SEMINAR TUGAS AKHIR
MODIFIKASI PERENCANAAN GEDUNG SEKOLAH TERANG BANGSA SEMARANG MENGGUNAKAN STRUKTUR KOMPOSIT BAJA BETON
Oleh :
Insan Wiseso 3105 100 097 Dosen Pembimbing : Ir. R. Soewardojo, MSc Ir. Isdarmanu, MSc
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG • Modifikasi desain menggunakan baja beton komposit dimana kolom menggunakan profil kingcross dibungkus beton dan balok menggunakan profil WF dengan lantai dari beton menggantikan struktur awal yang menggunakan beton bertulang • Keistimewaan yang nyata dalam sistem 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 ( Charles G. Salmon,1991 ). • Selain itu, dari beberapa penelitian, struktur komposit mampu memberikan kinerja struktur yang baik dan lebih efektif dalam meningkatkan kapasitas pembebanan, kekakuan dan keunggulan ekonomis ( Vebriano Rinaldy & Muhammad Rustailang, 2005 ).
PERMASALAHAN • • • • •
Bagaimana merencanakan struktur sekunder yang meliputi pelat lantai, balok anak, tangga dan lift ? Bagaimana merencanakan struktur utama yang meliputi balok dan kolom. Bagaimana pemodelan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program bantu ETABS 9.2 ? Bagaimana merencanakan pondasi yang sesuai dengan besarnya beban yang dipikul ? Bagaimana menuangkan hasil perencanaan dan perhitungan dalam bentuk gambar teknik ?
TUJUAN • Merencanakan struktur sekunder yang meliputi pelat lantai, balok anak, tangga dan lift. • Merencanakan struktur utama yang meliputi balok dan kolom. • Memodelkan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program bantu ETABS 9.2. • Merencanakan pondasi yang sesuai dengan besarnya beban yang dipikul. • Menuangkan hasil modifikasi perencanaan dan perhitungan dalam bentuk gambar teknik.
BATASAN MASALAH • Perencanaan struktur utama, meliputi balok induk dan kolom dan struktur sekunder, meliputi pelat lantai, balok anak, tangga dan lift. • Perhitungan sambungan meliputi balok-kolom serta kolom-kolom. • Struktur direncanakan terletak di zona 2 SNI-2002. • Perhitungan struktur pondasi hanya pada kolom dengan beban terbesar. • Tidak meninjau dari segi metode pelaksanaan, analisa biaya, arsitektural, dan manajemen konstruksi. • Permodelan dan analisa struktur dilakukan dengan program bantu ETABS 9.2.
TINJAUAN PUSTAKA
Sistematika Komposit Komposit
Sistem Distribusi Tegangan
Elastis
Plastis
Sistem Komposit
Penuh
Parsial
AKSI KOMPOSIT
Aksi non komposit
Aksi komposit
Pada dasarnya aksi komposit pada balok komposit dapat tercapai atau tidaknya tergantung dari penghubung gesernya. Biasanya penghubung geser diletakkan disayap atas profil baja. Hal ini bertujuan untuk mengurangi terjadinya slip pada pelat beton dengan balok baja (Qing Quan Liang,2004).
Gelincir horizontal yang terjadi karena bagian bawah slab dalam tarik dan bagian atas balok dalam tekan juga terlihat.
METODOLOGI
Mulai
Pengumpulan Data
Studi Literatur
Perencanaan Struktur Sekunder
Preliminary Desain dan Pembebanan
Not Ok
Pemodelan dan Analisa Struktur
Kontrol Desain Ok Perencanaan Pondasi
Penggambaran Hasil Perencanaan
Selesai
DIAGRAM ALIR
DATA UMUM BANGUNAN • • • • • • • • •
Nama Gedung Lokasi Fungsi Struktur Utama Jumlah Lantai Panjang Bangunan Lebar Bangunan Tinggi Bangunan Sistem Struktur
: : : : : : : : :
Terang Bangsa Semarang Gedung Persekolahan Komposit Baja-Beton 10 lantai 48 m 48 m 40 m SRPMB
DATA BAHAN Mutu bahan yang akan digunakan sebagai berikut : - Beton : f’c = 25 Mpa - Baja : Kolom (BJ-41) : fy = 250 Mpa ; fu = 41 Mpa Balok (BJ-41) : fy = 250 Mpa ; fu = 41 Mpa
TAMPAK DEPAN
TAMPAK SAMPING
4000,0
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
6000
8000
6000
8000
6000
8000
POT. MELINTANG
6000
4000,0
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
4000
8000
8000
8000
8000
8000
POT. MEMANJANG
8000
A
SMA CLASSROOM
SMA CLASSROOM
SMA CLASSROOM
SMA 4
CLASSROOM
SMA
MULTIFUNCTION HALL +0.00
SMA
22
± 4.00
20
19
19
18
18
17
7 17
8 16
9 15
10
10
13 12
11
14 11
12
12
13
13 13
11
14
11 10
14
10
15
15
9
16
9
16
17
8
8
17
18
18
19
19
20
20
21
21
22
7
12
22
SMP
9
14
CLASSROOM
8
15
SMP
± 4.00
CLASSROOM
4 (8 x 6 m)
3 (8 x 6 m)
7
16
SMP
21
20
CLASSROOM
22
21
(8 x 8 m)
LABORATORIUM
(20 x 6 m)
ROOM
TEACHER & MEETING
(8 x 8 m)
LABORATORIUM
SMP
+0.00
(20 x 6 m)
ROOM
TEACHER & MEETING
SMP
(8 x 6 m)
3
8000
(8 x 6 m)
8000
GIRL (4 x 6 m)
BOY (4 x 6 m)
ROOM
MEDIA
(4 x 6 m)
BOY
(8 x 10 m)
(4 x 6 m)
GIRL
8000
B
ADMINISTRATION 2
± 4.00
MULTIFUNCTION ROOM (4 x 8 m)
48000
MULTIFUNCTION HALL
CLASSROOM
(8 x 6 m)
2 (8 x 6 m)
1
± 4.00
(8 x 6 m)
1
HALL (8 x 8 m) ± 0.00
SMP ADMINISTRATION
(8 x 6 m)
OFFICE
8000
(8 x 6 m)
8000
OFFICE
DENAH LANTAI DASAR
8000 (8 x 6 m)
6000 6000
6000 8000 6000 8000 6000 8000 6000
7
500 500
A
SMA CLASSROOM
SMA CLASSROOM
SMA
SMA
22
void void
void
CLASSROOM
SMA 9
CLASSROOM
SMA
± 4.00
(8 x 6 m)
8 (8 x 6 m)
SMA 19
CLASSROOM
18 7
18
17 8
16
11
9
15 12
15
16
17 9
8
7
10
14
14
10
(8 x 6 m)
11
13 12 12
13 11
13 13
11
14 10
11
15 9
14
10
16 8
12
16
15
8
9
17
17
18
18
19
19
20
20
21
21
22
22
± 4.00
GIRL
+0.00
BOY (4 x 6 m)
SMA
(8 x 6 m)
12
CLASSROOM
SMP
(8 x 10 m)
ROOM
MEDIA
(8 x 6 m)
12
CLASSROOM
(4 x 6 m)
8000
7
7
SMP
CLASSROOM
SMP
(4 x 6 m)
GIRL
(4 x 6 m)
BOY
MULTIFUNCTION HALL
CLASSROOM
(8 x 6 m)
9 (8 x 6 m)
8
(8 x 6 m)
11
CLASSROOM
SMP
(8 x 8 m)
LABORATORIUM
48000 void
20
19
CLASSROOM
21
20
SMP
8000 22
21
CLASSROOM 12 (8 x 6 m)
(8 x 8 m)
LABORATORIUM
CLASSROOM
8000
B
CLASSROOM 7
± 4.00
MULTIFUNCTION ROOM (4 x 8 m)
SMP CLASSROOM 12 (8 x 6 m)
SMP
SMP
CLASSROOM
7 (8 x 6 m)
6 (8 x 6 m)
5
± 4.00
(8 x 6 m)
6
8000
(8 x 6 m)
5
8000
(8 x 6 m)
8000 (8 x 6 m)
DENAH LANTAI 2-10
6000 8000 6000 8000 6000 8000 6000
10 00
PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER
Perencanaan Tangga Data perencanaan : Tinggi Tangga Panjang tangga Panjang Bordes Tinggi injakan Lebar injakan Bordes (Pelat bondek) t Balok Utama Tangga Balok Bordes Balok Penumpu Tangga
Anchor Bolt 2D19 mm
= 400 cm = 390 cm = 340 cm = 15 cm = 30 cm = 9 cm WF 150x100x6x9 WF 150x100x6x9 WF 250x125x5x8
Perencanaan Pelat Lantai Pada perencanaan struktur lantai direncanakan pelat lantai menggunakan bondek, • Tebal Pelat Lantai Atap : 9 cm • Tebal Pelat lantai 1 – 9 : 9 cm Tulangan Ø 8 – 250mm 90 mm
Plat Bondex t = 0,53 mm
Balok
Perencanaan Balok Anak
BI 2
6 m
8 m
6 m
48 m 8 m
6 m
8 m
6 m
BI 2
BI 2
BI 2
BI 2
BI 2
BI 2
BI 2
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BI 1
BI 1 BA
BA
BA
BA
BI 1
BI 1
BI 1
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA BI 1
BA
BA
BI 1
BI 1
BI 1 BI 1
BI 1 BI 2
BI 2
BA
BI 1
TANGGA
BA
BI 1
BA
BA
TANGGA
BA
BA
BI 1
BI 1
BI 1 BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BA
BI 1
BI 1
BI 1
BI 1
BI 1
BI 1
BA
BA BA
BI 1
BI 1
BA
BA BI 1
BA BA
BI 1
BI 2
BA
BA BA
BI 1
BI 1
BA
BA
BA
BI 1
BI 1
BI 1
BA
BA BI 1
BI 1
BA
BA
BA
BI 1
BA
BA BI 1
BA
BI 2
BA
BI 1
BI 1 BA
BA BI 1 BA
BI 1
BI 1
BA
BA
BI 1
BI 2
L IF T BI 2
BA
BI 2
8 m
48 m
BI 1 BI 1
BA
BI 2
BA
BA
BA
BA
BI 1
BI 1
BI 1
BA
BA BI 1 BA
TANGGA
BA
8 m
BA
BA BI 1 BA
BA
BA BI 1 BA
BA BI 1 BA
TANGGA
BI 1
BI 1 BI 1
BI 1
BI 1 BI 1
BI 1
BA BA
BA
BA
BI 1
BI 1
BI 1 BA
BI 1
BA
BA
BA
BA
BI 1
BA BA
BA
BA BA
BI 1
BA
BA
BA
BA
BA
BA
8 m
BA
BA
BI 2
BI 2
BA
BA
BI 1
2 m
BA
BA BI 1
m 8 m 2 m
BA
BA
BI 1
BI 22
BI 1
BA
BA
BA
BA
BA
BI 1
2 m
BA BI 2
BA BI 2
BA
BA BI 2
BI 2
BI 2
BI 2
BI 2
8 m
8 m
• • • • • • •
Direncanakan menggunakan profil WF 350.175.6.9 dengan data sebagai berikut : A = 52,68 cm2 ix = 14,5 cm Zx = 689 cm3 w= 41,4 kg/m iy = 3,88 cm Zy = 139 cm3 Ix = 11100 cm4 Sx = 641 cm3 bf = 174 mm Iy = 792 cm4 Sy = 91 cm3 d = 346 mm tf = 9 mm tw = 6 mm r = 14 mm h = d – 2(tf + r) = 346 – 2(9 + 14) = 300 mm Panjang balok (span) L = 8000 mm = 8 m
Perencanaan Balok Lift
• Balok Penggantung lift • Balok Penumpu lift
: WF 200 x 200 x 8 x 12 : WF 300 x 200 x 8 x 12
PEMBEBANAN GEMPA
Analisa Struktur
Arah X
Arah Y
Simpangan Antar Lantai Analisa ∆m akibat gempa arah x
Drift ∆s antar tingkat Lantai
Drift ∆m antar tingkat
hx (m) (mm)
(mm)
Syarat drift ∆m (mm)
Ket
10
40
4,3
13,55
80
OK
9
36
6,8
21,42
80
OK
8
32
9,5
29,93
80
OK
7
28
12,1
38,12
80
OK
6
24
14,4
45,36
80
OK
5
20
16,4
51,66
80
OK
4
16
17,7
55,76
80
OK
3
12
18,1
57,02
80
OK
2
8
16,3
51,35
80
OK
1
4
8,5
26,78
80
OK
Simpangan Antar Lantai Analisa ∆m akibat gempa arah y Lantai
hx (m)
Drift ∆s antar tingkat
Drift ∆m antar tingkat
(mm)
(mm)
Syarat drift ∆m (mm)
Ket
10
40
4,5
14,18
80
OK
9
36
7,1
22,37
80
OK
8
32
9,9
31,19
80
OK
7
28
12,8
40,32
80
OK
6
24
15,2
47,88
80
OK
5
20
17,2
54,18
80
OK
4
16
18,7
58,91
80
OK
3
12
19,1
60,17
80
OK
2
8
16,9
53,24
80
OK
1
4
8,7
27,41
80
OK
PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA
Perencanaan Balok Induk • Balok Induk Eksterior : WF 500x200x9x14 • Balok Induk Interior : WF 600x200x12x20 Contoh perhitungan pada balok induk interior : • A = 152,5 cm2 ix = 24,3 cm r = 22 mm • W = 120 kg/m tw = 12 mm Zx = 3317 cm3 • d = 606 mm tf = 20 mm Zy = 424 cm3 • b = 201 mm Ix = 90400 cm4 Sx = 2980 cm3 • iy = 4,22 cm Iy = 2720 cm4 Sy = 271 cm3 • h = 517mm • Panjang Balok = 8 m
•
Kondisi Balok Utama Sebelum Komposit
Dari hasil output ETABS v9.2.0 untuk batang B-60, didapatkan : Mmax (-) = 2122387,4 Kgcm Vu (-) = 11558,45 Kg L = 800 cm • Kontrol Kekuatan Penampang (Local Buckling) Pelat Sayap : bf/2tf < λp ...............OK 5,025 < 10,75 Pelat badan : h/tw < λp..............OK 43,08 <106,25 Jadi, termasuk penampang kompak, maka Mnx = Mpx • Kontrol Lateral Buckling Jarak Penahan Lateral Lb = 200 cm Berdasarkan tabel untuk BJ 41 profil WF 600.200.12.20 didapatkan : Lp = 210,073 cm, Lr = 644,200 cm Jadi, Lb < Lp → bentang Pendek, Untuk komponen struktur yang memenuhi Lb < Lp, kuat nominal komponen struktur adalah : Mn = Mp = Zx.fy = 3317 . 2500 = 8292500 kgcm • Persyaratan : Mu ≤ φMn 2122387,4 Kgcm < 7463250 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 v9.2.0 didapatkan momen positif adalah Mmaks = 3563142 Kgcm (batang B-60). Menghitung kekuatan nominal penampang komposit Mn = As.fy (d/2 + ts - a/2) = 13273218,75 kgcm Persyaratan : Mu ≤ φMn 3563142 Kgcm ≤ 0,85. 13273218,75 kgcm 3563142 Kgcm < 11282235,95 kgcm............OK – Zona momen Negatif Dari hasil output ETABS v9.2.0 didapatkan momen positif adalah Mmaks = 6000140 Kgcm (batang B-60). Menghitung kekuatan nominal penampang komposit Mn = Tc (d1+ d2) + Pyc(d3 – d2) = 18849,56 (6,5 + 7,435) + 381250 (30,3– 7,435) = 8979949,869 Kgcm Persayaratan : Mu ≤ φMn 6000140 Kgcm ≤ 0,85 . 8979949,869 Kgcm 6000140 Kgcm ≤ 7632957,38 Kgcm.......OK
Jadi, Profil WF 600.200.12.20 dapat digunakan
Perencanaan Kolom Komposit Kolom direncanakan dengan menggunakan profil K500.200.10.16 4Ų22mm KC 500 x 200 x 10 x 16
sengkang Ų12-200 mm
Perencanaan Sambungan • • • •
Sambungan Balok Induk – Kolom Sambungan Kolom – Kolom Sambungan Balok Anak – Balok Induk Sambungan Kolom – Base Plate
K 500.200.10.16
K 500.200.10.16
WF 600.200.12.20
90
Baut φ 24
WF 600.200.12.20
L 80.80.8
L 80.80.8
80 80 320 80 80
80 80 320 80 80
Baut φ 24
606
294
T 400.400.20.35
T 400.400.20.35
500
DETAIL SAMBUNGAN B. INDUK INTERIOR DENGAN KOLOM
K 500.200.10.16
Baut φ 24
A
Baut φ 30
A Pelat t = 16 mm
Kolom 700 x 700
DETAIL SAMBUNGAN KOLOM DENGAN KOLOM
Pelat t = 16 mm
90 L 70.70.7
Baut φ 14 40 80
496
40
Balok Anak W F 350.175.6.9
Balok Induk W F 500.200.9.14
DETAIL SAMBUNGAN B. INDUK EKSTERIOR DENGAN B. ANAK
900 700 500
Kolom beton 700.700 4Ų22mm
900 700 500
tebal las , t = 18mm
100100
KC 500 x 200 x 10 x 16
KC 500 x 200 x 10 x 16
tebal baseplate , t = 30mm tebal las, t =18mm sengkang Ų12-200 mm
baut angkur, Ų 31.75mm
A
baut angkur, Ų 31.75mm
A sengkang Ų12-200 mm tebal baseplate , t = 30mm
1000
tul. longitudinal, Ų 22mm
SAMBUNGAN BASEPLATE DENGAN KOLOM
DETAIL SAMBUNGAN BASEPLATE
POTONGAN A - A
PERENCANAAN PONDASI Pondasi direncanakan memakai pondasi tiang pancang produk dari PT. WIKA Beton.
• • • • • •
Diameter Tebal Type Allowable axial Bending Momen crack Bending Momen ultimate
: 500 mm : 90 mm : A3 : 166,21 ton : 14 ton m : 21 ton m
tebal las, t =18mm
+00.50
tebal las, t =18mm
+00.50
800
1300
800
+00.00
+00.00
D19 - 150
2900
D25 - 150 D19 - 150
D25 - 150
800 - 00.70
- 01.70 - 01.80
- 01.70 - 01.80
- 02.10
- 02.10
1300
4200
B 20 m
B 20 m
D19-150
1300
D25-150
POTONGAN B - B
DENAH PENULANGAN POER
A
D19-150
D25-150
POTONGAN A - A
800
KESIMPULAN • • • • • • • • •
Dari hasil pehitungan didapatkan data-data perencanaan sebagai berikut : Tebal Pelat Atap : 9 cm Tebal Pelat Lantai : 9 cm Dimensi Kolom : 70 x 70 cm Profil kolom : K 500.200.10.16 Profil Balok Induk Eks. : WF 500.200.9.14 Profil Balok Induk Int. : WF 600.200.12.20 Profil Balok Anak : WF 350.175.6.9 Struktur bawah bangunan menggunakan tiang pancang diameter 50 cm dengan kedalaman 20 m.
SARAN • Perlu dilakukan studi yang lebih mendalam untuk menghasilkan perencanaan struktur dengan mempertimbangkan aspek teknis, ekonomi, dan estetika. Sehingga diharapkan perencanaan dapat dilaksanakan mendekati kondisi sesungguhnya di lapangan dan hasil yang diperoleh sesuai dengan tujuan perencanaan yaitu kuat, ekonomi, dan tepat waktu dalam pelaksanaannya.
TERIMA KASIH