TUGAS AKHIR MODIFIKASI PERENCANAAN PETRA SQUARE APARTEMENT AND SHOPPING ARCADE SURABAYA MENGGUNAKAN HEXAGONAL CASTELLATED BEAM NON-KOMPOSIT Dosen Pembimbing : Ir. Heppy Kristijanto, MS Oleh : Fahmi Rakhman _ 3107.100.067
LATAR BELAKANG Dalam perkembangan konstruksi saat ini selalu dituntut persaingan dalam banyak hal,termasuk didalamnya adalah pemilihan jenis material yang digunakan. Terdapat dua jenis material konstruksi yang paling umum digunakan, yaitu baja dan beton konvensional. Beton konvensional memiliki umur layanan yang terbatas, salah satu penentu umur layanan beton adalah timbulnya keretakan akibat beban statis dan beban dinamis. Beton akan mengalami retak apabila daya lentur dari beton terlewati. Untuk itu sebagai bahan studi perencanaan, Petra Square Apartement Surabaya yang telah dibangun dengan beton bertulang (konvensional) akan dimodifikasi ulang dengan struktur konstruksi baja. Konstruksi baja yang digunakan adalah profil Castellated Beam karena profil ini memiliki banyak keunggulan dibanding profil baja WF biasa
PERMASALAHAN Bagaimana merencanakan struktur balok pada gedung baja dengan menggunakan profil Castellated Beam. Bagaimana memperkirakan dimensi profil yang cocok dan sesuai perhitungan perencanaan struktur AISC-LRFD. Bagaimana menentukan gaya gaya yang bekerja pada struktur rangka tersebut berdasarkan peraturan-peraturan ASCE (yang mengacu pada AISC-LRFD) dan SNI 03 1729 2002. Bagaimana menentukan jenis sambungan yang dapat memenuhi syarat syarat keamanan struktur sesuai dengan SNI 03 1729 2002. Bagaimana merencanakan bracing tipe inverted-v sebegai penerima gaya lateral bersama rangka. Bagaimana melakukan analisa dan permodelan struktur dengan menggunakan program bantu ETABS V.9.7.1 dan AUTOCAD 2007.
MAKSUD dan TUJUAN Mampu merencanakan struktur gedung baja dengan menggunakan profil Castellated Beam. Menentukan Preliminary Design. Dapat menentukan gaya-gaya yang bekerja pada struktur rangka tersebut berdasarkan AISC- LRFD. Untuk mendapatkan sambungan yang sesuai dengan asumsi awal yang digunakan saat analisis beban yang bekerja. Dapat menentukan analisa dan permodelan struktur rangka tersebut.
BATASAN MASALAH Desain dan evaluasi struktur mengacu pada jurnal ASCE (yang mengacu pada AISC-LRFD). Pembebanan dihitung berdasarkan PPIUG 1983. Beban gempa dihitung berdasarkan SNI 03-1726-2002. Perencanaan menggunakan Hexagonal Catellated Beam non-komposit. Program bantu yang digunakan adalah ETABS V.9.7.1 dan Autocad 2007. Tidak meninjau perhitungan Basement. Perhitungan struktur pondasi hanya pada kolom eksterior dan interior dengan beban terbesar.
STARRING Pengertian Castellated Beam Castellated beam adalah profil baja I, H, atau U yang pada bagian badannya dipotong memanjang dengan pola zig-zag. Kemudian bentuk dasar baja diubah dengan cara menggeser setengah bagian profil baja yang telah dipotong. Penyambungan setengah bagian profil dengan cara dilas pada bagian gigi-gigi nya. Sehingga terbentuk profil baru dengan lubang berbentuk segi enam (hexagonal), segi delapan (octogonal), dan lingkaran (circular). (Johann Grűnbauer, 2001). Proses Pembuatan Hexagonal Castellated Beam
STARRING Gambar Proses Pembuatan Hexagonal Castellated Beam
STARRING Keunggulan Castellated Beam Dengan lebar profil yang lebih tinggi (dg), menghasilkan momen inersia dn modulus section yang lebih besar sehingga lebih kuat dan kaku bila dibandingkan dengan asalnya. Mampu memikul momen lebih besar dengan tegangan ijin yang kecil. Bahannya ringan, kuat serta mudah dipasang. Sesuai untuk bentang panjang, untuk struktur atap dapat mencapai 10-50 m dan untuk struktur pelat = 12-25 m. Dapat digunakan untuk gedung tingkat tinggi, bangunan perindustrian.
STARRING Bagian-bagian dari Castellated Beam. Web Post Castellation Throat Width Throat Depth : Area solid dari Castellated Beam. : Area yang sudah mengalami pelubangan (hole). : Perpanjangan horisontal dari potongan gigi bawah profil : Tinggi daerah profil potongan gigi bawah sampai sayap profil (Patrick Bardley 2007)
DESIGN CONCEPT Dengan adanya bagian Opening Web maka tinggi profil menjadi lebih tinggi dari profil asal, sehingga meningkatkan momen inersia dan modulus section, sebagai akibatnya profil Castellated Beam menjadi lebih kuat dan kaku dibandingkan profil asal, tanpa menambah berat profil itu sendiri. e b = d T φ
DESIGN CONCEPT Berdasarkan ASCE journal page 3327, Momen Lentur Nominal Castellated Beam adalah : Mn = Mp fy. ΔAs h o 4 e dimana : Mn = Kuat Momen Lentur Nominal Balok Mp = Momen Plastis = Zx.fy As = h o t w h o = tinggi lubang t w = ketebalan badan e = eksentrisitas lubang fy = kuat leleh baja
METODOLOGI Start Pengumpulan Data : 1. Data umum bangunan 2. Data tanah Studi Literatur Buku-buku dan Peraturan Preliminary Design Pembebanan : Beban mati,beban hidup,beban gempa dan Beban angin Re-Design Permodelan dan Analisa Struktur : a) Struktur primer b) Struktur sekunder c) Struktur bangunan bawah Tidak OK Kontrol Desain OK Output Gambar AutoCAD Finish
DATA BANGUNAN Data Umum Bangunan Nama Gedung : Apartement Petra Square Surabaya Lokasi : Jl. Siwalankerto Surabaya Fungsi : Apartement dan Pusat Pembelanjaan Jumlah Lantai : 17 lantai ( 55,5 m ) Zona Gempa : 3 Struktur Utama : Beton Bertulang Data Modifikasi Nama Gedung : Apartement Petra Square Surabaya Lokasi : Jl. Siwalankerto Surabaya Fungsi : Apartement dan Pusat Pembelanjaan Jumlah Lantai : 17 lantai ( 55,5 m ) Zona Gempa : 3 Struktur Utama : Baja Hexagonal Castellated Beam Non-Komposit
PERMODELAN GEDUNG
CONTOH PERHITUNGAN CS Perhitungan Kontrol Dimensi Balok Induk Interior : Lantai 1 Hasil output ETABS akibat (envelope combo) story 1, didapat : Mmax (-) = 30499,92 Kgm = 3049992 Kgcm Vu (-) = 18017,18 Kg L = 8 m Profil WF 400 x 300 x 10 x 16 Mutu baja, f y = 250 Mpa = 2500 kg/cm 2 W = 107 kg/m r = 22 mm d = 390 mm Ix = 38700 cm 4 tw = 10 mm Zx = 1846 cm 3 bf = 300 mm θ = 60º tf = 16 mm Sx = 1980 cm 3 h = d 2(t f + r ) = 234 mm
CONTOH PERHITUNGAN CS Kontrol Penampang Pelat Sayap Pelat Badan λ < λ p Penampang Kompak (OK) λ < λ p Penampang Kompak (OK)
CONTOH PERHITUNGAN CS Perhitungan Dimensi Profil Castellated ( Berdasarkan Jurnal Opened Web Expanded Beams and Girder ) Asumsi, K1 = 1,5 h = d (K1 1 ) = 390 ( 1,5 1 ) = 195 mm dg = d + h = 390+ 195 = 585 mm b = d T = ho = 2h = 390 mm e = 0,25 ho = 97,5 mm ao = 2b + e = 322,93 mm
CONTOH PERHITUNGAN CS Maka, profil wide flange menjadi profil Castellated dengan datadata sebagai berikut : dg = 585 mm ho = 390 mm tw = 10 mm ao = 322,93 mm bf = 300 mm r = 22 mm tf = 16 mm h = d 2(t f + r ) = 509 mm Potongan Memanjang Castellated Beam
CONTOH PERHITUNGAN CS Mencari Ix dan Zx pada profil castellated Pada bagian tanpa lubang = 918158180,8 mm 4 = 91815,81808 cm 4 = 3495722,5 mm 3 = 3495,7225 cm 3
CONTOH PERHITUNGAN CS Pada bagian berlubang = 868725680,8 mm 4 = 86872,56808 cm 4 = 3115472,5 mm 3 = 3115,4725 cm 3
CONTOH PERHITUNGAN CS Kontrol Penampang : Pelat Sayap λ < λ p Penampang Kompak (OK) Pelat Badan Ketika Solid λ < λ p Penampang Kompak (OK)
CONTOH PERHITUNGAN CS Dari kombinasi pembebanan didapat, Mu = 30499,92 Kgm = 3049992 Kgcm Karena penampang kompak, maka : M n = M p M n = F y x Z x = 2500 x 3495,722 = 8739305 kgcm Δ As = ho x tw = 390 x 10 = 3900 mm 2 = 39 cm 2 Momen Lentur Nominal (berdasarkan ASCE journal page 3327 M n = = 8739305-97500 ( 9,75 ) = 7788680 kgcm Φ Mn = 0,9 x 7788680 = 7009812 kgcm Φ Mn Mu 7009812 kgcm 3049992 kgcm (OK)
CONTOH PERHITUNGAN CS Pelat Badan ketika berlubang Didapat, λ < λ p Penampang Kompak (OK) M n = F y x Z x = 2500 x 3115,472 = 3534162,5 kgcm Φ Mn = 0,9 x 3534162.5 = 3180746,25 kgcm Φ Mn Mu 3180746,25 kgcm 2540861 kgcm (OK)
CONTOH PERHITUNGAN CS Kontrol Kuat Geser : Kontrol Tekuk Badan (berdasarkan ASCE journal page 3319) ao ho = 322,93 mm = 390 mm ( nilai 5,6 adalah untuk balok non komposit )
CONTOH PERHITUNGAN CS Untuk tee atas dan bawah : μ = 0 = 0,43 x 117635,11 = 50601,420 Kg V nt V pt 50601,42 kg 117635,11 kg Vn = Vnt = 2 x Vnt = 101202,84 kg Φ Vn = Vnt = 0,9 x Vn = 0,9 x 101202,84 = 91082,55 kg Φ Vn Vu 91082,55 kg 18017,18 kg
CONTOH PERHITUNGAN CS Persamaan Interaksi : = 0,29 1,0... OK Kontrol Jarak Antar Lubang (berdasarkan ASCE journal page 3320): S = 2 (b+e) = 2 (113+97,5) = 420,43 mm S ho = 420,43 mm 390 mm... OK S ao 32,29 42,04 cm 6,715 cm... OK
CONTOH PERHITUNGAN CS Kontrol Lendutan f L 360 800 360 2,22 cm Lendutan yang terjadi (hasil etabs) : f = 0,726 cm f < f ijin...ok Jadi,Profil Balok Induk Interior yang digunakan untuk lantai 1 CS 585 x 300 x 10 x 16
PERENCANAAN PONDASI Kriteria Desain Tiang pancang yang direncanakan adalah menggunakan alternative jenis tiang dengan spesifikasi WIKA Pile sebagai berikut : Diameter tiang : 500 mm Tebal tiang : 90 mm Type : A3 P : 178,2 ton King Cross 900x450x16x38 Base Plate Kolom Pedestal 1150 x 1150 D 32-200 1000 Tiang Pancang D50 1500 1500
HASIL PERHITUNGAN dan ANALISA Dari hasil perhitungan dan analisa yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan antara lain : 1. Dilakukan perhitungan struktur sekunder terlebih dahulu seperti perhitungan pelat atap, pelat lantai, balok anak, tangga dan balok lift terhadap beban-beban yang bekerja baik beban mati, beban hidup maupun beban terpusat. 2. Analisa balok Castellated Beam dihitung terhadap kontrol penampang (local buckling dan lateral buckling), kontrol geser dan kontrol lendutan. 3. Dilakukan kontrol kekuatan struktur kolom King Cross dan Queen Cross yang meliputi kontrol penampang, perhitungan kuat tekan aksial kolom, perhitungan kuat lentur kolom, dan kontrol kombinasi tekan aksial dan lentur. 4. Dari hasil pehitungan didapatkan hasil perencanaan sebagai berikut : Tebal Pelat Tebal Pelat Atap Tebal Pelat Lantai : 9 cm : 11 cm
HASIL PERHITUNGAN dan ANALISA Dimensi Profil Tabel 8.1 Dimensi Profil Balok Anak Lantai 1 2 s.d 3 4 s.d 10 11 s.d 17 Balok Anak L (m) 7,8 Profil Castellated 450 x 300 x 10 x 15 447 x 200 x 9 x 14 Tabel 8.2 Dimensi Profil Balok Induk Lantai 1 2 s.d 3 4 s.d 10 11 s.d 17 Balok Induk L (m) Profil Castellated Interior 585 x 300 x 10 x 16 Eksterior 585 x 300 x 10 x 16 Interior 585 x 300 x 10 x 16 Eksterior 585 x 300 x 10 x 16 8 Interior 585 x 300 x 10 x 16 Eksterior 585 x 300 x 10 x 16 Interior 585 x 300 x 10 x 16 Eksterior 585 x 300 x 10 x 16
HASIL PERHITUNGAN dan ANALISA Tabel 8.3 Dimensi Profil Kolom Interior Lantai Kolom L (m) Profil King Cross 1 Interior 5,5 900 x 450 x 16 x 38 2 s.d 3 Interior 4 800 x 450 x 16 x 38 4 s.d 10 Interior 3 700 x 300 x 12 x 32 11 s.d 17 Interior 3 600 x 350 x 12 x 25 Tabel 8.4 Dimensi Profil Kolom Eksterior Lantai Kolom L (m) Profil Queen Cross 1 Eksterior 5,5 900 x 450 x 16 x 38 2 s.d 3 Eksterior 4 800 x 400 x 16 x 38 4 s.d 10 Eksterior 3 750 x 400 x 12 x 32 11 s.d 17 Eksterior 3 600 x 400 x 12 x 25
LAMPIRAN GAMBAR JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN NAMA DOSEN Ir. HEPPY KRISTIJANTO,MS NAMA MAHASISWA FAHMI RAKHMAN JUDUL GAMBAR DENAH SKALA 1 : 200 DENAH TAMPAK ATAS SKALA 1 : 100 No.Gambar Jmlh.Gambar
LAMPIRAN GAMBAR LIFT LIFT VOID JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN NAMA DOSEN Ir. HEPPY KRISTIJANTO,MS NAMA MAHASISWA FAHMI RAKHMAN JUDUL GAMBAR DENAH KOLOM & PEMBALOKAN SKALA DENAH KOLOM & PEMBALOKAN LANTAI 1-3 SKALA 1 : 100 No.Gambar 1 : 100 Jmlh.Gambar
LAMPIRAN GAMBAR LIFT LIFT VOID JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN NAMA DOSEN Ir. HEPPY KRISTIJANTO,MS NAMA MAHASISWA FAHMI RAKHMAN JUDUL GAMBAR DENAH KOLOM & PEMBALOKAN SKALA DENAH KOLOM & PEMBALOKAN LANTAI 4-17 SKALA 1 : 100 No.Gambar 1 : 100 Jmlh.Gambar
LAMPIRAN GAMBAR JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN NAMA DOSEN Ir. HEPPY KRISTIJANTO,MS NAMA MAHASISWA FAHMI RAKHMAN JUDUL GAMBAR POTONGAN MELINTANG SKALA 1 : 100 POTONGAN A - A SKALA 1 : 100 No.Gambar Jmlh.Gambar
LAMPIRAN GAMBAR JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN NAMA DOSEN Ir. HEPPY KRISTIJANTO,MS NAMA MAHASISWA FAHMI RAKHMAN JUDUL GAMBAR DETAIL TANGGA SKALA 1 : 500 POTONGAN B - B SKALA 1 : 100 No.Gambar Jmlh.Gambar
GAMBAR DETAIL 1. Sambungan Balok Anak dengan Balok Induk Interior (Lt 1) Balok Anak CS 447x200x9x14 Balok Induk Interior CS 585x300x10x16 Balok Anak CS 447x200x9x14 Baut D16 30 50 30 30 50 30 Profil Siku 60x60x6 Profil Siku 60x60x6 Balok Induk CS 585x300x10x16 Balok Anak CS 447x200x9x14 Baut D16 30 50 30 Profil Siku 60x60x6
GAMBAR DETAIL 2. Sambungan Balok Induk dengan Kolom Eksterior (Lt 1) Queen Cross 900x450x16x38 Queen Cross 900x450x16x38 Balok Induk Interior CS 585x300x10x16 40 80 80 40 40 80 40 Baut D25 40 80 80 40 80 80 80 40
GAMBAR DETAIL 3. Sambungan Antar Kolom (Lt 2-3) King Cross 800x450x16x38 Pelat 16 mm Baut D 30 50 100 100 Baut D 30 100 100 100 100 100 100 100 50 50 100 50
GAMBAR DETAIL 4. Tangga
GAMBAR DETAIL 5. Detail Tangga Balok Induk WF 585x300x10x16 Profil siku 60 x 60 x 6 BalokTangga WF 200x100x5,5x8 BalokTangga WF 200x100x5,5x8 BalokBordes WF 350x175x7x11 DETAIL A SKALA 1 : 500 DETAIL B SKALA 1 : 500
GAMBAR DETAIL 6. Pondasi 4,50 King Cross 900x450x16x38 Base Plate 0,75 Kolom Pedestal 1150 x 1150 1,50 1,15 D 32-200 A 1,15 4,50 A 1000 0,75 1,50 Tiang Pancang D50 Tiang Pancang D50 1500 1500