PERENCANAAN ULANG STRUKTUR GEDUNG BAPPEDA SUMATERA BARAT

Transkripsi

1 PERENCANAAN ULANG STRUKTUR GEDUNG BAPPEDA SUMATERA BARAT Ilham Aulia, Taufik dan Rini Mulyani Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan,Universitas Bung Hatta Padang Abstrak Gedung BAPPEDA (Badan Perencanaan Pembangunan Daerah) merupakan salah satu gedung perkantoran milik pemerintah yang ada di Kota Padang. Saat terjadi gempa di kota Padang pada tanggal 30 september 2009, gedung tersebut mengalami kerusakan yang sangat berat sehingga harus diruntuhkan dan dilakukan pembangunan ulang. Tugas akhir ini bertujuan untuk melakukan peninjauan kembali perencanaan struktur gedung yang baru dibangun tersebut dengan mengimplementasikan standar perencanaan gempa terbaru (SNI 1726 : 2012). Saat ini, penggunaan standar gempa tersebut di dalam perencanaan struktur gedung masih sangat terbatas, khususnya di wilayah Sumatera Barat. Padahal, penerapan standar gempa baru tersebut sangatlah penting untuk mencegah terjadinya keruntuhan gedung yang tidak diinginkan akibat beban gempa. Hal ini menjadi lebih penting lagi mengingat wilayah Sumatera Barat memiliki kerentanan tinggi terhadap bahaya gempa bumi.perhitungan perencanaan ulang struktur ini dilakukan dengan menggunakan aplikasi komputer. Luaran utama yang dihasilkan adalah perhitungan dimensi pelat,balok,kolom serta pondasi.berdasarkan hasil analisa dan perencanaan, diperoleh dimensi dan jumlah tulangan untuk struktur pelat, balok, kolom serta pondasi. Kata kunci: struktur, gedung, perencanaan ulang, SNI, gempa bumi Disetujui Pembimbing I Pembimbing II Ir.Taufik, M.T Dr. Rini Mulyani, S.T., M.Sc. (Eng)

2 RE-DESIGN STRUCTURE OF THE BAPPEDA BUILDING WEST SUMATERA Ilham Aulia, Taufik and Rini Mulyani Department of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering and Planning University of Bung Hatta Padang Abstract BAPPEDA building (Regional Development Planning Board) is one of government office buildings located in Padang City. The building was totally destroyed by an earthquake that struck the city on the 30 September Thus, the building had to be rebuilt. An attempt has been done in this study to re-design the new-built building by implementing the latest Indonesian earthquake standard (SNI 1726 : 2012). Since had been formally released in 2012, the use of the new earthquake standard on buildings is still limited, particularly in West Sumatra. Furthermore, the seismicity of West Sumatra is very high. Hence the adoption of the new standard in building design is compulsory to avoid the unexpected earthquake damage on structures. In this study, a computer application is used to analyze the structure. The main outcomes of this study are the dimensions of slabs, beams, columns and the foundations. Based on the outcomes,the dimensions and steel reinforcements is required for slabs, beams, columns, and foundations. Keywords: structure, building, re-design, SNI, earthquake

3 1. PENDAHULUAN Gedung BAPPEDA (Badan Perencanaan Pembangunan Daerah) merupakan salah satu gedung perkantoran milik pemerintah yang ada di Kota Padang. Saat terjadi gempa di kota Padang pada tanggal 30 september 2009, gedung tersebut mengalami kerusakan yang sangat berat sehingga harus diruntuhkan dan dilakukan pembangunan ulang. Tugas akhir ini bertujuan untuk melakukan peninjauan kembali perencanaan struktur gedung yang baru dibangun tersebut dengan mengimplementasikanstandar perencanaan gempa terbaru (SNI 1726: 2012). Saat ini, penggunaan standar gempa tersebut di dalam perencanaan struktur gedung masih sangat terbatas, khususnya di wilayah Sumatera Barat. Padahal, penerapan standar gempa baru tersebut sangatlah penting untuk mencegah terjadinya keruntuhan gedung yang tidak diinginkan akibat beban gempa. Hal ini menjadi lebih penting lagi mengingat wilayah Sumatera Barat memiliki kerentanan tinggi terhadap bahaya gempa bumi. 2. METODOLOGI 2.1 Dasar Perencanaan Dasar perencanaan yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Gedung dan Non Gedung (SNI 1726 : 2012) 2. Tata cara perhitungan struktur beton untuk bangunan gedung (SNI ) 3. Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung (PPIUG 1983) 2.2 Perhitungan Pembebanan Beban-beban yang diperhitungkan : A. Beban sendiri bangunan (Dead Load) Beban mati dari bangunan ini dapat dihitung secara akurat berdasarkan ukuran, bentuk dan berat jenis materialnya. Untuk beban mati diambil patokan Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung Tahun 1983 (PPIUG) bab II tabel 2.1. B. Beban hidup yang bekerja pada bangunan (Live Load)

4 Besarnya beban hidup yang bekerja pada struktur dapat diambil pada peraturan yang ada yaituperaturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung Tahun 1983 (PPIUG). Menurut peraturan PPIUG bab III tabel 3.1 untuk gedung perkantoran, beban hidup yang diperhitungkan sebesar 250 kg/m². C. Beban Gempa (Earthquake Load) Langkah-langkah analisa gempa berdasarkan SNI 1726: 2012 : 1. Hitung total berat gravitasi portal yang ditinjau. 2. Tentukan faktor risiko struktur. Berdasarkan SNI Gempa tabel 1, untuk jenis pemanfaatan bangunan Ss adalah 1.45g.Berdasarkan peta zonasi gempa Indonesia, khusus wilayah kota Padang diperoleh nilai respons Spektra Percepatan, pada 1.0 detik, S1 adalah 0.59g 5. Menentukan nilai klasifikasi situs. Untuk mendapatkan kelas situs, maka dilakukan analisa berdasarkan data tanah boring log yang ada, maka diperoleh perhitungan nilai N = 9,19. Maka N < 15. Berdasarkan SNI Gempa tabel 3 tentang klasifikasi situs, ditetapkan tipe kelas situs SE (tanah lunak). 6. Menentukan koefisien situs (Fa,Fv) Berdasarkan SNI Gempa tabel 4, dengan nilai S s = 1,45g (S s 1,25) untuk perkantoran diperoleh kategori risiko II. kelas situs SE di dapat besar koefisien 3. Tentukan faktor keutamaan Berdasarkan SNI Gempa tabel 2, untuk faktor risiko II diperolehfaktor keutamaan gempa bangunan adalah 1,0 4. Tentukan faktor nilai spektral percepatan (Ss,So). situs, Fa = 0,9 Berdasarkan SNI Gempa tabel 5, dengan S 1 = 0,59g (S 1 0,5) untuk kelas situs SE di dapat besar koefisien situs, Fv = 2,4. 7. Menentukan kategori desain seismik (KDS) Berdasarkan peta zonasi gempa Indonesia khusus wilayah kota Padang, diperoleh nilai Respons Spektra Percepatan pada 0.2 detik, S MS = F a.s s = 0,90*1,45

5 S DS = 1,305 = 2/3 S MS = 2/3*1,305 = 0,87g momen beton secara keseluruhan dan tinggi tingkat paling sedikit 3 m, Berdasarkan SNI Gempa pasal maka : T a = 0,1 N = 0,1. 4 S M1 = F v.s 1 = 2,40*0,59 = 1,41 = 0,4 9. Menentukan spektrum respon desain T o = 0,20 x SD1 SDS = 0,20 x 0,94 0,87 S D1 = 2/3 S M1 = 0,216 = 2/3*1,41 = 0,94g T s = SD1 SDS = 0,94 0,87 Berdasarkan SNI Gempa tabel 6 dan tabel 7, pada kelas situs SE dengan S DS = 0,87g (0.50g S DS ) dan S D1 = 0,94g (0,20g S D1 ) di peroleh Kategori Desain Seismic - KDS (Seismic Design Category- SDC) adalah D (risiko gempa tinggi). 8. Menentukan Periode Fundamental Pendekatan (Ta) Karena struktur memiliki ketinggian tidak melebihi 12 tingkat dimana sistem penahan gaya gempa terdiri dari rangka penahan = 1,080 Karena nilai perioda (T) lebih besar dari T o dan lebih kecil dari T s (T o T T s ), maka nilai spektrum respons percepatan desain, S a sama dengan S DS = 0, Menentukan nilai koefisien respon seismik (Cs) Mengacu SNI Gempa 1726: 2012 tabel 9, maka : - Nilai R = 8 - Nilai Ω = 3 - Nilai C d = 5½

6 C S = SDs R / I Cv = 0,34 = 0,87 8/1 = 0,10875 F = Cv.V = kg Namun nilai Cs tidak perlu diambil lebih besar dari : Selanjutnya perhitungan ditabelkan. 2.3 Perhitungan Penulangan Struktur Cs max = = SD1 T ( R / I) 0,94 0,40(8/1) 1. Pelat Plat dibedakan menjadi dua jenis yaitu plat satu arah dan plat dua arah. Jika rasio antara bentang panjang dan bentang = 0,293 Nilai cs harus lebih besar dari ; Cs min = 0,044 Sds I = (0,044) (0,87) (1) = 0,038 pendek kurang dari dua maka dikategorikan plat dua arah sedangkan bila rasio bentang panjang dan bentang pendek lebih dari dua maka dikategorikan plat satu arah. 1.1 Flow chart perhitungan pelat Atau : Cs = 0,01 Dengan demikian, nilai Cs yang di pakai adalah 0,10875 karena 0, Menentukan Beban Geser Dasar V= Cs.W = 0, ,2 = 85133,11 kg 12. Perhitungan Gaya Gempa 2. Balok Balok mengalami kondisi tekan dan tarik karena adanya pengaruh lentur

7 maupun pengaruh lateral. Gaya yang bekerja pada struktur beton akan ditahan oleh beton dan tulangan baja secara bersamaan. Ada 3 tipe keruntuhan balok, yaitu : 1. Keruntuhan tarik (under reinforced) Yaitu tipe keruntuhan yang terjadi bila tulangan mencapai kuat leleh terlebih dahulu dan kemudian beton mencapai kapasitas maksimum. 2. Keruntuhan tekan (over reinforced) Yaitu tipe keruntuhan jika luas penampang cukup besar maka beton akan mencapai kapasitas maksimum sebelum baja tulangan leleh. 3. Keruntuhan seimbang (balance) Keruntuhan terjadi apabila tulangan mencapai kuat lelehnya dan beton mencapai regangan maksimumnya. Secara umum, ketika dari suatu penampang balok berbeda dari b, tipe keruntuhan dapat ditentukan tergantung dari nilai, apakah < b atau > b. Jika: < b : Keruntuhan Tarik Jika: = b : Keruntuhan Seimbang Jika: > b : Keruntuhan Tekan Analisa Penulangan Lentur : Dalam perencanaan penulangan lentur balok, dengan asumsi under reinforced maka : Baja tarik sudah leleh, fs = fy - Baja tekan belum leleh, f s = εs x Es. Dimana, εs = εc. ( c d` c C = T Cc + Cs = T (0,85. fc. a. b) + As. f s = As. fy Dengan kontrol : Regangan Baja Tarik : εs = εs. ( d c c ) Tegangan baja tarik (fs) = εs. Es Regangan baja tekan (εs ) εs = εc. ( c d c ) Tegangan baja tekan (f s) = εs. Es Momen lentur nominal : Mn = Cc (d a/2) + Cs (d d ) )

8 Syarat : ØMn Mu Analisa Penulangan Geser : - Kapasitas geser bagian badan balok aksial tekan maupun gabungan aksial tekan dan lentur yang memperoleh beban dari balok dan lantai. Analisa Penulangan Lentur Kolom Vc 0,17 fc'. b. d - Batas atas kapasitas geser Vn 0,83 fc'. b. d - Gaya geser nominal yang bekerja Vu Vn Kontrol : Vn > Vc 2.1 Flow chart perhitungan lentur balok - Eksentrisitas momen lentur searah sumbu X ( ex ) ex = Muy Pu - Eksentrisitas momen lentur searah sumbu Y ( ey ) ey = Mux Pu - Eksentrisitas resultan momen lentur e ex 2 Pu ey ( Agr.0,85.fc ) x( e ) 2 Dari grafik 6.3.f Buku grafik dan tabel Perhitungan Beton Bertulang, Maka didapat nilai r Rasio tulangan ρ = r.β 3. Kolom Kolom merupakan komponen struktur vertikal yang berfungsi menahan gaya Luas tulangan (As) As = ρ. A gr

9 Berdasarkan SNI Pasal 3.1 Flow chart perhitungan lentur kolom bahwa : - luas tulangan longitudinal komponen tekan nonkomposit tidak boleh kurang dari 0,01 (As = ρ. A gr ) - ataupun lebih dari 0,06 kali luas bruto penampang ( As = 0,06 x Agr) Kontrol Kapasitas Beban Aksial : Menurut SNI Pasal kapasitas beban aksial kolom tidak boleh kurang dari beban aksial terfaktor hasil analisa struktur. φ.p n ( max ) 0, 8. φ. 0, 85. f '. (A A ) f. A c g st y st Analisa Penulangan Geser Kolom Kapasitas geser kolom : Vc 0,17 fc'. b. d ØVc 0,5. ØVc Jika Vu > ØVc, maka diperlukan tulangan sengkang 4. Pondasi Pondasi adalah struktur bagian paling bawah dari suatu konstruksi yang berfungsi untuk menyalurkan beban vertikal diatasnya (kolom) maupun beban horizontal ke tanah. Tipe pondasi yang digunakan untuk jenis struktur tertentu, dipengaruhi oleh faktorfaktor berikut : 1. Kekuatan dan tekanan tanah dari setiap level tanah pada lokasi 2. Besarnya beban yang bekerja pada kolom 3. Letak dari muka air tanah 4. Kebutuhan akan basement. 5. Kedalaman pondasi dibawah bangunan

10 Langkah langkah yang harus dilakukan adalah : Menentukan Daya Dukung Ijin Tiang Daya dukung ijin tiang ditinjau berdasarkan kekuatan ijin tekan dan kekuatan ijin tarik. Hal ini dipengaruhi oleh kondisi tanah dan kekuatan material sendiri. 1. daya dukung ijin tekan Analisa daya dukung ijin tekan pondasi tiang terhadap kekuatan tanah dengan menggunakan data N SPT (meyerhof ) : Analisa daya dukung ijin tarik pondasi tiang terhadap kekuatan tanah dengan menggunakan data N SPT (meyerhof ) : Pta = ( li. fi. Ast ).0,70 FK2 + Wp Menentukan jumlah tiang yang diperlukan Perhitungan jumlah tiang yang diperlukan pada suatu titik kolom menggunakan beban aksial. jumlah tiang yang diperlukan dihitung dengan membagi gaya aksial yang terjadi dengan daya Pa = Keterangan : qc. Ap FK1 + li. fi. Ast FK2 dukung tiang. np = P Pall Pa = daya dukung ijin tekan tiang Qc = 20 N, untuk slit/clay & 40 N, untuk sand N = Nilai N SPT dimana : np = jumlah tiang P = gaya aksial yang terjadi Pall = daya dukung ijin tiang Ap = Luas Penampang Tiang Ast = Keliling penampang tiang Menentukan efisiensi kelompok tiang Perhitungan jumlah tiang yang Li = panjang segmen tiang yang ditinjau Fi = gaya geser pada selimut segmen tiang FK = faktor keamanan, 3 dan 5 2. daya dukung ijin tarik diperlukan seperti yang telah dijelaskan sebelumnya masih belum sempurna karena daya dukung kelompok tiang bukanlah berarti daya dukung satu tiang dikali dengan jumlah tiang. Hal ini karenana

11 intervensi garis garis tegangan dari tiang tiang yang berdekatan ( group action ). Pengurangan daya dukung kelompok tiang disebabkan oleh group action ini biasanya dinyatakan dalam suatu angka efisiensi. Perhitungan efisiensi kelompok tiang berdasarkan rumus Converse Labbarre dari Uniform Building Code AASHTO adalah : Eg = 1 Ɵ Dimana : n 1 m+ m 1 n 90.m.n Eg = efisiensi kelompok tiang Ɵ = arc tg (D/s) (derajat) D = ukuran penampang tiang gaya yang bekerja tidak menyebabkan pile cap melengkung atau deformasi. Pmaks = Pu np Keterangan : My.Xmax ± ny X² ± Mx.Ymax P maks = beban maksimum tiang pancang Pu Mx My ny Y² = Gaya aksial yang terjadi = momen yang bekerja pada bidang tegak lurus sumbu x = momen yang bekerja pada sumbu tegak lurus sumbu y X maks = jarak tiang arah sumbu X terjauh Y maks = jarak tiang arah sumbu Y terjauh S = jarak antar tiang (as ke as) m = jumlah tiang dalam 1 kolom n = jumlah tiang dalam 1 baris x 2 y 2 nx = jumlah kuadrat X = jumlah kuadrat Y = banyaknya tiang didalam satu Menetukan beban maksimum tiang baris arah sumbu x pada kelompok tiang Beban aksial dan momen yang bekerja akan didistribusikan ke pile cap dan kelompok tiang berdasarkan rumus elastisitas dengan menganggap bahwa pile cap kaku sempurna, sehingga pengaruh ny np = banyaknya tiang didalam satu baris arah sumbu y = jumlah tiang

12 4.1 Flow chart analisa pondasi utama yang dipakai Ø19 dan tulangan sengkang Ø10 sementara perencana memakai dimensi balok 400/700 dengan tulangan utama yang dipakai Ø19 dan tulangan sengkang Ø Balok Anak Penulis memperoleh perhitungan dimensi balok anak 200/300 dengan 3. KESIMPULAN Berdasarkan hasil perhitungan ulang pada struktur gedung BAPPEDA (Badan Perencanaan Pembangunan Daerah) Sumatera Barat, diperoleh kesimpulan berupa perbandingan hasil perhitungan penulis dan konsultan perencana sebagai berikut : 1. Pelat lantai Penulis memperoleh hasil perencanaan tebal pelat 120 mm dengan jarak tulangan Ø sama dengan analisa yang dibuat oleh perencana. 2. Balok 2.1 Balok Induk Penulis memperoleh perhitungan dimensi balok induk 400/500 dengan tulangan tulangan utama yang dipakai Ø19 dan tulangan sengkang Ø10 sama dengan analisa yang dibuat oleh perencana. 3. Kolom Penulis memperoleh perhitungan dimensi kolom 700/700 dengan tulangan utama yang dipakai Ø25 dan tulangan sengkang Ø10 sementara perencana memakai dimensi kolom 700/700 dengan tulangan utama yang dipakai Ø19 dan tulangan sengkang Ø Tie Beam Penulis memperoleh perhitungan dimensi tie beam 300/500 dengan tulangan utama yang dipakai Ø19 dan tulangan sengkang Ø10 sama dengan analisa yang dibuat oleh perencana.

13 5. Pondasi Penulis memperoleh perhitungan dimensi pondasi tiang pancang Ø350 sama dengan analisa yang dibuat oleh perencana. Tahan Gempa, ITB, Bandung. Das, B.M., Endah, N. dan Mochtar, I.B. 1993, Mekanika Tanah (Prinsip- Prinsip Rekayasa Geoteknis) jilid 1, Erlangga, Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum, Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung, Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, Bandung, Handoko. 2010, Mengitung Portal Beton Bertulang menggunakan SAP 2014,< m/2010/04/09/mengitung-portal- beton-bertulang-menggunakan-sap v-11/> Hasto. 2013, Kriteria Desain Seismik DAFTAR PUSTAKA Bowles. Josep E. 1986, Analisa dan Desain Pondasi Jilid 1, Erlangga, Jakarta. Budiono, B. dan Supriatna, L. 2012, Studi Berdasarkan Peraturan Gempa SNI diakses pada 5 Oktober 2014,< om/2013/08/23/kriteria-desainseismik-berdasarkan-peraturan- Komparasi Desain Bangunan gempa-sni /> SNI Tentang Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, BSN, 2002, Bandung. SNI 1726:2012 Tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, BSN, 2012, Jakarta. Pamungkas, A. dan Harianti, E. 2013, Desain Pondasi Tahan Gempa, ANDI, Yogyakarta V.11 diakses pada 28 September

14 W.C. Vis dan Gideon H.K., Dasar-Dasar Perencanaan Beton Bertulang, edisi pertama, Erlangga, Jakarta, W.C.Vis dan Gideon Kusuma. 1993, Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang Berdasarkan SKSNI T Seri Beton 4, Erlangga, Jakarta.