HALAMAN JUDUL
TUGAS AKHIR - PS1380
MODIFIKASI PERENCANAAN GEDUNG DIAGNOSTIK TEPADU RUMAH SAKIT UMUM HAJI SURABAYA DENGAN MENGGUNAKAN BEBERAPA BALOK PRATEKAN ERIN SURYANI NRP 3105 100 113 Dosen Pembimbing Endah Wahyuni, ST., MSc., Ph.D Prof. Dr. Ir. I Gusti Putu Raka Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009
FINAL PROJECT - PS1380
MODIFICATION DESIGN OF DIAGNOSTIK TERPADU HAJI SURABAYA GENERAL HOSPITAL BUILDING WITH PRESTRESSED CONCRETE ERIN SURYANI NRP 3105100113 Supervisor Endah Wahyuni, ST., MSc., Ph.D Prof. Dr. Ir. I Gusti Putu Raka
DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING Faculty of Civil Engineering and Planning Sepuluh Nopember Institure of Technology Surabaya 2008
Modifikasi Perencanaan Gedung Diagnostik Terpadu Rumah Sakit Umum Haji Surabaya Dengan Beberapa Balok Pratekan TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Bidang Studi Struktur Program Studi S-1 Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Oleh : ERIN SURYANI Nrp 3105100113 Disetujui oleh Tim Penguji Tugas Akhir :
Endah Wahyuni, ST., MSc., Ph.D NIP : 132135224
Prof. Dr. Ir. I Gusti Putu Raka NIP : 130532002
SURABAYA JULI, 2009
iii
MODIFIKASI PERENCANAAN GEDUNG DIAGNOSTIK TERPADU RUMAH SAKIT UMUM HAJI SURABAYA DENGAN BEBERAPA BALOK PRATEKAN Nama Mahasiswa NRP Jurusan Dosen Pembimbing
: : : :
ERIN SURYANI 3105100113 Teknik Sipil FTSP-ITS Endah Wahyuni, ST., MSc., Ph.D Prof. Dr. Ir. I Gusti Putu Raka
ABSTRAK Modifikasi perencanaan Gedung Diagnostik Terpadu Rumah Sakit Umum Haji Surabaya dengan menggunakan beberapa balok pratekan ini merupakan salah satu aplikasi mata kuliah beton pratekan yang diberikan di Jurusan Teknik Sipil. Beton pratekan merupakan salah satu teknologi struktur yang mulai dikembangkan dewasa ini untuk keperluan pembangunan gedung bertingkat. Struktur gedung Diagnostik Terpadu Rumah Sakit Umum Haji Surabaya yang sudah ada, menggunakan sistem beton bertulang konvensional biasa dengan jumlah lantai 8 lantai dengan lantai atap. Gedung tersebut berada pada wilayah dengan zona gempa 3 sehingga analisa strukturnya menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah. Modifikasi yang dilakukan antara lain: Atap baja dimodifikasi menjadi atap beton dan ruang pertemuan lantai 8 dimodifikasi dengan beberapa balok pratekan .Dari modifikasi ini nantinya akan diambil pertimbangan /kesimpulan antara perencanaan awal dan sesudah modifikasi. Permasalahan yang dibahas dalam perencanaan modifikasi gedung Diagnostik Terpadu Rumah Sakit Umum Haji Surabaya ini meliputi : permodelan struktur, perencanaan struktur utama (balok pratekan) dan control structural. Dalam perhitungan mengacu pada SNI : 03 – 1726 – 2002 dan SNI: 03 – 2847 – 2002. Diharapkan dari perhitungan modifikasi ini dapat diaplikasikan di dalam perencanaan bangunan sejenis di daerah lain. Kata kunci: Beton pratekan, Gedung Diagnostik Terpadu Rumah Sakit Umum Haji Surabaya
MODIFICATION DESIGN OF DIAGNOSTIK TERPADU HAJI SURABAYA GENERAL HOSPITAL BUILDING WITH PRESTRESSED CONCRETE Student’s Name NRP Major of Department Supervisor
: : : :
ERIN SURYANI 3105 100 113 Civil Engineering, FTSP-ITS Endah Wahyuni, ST., Msc., Ph.D Prof. Dr. Ir. I Gusti Putu Raka
Abstract Design modification of Diagnostik Terpadu Haji Surabaya general hospital with prestressed concrete is one of the application subjec from prestressed concrete structure which given in Civil Engineering in ITS Surabaya. Prestressed concrete is one of structure technology which develops nowadays to build multistoried buildings. Diagnostic Terpadu Haji Surabaya general hospital building which using convensional concrete method have 8 stories and roof structure. This building is located in earthquake’s zone 3 so the analysis structure of this building applied Intermediate Moment Resisting Frame System. Modification that done, they are : steel roof is modified be concrete roof and hall room at eighth story is modified with some prestress concrete. This modification will be compared and can be concluded from the first design and after re-design. The problem that will be discussed in this modification building structure design of Diagnostic Terpadu Haji Surabaya general hospital are structural model, design of main structure (prestressed concrete), and structural control. This calculation heeded in SNI : 03 – 1726 – 2002 and SNI 03 – 2847 – 2002. This modification calculation expected can be applied at the same building structure design at other place. Keywords: prestressed concrete, building structure design of Diagnostik Terpadu Haji Surabaya general hospital .
vi
KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah yang tercurah tanpa batas kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Modifikasi Perencanaan Gedung Diagnostik Terpadu Rumah Sakit Umum Haji Surabaya Dengan Beberapa Balok Pratekan”. Kesempatan untuk mengerjakan Tugas Akhir ini bagi penulis adalah sebuah kesempatan yang berharga dan luar biasa. Melalui kesempatan tersebut, penulis dapat memperdalam ilmu yang diperoleh selama perkuliahan dan sekaligus mengaplikasikannya secara langsung. Selesainya pengerjaan Tugas Akhir ini merupakan salah satu prasyarat untuk menyelesaikan jenjang pendidikan program strata satu pada Jurusan Teknik Sipil ITS, harapan penulis semoga hal ini menjadi awal untuk lebih meningkatkan kompetensi dan pengabdian terhadap nusa, bangsa, dan agama. Penyelesaian Tugas Akhir ini tidak lepas dari dukungan dan bantuan yang diberikan dengan tulus oleh banyak pihak. Oleh karena itu penulis merasa perlu untuk menyampaikan penghormatan dan rasa terima kasih kepada: 1. Bapak dan Ibu, sungguh tanpa semua pengorbanan, dukungan, doa, kasih sayang, serta kesabaran Bapak dan Ibu dalam merawat dan membesarkan penulis hingga saat ini, penulis bukanlah siapa-siapa. 2. Ibu Endah Wahyuni, ST., MSc., Ph.D dan Bapak Prof. Dr. Ir. I Gusti Putu Raka selaku dosen pembimbing atas bimbingan selama pengerjaan Tugas Akhir. 3. Reski, Luluk, Novita, Gope, Inay, Irul, M.Andrik, Destri dan fauzi atas pencerahan-pencerahannya. Serta
vii
segenap keluarga besar TS 2005 yang lain atas rasa persaudaraan yang telah diberikan kepada penulis. 4. Segenap dosen dan staf pengajar yang telah memberikan segala ilmu, pengetahuan, bantuan dan kemudahan kepada penulis selama menjalani kuliah di Teknik Sipil ITS. 5. Seluruh jajaran dan staf tata usaha Teknik Sipil ITS yang telah memperlancar proses administrasi akademik penulis. 6. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir. Semoga Allah membalas amal dan kebaikan pihak-pihak yang telah penulis sebutkan di atas. Penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang membangun guna menyempurnakan Tugas Akhir ini. Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat menjadi karya yang bermanfaat. Surabaya, Juni 2009 Penulis
HALAMAN PENGESAHAN
viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ........................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ............................................ v KATA PENGANTAR ...................................................... vii DAFTAR ISI...................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ........................................................ xv DAFTAR TABEL........................................................... xvii BAB I PENDAHULUAN ................................................... 1 1.1
Latar Belakang................................................................... 1
1.2
Perumusan Masalah .......................................................... 3
1.3
Tujuan................................................................................. 3
1.4
Batasan Masalah ................................................................ 4
1.5
Manfaat............................................................................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA........................................ 7 2.1
Umum.................................................................................. 7
2.2
Peraturan Struktur............................................................ 7
2.3
Pembebanan ....................................................................... 7
2.4
Kombinasi Pembebanan.................................................... 8
2.5
Sistem Struktur .................................................................. 8
2.6
Struktur Gedung Beraturan dan Tidak Beraturan ........ 9
2.7
Komponen Lentur SRPMM............................................ 10
2.8
Pembebanan Terhadap Gempa ...................................... 12
2.9
Struktur Beton Pratekan................................................. 15
BAB III METODOLOGI ................................................ 36 ix
3.1
Alur Perencanaan Struktur Gedung...............................37
3.2
Alur Perencanaan Beton Pratekan..................................40
BAB IV PRELIMINARY DESIGN.................................47 4.1
Data perencanaan .............................................................47
4.2
Item Pembebanan .............................................................47
4.3
Peraturan Perencanaan Balok.........................................48
4.3.1
Perencanaan dimensi balok induk.................................49
4.3.2
Perencanaan dimensi balok induk pratekan..................49
4.3.3
Perencanaan dimensi balok anak ..................................50
4.3.4
Perencanaan dimensi pelat............................................50
4.3.4.1
4.3.5
Perhitungan tebal pelat rencana ......................................... 53
Perencanaan dimensi kolom .........................................59
BAB V PERENCANAAN GEMPA.................................63 5.1
Umum ................................................................................63
5.2
Pembebanan Gempa Statis ..............................................63
5.2.1
Data Gedung .................................................................63
5.2.2
Perhitungan Berat Struktur ...........................................64
5.3 5.3.1
Lantai Tingkat Sebagai Diafragma ...............................70
5.3.2
Arah Pembebanan.........................................................70
5.3.3
Faktor Respons Gempa (C) ..........................................70
5.3.4
Respon Spektrum Rencana ...........................................71
5.4
Kontrol Gaya Geser Dasar (Base Shear) ........................72
5.5
Kontrol Waktu Getar Alami Fundamental (T)..............73
5.6
Kontrol Simpangan (∆) ....................................................73
5.6.1
x
Pembebanan Gempa Dinamis .........................................69
Perhitungan Drift (∆) ....................................................74
5.7
Perhitungan Kuat Geser.................................................. 76
BAB VI STRUKTUR SEKUNDER................................ 79 6.1
Umum................................................................................ 79
6.2
Perencanaan Pelat............................................................ 79
6.2.1
Data perencanaan ......................................................... 79
6.2.2
Pembebanan pelat lantai............................................... 80
6.2.3
Penulangan pelat lantai ................................................ 80
6.2.4
Pembebanan pelat Atap................................................ 87
6.2.5
Penulangan pelat atap................................................... 89
6.3
Perencanaan Balok Lift ................................................... 93
6.3.1
Pembebanan Ruang Lift............................................... 95
6.3.2
Permodelan Struktur .................................................... 96
6.3.3
Penulangan Balok Penumpu Depan (30/40) ................ 97
6.3.4
Penulangan Balok Penumpu Belakang (30/40).......... 102
6.4
Perencanaan Tangga...................................................... 107
6.4.1
Data Perencanaan Tangga .......................................... 108
6.4.2
Penulangan Pelat Tangga ........................................... 114
6.4.3
Penulangan Pelat Bordes............................................ 116
6.4.4
Perhitungan Balok Bordes ......................................... 117
6.4.5
Penulangan Lentur Balok Bordes............................... 118
6.4.6
Penulangan Geser Balok Bordes................................ 121
6.5
Perhitungan Balok Anak ............................................... 122
6.5.1
Balok Anak 30/40 pada komponen prategang ........... 122
6.5.1.1
Penulangan Lentur ............................................................124
6.5.1.2
Perhitungan Penulangan Lentur Lapangan .......................126
6.5.1.3
Penulangan geser ..............................................................127
xi
6.5.1.4
Penulangan Torsi ............................................................. 128
6.5.1.5
Kontrol dan panjang penyaluran ...................................... 129
6.5.1.6
Kontrol lendutan .............................................................. 129
6.5.1.7
Kontrol Retak................................................................... 129
6.5.1.8
Panjang Penyaluran.......................................................... 132
6.5.2
Balok Anak 30/40 pada komponen non prategang .....133
6.5.2.1
Penulangan Lentur ........................................................... 135
6.5.2.2
Perhitungan Penulangan Lentur Lapangan....................... 137
6.5.2.3
Penulangan geser ............................................................. 138
6.5.2.4
Penulangan Torsi ............................................................. 139
6.5.2.5
Kontrol dan panjang penyaluran ...................................... 140
6.5.2.6
Kontrol lendutan .............................................................. 140
6.5.2.7
Kontrol Retak................................................................... 140
6.5.2.8
Panjang Penyaluran.......................................................... 143
BAB VII STRUKTUR PRIMER ...................................145 7.1
UMUM.............................................................................145
7.2
PERENCANAAN BALOK INDUK..............................145
7.2.1
Balok induk 1 portal 6 ...............................................145
7.2.1.1
Data dan Perencanaan ...................................................... 146
7.2.1.2
Penulangan lentur ............................................................ 148
7.2.1.3
Tumpuan kiri akibat gempa kanan................................... 148
7.2.1.4
Tumpuan kiri akibat gempa kiri....................................... 149
7.2.1.5
Cek momen nominal tulangan tumpuan kiri terpasang .... 152
7.2.1.6
Penulangan Lentur Lapangan........................................... 158
7.2.1.7
Cek Nominal Tulangan Lapangan Terpasang .................. 161
7.2.1.8
Tumpuan kanan akibat gempa kanan ............................... 162
7.2.1.9
Tumpuan kanan akibat gempa kiri ................................... 163
7.2.1.10 Cek momen nominal tulangan tumpuan kanan terpasang 165
xii
7.2.1.11 Penulangan geser ..............................................................171 7.2.1.12 Pemasangan tulangan geser pada daerah sendi plastis......172 7.2.1.13 Pemasangan tulangan geser di luar daerah sendi plastis ...174 7.2.1.14 Kontrol lendutan ...............................................................176 7.2.1.15 Kontrol retak.....................................................................176 7.2.1.16 Panjang penyaluran...........................................................179
7.3
KOLOM.......................................................................... 181
7.3.1
Data perencanaan ....................................................... 181
7.3.2
Kontrol kuat geser rencana......................................... 183
7.3.3
Pengekangan kolom didaerah sendi plastis ................ 184
7.3.4
Pengekangan kolom diluar sendi plastis .................... 185
7.3.5
Perencanaan Hubungan balok – kolom...................... 187
7.4
PERENCANAAN BALOK PRATEKAN .................... 187
7.4.1
Data Perencanaan....................................................... 189
7.4.2
Perhitungan Daerah Limit Kabel ............................... 192
7.4.2.1
Daerah limit kabel ............................................................192
7.4.3
Kontrol tegangan........................................................ 193
7.4.4
Menentukan jumlah kabel.......................................... 195
7.4.5
Kehilangan Prategang ................................................ 196
7.4.5.1
Kehilangan Langsung .......................................................197
7.4.5.2
Kehilangan Prategang Tidak Langsung ............................204
7.4.5.3
Perhitungan Tahapan pada Kehilangan Prategang Tak Langsung ..........................................................................208
7.4.6
Kontrol Lendutan ....................................................... 216
7.4.6.1
Lendutan Ijin ....................................................................216
7.4.6.2
Lendutan Awal Saat Transfer ...........................................216
7.4.6.3
Lendutan Saat Beban Bekerja Saat F Efektif....................219
7.4.7
Momen Retak............................................................. 221
xiii
7.4.8
Penulangan Tarik Tambahan ......................................222
7.4.9
Penulangan Akibat Beban Gempa ..............................222
7.4.9.1
Penulangan Lunak Akibat Beban Gempa Negatif............ 222
7.4.9.2
Penulangan Lunak Akibat Beban Gempa Positif ............. 225
7.4.10
Kontrol Nominal.........................................................227
7.4.10.1 Daerah Tumpuan.............................................................. 228 7.4.10.2 Daerah Lapangan ............................................................. 231
7.4.11
Penulangan Geser .......................................................232
7.4.11.1 Perhitungan kuat geser pada tumpuan.............................. 233 7.4.11.2 Penulangan geser tumpuan............................................... 236 7.4.11.3 Perhitungan kuat geser pada lapangan ............................. 237 7.4.11.4 Penulangan geser tumpuan............................................... 239 7.4.11.5 Daerah pengangkuran ...................................................... 241
BAB VIII PENUTUP ......................................................243 8.1
KESIMPULAN ...............................................................243
8.2
SARAN ............................................................................244
DAFTAR PUSTAKA......................................................245
xiv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gaya lintang yang terjadi pada balok SRPMM ..... 10 Gambar 2.2 Respons spektrum gempa rencana .......................... 13 Gambar 2.3 Balok dengan tumpuan sederhana diberi Gaya Prategang F melalui titik beratnya ............................................... 15 Gambar 2.4 Perpendekan elastis................................................... 19 Gambar 2.5 Perubahan bentuk longitudinal balok..................... 23 Gambar 2.6 Momen retak yang terjadi........................................ 24 Gambar 2.7 Kategori retak ........................................................... 29 Gambar 2.8 Skema penampang dalam keadaan lentur batas.... 32 Gambar 2.9 Persamaan – persamaan chamber akibat gaya prategang (balok di atas dua perletakan)..................................... 33 Gambar 2.10 Persamaan – persamaan untuk menghitung lendutan akibat beban gravitasi.................................................... 34 Gambar 3.1 Flowcart Metodologi Perencanaan Struktur Gedung .......................................................................................................... 40 Gambar 3.2 Flowcart Metodologi Perencanaan Balok Beton Pratekan .......................................................................................... 46 Gambar 4.1 daerah pembebanan terbesar kolom ....................... 60 Gambar 5.1 Grafik nilai C-T zona gempa 3 ................................ 71 Gambar 6.1 Diagram tegangan regangan pada kondisi balanced .......................................................................................................... 80 Gambar 6.2 Penulangan pelat lantai ............................................ 83 Gambar 6.3 Denah ruang lift ........................................................ 94 Gambar 6.4 Pemodelan.................................................................. 96
xv
Gambar 6.5 Kondisi Batas Geser Balok Penumpu Depan ........101 Gambar 6.6 Kondisi Batas Geser Balok Penumpu Depan ........106 Gambar 6.7 Rencana Tangga ......................................................109 Gambar 6.8 Pembebanan Tangga ...............................................111 Gambar 6.9 Bidang N Tangga .....................................................112 Gambar 6.10 Bidang D Tangga ...................................................112 Gambar 6.11 Bidang M Tangga ..................................................113 Gambar 7.1 Hasil Analisa Momen Balok Induk Eksterior 1-AB Lantai 2 ..........................................................................................146 Gambar 7.2 Penulangan Tumpuan kiri ......................................151 Gambar 7.3 Penulangan Tumpuan kiri ......................................152 Gambar 7.4 Penulangan Tumpuan kiri ......................................155 Gambar 7.5 Cek balok T untuk penulangan lentur lapangan ..158 Gambar 7.6 Penulangan Lapangan.............................................161 Gambar 7.7 Penulangan tumpuan kanan ...................................165 Gambar 7.8 Penulangan Tumpuan kanan..................................166 Gambar 7.9 Penulangan Tumpuan kanan..................................169 Gambar 7.10 Kolom C54 Story 2 .................................................181 Gambar 7.11 Diagram interaksi kolom ......................................183 Gambar 7.12 Penampang balok pratekan ..................................188 Gambar 7.13 Daerah limit kabel .................................................192 Gambar 7.14 Hasil Analisa SAP Akibat Kekangan Kolom ......203 Gambar 7.15 Penampang Balok Prategang................................211
xvi
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Dimensi balok induk.................................................... 49 Tabel 4.2 Dimensi balok anak ..................................................... 50 Tabel 4.3 Tabel nilai β dari beragai macam pelat........................ 54 Tabel 5.1 Berat struktur per lantai ............................................... 69 Tabel 5.2 Hasil output periode .................................................... 72 Tabel 5.3 Simpangan ................................................................... 74 Tabel 5.4 Analisa ∆s akibat gempa arah x ................................... 75 Tabel 5.5 Analisa ∆m akibat gempa arah x .................................. 75 Tabel 5.6 Analisa ∆s akibat gempa arah y ................................... 75 Tabel 5.7 Analisa ∆m akibat gempa arah y .................................. 76 Tabel 6.1 Penulangan Pelat ......................................................... 87 Tabel 7.3 Nilai momen B22-B23 Story 5 .................................. 147 Tabel 7.3 Gaya dalam kolom C54 story 2 ................................. 182 Tabel 7.3 Tabel Koefisien Susut Post Tension .......................... 207
xvii
