TUGAS AKHIR MODIFIKASI PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG RAWAT INAP KELAS 1 RSUD SIDOARJO DENGAN MENGGUNAKAN HEXAGONAL CASTELLATED BEAM OLEH: RIDHA NOVIKAYANTI SHOLIKHAH (3110105023) DOSEN PEMBIMBING: Ir. HEPPY KRISTIJANTO, MS JURUSAN TEKNIL SIPIL PROGRAM LINTAS JALUR FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
LATAR BELAKANG Konstruksi baja sebagai pengganti beton bentulang konvensional sudah semakin banyak digunakan Beton mempunyai beberapa kelemahan antara lain : 1. Bentuk yang telah dibuat sulit untuk diubah, 2. Lemah terhadap kuat tarik, 3. Mempunyai bobot yang berat, 4. Daya pantul suara yang besar, 5. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi dan pengerjaan yang relatif lama. Kelebihan baja antara lain : 1. Mempunyai kekuatan yang tinggi, 2. Relatif ringan, 3. Elastis, 4. Kemudahan pemasangan di lapangan.
LATAR BELAKANG Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo yang semula 3 lantai akan direncanakan ulang menjadi 12 lantai. Modifikasi yang dilakukan adalah mengganti struktur beton konvensional dengan struktur baja dan menggunakan hexagonal castellated beam. Castellated Beam adalah suatu spesifikasi profil yang ditingkatkan kekuatan komponen strukturnya dengan memotong profil aslinya dengan pola zig zag kemudian digeser dan dilas sepanjang pola.
PERMASALAHAN Permasalahan utama: Bagaimana melakukan perencanaan ulang Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo dengan struktur baja menggunakan hexagonal castellated beam? Rincian permasalahan: 1. Bagaimana menentukan preliminary design? 2. Bagaimana merencanakan struktur sekunder? 3. Bagaimana melakukan analisa struktur menggunakan program bantu SAP 2000 V.14.2.2? 4. Bagaimana melakukan kontrol dimensi struktur? 5. Bagaimana merencanakan sambungan? 6. Bagaimana merencanakan pondasi?
TUJUAN Tujuan utama: Mampu merencanakan gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo menggunakan baja Hexagonal Castellated Beam. Rincian tujuan: 1. Mampu menentukan preliminary design, 2. Mampu merencanakan struktur sekunder, 3. Mampu melakukan pemodelan dan analisa struktur menggunakan program bantu SAP 2000 V.14.2.2, 4. Mampu melakukan kontrol dimensi struktur, 5. Mampu merencanakan sambungan, 6. Mampu merencanakan pondasi,
BATASAN MASALAH Batasan dari permasalahan antara lain sebagai berikut: 1. Tidak menghitung biaya konstruksi gedung, 2. Tidak membahas metode pelaksanaan, 3. Perencanaan struktur mengacu pada SNI 03 1729 2002, 4. Pembebanan dihitung berdasarkan PPIUG 1983, 5. Beban gempa dihitung berdasarkan SNI 03-1726-2002. 6. Program bantu yang digunakan adalah SAP 2000 V.14.2.2 dan AutoCAD, 7. Perencanaan dilakukan pada gedung 12 lantai pada zona gempa 2, menggunakan Hexagonal Castellated Beam nonkomposit.
TINJAUAN PUSTAKA Castellated beam adalah profil baja H, I, atau U yang kemudian pada bagian badannya dipotong memanjang dengan pola zig-zag. Kemudian bentuk dasar baja diubah dengan menggeser atau membalik setengah bagian profil baja yang telah dipotong. Penyambungan setengah profil dilakukan dengan cara di las pada bagian gigi-giginya sehingga terbentuk profil baru dengan lubang berbentuk segi enam (hexagonal), segi delapan (octogonal), dan lingkaran (circular) sehingga menghasilkan modulus penampang yang lebih besar. Kelebihan Castellated beam 1. Momen inersia dan modulus penampang yang lebih besar, 2. Mampu memikul momen yang lebih besar, 3. Bahannya ringan, kuat, dan mudah dipasang, 4. Profil Castellated beam cocok untuk bentang panjang, 5. Dapat digunakan untuk gedung tingkat tinggi dan bangunan perindustrian. Kekurangan Castellated beam 1. Profil Castellated beam kurang tahan api, 2. Kurang kuat menerima gaya lateral, sehingga perlu diberi satu atau lebih pelat pada ujung-ujung, 3. Pada ujung-ujung bentang (di sudut profil) terjadi peningkatan pemusatan tegangan (stress consentration), 4. Tidak sesuai untuk bentang pendek dengan beban yang cukup berat.
TINJAUAN PUSTAKA Pendekatan rumus dimensi castellated menurut Demirdjian, S. (1999) adalah sebagai berikut: tan ø = h / b dg = d + h + hp (bila tidak ada pelat maka hp = 0) Dt = (d-h) / 2 ho /4 s = 2 (b+2) Rasio penambahan tinggi balok, α = dg / d b e dt ø s h db d Gambar 1. Pola pemotongan zig zag pada profil asli balok b e dt bf tf ø ho dg tw s db Gambar 2. Geometri penampang Hexagonal Castellated beam
TINJAUAN PUSTAKA Gambar 3. Pembuatan castellated beam
TINJAUAN PUSTAKA (a) (b) (c) (d) (e) Gambar 4. (a) Pemotongan web beam dengan CNC Machine 4. (b) Hasil pemotongan web beam 4.(c) Profil T sebelum dilas yang sudah dipisahkan / digeser 4.(d) Hasil gigi-gigi castellated beam yang sudah dilat 4.(e) Profil Castellated beam yang sudah siap digunakan
METODOLOGI MULAI Penentuan dan Pencarian Data Studi Literatur Penentuan Dimensi Struktur Sekunder Pembebanan Struktur Sekunder A Pembebanan Struktur Primer Pemodelan dan Analisa Struktur Dengan SAP 2000 v.14.2.2 (3 Dimensi) Gaya Dalam Struktur Perhitungan Struktur Primer NO Perhitungan Struktur Sekunder NO Kontrol Dimensi Struktur Primer Kontrol Dimensi Struktur Sekunder YES Penentuan Dimensi Struktur Primer A YES Perencanaan Sambungan Perencanaan Poer dan Pondasi Penggambaran Detail Struktur dan Sambungan FINISH Gambar 5. Bagan alir metodologi penyelesaian Tugas Akhir
METODOLOGI Data bangunan eksisting: Nama Gedung : Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo Jumlah lantai : 3 lantai Tinggi gedung : 15,72 meter Zone gempa : 2 Struktur Utama : Beton Sistem struktur : Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) Data modifikasi bangunan: Nama Gedung : Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo Jumlah lantai : 12 lantai Tinggi gedung : 48 meter Zone gempa : 2 Struktur Utama : Castellated Beam Non Komposit Sistem Struktur : Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM)
ANALISA STRUKTUR SEKUNDER Perencanaan Pelat Perencanaan pelat menggunakan tabel perencanaan praktis yang ada dari PT BRC LYSAGHT INDONESIA. Bondek yang digunakan mempunyai tebal 0,75 mm dengan tegangan leleh minimum sebesar 4800 kg/cm 2, dan tulangan susut menggunakan wiremesh M5. Jenis Pelat Beban Berguna Tabel 1. Penulangan Pelat Bentang (m) Tebal Pelat (cm) Tulangan Negatif Tulangan (kg/m 2 ) (cm 2 /m) Atap 200 1.5 9 0.59 Ø8 300 Lantai 400 1.5 9 0.85 Ø8 250 - Tulangan menggunakan baja BJ 37 (fy = 4800 kg/cm2) - Bentang menerus dengan tulangan negatif tanpa penyangga
ANALISA STRUKTUR SEKUNDER Perencanaan Balok Anak Balok anak menumpu diatas dua tumpuan sederhana dan direncanakan menggunakan profil WF dengan mutu baja BJ 41. Jenis Balok anak Tabel 2. Kapasitas profil balok anak Mu (kg.m) Vu (kg) fx (cm) Atap 3665.79 2443.86 1.5 Lantai 5627.61 3751.74 1.22 Jenis Balok anak Tabel 3. Gaya dalam maksimum balok anak Profil WF Mn (kg.m) Vn (kg) f (cm) Atap 250x125x5x8 7634 15600 1.67 Lantai 300x150x5,5x8 11375.637 21120 1.67
PEMODELAN SAP 2000 v.14.2.2 Gambar 6. Pemodelan struktur Gambar 7. Respon spektrum gempa rencana zona 2 Mutu baja : BJ 41 Mutu beton (f c) : 30 Mpa Tinggi tiap lantai : 4 m Tebal pelat atap : 9 cm Tebal pelat lantai : 9 cm Wilayah gempa : 2 Jenis tanah : tanah sedang I : 1 R : 4,5 Kombinasi pembebanan: 1,4 D 1,2 D + 1,6 L 1,2 D + (0,5 L atau 0,8 W) 1,2 D + 1,3 W + 0,5 L 1,2 D ± 1,0 E + 0,5 L 0,9 ± (1,3 W atau 1,0 E)
KONTROL PEMODELAN STRUKTUR Kontrol Partisipasi Massa Perhitungan respon dinamik struktur harus sedemikian rupa sehingga partisipasi massa dalam menghasilkan respon total harus sekurang-kurangnya 90% Tabel 4. Nilai partisipasi massa struktur Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ 1 2.211 0.000 76.400 0.000 0.000 76.400 0.000 2 2.202 0.127 0.000 0.000 0.127 76.400 0.000 3 2.162 76.700 0.000 0.000 76.800 76.400 0.000 4 0.732 0.000 10.400 0.000 76.800 86.800 0.000 5 0.728 0.157 0.000 0.000 77.000 86.800 0.000 6 0.724 9.800 0.000 0.000 86.800 86.800 0.000 7 0.414 4.100 0.000 0.000 90.900 86.800 0.000 8 0.408 0.000 4.300 0.000 90.900 91.100 0.000 9 0.407 0.009 0.000 0.000 90.900 91.100 0.000 10 0.280 2.400 0.000 0.000 93.300 91.100 0.000 11 0.271 0.000 2.500 0.000 93.300 93.600 0.000 12 0.270 0.001 0.000 0.000 93.300 93.600 0.000 Dari tabel di atas menunjukkan bahwa dengan 8 mode sudah mampu memenuhi syarat partisipasi massa sesuai SNI 1726 ps 7.2.1.
KONTROL PEMODELAN STRUKTUR Kontrol Waktu Getar Struktur T ζ n Untuk wilyah gempa 2 maka nilai ζ = 0,19 n = 12 Dari hasil analisa SAP v.14.14.2 didapat waktu getar T = 2,211 detik T 1 = (0,19 x 12) = 2,28 detik T (OK) Kontrol Nilai Akhir Respon Spektrum Dari hasil analisis struktur didapatkan: Vx = 420226,28 kg Vy = 412091,76 kg 80% V statis = 0,8 x 218123,94 = 174499,15 kg V x dinamis > 80% V statis 420226,28 kg > 174499,15 kg (OK) V y dinamis > 80% V statis 412091,76 kg > 174499,15 kg (OK)
PERENCANAAN BALOK INDUK Dari hasil output SAP v11.2.2 diperoleh: Vu = 4712,01 kg Mu = 6592,72 kgm Balok atap menggunakan profil asal WF 250x125x5x8 yang kemudian dirubah menjadi profil Castellated Beam 310x125x5x8. Ix Castellated Beam pada penampang tanpa lubang 1 3 1 3 I x = b fxd g ( b f tw) ( d g 2t f ) 12 12 Ix Castellated Beam pada penampang dengan lubang I x = I x tanpa lubang 1 12 t w h 2 0 ho I x rata rata = 55438962 mm4 Gambar 8. Penampang profil WF dan CB
PERENCANAAN BALOK INDUK Mp = fy x Zx = 1019072,5 kgcm Mn = Mp fy x As (h 0 /4) = 9710,225 kgm Kontrol kapasitas momen M u < Ø M n 6592,72 kgm < 8739,2 kgm (OK) Syarat : Syarat lubang ho (ASCE 4.5. hal 3320) ho < 0,7 dg Syarat dt dan db (ASCE 4.6.a hal 3320) dt dan db > 0,15 dg Perbandingan lebar terhadap tinggi lubang (a0 / h0) 3 Parameter lubang (ASCE 4.2. hal 3319) Kontrol jarak antar lubang s ho, a h 0 6h + 0 0 d g s a 0 5,6 ( V / φv ) u 1 ( V u p / φv p )
PERENCANAAN BALOK INDUK Persamaan interaksi geser lentur (Syarat ASCE hal 3316) 0,657 1 (OK) 1 3 3 + n u n u V V M M φ φ Kapasitas geser nominal maksimum pada lubang V m (2/3) V p 8580,38 kg 14914,88 kg (OK) Kontrol kuat geser V u φv m 4712,01 kg 7722,345 kg (OK)
PERENCANAAN KOLOM Kolom menggunakan profil King Cross 800x300x14x26. Baja BJ 41, dimana nilai fy =250 Mpa dan fu = 410 Mpa. Nilai gaya dalam maksimum sebagai berikut: Akibat beban gravitasi Mntx1 = 502,27 kgm Mntx2 = 1214,29 kgm Mnty1 = 1551,92 kgm Mnty2 = 1349,09 kgm Nu = 417068,00 kg Akibat beban lateral Mltx1 = 27828,54 kgm Mltx2 = 11842,29 kgm Mlty1 = 7568,26 kgm Mlty2 = 2350,15 kgm Nu = 384686,83kg
PERENCANAAN KOLOM
PERENCANAAN KOLOM
KESIMPULAN Kesimpulan yang didapat dari hasil modifikasi perencanaan gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo antara lain sebagai berikut: Perencanaan pelat Pelat atap = Tebal 9 cm dan tulangan Ø8 300 Pelat lantai 2 11 = Tebal 9 cm dan tulangan Ø8 250 Perencanaan balok anak Balok anak atap = WF 250x125x5x8 Balok anak lantai 2 19 = WF 300x150x6,5x9 Perencanaan balok tangga Tebal pelat tangga = 3 mm Pengaku pelat tanga = profil siku 50 x 50 x6 Tebal pelat bordes = 3 mm Balok utama tangga = WF 200x100x4,5x7 Balok penumpu bordes = WF 200x100x4,5x7 Perencanaan balok lift Balok penggantung lift Balok penumpu lift = WF 250x125x6x9 = CB 310x125x5x8
KESIMPULAN Perencanaan balok induk Balok induk atap memanjang = CB 310x125x5x8 Balok induk atap melintang = CB 500x200x7x11 Balok induk lantai memanjang = CB 500x200x8x13 Balok induk lantai melintang = CB 562,5x200x8x12 Perencanaan kolom Kolom lantai 1 4 Kolom lantai 5 8 Kolom lantai 9 12 = KC 800x300x14x26 = KC 700x300x13x24 = KC 600x200x11x17
KESIMPULAN Perencanaan pondasi Pondasi Interior Diameter tiang pancang = 0,4 m Mutu tiang pancang = A2 Kedalaman tiang pancang = 18 m Jumlah tiang pancang tiap poer = 9 buah Poer Interior Dimensi = 3,5x3,5x0,8 m Tulangan tarik arah x = D22 150 Tulangan tekan arah x = D16 150 Tulangan tarik arah y = D22 150 Tulangan tekan arah y = D16 150 Sloof Dimensi = 40x50 cm Tulangan utama = 8D22 Tulangan sengkang = Ø10 200
KESIMPULAN CB 500x200x7x11 CB 500x200x7x11 4Ø16 40 2Ø16 4Ø16 40 2Ø16 Stiffner plate t = 7 mm 4Ø25 50 100 T 500x200x10x16 6Ø25 75 75 45 500 60 40 2L 60.60.6 WF 250x125x5x8 500 60 40 2L 60.60.6 WF 250x125x5x8 KC 800x300x14x26 50 8Ø19 30 60 60 60 30 50 2Ø19 CB 562.5x200x8x12 70 100 70 2L 70.70.7 infill plate 562.5 100 Gambar 9. Sambungan balok anak balok induk eksterior dan interior 4 Ø 25 75 75 45 6Ø25 Gambar 10. Sambungan balok induk kolom eksterior 50 4Ø25 70 160 70 4Ø25 4Ø25 4Ø25 40 80 40 40 80 40 8Ø25 4Ø25 40 40 40 40 80 80 80 80 80 80 80 80 80 40 KC 800x300x14x26 70 160 70 80 40 Pelat 14mm 80 40 KC 800x300x14x26 Pelat 14mm 80 40 Pelat 14mm Gambar 11. Sambungan kolom - kolom
KESIMPULAN 800 300 Base plate t=2 cm Las FE 70xx, te=1 cm, a=1,5 cm KC 800x300x14x26 Base plate t=2 cm KC 800x300x14x26 Baut angkur Ø 25 L = 50 cm Baut angkur Ø 25 L = 50 cm 500 A A 1100 Gambar 12. Sambungan kolom base plate
KESIMPULAN I D22-150 II II D16-150 D16-150 D22-150 I 75 100 100 75 Base plate t=3 cm D16-150 D22-150 KC 800x300x14x26 ø10-100 32 D25 80 24000 75 100 100 75 75 100 100 75 Gambar 13. Penulangan Poer Pondasi Interior 4 D22 Gambar 14. Potongan I - I 4 D22 50 Ø10-200 50 Ø10-200 2D22 2D22 400 4 D22 400 4 D22 50 50 50 300 50 50 300 50 Gambar 15. Penulangan Sloof
TERIMA KASIH