KAJIAN STRUKTUR KUBAH MASJID DI SURABAYA Nur Ahmad Husin Program Diploma Teknik Sipil-FTSP ITS Jl. Raya Menur No. 127 Surabaya Tel : 031-5947637 Fax : 031-5938025 Email :
[email protected] ,
[email protected]
ABSTRAK Pada tanggal 24 April 2008 setelah mendapatkan informasi terkait dengan kondisi eksisting struktur masjid di Surabaya yang mengalami retak pada bagian kolom utama yang mendukung kubah dengan kondisi scafolding yang mendukung kubah belum dilepas. Pada saat itu kondisi fisik struktur masjid di Surabaya tersebut pada tahapan hampir selesai pelaksanaan pembangunannya. Karena menurut pengamatan kondisinya secara struktur cukup berbahaya selanjutnya pihak owner minta untuk dilakukan kajian terhadap pembangunan struktur masjid di Surabaya tersebut. Selanjutnya dilakukan Penelitian tehadap kondisi retak yang terjadi untuk mengetahui lebih jauh kondisi retak kolom utama tersebut dan penyebab terjadinya retak pada kolom utama pendukung kubah. Penelitian lapangan memperoleh informasi adanya perubahan diameter kubah menjadi lebih kecil dari perencanaan sebelumnya tanpa adanya redisain terhadap elemen struktur pendukung kubah. Setelah dilakukan Penelitian lapangan dan mempelajari gambar disain/As buillt drawing dan dilakukan kajian terhadap kondisi eksisting disain diperoleh informasi mengenai kapasitas kolom utama pendukung kubah tidak mampu memikul beban lentur yang terjadi. Hal itu ditandai dengan retaknya kolom utama pendukung kubah berdiameter 70 cm manakala scafolding hendak dilepas. Berdasarkan hasil kajian selanjutnya dilakukan upaya perkuatan kolom pendukung kubah untuk mengantisipasi gaya lentur yang mungkin akan terjadi. Perkuatan terhadap struktur kubah masjid di Surabaya tersebut menggunakan baja WF untuk merubah perilaku struktur kubah dari elemen dengan dominasi lentur menjadi elemen dengan dominasi gaya aksial. Kata kunci: Retak, Penelitian, Kajian
A. PENDAHULUAN Pada awalnya kondisi pembangunan masjid di Surabaya tersebut berjalan sebagaimana yang direncanakan sampai pada tahapan pengecoran struktur kubah. Selama pelaksanaan fisik struktur masjid di Surabaya tersebut dilakukan perubahan diameter kubah yang awalnya tumpuannya tepat diatas kolom utama menjadi mengecil sehingga titik tumpu kubah yang baru mempunyai eksentrisitas terhadap kolom utama pendukung kubah. Setelah pengecoran kubah masjid tersebut umur betonnya memenuhi dilakukanlah tahapan pelepasan scafolding. Pada saat hendak dilakukan pelepasan scafolding tersebut permasalahan muncul yakni dengan timbulnya retak pada sisi luar elemen struktur kolom pendukung kubah dengan bentuk retak datar melingkar sesuai bentuk kolom yang berbentuk bulat dengan diameter kolom 70 cm. Berdasarkan kondisi eksisting tersebut selanjutnya perlu dilakukan kajian terhadap penyebab terjadinya retak pada elemen kolom serta mencari solusi terhadap permasalahan tersebut dengan tetap memprioritaskan kekuatan dan keamanan struktur masjid Surabaya tersebut. B. PENGUMPULAN DATA-DATA TEKNIS Untuk keperluan kajian pembangunan struktur masjid di Surabaya ini diperlukan data-data teknis yang berkaitan dengan perencanaan dan kenyataan yang ada di lapangan. Untuk keperluan kajian kekuatan ISBN 978-979-18342-1-6
struktur masjid di Surabaya ini data-data teknis yang diperlukan meliputi : 1. Gambar disain/As built drawing 2. Data Tanah 3. Spesifikasi bahan dan hasil tes material yang telah dilakukan Adapun mutu material yang dipergunakan pada pembangunan struktur masjid di Surabaya tersebut sebagaimana ditunjukkan pada table 1 berikut, Tabel 1: Mutu material yang dipergunakan Jenis Material Beton Baja
Mutu (kg/cm2) 250
Diameter, Mutu (mm, MPa) 12, 240 12, 390
C. PENELITIAN DI LAPANGAN Penelitian lapangan dimaksudkan untuk mengamati model retak serta melihat kemungkinan penyebab terjadinya retak pada elemen struktur kolom pendukung kubah. Pada saat dilakukan Penelitian lapangan dikumpulkan pula data-data perencanaan awal untuk kemudian dibandingkan dengan kondisi eksisting struktur pendukung kubah dilapangan. Berdasarkan hasil penelitian di lapangan tampak retak pada elemen struktur kolom sebagaimana ditunjukkan pada gambar 1 berikut. Retak yang terjadi pada elemen kolom membentuk melingkar mendatar pada sisi bagian luar elemen kolom. Hal tersebut menunjukkan adanya perilaku lentur akibat A-41
beban struktur kubah yang mana elemen kolom tidak mampu menerima beban lentur yang terjadi. Kondisi retak terjadi hampir pada semua kolom-kolom utama pendukung kubah yang berdiameter 70 cm. Informasi lain yang diperoleh di lapangan menyebutkan awal dari perencanaan posisi kubah awalnya posisinya tepat pada kolom struktur pendukung kubah akan tetapi didalam perjalanannya diameter kubah diperkecil sehingga elemen kolom struktur dengan mengecilnya diameter kubah secara struktur akan menerima beban momen, sementara itu perencanaan awal dengan posisi kubah tepat pada kolom dominasi beban dari kubah ke kolom adalah aksial akan tetapi dengan dikecilkannya diameter kubah gaya yang diterima kolom meliputi aksial dan momen lentur. Hipotesa awal setelah dilakukan Penelitian lapangan adalah dengan mengecilnya dimeter kubah timbul momen lentur yang harus dipikul elemen kolom yang pada awalnya tidak ada sehingga menimbulkan retak pada elemen kolom utama pendukung kubah dikarenakan penulangan yang ada tidak mampu untuk menahan gaya lentur yang terjadi.
(a) Pemodelan Struktur Masjid di Surabaya
(b) Struktur kubah masjid di Surabaya Gambar 2 : Struktur Masjid di Surabaya
Gambar 1: Retak yang terjadi pada elemen struktur kolom D. EVALUASI STRUKTUR D.1. PEMODELAN STRUKTUR Dari hasil Penelitian dan data-data gambar struktur yang ada selanjutnya dilakukan kajian terhadap struktur masjid di Surabaya tersebut dengan pemodelan frame 3 dimensi untuk melihat perilaku struktur masjid tersebut dengan posisi kubah sesuai dengan yang sudah dilaksanakan di lapangan. Adapun pemodelan struktur masjid di Surabaya tersebut adalah sebagai berikut,
Beban-beban yang bekerja pada evaluasi struktur kubah meliputi beban mati, beban hidup dan beban gempa. Beban mati dalam hal ini adalah berat sendiri struktur dan semua elemen non struktur yang menjadi satu kesatuan dengan struktur utama. Sedangkan beban hidup yang timbul akibat penggunaan. Untuk bangunan masjid beban hidup struktur lantai sebesar 400 kg/m2 sedangkan untuk struktur atap sebesar 100 kg/m2. Dalam evaluasi struktur masjid di Surabaya ini lokasi bangunan berada pada zone gempa 2 sesuai SNI-1726-2002 sebagaimana ditunjukkan pada gambar 3 dan gambar 4.
Gambar 3 : Peta Gempa Indonesia sesuai SNI-17262002
A-42 Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah 2009
Gambar 7 : Aksial yang terjadi pada struktur masjid di Surabaya sebelum ada perkuatan Gambar 4 : Grafik Respons Spektrum Gempa Rencana Adapun kombinasi beban yang ditinjau pada evaluasi struktur masjid di Surabaya ini meliputi : a. Beban mati b. Beban mati + beban hidup c. Beban mati + beban hidup + beban gempa D.2. ANALISA STRUKTUR Dari hasil evaluasi struktur berdasarkan kondisi eksisting diatas diperoleh informasi gaya-gaya dalam yang terjadi sebelum perkuatan meliputi gaya momen, geser maupun aksial yang terjadi pada struktur masjid di Surabaya tersebut sebagaimana ditunjukkan pada gambar 5, 6 dan 7.
D.3. ANALISA KEKUATAN PENAMPANG Dari analisa struktur diperoleh gaya dalam baik momen, geser maupun aksial pada elemen-elemen struktur pendukung kubah. Analisa kekuatan penampang berdasarkan dimensi dan tulangan terpasang menunjukkan penampang yang ada sebagaimana ditunjukkan pada gambar 8 tidak mampu menerima beban-beban yang bekerja. Kondisi ini dilapangan ditunjukkan dengan retaknya elemen struktur kolom sebelum scaffolding penyokong kubah dilepas.
Gambar 8 : Elemen struktur yang tidak mampu menerima beban yang bekerja Gambar 5 : Momen yang terjadi pada struktur masjid di Surabaya sebelum ada perkuatan
Gambar 6 : Geser yang terjadi pada struktur masjid di Surabaya sebelum ada perkuatan
Gambar 8 menunjukkan elemen-elemen struktur yang secara analisa akan bermasalah apabila tidak dilakukan perkuatan meliputi : 1. Kolom pipih 15x70 cm2 2. Balok kantilever 30x60 cm2 3. Balok kantilever 30x50 cm2 4. Balok kantilever 25x50 cm2 5. Kolom 70 cm Elemen-elemen struktur diatas kapasitas penampangnya hanya mencapai 50 persen apabila dibandingkan dengan beban yang bekerja. Hal ini disebabkan ada kesalahan dalam perhitungan beban dengan eksentrisitas antara kolom dengan tumpuan kubah akibat pengecilan dimensi kubah. Sebagai akibatnya, ketika beban yang sebenarnya bekerja pada struktur masjid di Surabaya tersebut, elemenelemen struktur diatas hanya mampu memikul 50% dari beban yang direncanakan. A-43
ISBN 978-979-18342-1-6
5
7 .9 5
7 .9
E. USULAN PERKUATAN STRUKTUR Dari hasil analisa struktur dan analisa penampang yang telah dilakukan, diperoleh hasil bahwa sebagian besar elemen struktur yang bermasalah disebabkan adanya momen yang berlebihan. Oleh karena itu perkuatan yang diusulkan harus bertujuan untuk mengurangi pengaruh momen yang berlebihan tersebut. Dari berbagai alternatif yang memungkinkan serta dengan mempertimbangkan aspek pembiayaan dan kemudahan pelaksanaan, maka diusulkan memakai perkuatan dengan memasang strut untuk mendukung langsung kubah. Strut (batang tekan) berfungsi menyalurkan beban langsung ke kolom, dengan seminimal mungkin menimbulkan efek momen. Strut dibuat dari profil baja WF dan disambungkan ke balok dan kolom dengan memakai dynabolt/hilti atau alat sambung lainnya yang setara. Gambar lokasi perkuatan struktur yang diusulkan dapat dilihat pada Gambar 9.
K olom p ip ih 1 5/70
K olom p ip ih 2 5/70
1 44 4.92
Gambar 10 : Lokasi perkuatan kolom 25x70 cm2
7 .9 5
A1 A3 7 .9
5
A3 A1
A1
A2 A4 28
4
A4
.2 7 55 6. 78
A3
46
04
A3
K O L O M Ø 7 0 cm B alo k 3 0 /6 0
K o n so l 3 0 /5 0
S k u r d iag o n al b aja W F 4 0 0 . 2 0 0 . 8 . 1 3
Pemodelan struktur masjid di Surabaya dengan model perkuatan yang diusulkan adalah sebagaimana ditunjukkan gambar 11. Gaya momen, gaya geser dan gaya aksial yang terjadi setelah struktur diberikan perkuatan dapat dilihat pada gambar 12, gambar 13 dan gambar 14. Gambar 12 menunjukkan secara makro, momen yang terjadi pada elemen-elemen yang bermasalah setelah diperkuat dengan strut, telah jauh berkurang dibandingkan dengan tanpa strut (lihat Gambar 5). Dengan demikian secara konseptual perkuatan dengan strut sangat efektif untuk mereduksi momen yang berlebihan. Gambar 13 dan 14 masing-masing menunjukkan gaya geser dan normal pada struktur masjid setelah diperkuat dengan strut.
K o lo m Ø 7 0 cm K o n so l 3 0 /6 0 + sk u r b aja W F 400. 200. 8. 13
D ENA H SKUR BAW AH
Gambar 9 : Lokasi perkuatan Strut dari profil WF SKALA
1 : 100
Perkuatan tambahan juga diperlukan untuk mendukung langsung struktur kubah, mengingat kolom pipih 15x70 cm2 sudah mengalami retak. Untuk itu perlu tambahan kolom 25x70 cm2 dengan lokasi seperti pada Gambar 10. Gambar 11 : Pemodelan struktur perkuatan masjid di Surabaya
Gambar 12 : Gaya momen struktur masjid setelah perkuatan A-44 Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah 2009
Gambar 13 : Gaya geser struktur masjid setelah perkuatan
Gambar 16 : Visual pelaksanaan perkuatan struktur masjid di Surabaya
Gambar 14 : Gaya aksial struktur masjid setelah perkuatan Adapun detail perkuatan dapat dilihat pada Gambar 14. Strut dibuat dari profil WF400.200 dengan memakai mutu baja BJ 37 (Fe 360). Untuk sambungan ke kolom dan balok memakai dynabolt/hilti atau produl lain yang setara.
B alok ring A ngk er 4D 16 d alam 1 k olom pipih d igrouting
tul.12D 16 + 4D 13
600
B alok 250/600
B egel Ø 1 2-100 K olom p ipih 1 50/ 700
6 D 16
6 D 16 K olom 2 50/700
B eg. Ø 12 -100
F. KESIMPULAN Dari hasil evaluasi struktur masjid di Surabaya dapat disimpulkan beberapa hal terkait dengan permasalahan yang terjadi sebagai berikut : 1. Struktur Masjid di Surabaya sesuai disain awal perlu segera diperkuat agar mampu memikul beban yang direncanakan 2. Perkuatan dengan memasang strut (batang tekan) untuk mentransfer gaya dari tumpuan kubah langsung ke kolom dengan memakai profil baja sangat efektif menghilangkan momen yang berlebihan pada elemen-elemen struktur yang bermasalah diatas 3. Perkuatan tambahan diperlukan untuk memikul kubah beton dengan memasang kolom tambahan ukuran 25 x 70 cm2 4. Dari hasil analisa struktur Masjid Baitul Hamdi dengan memakai perkuatan strut dan kolom tambahan, struktur masjid secara keseluruhan masih dapat memikul beban-beban yang direncanakan
6 D 16 B alok 250/600
4 D 13
A ngk er 4D 16 d alam 1 k olom pipih
600
6 D 16
+ 13.66
B egel Ø 1 2-100
B alok 300/600
650
22
6
460
H IL T I Ø 16 2 sisi
P lat penah an geser teb al 12 m m lebar 2 00 m m dan dilas P lat landasan bentuk U teb al 12 m m + g routing
B aja 2L 7 0. 70. 6 H IL T I 2 Ø 12
S kur, baja W F 400. 200. 8. 13 = 8 buah
P lat peneg ar teb al 8 m m
+ 10.20
°
51
.4 6
20
60
H IL T I Ø 16
D ilas teb al las = 10 m m 810
200
20 0 70 6
1200
total 40 bh P lat ring teb al 12 m m + gro uting
G. DAFTAR PUSTAKA [1] Departemen Pekerjaan Umum., 1987. ” Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung” [2] Badan Standarisasi Nasional, 2002, “Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI-2847-2002)” [3] Badan Standarisasi Nasional, 2002, “Tata Cara Perencanaan Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI1726-2002)”
P lat penah an geser teb al 12 m m lebar 2 00 m m , d ilas.
B K olom Ø 7 00 m m
A
D E T A IL S K U R P O S IS I K O N S O L IN D U K
Gambar 15 : Perkuatan struktur masjid di Surabaya SKALA
1 : 25
Visual pelaksanaan perkuatan struktur masjid di Surabaya tersebut ditunjukkan pada gambar 16 A-45 ISBN 978-979-18342-1-6
Halaman inisengaja dikosongkan
A-46 Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah 2009
