MODIFIKASI PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG PT PERUSAHAAN GAS NEGARA SURABAYA MENGGUNAKAN SISTEM GANDA DI WILAYAH GEMPA TINGGI ARYO UTOMO NRP . 3108 100 606 Abstrak Indonesia ditinjau dari lokasinya yang sangat rawan terhadap gempa, maka sudah seharusnya pembangunan di Indonesia harus memenuhi syarat-syarat bangunan tahan gempa, karena hal tersebut berkaitan dengan aspek keamanan dan jaminan investasi. Apabila tidak direncanakan dengan baik terhadap bahaya gempa, maka tingkat kecelakaan dan kerugian yang mungkin terjadi akan sangat besar, mengingat tingginya resiko gempa di Indonesia. Dalam tugas akhir ini akan direncanakan modifikasi struktur gedung beton bertulang PT. Perusahaan Gas Negara Surabaya menggunakan sistem ganda sesuai SNI 03-2847-2002 dan SNI 03-1726-2002. Struktur tersebut berjumlah 10 lantai dan direncanakan terletak di wilayah gempa tinggi. Dual System adalah salah satu sistem struktur yang beban gravitasinya dipikul sepenuhnya oleh space frame, sedangkan beban lateralnya dipikul bersama oleh space frame dan shearwall. Space frame sekurang-kurangnya memikul 25% dari beban lateral dan sisanya dipikul oleh shearwall. Karena shearwall dan space frame dalam Dual system merupakan satu kesatuan struktur maka diharapkan keduanya dapat mengalami defleksi lateral yang sama atau setidaknya space frame mampu mengikuti defleksi lateral yang terjadi. Shearwall adalah dinding geser yang terbuat dari beton bertulang dimana tulangan-tulangan tersebut yang akan menerima gaya lateral akibat gempa sebesar beban yang telah direncanakan. Untuk analisa struktur gedung ini akan ditinjau dengan pengaruh beban dinamik terhadap struktur gedung tersebut. Dengan ketinggian gedung yang berjumlah 10 lantai atau 38,85 meter, sehingga struktur tersebut dapat dikatakan cukup tinggi dan tidak memenuhi salah satu syarat konfigurasi bangunan gedung sebagai bangunan beraturan sesuai SNI 03-1726-2002 Pasal 4.2.1. Oleh karena itu struktur tersebut tidak cukup hanya menggunakan analisa pengaruh beban gempa statik equivalen saja disebabkan perilaku struktur yang semakin lentur dan rawan terhadap beban lateral bolak-balik, sehingga perlu juga dianalisa dinamika strukturnya dengan cara menganalisa pengaruh beban gempa dinamik. Kata Kunci : Dual System, Wilayah gempa tinggi, beban gempa dinamik
I. PENDAHULUAN Seiring dengan perkembangan jaman dan teknologi, kebutuhan akan gedung perkantoran terus meningkat. Banyak perusahaan-perusahaan mulai dari skala kecil sampai yang bertarafkan internasional membutuhkan gedung untuk operasional pekerjaan perusahaan tersebut. Seiring dengan pertumbuhan jumlah penduduk yang pesat juga akan diiringi dengan kebutuhan tempat untuk bekerja yang berupa gedung perkantoran. Gedung PT Perusahaan Gas Negara terletak di Jalan Pemuda 56-58 Surabaya yang terdiri dari 10 lantai. Struktur gedung tersebut pada awalnya direncanakan dengan menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM). Sebagai bahan studi dalam penyusunan tugas akhir ini, gedung PT PGN akan dimodifikasi untuk dibangun di wilayah resiko gempa tinggI
(zona gempa 6). Kondisi struktur gedung PT PGN saat ini tidak memungkinkan untuk dibangun di wilayah gempa tinggi. Karena perencanaan gedung ini menggunakan SRPM untuk wilayah gempa Surabaya (zona gempa 2). Sehingga dilakukan modifikasi perencanaan struktur gedung PT PGN ini dengan sistem ganda. Modifikasi perencanaan struktur ini dilakukan agar gedung ini dapat dibangun dan sanggup memikul beban-beban yang terjadi baik gravitasi maupun lateral (gempa) di wilayah resiko gempa tinggi.
Sistem ganda (dual system) adalah salah satu sistem struktur yang beban gravitasinya dipikul sepenuhnya oleh rangka utama,sedangkan beban lateral (beban gempa) dipikul bersama oleh rangka utama dan dinding struktur. Rangka Utama 1
sekurang-kurangnya memikul 25% dari beban lateral dan sisanya dipikul oleh dinding struktur. (Purwono 2005) Dinding struktur sendiri artinya adalah dinding geser yang terbuat dari beton bertulang dimana tulangan-tulangan tersebut yang akan menerima gaya lateral akibat gempa sebesar beban yang telah direncanakan. Dual system pada umumnya digunakan untuk perencanaan gedung tingkat tinggi di daerah atau zona gempa kuat, sehingga dengan sistem ini dimensi rangka utama yaitu kolom dan balok dapat diperkecil dengan adanya dinding struktur ini Pedoman perencanaan gedung tahan gempa di Indonesia adalah SNI 03-28472002 dan SNI 03-1726-2002 yang membahas tentang perencanaan struktur beton bertulang dan bangunan tahan gempa. Adapun tujuan utama dari SNI 03-28472002 dan SNI 03-1726-2002 adalah membuat struktur tidak runtuh namun boleh mengalami kerusakan non struktural bila menerima gaya lateral yang besar akibat gempa.
II. KONSEP DESAIN Pada sistem ganda sistem rangka akan menerima sedikitnya 25% dari gaya lateral yang bekerja dan shear wall akan menerima paling banyak 75% dari gaya lateral yang bekerja, untuk dapat memenuhi syarat tersebut kita haru mendisain agar prilaku struktur kita dapat sesuai dengan syarat yang ditentukan. Gaya akan terbagi sesuai dengan kekakuan masing-masing elemen, dari sini kita dapat mendisain prilaku dari struktur kita dengan mendisain kekakuannya agar dapat menerima gaya yang diharapkan. Perbandingan kekakuan antara sistem rangka dan shear wall tidak boleh lebih kecil dari 1:3 , agar prilaku struktur sesuai dengan yang kita harapkan. Adapun cara mengontrol struktur untuk membuktikan bahwa struktur tersebut termasuk dual system adalah dengan membandingkan presentase base share yang dihasilkan oleh SRPM dan
shearwall dari masing-masing kombinasi pembebanan. misalkan perbandingannya 20% : 80% Maka : Kekakuan shearwall harus dikurangi dengan cara mengurangi Inersianya atau dengan menambah kekakuan frame. misalkan perbandingannya 30% : 70% Maka : perbandingan kekakuan frame dan shearwall sudah memenuhi persyaratan sistem ganda. Preliminary desain dinding geser Perhitungan dimensi shearwall sesuai dengan peraturan SNI 03 – 2847 – 2002 Pasal 16.5.3 yaitu t ≥ 1/25h atau 100 mm dan menurut SNI 03-1726-2002 h = 4m
t
1 1 x4 0,16 m htiaplantai t 25 25
dipakai t = 40 cm Setelah kita mendapatkan denah struktur berdasarkan hasil preliminary desain kekakuan frame dan shearwall, adapun langkah-langkah selanjutnya adalah sbb : Menghitung pembebanan akibat beban gravitasi dan beban gempa Merancang permodelan struktur : Balok dan kolom dimodelkan sebagai 3D frame Shearwall dimodelkan sebagai membran area Memasukkan pembebanan beserta kombinasi pembebanannya sesuai SNI 03-2847-2002 ke dalam permodelan struktur. Run analisis ETABS v.9.7.1 Chek apakah struktur menerima gayagaya sesuai dengan kekakuannya sebagaimana telah didesain dari preliminary. Langkahnya adalah dengan menjumlahkan reaksi perletakan horisontal pada frame dan pada shearwall, apakah jumlah reaksi perletakan frame dibandingkakan jumlah reaksi perletakan shearwall sudah memenuhi persyaratan 25% : 75%.
2
IV. HASIL PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER
III. METODOLOGI Data perencanaan : Type bangunan : Zone gempa : Tinggi bangunan : Jumlah lantai : Mutu beton (fc’) : Mutu baja (fy) :
Perkantoran Zone 6 38,85 m 10 lantai 40 Mpa 400 Mpa
1. Pelat lantai Atap : - Tebal - Tul tump arah x - Tul lap arah x - Tul tump arah y - Tul lap arah y - Tul susut&suhu
: 12 cm : Ø 12 – 180 : Ø 12 – 180 : Ø 12 – 180 : Ø 12 – 180 : Ø 8 – 200
Alur metodologi :
Gambar Tulangan Pelat Lt Atap
Pelat Lt ground s.d 9 : - Tebal : 12 cm - Tul tump arah x : Ø 12 – 100 - Tul lap arah x : Ø 12 – 100 - Tul tump arah y : Ø 12 – 100 - Tul lap arah y : Ø 12 – 100 - Tul susut&suhu : Ø 8 – 200
Diagram Alir Penyelesaian Tugas Akhir
Gambar Tulangan Pelat Lt dasar s/d Lt 9
3
3. Tangga :
Jumlah tanjakan (n)
150 :( ) 13, 6
= 11 buah Kemiringan Tangga (α) : arc tan
13, 6 =24° 30 Panjang miring tangga (lk) = 2682 1502 = 307,12 cm
16
16
16
180
82
Mutu beton(f’c) : 40 Mpa Mutu Baja (fy) : 400 Mpa Ketinggian (h) : 300 cm Tinggi bordes : 150 cm Lebar bordes : 116,5 cm Bentang datar tangga : 268 cm Lebar anak tangga : 120 cm Lebar injakan anak tangga(t): 30 cm Tinggi inj. anak tangga(i) :13,6cm Tebal Plat dasar Tangga : 12 cm Tebal Plat Bordes : 12 cm
26°
Data perencanaan struktur tangga :
Gambar : Penulangan Tangga
4. Balok Anak Direncanakan : Mutu Beton (f’c) = 40 Mpa Mutu Baja Tul. Lentur (fy) = 400 Mpa Diameter Tul. Utama (D) =16 mm Diameter Tul. Sengkang () =12 mm Selimut Beton (t)= 50 mm Lebar penampang (b) = 300 mm Dimensi balok Lift : 30 x 50 cm2 Tul.utama : D16 mm Tul.sengkang : Ø 12 – 100 mm
Spesifikasi tangga type : - Tul tangga arah x : D16–200 - Tul tangga arah y : Ø10–200 - Tul bordes arah x : D16–125 - Tul bordes arah y : Ø10–250
Gambar Tulangan Balok Anak (B 30/50)
Gambar : Sketsa Tangga
5. Perencanaan Lift Tipe lift : Passenger Merk : Hyunday Kapasitas : 15 orang/100kg Lebar pintu (opening width) : 900 mm Dimensi ruang luncur (hoistway) : 4200 x 2200 mm2 Dimensi sangkar (car size) Inside : 1600 x 1500 mm2 Outside : 1660 x 1665 mm2 Dimensi ruang mesin: 4400 x 3850 mm2 Dimensi ruang luncur:4200 x 2130 mm2
4
Beban reaksi ruang mesin R1 = 5450 kg (berat mesin penggerak lift + beban kereta + perlengkapan) R2 = 4300 kg (berat bandul pemberat + perlengkapan)
Gambar : Penulangan Balok Penumpu Depan
V.
KONTROL HASIL ANALSIS STRUKTUR
Gambar Perencanaan Lift
= ( 1 + ( k 1 k2 V )) > 1,15 = ( 1 + ( 0,6 1,3 1 )) > 1,15 = 1,78 > 1,15 P=R2 = 4300 kg 1,78 = 7 654 kg Balok Pemisah Sangkar Dimensi balok Lift Tul.utama Tul.sengkang
: 30 x 50 cm2 : D16 mm : Ø 10 – 110 mm Gambar : Pemodelan struktur
Gambar : Penulangan Balok Pemisah Sangkar
Balok Penumpu Depan Dimensi balok Lift Tul.utama Tul.sengkang
1. Kontrol Dual System Dari hasil analisis struktur menggunakan ETABS, dapat dilihat bahwa presentase dari SRPM untuk semua kombinasi pembebanan gempa selalu nilainya lebih besar daripada 25%, sehingga konfigurasi struktur gedung ini telah memenuhi syarat sebagai struktur Dual System menurut SNI 1726 ps 5.2.3.
: 30 x 50 cm2 : D16 mm : Ø 12 – 100 mm
5
Arah Y Ty < ξ n 1,318 < 0,15 x 10 1,318 < 1,5 Ok
Tabel : Nilai cek prosentase base shear SRPM dan shearwall No
Presentase Dalam M enahan Gempa % FX FY Shearwall SRPM Shearwall
Kombinasi
SRPM 1
1,2 D + 1,2 SD + 1 LS + 1 RSPX
2
1,2 D + 1,2 D + 1,0 L + - 1,0 RSPX
3
1,2 D + 1,2 SD + 1 LS + 1 RSPY
4
1,2 D + 1,2 SD + 1 LS + -1 RSPY
5
0,9 D + 0,9 SD + 1 RSPX
6
0,9 D + 0,9 SD + -1 RSPX
7
0,9 D + 0,9 SD + 1 RSPY
8
0,9 D + 0,9 SD + -1 RSPY
25.31 23.81 25.03 23.81 25.78 11.54 25.36 11.54 25.34 24.85
74.69 76.19 74.97 76.19 74.22 88.46 74.64 88.46 74.66 75.15
30.92 23.11 31.86 23.11 27.75 43.08 27.96 43.08 33.00 19.53
69.08 76.89 68.14 76.89 72.25 56.92 72.04 56.92 67.00 80.47
26.22 24.85 25.70 12.98
73.78 75.15 74.30 87.02
31.36 19.53 26.95 39.78
68.64 80.47 73.05 60.22
25.63 12.98
74.37 87.02
25.13 39.78
74.87 60.22
Arah X Ty < ξ n 1,214 < 0,15 x 10 1,214 < 1,5 Ok Sehingga berdasarkan waktu getar alami fundamental struktur gedung masih memenuhi batas kontrol waktu getar alami.
2. Kontrol Kinerja Struktur Gedung Kontrol terhadap simpangan arah sumbu x dan sumbu y memenuhi syarat dapat dilihat pada tabel berikut ini :
VI. HASIL PERENCANAAN STRUKTUR PRIMER
Tabel : Kontrol simpangan antar tingkat arah sumbu x Lantai 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
hx
Ds
m 38.5 34 30 26 22 18 14 10 6 3
mm 30.578 27.734 24.728 21.37 17.748 13.952 10.101 6.331 2.823 0
drift Ds mm 5.67 3.01 3.36 3.62 3.80 3.85 3.77 3.51 2.82 0.00
z 0,7R/1
5.95
drift syarat drift Dm Ds mm mm 33.7187 14.12 17.8857 14.12 19.9801 14.12 21.5509 14.12 22.5862 14.12 22.9135 14.12 22.4315 14.12 20.8726 14.12 16.7969 14.12 0 14.12
syarat drift Dm mm 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80
ket ok ok ok ok ok ok ok ok ok ok
1. Balok Dimensi balok:
60/90 cm 60/85 cm
Tul.utama : D22 mm Tul.sengkang : 12 mm Tebal selimut beton : 40 mm
Tabel : Kontrol simpangan antar tingkat arah sumbu y Lantai 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
hx
Ds
m 38.5 34 30 26 22 18 14 10 6 3
mm 48.889 43.323 37.941 32.246 26.307 20.241 14.233 8.588 3.761 1.161
drift Ds mm 8.17 6.54 5.70 5.94 6.07 6.01 5.65 4.83 2.60 1.16
z 0,7R/1
5.95
drift syarat drift syarat drift Dm Ds Dm mm mm mm 48.588 14.12 80 38.931 14.12 80 33.885 14.12 80 35.337 14.12 80 36.093 14.12 80 35.748 14.12 80 33.588 14.12 80 28.721 14.12 80 15.47 14.12 80 6.908 14.12 80
3. Kontrol Getar Alami Waktu Foundamental Untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel, nilai waktu getar alami fundamental (T) dari struktur gedung harus dibatasi. Berdasarkan persamaan 25 SNI 03–1726–2002 Ps.5.6, waktu getar alami struktur gedung (T) dibatasi sebagai berikut : T<ξn Dimana : ξ = 0,15 ( Wilayah Gempa 6 pada tabel 8. SNI 03–1726–2002) n = jumlah tingkat
ket ok ok ok ok ok ok ok ok ok ok
2. Kolom Dimensi kolom : 75/75 cm Tul.utama : D25 mm Tul.sengkang : 12 mm Tebal selimut beton : 40 mm Kuat lentur : ∑Mc > 6/5 Mg TABEL PENULANGAN KOLOM KODE POTONGAN POSISI KOLOM
K1 TUMPUAN
750
POTONGAN
DIMENSI
K2
750
750
900 x 900
TUMPUAN
LAPANGAN
750
900 x 900
LAPANGAN
400
500
400
500
400 x 500
400 x 500
TULANGAN UTAMA
16 D25
20 D25
10 D22
10 D22
TULANGAN GESER
2 12(Ø12-100)
2 12(Ø12-150)
2 (Ø12-100)
2(Ø12-150)
Gambar : Penulangan kolom
6
580
131
40
131
131
420
131
40
Gambar : Penulangan shearwall
Gambar : Penulangan Kolom
VII. HASIL PERENCANAAN PONDASI Data tanah : Sondir Tiang pancang : Ø 50 cm Kedalaman TP : 12 m : 178,2 ton Pijin 1 TP Dimensi Pile Cap : - Tipe PC-kolom :4,0x4,0x1,0 m3 - TipePC-SW :7,75x5,25x1,0m3
3. Hubungan Balok-Kolom
Gambar : Penulangan Pile Cap kolom Gambar : Analisa Geser di HBK Interior
3. Shearwall
Gambar : Pemodelan shearwall Siku Gambar : Potongan Penulangan Pile Cap kolom
Tul.horisontal : 2D16 – 100 Tul.vertikal : 2D19 – 100 7
Perencanaan Sloof Dimensi : 50/7 cm
Gambar : Penulangan Sloof
V. KESIMPULAN Sesuai dengan tujuan penulisan tugas akhir ini, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Perencanaan pre-elimenari desain dinding geser sesuai SNI 2847 ps 16.5.3.1, didapatkan tebal dinding geser untuk masing-masing type adalah 40 cm. 2. Sesuai dengan SNI 1726, Dual System adalah salah satu sistem struktur yang beban gravitasinya dipikul sepenuhnya oleh space frame, sedangkan beban lateralnya dipikul bersama oleh space frame dan shearwall. Space frame sekurang-kurangnya memikul 25% dari beban lateral dan sisanya dipikul oleh shearwall. Dan hal tersebut telah dibuktikan dari kontrol hasil analisa struktur pada bab VII, dari tabel dapat dilihat bahwa prosentase dari SRPM untuk semua kombinasi pembebanan gempa selalu nilainya lebih besar daripada 25%, sehingga konfigurasi struktur gedung ini telah memenuhi syarat sebagai struktur Dual System menurut SNI 1726 ps 5.2.3. 3. Perhitungan penulangan dinding geser struktural khusus (DSBK) telah memenuhi persyaratan-persyaratan yang diatur dalam SNI 2847 ps 13 tentang geser, pasal 16 tentang dinding, dan pasal 23 untuk dinding dengan ketentuan khusus untuk perencanaan gempa. 4. Dari hasil perancangan struktur gedung PT.PGN Surabaya dengan menggunakan Sistem Ganda didapatkan data-data perencanaan sebagai berikut : o Mutu Beton : 40 Mpa o Mutu Baja : 400 Mpa o Tebal Pelat Atap : 14 cm
Tebal Pelat Lantai: 12 cm Jumlah Lantai : 10 Lantai Ketinggian Tiap Lantai:3,0&4,0 meter Tinggi Total Gedung: 38,85 meter Dimensi Kolom : 75 x 75 cm (tulangan utama D25 mm dan sengkang Ø 12 mm) o Dimensi Balok : 60 x 90 cm (tulangan utama D22 mm dan sengkang Ø 12 mm) o Dimensi Balok : 60 x 85 cm (tulangan utama D22 mm dan sengkang Ø 12 mm) o Dimensi Balok : 50 x 70 cm (tulangan utama D22 mm dan sengkang Ø 12 mm) 5. Struktur bawah bangunan terdiri dari 2 jenis pilecap, yaitu pilecap pondasi kolom dan pilecap pondasi shearwall. Keduanya menggunakan tiang pancang pracetak dengan diameter 50. o o o o o
VI. SARAN Perlu dilakukan studi yang lebih mendalam untuk merencana struktur dengan mempertimbangkan aspek teknis, 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.
VII. DAFTAR PUSTAKA Brosur PT WIKA BETON Indonesia PC Piles. PC SPUN PILES. Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. 1983. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983. Bandung : Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan. Husin, Nur Ahmad. 2006. Struktur Beton I. Surabaya : Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan ITS. Isdarmanu,dkk. 2006. Struktur Baja I. Surabaya : Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan ITS.
8
Panitia Teknik Konstruksi dan Bangunan. 2002. SNI-03-1726-2002 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung. Badan Standardisasi Nasional. Panitia Teknik Konstruksi dan Bangunan. 2002. SNI-03-1729-2002 Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. Badan Standardisasi Nasional Panitia Teknik Konstruksi dan Bangunan. 2002. SNI-03-2847-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Badan Standardisasi Nasional. Purwono, Rachmat. 2005. Perencanaan Struktur beton Bertulang Tahan Gempa. Surabaya : itspress. Purwono, Rachmat, dkk. 2007. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung SNI-032847-2002 Dilengkapi Penjelasan (S2002). Surabaya : itspress. Wang, C. K. dan Charles G Salmon. 1985. Desain Beton Bertulang Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
LAMPIRAN
Gambar Denah Pembalokan Lt 1
Gambar Denah Pembalokan Lt 2
Gambar Denah Pembalokan Lt 3 s/d atap
9
Gambar potongan bangunan
10
