 1.2 D L Keterangan : D = beban mati L = beban hidup PENULANGAN PELAT Perhitungan momen ultimate pada pelat lantai sesuai PBI Sehingga diperoleh hasil penulangan pelat atap dan pelat lantai sebagai berikut :

22 DIMENSI STRUKTUR SEKUNDER PENULANGAN PELAT Tipe Pelat Dimensi (cm) Jenis Pelat Tul. Tum. Arah X Tul. Lap. Arah X Tul. Tum. Arah Y Tul. Lap. Arah Y A 312, arah ø ø ø ø A arah ø ø ø ø B 312, arah ø ø ø ø B arah ø ø ø ø C 312, arah ø ø ø ø C arah ø ø ø ø D 312, arah ø ø ø ø D arah ø ø ø ø E 312,5 452,5 2 arah ø ø ø ø E ,5 2 arah ø ø ø ø E2 312, arah ø ø ø ø F 297,5 312,5 2 arah ø ø ø ø G arah ø ø ø ø H arah ø ø ø ø Tabel 3.4 Penulangan Pelat Lantai dan Atap

23 PENULANGAN BAL ANAK Balok anak (40/50) Perhitungan momen ultimate pada balok terletak atas 4 atau lebih tumpuan sesuai PBI Dari hasil perhitungan diperoleh kebutuhan tulangan tumpuan dan tulangan lapangan yang dapat dilihat pada gambar 3.4 dan gambar 3.5. Gambar 3.4 Tulangan tumpuan balok anak Gambar 3.5 Tulangan lapangan balok anak

24 PERENCANAAN STRUKTUR PRIMER Pembebanan yang digunakan balok dan kolom direncanakan tidak memikul beban gempa sehingga kombinasi pembebanan yang digunakan : U = 1.2 D L Keterangan : D L = beban mati = beban hidup Pembebanan yang digunakan shear wall direncanakan memikul beban gempa sehingga kombinasi pembebanan yang digunakan : U = 1.2 D L + 1,0 E Keterangan : E = beban gempa

25 PENULANGAN BAL INDUK 60/80 cm Contoh perhitungan penulangan balok 100/150 diambil pada balok As 11 B-G lantai 29 seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.6. Gambar 3.6 Letak balok 100/150 As 11 B-G pada lantai 29

26 PENULANGAN BAL INDUK 100/150 cm Untuk perhitungan kebutuhan jumlah tulangan digunakan momen yang diperoleh dari analisa program bantu. Selanjutnya penulangan balok direncanakan sesuai SNI Ps Dari hasil perhitungan diperoleh kebutuhan tulangan tumpuan,lapangan dan geser yang dapat dilihat pada gambar 3.7. Gambar 3.7 Penulangan lentur dan geser balok 100/150 As 11 B-G pada lantai 29

27 PENULANGAN LENTUR KOLOM 150/150 cm Penulangan lentur kolom menggunakan program bantu sehingga didapatkan hasil sebagai berikut : Rasio Tulangan Longitudinal = 1,09 % Penulangan 48D25 (As= mm 2 ) Dari hasil perhitungan diperoleh kebutuhan tulangan lentur, geser dan panjang lewatan yang dapat dilihat pada gambar 3.8. Gambar 3.8 Sambungan lewatan Kolom

28 PENULANGAN LENTUR SHEAR WALL Data perencanaannya sebagai berikut : Mutu beton (fc ) = 50 Mpa Mutu baja (fy) = 400 Mpa Tebal dinding geser = 60 cm Tinggi dinding geser = 117 m Penulangan shearwall direncanakan sesuai SNI Pasal Dari hasil perhitungan diperoleh kebutuhan tulangan lentur, geser dan komponen batas yang dapat dilihat pada gambar 3.9. Gambar 3.9 Penulangan shearwall L

29 PERENCANAAN STRUKTUR BAWAH ANALISA DAYA DUKUNG TIANG PANCANG Perhitungan daya dukung pondasi tiang pancang menggunakan metode Luciano Decourt dengan rumus : Q L = Q p + Q s Dimana : Q l Q p Q s = daya dukung tanah maksimum pada pondasi = resistance ultimate didasar pondasi = resistance ultimate akibat lekatan lateral Kombinasi pembebanan yang digunakan : U = 1.0 D + 1.0L + 1.0E Keterangan : D = beban mati L = beban hidup E = beban gempa

30 PERANCANGAN PONDASI TIANG PANCANG Perancangan Pondasi Tiang Pancang Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut : Pondasi kolom Pondasi shearwall : menggunakan tiang pancang produk PT. Wijaya Karya diameter 100 cm sebanyak 16 buah dengan susunan 4 x 4. : menggunakan tiang pancang produk PT. Wijaya Karya diameter 100 cm sebanyak 80 buah dengan susunan 8 x 10. Gambar 3.10 Denah rencana pondasi

31 KESIMPULAN Dari hasil perancangan struktur gedung Graha Pena Extension dengan Sistem Ganda (SG) didapatkan datadata perencanaan sebagai berikut: Mutu Beton : Kolom, Shear Wall dan Struktur Bawah :50 Mpa Pelat Lantai dan Balok Tebal Pelat Atap : 16 cm Tebal Pelat Lantai : 16 cm :40Mpa Dimensi Kolom : 130 x 130 cm 150 x 150 cm 110 x 200 cm 130 x 200 cm (tulangan utama D25 mm dan sengkang Ø 16 mm) Dimensi Balok Induk : 100 x 150 cm Dimensi Balok Anak : 40 x 50 cm (perhitungan penulangan pada lampiran) Dimensi Dinding Struktural : 60 cm (tulangan geser tegak lurus 2D12-100, tulangan vertikal 2D25-200, dan sengkang 2D12-100) Struktur bawah bangunan terdiri dari 1 jenis pilecap untuk pondasi kolom. Dan 1 jenis pilecap untuk pondasi dinding struktural yang menggunakan tiang pancang pracetak dengan diameter 100 cm. Kontrol drift, kompabilitas deformasi, perioda analisa struktur dan analisa sistem ganda telah memenuhi persyaratan menurut SNI

32 KESIMPULAN SARAN 1. Pada perancangan dinding struktural dengan menggunakan sistem ganda akan membutuhkan tiang pancang yang sangat banyak. Sehingga perencanaan poer akan lebih efektif jika menyeluruh seluruh gedung 2. Bentuk gedung tipe L akan lebih mudah mendesain menggunakan dilatasi perbagian.

33 PENDAHULUAN SEKIAN DAN TERIMA KASIH