SEMINAR TUGAS AKHIR MODIFIKASI PERENCANAAN GEDUNG GRAHA AMERTA RSU Dr. SOETOMO SURABAYA MENGGUNAKAN STRUKTUR KOMPOSIT BAJA BETON Oleh : ANTON PRASTOWO 3107 100 066 Dosen Pembimbing : Ir. HEPPY KRISTIJANTO, MS. JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG Kebutuhan masyarakat akan pelayanan kesehatan yang layak semakin tinggi, sementara itu ketersediaan lahan untuk pembangunan semakin sempit. Pembangunan yang dianggap paling sesuai yaitu pembangunan kearah vertikal dalam hal ini adalah pembangunan gedung rumah sakit. Sebagai bahan studi perencanaan akan dilakukan modifikasi terhadap struktur 8 lantai pada gedung Graha Amerta RSU Dr. Soetomo Surabaya. Awal perencanaan bangunan tersebut didesain dengan menggunakan struktur beton bertulang yang kemudian akan dimodifikasi ulang menjadi 16 lantai dengan menggunakan struktur komposit baja beton.
Keistimewaan yang nyata dalam struktur komposit adalah pengurangan berat baja, penampang balok baja yang digunakan lebih kecil, kekakuan lantai meningkat, kapasitas menahan beban lebih besar, menghasilkan panjang bentang lebih besar. Selain itu, dari beberapa penelitian, struktur komposit mampu memberikan kinerja struktur yang baik dan lebih efektif dalam meningkatkan kapasitas pembebanan, kekakuan dan keunggulan ekonomis.
PERMASALAHAN Bagaimana memodifikasi Gedung Graha Amerta dengan menggunakan struktur komposit baja beton yang sesuai dengan standar perencanaan. Adapun beberapa masalah yang ditinjau antara lain : 1. Bagaimana asumsi pembebanan setelah adanya modifikasi. 2. Bagaimana menentukan Preliminary Design penampang struktur. 3. Bagaimana merencanakan struktur sekunder yang meliputi pelat lantai, balok anak, tangga dan lift. 4. Bagaimana merencanakan struktur primer yang meliputi balok dan kolom. 5. Bagaimana pemodelan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program bantu ETABS 9.7.1. 6. Bagaimana merencanakan sambungan yang memenuhi kriteria perancangan struktur, yaitu kekuatan (strength), kekakuan dan stabilitas (stability). 7. Bagaimana merencanakan pondasiyang sesuai dengan besarnya bebanyang dipikul. 8. Bagaimana menuangkan hasil perencanaan dan perhitungan dalam bentuk gambar teknik.
TUJUAN Memodifikasi Gedung Graha Amerta dengan menggunakan struktur komposit bajabeton yang sesuai dengan standar perencanaan. Adapun beberapa tujuan yang ditinjau antara lain : 1. Mengasumsikan pembebanan setelah adanya modifikasi. 2. Menentukan Preliminary design penampang struktur. 3. Merencanakan struktur sekunder yang meliputi pelat lantai, balok anak, tangga dan lift. 4. Merencanakan struktur primer yang meliputi balok dan kolom. 5. Memodelkan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program bantu ETABS 9.7.1. 6. Merencanakan sambungan yang memenuhi kriteria perancangan struktur, yaitu kekuatan (strength), kekakuan dan stabilitas (stability). 8. Merencanakan pondasi yang sesuai dengan besarnya beban yang dipikul. 9. Menuangkan hasil modifikasi perencanaan dan perhitungan dalam bentuk gambar teknik.
BATASAN MASALAH Perencanaan struktur primer meliputi balok induk dan kolom sedangkan struktur sekunder meliputi pelat lantai, balok anak, tangga dan lift. Struktur direncanakan terletak di zona gempa 3. Perencanaan tidak meliputi instalasi mekanikal, elektrikal, plumbing dan saluran air. Tidak meninjau dari segi metode pelaksanaan, analisa biaya, arsitektural dan manajemen konstruksi. Program bantu yang digunakan adalah ETABS 9.7.1 dan AutoCad.
TINJAUAN PUSTAKA
Umum Struktur komposit terbentuk akibat interaksi antara komponen struktur baja dan beton yang karakteristik dasar masingmasing bahan dimanfaatkan secara optimal Aksi Komposit Aksi komposit terjadi apabila dua batang struktural pemikul beban, seperti pada pelat beton dan balok baja sebagai penyangganya, dihubungkan secara menyeluruh dan mengalami defleksi sebagai satu kesatuan. Aksi non komposit Aksi komposit
Balok Komposit 1. Balok komposit penuh Untuk balok komposit penuh, penghubung geser harus disediakan dalam jumlah yang memadai sehingga balok mampu mencapai kuat lentur maksimumnya. Pada penentuan distribusi tegangan elastis, slip antara baja dan beton dianggap tidak terjadi. 2. Balok komposit parsial Pada balok komposit parsial, kekuatan balok dalam memikul lentur dibatasi oleh kekuatan penghubung geser. Perhitungan elastic untuk balok seperti ini, seperti pada penentuan defleksi atau tegangan akibat beban layan, harus mempertimbangkan pengaruh adanya slip antara baja dan beton.
Kolom Komposit Kolom komposit dengan profil baja yang dibungkus beton Kolom komposit dengan pipa baja yang diisi dengan beton
Penghubung Geser Gaya geser yang terjadi antara pelat beton dan profil baja harus dipikul oleh sejumlah penghubung geser, sehingga tidak terjadi slip pada saat masa layan. Lendutan Komponen struktur komposit memiliki momen inersia yang lebih besar daripada komponen struktur non komposit, akibatnya lendutan pada komponen struktur komposit akan lebih kecil. Momen inersia dari komponen struktur komposit hanya dapat tercapai setelah beton mengeras, sehingga lendutan yang diakibatkan oleh beban-beban yang bekerja sebelum beton mengeras, dihitung berdasarkan momen inersia dari profil baja saja.
METODOLOGI
DIAGRAM ALIR Mulai Pengumpulan Data Studi Literatur Preliminary Desain Pembebanan Elemen Struktur Sekunder Analisa Struktur Sekunder Not Ok Kontrol Desain Ok Pembebanan Elemen Struktur Primer Not Ok Analisa Struktur Primer Kontrol Desain Ok Perencanaan Pondasi Penggambaran Hasil Perencanaan Selesai
DATA UMUM BANGUNAN Nama Gedung : Graha Amerta RSU Dr. Soetomo Lokasi : Surabaya Fungsi : Gedung Rumah Sakit Struktur Utama : Komposit Baja Beton Jumlah Lantai : 16 lantai Panjang Bangunan : 72 m Lebar Bangunan : 27,6 m Tinggi Bangunan : 64 m Sistem Struktur : SRPMM
DATA BAHAN Mutu bahan yang akan digunakan sebagai berikut : - Beton : f c = 30 Mpa - Baja Kolom (BJ-41) : fy = 250 Mpa ; fu = 410 Mpa Balok (BJ-41) : fy = 250 Mpa ; fu = 410 Mpa
TAMPAK DEPAN
TAMPAK SAMPING
DENAH LANTAI 1
DENAH LANTAI 2
DENAH LANTAI 3-16
POTONGAN A-A
POTONGAN B-B
POTONGAN C-C
PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER
Data perencanaan : Perencanaan Tangga Tinggi Antar Lantai = 400 cm Panjang tangga = 390 cm Lebar Bordes = 150 cm Tinggi injakan = 15 cm Lebar injakan = 30 cm Bordes (Pelat bondek) = 10 cm Balok Utama Tangga WF 150x100x6x9 Balok Bordes WF 150x100x6x9 Balok Penumpu Tangga WF 300x150x6,5x9
Perencanaan Pelat Lantai Pada perencanaan struktur lantai direncanakan pelat lantai menggunakan bondek. Tebal Pelat Lantai Atap : 12 cm Tebal Pelat lantai 1 16 : 12 cm 120 mm Tulangan Ø 16 250mm Plat Bondex t = 0,75 mm Balok
Perencanaan Balok Anak Balok Anak Bentang (L) Jarak Antar Balok Tebal pelat beton Profil Baja WF BA1 9,6 m 4,0 m 0.12 m 450x200x9x14 BA2 7,2 m 4,0 m 0.12 m 400x200x7x11 BA3 6,0 m 4,0 m 0.12 m 350x175x6x9 BA4 4,8 m 4,0 m 0.12 m 300x150x5,5x8
Perencanaan Balok Lift Balok Penumpu Lift alok Penggantung Lift Balok Anak 1.525 m 4 m 2,8 m Balok Penggantung lift : WF 350 x 175 x 6 x 9 Balok Penumpu lift : WF 400 x 200 x 8 x 13
PERENCANAAN STRUKTUR PRIMER
Analisa Struktur Arah X Arah Y
ETABS 3D
Simpangan Antar Lantai Lantai hi (m) Δm (mm) simpangan Syarat drift Δa antar lantai (mm) (mm) Ket. 16 4 270.4278 5.00 80 Ok 15 4 265.4281 8.11 80 Ok 14 4 257.3207 10.33 80 Ok 13 4 246.9954 12.34 80 Ok 12 4 234.6561 14.13 80 Ok 11 4 220.5277 15.72 80 Ok 10 4 204.8034 17.17 80 Ok 9 4 187.6318 18.51 80 Ok 8 4 169.1207 19.78 80 Ok 7 4 149.3452 20.98 80 Ok 6 4 128.3617 22.14 80 Ok 5 4 106.2255 23.20 80 Ok 4 4 83.0287 24.03 80 Ok 3 4 58.9959 24.23 80 Ok 2 4 34.7648 22.27 80 Ok 1 4 12.4927 12.49 80 Ok Analisa perhitungan simpangan antar lantai arah X
Lantai hi (m) Δm (mm) simpangan Syarat drift Δa antar lantai (mm) (mm) Ket. 16 4 239.8073 3.11 80 Ok 15 4 236.702 5.03 80 Ok 14 4 231.6703 7.26 80 Ok 13 4 224.4068 9.36 80 Ok 12 4 215.0493 11.27 80 Ok 11 4 203.7822 13.01 80 Ok 10 4 190.769 14.64 80 Ok 9 4 176.1335 16.17 80 Ok 8 4 159.9634 17.64 80 Ok 7 4 142.3191 19.08 80 Ok 6 4 123.2403 20.47 80 Ok 5 4 102.7662 21.79 80 Ok 4 4 80.9727 22.92 80 Ok 3 4 58.049 23.47 80 Ok 2 4 34.5765 21.98 80 Ok 1 4 12.6004 12.60 80 Ok Analisa perhitungan simpangan antar lantai arah Y
Perencanaan Balok Induk Balok Induk: WF 700.300.13.20 A = 211,5 cm 2 ix = 28,6 cm r = 28 mm W = 166 kg/m tw = 13 mm Zx = 5414 cm 3 d = 692 mm tf = 20 mm Zy = 928 cm 3 b = 300 mm Ix = 172000 cm 4 Sx = 4980 cm 3 iy = 6,53 cm Iy = 9020 cm 4 Sy = 602 cm 3 h = d 2 ( tf + r ) = 596 mm fy = 2500 kg/cm 2 ; fu = 4100 kg/cm 2 fc = 30 Mpa = 300 kg/cm 2
Kondisi Balok Utama Sebelum Komposit Dari hasil output ETABS v9.7.1 untuk batang B-70, didapatkan : Mmax = 2416473 Kgcm Vu = 17027,76 Kg L = 960 cm Kontrol Kekuatan Penampang (Local Buckling) Pelat Sayap : bf/2tf < λp...ok 7,5 < 10,75 Pelat badan : h/tw < λp...ok 45,8 <106,25 Jadi, termasuk penampang kompak, maka Mnx = Mpx Kontrol Lateral Buckling Jarak Penahan Lateral Lb = 960 cm Berdasarkan tabel untuk BJ 41 profil WF 700.300.13.20 didapatkan : Lp = 325,065 cm, Lr = 936,113 cm Jadi, Lb > Lr bentang panjang, Untuk komponen struktur yang memenuhi Lb > Lr, kuat nominal komponen struktur adalah : Mn = Mcr < Mp Persyaratan : Mu φmn 2416473 Kgcm < 8805431 kgcm...ok Jadi Penampang profil baja sebelum komposit mampu menahan beban yang terjadi.
Kondisi Balok Utama Setelah Komposit Zona momen Positif Dari hasil output ETABS v9.7.1 didapatkan momen positif adalah Mmaks = 16124310 Kgcm (batang B-66). Menghitung kekuatan nominal penampang komposit Mn = C (d1+d2) + T(d3-d2) = 410040 (86,5+0,039) + 528750 (346-0,039) kgmm = 214515950 kgmm = 21451595 kgcm Persyaratan : Mu φmn 16124310 Kgcm 0,85. 21451595 kgcm 16124310 Kgcm < 18233855,7 kgcm...ok Zona momen Negatif Dari hasil output ETABS v9.7.1 didapatkan momen positif adalah Mmaks = 14425458 Kgcm (batang B-2). Menghitung kekuatan nominal penampang komposit Mn = Tc (d1+ d2) + Pyc(d3 d2) = 48230,4 (8 + 6,5) + 528750 (34,6 6,5) = 19090551,6 Kgcm Persayaratan : Mu φmn 14425458 Kgcm 0,85. 19090551,6 Kgcm 14425458 Kgcm 16226968,8 Kgcm...OK Jadi, Profil WF 700.300.13.20 dapat digunakan
Perencanaan Kolom Komposit Kolom direncanakan dengan menggunakan profil K700.300.13.24 dengan selimut beton 85 x 85 cm
PERENCANAAN SAMBUNGAN
Sambungan Balok Anak dengan Balok Induk
Sambungan Balok Induk Melintang dengan Kolom Sambungan Balok Induk Memanjang dengan Kolom
Sambungan Kolom dengan Kolom
Sambungan Kolom dengan Base Plate
PERENCANAAN PONDASI
Pondasi direncanakan memakai pondasi tiang pancang produk dari PT. WIKA Beton. Diameter Tebal Type Allowable axial Bending Momen Crack Bending Momen Ultimate : 600 mm : 100 mm : A1 : 235,4 ton : 17 tm : 25,5 tm
Detail Penulangan Poer P1
Detail Penulangan Poer P3
KESIMPULAN Dari hasil pehitungan didapatkan data-data perencanaan sebagai berikut : Tebal Pelat Atap : 12 cm Tebal Pelat Lantai : 12 cm Dimensi Kolom : 85 x 85 cm Profil kolom : K 700.300.13.24 Profil Balok Induk : WF 700.300.13.20 Profil Balok Anak BA1 (9,6m) : WF 450.200.9.14 BA2 (7,2m) : WF 400.200.7.11 BA3 (6,0m) : WF 350.175.6.9 BA4 (4,8m) : WF 300.150.5,5.8 Struktur bawah bangunan menggunakan tiang pancang diameter 60 cm dengan kedalaman 27 m.
SARAN Perlu dilakukan studi yang lebih mendalam untuk menghasilkan perencanaan struktur dengan mempertimbangkan aspek teknis, biaya dan estetika. Sehingga diharapkan perencanaan dapat dilaksanakan mendekati kondisi sesungguhnya di lapangan dan hasil yang diperoleh sesuai dengan tujuan perencanaan yaitu kuat, ekonomis dan tepat waktu dalam pelaksanaannya.
TERIMA KASIH