PERANCANGAN MODIFIKASI STRUKTUR GEDUNG PUNUNJANG MEDIS DENGAN SISTEM FLAT SLAB DAN DAN SHEARWALL PADA WILAYAH GEMPA MENENGAH SEBAGAI PENGGANTI SISTEM KONVENSIONAL Nama Mahasiswa Nrp Prodi/Jurusan
: : :
Fakultas
:
Dosen Pembimbing
: :
Muhammad Hadid 3109.106.002 Program Studi Sarjana Lintas Jalur Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan - ITS Ir. Kurdian Suprapto, Ms Bambang Piscesa, ST, MT
Abstrak, Rumah sakit merupakan fasilitas publik yang vital pada suatu wilayah atau kawasan. Keberadaan rumah sakit berpengaruh terhadap kesejahteraan masyarakat sekitar khusunya dalam bidang kesehatan. Peningkatan jumlah penduduk menjadi pertimbangan untuk menambah fasilitas pada rumah sakit yang terdapat di suatu daerah. Untuk peningkatan pelayanan pada Rumah Sakit Daerah Bojonegoro, perlu dibangun sebuah gedung penunjang medis dengan fungsi tidak hanya sebagai laboratorium, terapi, dan oprasi tapi bisa menampung pasien rawat inap. Melihat pentingnya peran rumah sakit di suatu daerah maka diangkatlah Gedung Penunjang Medis RSUD Bojonegoro sebagai objek tugas akhir dengan tema perancangan struktur dengan sistem flat slab dan shearwall pada wilayah gempa menengah dengan menggunakan peraturan gempa dan pembebanan terbaru. Peracangan Gedung Penunjang Medis RSUD Bojonegoro menggunakan sistem flat slab dan shearwall sebagai perkuatan dalam menerima beban gempa pada wilayah gempa menengah. Perancangan sendiri mengacu pada SNI 03-2847-2002 tentang Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Bertulang untuk Gedung, RSNI 03-1726-2010 tentang Tata Cara Perhitungan Gempa untuk Bangunan Gedung, dan RSNI 03-17271989 tentang Tata Cara Perhitungan Pembebanan untuk Bangunan Rumah dan Gedung. Untuk Analisa Struktur menggunakan analisa dinamis dengan permodelan tiga dimensi dengan program komputer. Hasil dari perancangan didapatkan tebal pelat 200 mm dan tebal drop panel 150 mm dengan penggunaan kolom dengan dimensi 750 mm x 750 mm. Dinding geser dirancang dengan ketebalan 300 mm dengan menggunakan komponen batas. Dari analisa dinamis didapatkan bahwa struktur gedung memenuhi syarat drift dengan periode (T) untuk model cracked sebesar 1.2 detik. Kata kunci : Flat slab, Shear wall, drift, periode dan kuat. Karena alasan tersebut maka diangkatnya metode flat slab sebagai tema Proyek Akhir ini untuk mengenalkan kepada masyarakat luas tentang penggunaan metode flat slab pada konstruksi gedung bertingkat.
PENDAHULUAN
Latar Belakang Flat slab merupakan sistem yang relatif baru bagi negara kita karena aplikasinya masih sangat sedikit dibandingkan sistem rangka pemikul momen (SRPM). Penggunaan metode flat slab di Indonesia kebanyakan digunakan pada mallmall yang lebih menonjolkan sisi arsitektural. Gedung-gedung bertingkat lain seperti perkantoran, apartement, dan rumah sakit banyak menggunakan system rangka pemikul momen dibandingkan metode flat slab. Selain itu, orang cenderung memilih system rangka pemikul momen karena dianggap lebih kokoh
Objek yang digunakan dalam aplikasi metode flat slab ini adalah Gedung Penunjang Medis RSUD Bojonegoro. Gedung ini awalnya merupakan gedung tiga tingkat yang menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM). Gedung ini akan dimodifikasi bentuk serta sistem rancangnya. Untuk modifikasi gedung ini meliputi, penambahan lantai menjadi sepuluh lantai, pengaturan tata letak ruangan, tangga dan lift. Untuk sistem rancang akan 1
Dilihat dari sisi Arsitektural sistem ini memiliki nilai artistik lebih. Ruang bebas antar tingkat tidak terganggu karena tidak terhalang adanya balok. Tidak terdapatnya balok memudahkan dalam pengaturan ruang bebas antar lantai. Selain itu, bentuk perbesaran kepala kolom dapat dimodifikasi sehingga dapat menonjolkan sisi arsitektural interior gedung.
(one way slab).Dan apabila nilai perbandingan antara panjang dan lebar pelat tidak lebih dari 2, digunakan penulangan 2 arah (two way slab) (Winter dan Nilson 1993). flat slab dan flat plate dicirikan tidak adanya balok-balok sepanjang garis kolom dalam,namun balok-balok tepi luar lantai boleh jadi ada atau tidak ada (Wang dan Salmon, 1985). Perbedaan flat slab dengan flat plate adalah terdapatnya drop panel (pertambahan tebal pelat di dalam daerah kolom) dan atau kepala kolom (column capital, yaitu pelebaran yang mengecil dari ujung atas kolom. Sedangkan pada flat plate tebal pelat yang digunakan merata dan kekuatan geser dengan penanaman sengkang berbentuk U biasa dikenal dengan penguat dengan kepala geser (sheared reinforcement) di dalam pelat dengan tebal yang merata. Dengan demikian, flat slab lebih cocok digunakan untuk panel yang lebih besar dan memikul beban yang lebih berat dibanding flat plate.
Permasalahan Utama
Analisa Struktur Slab
Bagaimana merancang gedung dengan sistem flat slab dan shearwall pada zona menengah dengan menggunakan peraturan gempa dan pembebanan terbaru.
Analisa Struktur Flat slab menurut pendekatan ACI menggunakan pendekatan semielastis dengan dua alternatif untuk analisis dan desain sistem rangka plat dan slab dua arah yakni metode desain langsung (direct design method) dan metode portal ekuivalen (equivalent frame method). Pada dasarnya metode portal ekuivalen memerlukan distribusi momen beberapa kali, sedangkan metode desain langsung hanya berupa pendekatan dengan satu kali distribusi momen.
diaplikasikan metode flat digabungkan dengan dinding membah kehandalan gedung.
slab geser
yang untuk
Telah banyak dilakukan studi tentang flat slab. Diantaranya Kumaedah (2008) melakukan penulisan tentang metode flat slab ini hanya merencanakan drop panel tanpa column capital menghasilkan kesimpulan penggunaan metode flat slab yang dipadukan dengan dinding geser dapat dilakukan pada zona gempa menengah (zona gempa 3).
Tujuan Penulisan Dapat merancang struktur gedung dengan menggunakan system flat slab dan shearwall (dinding geser) pada wilayah gempa menengah dengan mengacu pada peraturan gempa dan peraturan pembebanan baru.
Metode desain langsung (direct design method)
Manfaat Penulisan
Metode langsung merupakan metode pendekatan ACI untuk mengevaluasi dan mendistribusikan momen total pada panel slab dua arah. dengan metode ini diupayakan slab dapat dihitung sebagai bagian dari balok pada suatu portal. Hasil yang diperoleh dengan meggunakan metode pendekatan ini adalah pendekatan momen dan geser dengan menggunakan koefisien-koefisien yang disederhanakan.
Melalui penulisan tugas akhir ini diharapkan dapat mengenalkan metode flat slab dalam perencanaan konstruksi gedung, memberikan alternatif penggunaan metode konstruksi selain metode konvensional. TINJAUAN PUSTAKA
Struktur Slab
Metode portal ekivalen (equivalent frame method)
Pelat lantai merupakan panel–panel beton bertulang yang memungkinkan bertulangan satu atau dua arah, tergantung sistem strukturnya. Jika nilai perbandingan antara panjang dan lebar pelat lebih dari 2, digunakan penulangan 1 arah
Pada metode portal (rangka) ekuivalen menganggap portal idealisasi ini serupa dengan portal aktual sehingga hasilnya akan lebih eksak dan mempunyai batasan penggunaan yang lebih 2
1500 1500
6000
METODE PENGERJAAN
NAIK
Umum Pada Bagian ini dijelaskan secara singkat tentang metode-metode baik literatur maupun perhitungan yang digunakan dalam penyusunan proyek akhir ini. Berikut adalah bagan alir pengerjaan proyek akir ini
300
tertentu. Dari gaya dalam khususnya momen digunakan untuk perhitungan kebutuhan tulangan. Momen yang diambil merupakan momen maksimal dari tiap-tiap bentang
sedikit dibandingkan dengan metode desain langsung (Nawy, 1998). Pada metode portal ekuivalen, struktur dibagi menjadi portal menerus yang berpusat pada kolom dalam masing-masing arah yang saling tegak lurus. Masing-masing portal ini terdiri atas sederetan kolom dan slab lebar dengan balok, apabila ada, diantara garis pusat panel (Nawy, 1998).
1800
3300
gambar denah tangga
± 4.00
± 2.00
1800
3300
gambar tampak samping tangga
Perhitungan kebutuhan tulangan Perhitungan kebutuhan tulangan tangga berdasarkan momen maksimum yang terjadi pada tiap bentang baik bagian pelat tangga maupun pelat tangga.
Perancangan Balok Bordes
PERANCANGAN STRUKTUR SEKUNDER
Pada bab sebelumnya balok bordes dirancang dengan ukuran 250 400 mm. Selain memikul beban sendiri, balok bordes juga menerima beban perletakan dari tangga dalam hal ini RA.
Perancangan Tangga
Perhitungan kebutuhan tulangan
Gambar bagan alir pengerjaan
Momen ultimit (Mu) yang didapat dari kombinasi pembebanan akan digunakan untuk merancang tulangan lentur, sedangkan untuk tulangan geser, beban merata ultimit (Qu) akan
Pada perancangan tangga, perletakan tangga dianggap menggunakan perletakan sendi-rol sehingga dalam menghitung reaksi perletakan dan gaya-gaya dalam dapat dilakukan menggunakan cara mekanika teknik statis 3
diubah mnjadi gaya geser terfaktor (Vu) sebagai beban rencana.
Pembebanan Struktur Beban yang direncanakan antara lain beban akibat gravitasi yakni beban mati, beban hidup serta beban akibat gempa.
Perancangan Balok Elevator Balok Elevator berfungsi menahan beban mesin serta akibat kinerja elevator itu sendiri. Pada desain dimensi sebelumnya diperoleh dimensi balok pemisah sangkar dan penumpu yakni 300 500 mm. Dari dimensi ini akan dianalisa apakah penampang dengan tulangan yang direncanakan mampu memikul beban yang diberikan. Perancangan tergantung dari reaksi yang diberikan oleh mesin elevator
Beban Gravitasi Pembebanan pada pelat dihitung baik beban mati maupun beban hidup desain. Berat Gedung Berat gedung dihitung berdasarkan beban mati dan beban hidup yang ada pada gedung.
Analisa Beban Gempa Penentuan jenis tanah
6000
Untuk mendapatkan kelas situs harus terlebih dahulu mengidentifikasi jenis tanah. Untuk mendapatkan jenis tanah berdasarkan kelas situs pada RSNI 03-1726-2010 pasal 5.3 sesuai dengan beberapa parameter antara lain kecepatan rata-rata gelombang geser ( ), tahanan penetrasi standar lapangan rata-rata ( ), Kuat geser nirlair rata-rata ( ). Dari hasil perhitungan di atas didapat nilai = 16.615 > 15, = 16.615 < 50 maka dari klasifikasi tanah sesuai RSNI 03-1726-2010 pasal 5.3 tabel 3 atau ditunjukan pada Error! Reference source not found. diatas, jenis tanah yang digunakan termasuk jenis tana sedang (SD)
6000 E
F
gambar Denah mesin elevator
Tabel kebutuhan tulangan balok elevator tulanga n pa sa ng Balok
As tarik
A-C
1-3
As (mm2)
tekan
A s’(m m2)
φ M n (KNm )
M u ( KNm)
1
8D25
3927
3D16
603.19
467.56
400.62
2
4D25
1963.5
2D16
402.12
254.84
195.52
3
6D25
2945.24
3D16
603.19
337.4
291.7
A
6D25
2945.24
3D16
603.19
337.4
339.6
B
6D25
2945.24
3D16
603.19
337.4
211.7
C
8D25
3927
3D16
603.19
467.56
378.92
ANALISA GEMPA DAN PEMBEBANAN Gambar zona gempa daerah Pekanbaru pada percepatan 0.2 detik (atas) dan 1 detik (bawah)
4
Dari Gambar diatas didapatkan nilai Ss untuk wilayah Pekanbaru, Riau 0.4 (batas atas), dan untuk nilai S1 0.25 (batas atas). Dari nilai Ss and S1 didapatkan Koefisien situs Fa dan Fv
Cs =
Fa = 1.48
Cs harus kurang dari Cs = 0.0044SDSIe ≥ 0.01
Fv = 2.4
Sehingga didapat,
S MS = Fa × S S S MS = 1.6 × 0.2 = 0.32
S DS 0.213 = = 0.049 R 6 .5 I e 1 .5
Cs =
S M 1 = Fv × S1 S M 1 = 2.4 × 0.10 = 0.24
C s = 0.044 ⋅ 0.213 ⋅ 1.5 = 0.014 > 0.01 (memenuhi)
Periode fundamental pendekatan (Ta)
Tidak perlu lebih besar dari
Perioda fundamental pendekatan (Ta), dalam detik harus ditentukan dari persamaan berikut :
Ta = Ct hn
S D1 R T Ie
Cs =
x
S D1 0.317 = = 0.094 > 0.049 R 6 .5 T 0.776 1 .5 Ie
Dengan demikian didapat periode fundamental pendekatan (Ta) dengan tinggi bangunan 40 meter adalah
Sehingga nilai Cs yang digunakan adalah 0.094
Ta = 0.0488 × 4000.75 = 0.776184 det
V s = C s ⋅ W = 0 .094 ⋅ 15454608kg = 1452733 kg
(memenuhi)
Prosedur gaya lateral ekivalen Distribusi vertikal gaya gempa
Gaya geser seismik, Vs dalam arah yang ditetapkan harus ditentukan dengan persamaan 27 pada SNI 03-1726-2010 berikut:
Gaya gempa lateral (Fx) yang timbul di semua tingkat harus ditentukan dari persamaan berikut :
Vs = C s ⋅ W Cs W
: :
Fx = CvxV ,dengan nilai C vx =
Koefisien respon seismik Berat seismik efektif
w x hx
k
∑w h
k
i i
Keterangan
4.2.1.1
Perhitungan koefisien respon seismik (Cs) Koefisien respon seismik Cs didapatkan dengan persamaan 28 SNI 03-1726-2010 berikut: S C s = DS R Ie
: Koefisien respon seismik Cs R : Faktor modifikasi Ie : Faktor keutamaan hunian Nilai Cs tidak perlu melebihi persamaan berikut
5
Cvx V
: :
wi dan wx
:
hi dan hx k
: :
Faktor distribusi vertikal Gaya lateral disain total atau geser di dasar struktur (kN) Bagian berat seismik efektif total struktur (W) yang ditempatkan atau dkenakan pada tingkat I atau x Tinggi (m) dari dasar sampai tingkat atau x Eksponen yang terkait dengan perioda struktur Untuk perioda sebesar 0.5 detik atau kurang,k=1 Untuk perioda sebesar 0.5 detik atau lebih, k = 2
tabel kontrol simpangan beban gempa statik arah x
Untuk perioda antara 0.5 dan 2.5 detik, k harus sebesar 2 atau ditentukan dengan interpolasi linear antara 1 dan 2
story STORY10 STORY9 STORY8 STORY7 STORY6 STORY5 STORY4 STORY3 STORY2 STORY1
Kontrol spektrum respons ragam Sesuai pasal 7.9.4.1 SNI 03-1726-2010 bila kombinasi respons untuk geser dasar ragam (Vt) lebih kecil 85 persen dari geser yang dihitung (V) menggunakan prosedur gaya lateral ekivalen, maka gaya harus dikalikan dengan 0.85V/Vt. Berikut adalah hasil perbandingan base shear antara analisa menggunakan analisa dinamis dan analisa statik ekivalen.
Vx
Vy
85%Vx
85%Vy
-7463,73
-15362,35
-6344,17
-17246,6
-4001,7
-14659,6
15363,28
6661,76
RSPY
7170,65
14661,2
STX
-18073,35
STY
-4707,88
story
Penentuan simpangan antar lantai tingkat (∆) harus dihitung sebagai perbedaan defleksi pusat massa di tingkat teratas dan terbawah yang ditinjau. Defleksi pusat massa di tingkat x (δx) harus ditentukan sesuai dengan persamaan 40 pada SNI 03-1726-2010 berikut :
x δ 0,272 0,24 0,207 0,173333 0,139667 0,106667 0,075667 0,047667 0,024333 0,007667
y δ 0,080333 0,070667 0,060667 0,050333 0,040333 0,030667 0,021667 0,013667 0,007 0,002
∆a
0,6 0,54 0,48 0,42 0,36 0,3 0,24 0,18 0,12 0,06
40 36 32 28 24 20 16 12 8 4
x δsy-x 0,0245 0,0216 0,0186 0,0156 0,0126 0,0096 0,0068 0,0043 0,0022 0,0007
y δsy-y 0,088 0,0773 0,0663 0,0552 0,0442 0,0336 0,0236 0,0148 0,0075 0,0023
x δ 0,081667 0,072 0,062 0,052 0,042 0,032 0,022667 0,014333 0,007333 0,002333
y δ 0,293333 0,257667 0,221 0,184 0,147333 0,112 0,078667 0,049333 0,025 0,007667
∆a
0,6 0,54 0,48 0,42 0,36 0,3 0,24 0,18 0,12 0,06
story
hi (m)
STORY10 STORY9 STORY8 STORY7 STORY6 STORY5 STORY4 STORY3 STORY2 STORY1
40 36 32 28 24 20 16 12 8 4
x δdx-x 0,0814 0,0726 0,0633 0,0537 0,0439 0,034 0,0244 0,0156 0,0082 0,0026
y δdx-y 0,0529 0,0461 0,0393 0,0325 0,0258 0,0194 0,0136 0,0084 0,0043 0,0013
x δ 0,271333 0,242 0,211 0,179 0,146333 0,113333 0,081333 0,052 0,027333 0,008667
y δ 0,176333 0,153667 0,131 0,108333 0,086 0,064667 0,045333 0,028 0,014333 0,004333
∆a
0,6 0,54 0,48 0,42 0,36 0,3 0,24 0,18 0,12 0,06
tabel kontrol simpangan beban gempa dinamis arah y
C d δ xe Ie
Keterangan : : : :
y δsx-y 0,0241 0,0212 0,0182 0,0151 0,0121 0,0092 0,0065 0,0041 0,0021 0,0006
Tabel kontrol simpangan beban gempa dinamis arah x
Penentuan simpangan antar tingkat dan kontrol drift
Cd δxe Ie
hi (m)
STORY10 STORY9 STORY8 STORY7 STORY6 STORY5 STORY4 STORY3 STORY2 STORY1
Dari hasil diatas didapatkan nilai base shear dari hasil dari analisa dinamis lebih besar dari 0.85V sehingga memenuhi persyaratan dari SNI 031726-2010 pasal 7.9.4.1
δx =
40 36 32 28 24 20 16 12 8 4
x δsx-x 0,0816 0,072 0,0621 0,052 0,0419 0,032 0,0227 0,0143 0,0073 0,0023
Tabel kontrol simpangan beban gempa statik arah y
tabel kontrol base shear analisa dinamis dengan analisa statik ekivalen
RSPX
hi (m)
story
hi (m)
STORY10 STORY9 STORY8 STORY7 STORY6 STORY5 STORY4 STORY3 STORY2 STORY1
40 36 32 28 24 20 16 12 8 4
x δdy-x 0,0212 0,019 0,0166 0,0141 0,0115 0,0089 0,0064 0,0041 0,0021 0,0007
y δdy-y 0,0849 0,0755 0,0657 0,0556 0,0453 0,0349 0,025 0,0159 0,0083 0,0026
x δ 0,070667 0,063333 0,055333 0,047 0,038333 0,029667 0,021333 0,013667 0,007 0,002333
y δ 0,283 0,251667 0,219 0,185333 0,151 0,116333 0,083333 0,053 0,027667 0,008667
∆a
0,6 0,54 0,48 0,42 0,36 0,3 0,24 0,18 0,12 0,06
∆a,x dan ∆a,y dan merupakan batas simpangan maksimum yang dijinkan yang dipeoleh dari nilai 0.015hsx dengan hx merupakan tinggi tiap tingkat. Diatas bangunan dinyatakan memenuhi persyaratan kontrol simpangan antar lantai.
Faktor pembesaran defleksi Defleksi pada lokasi yang disyaratkan Faktor keutamaan
PERANCANGAN STRUKTUR PRIMER
Sesuai RSNI 03-1726-2010 pasal 7.12.1 batasan untuk struktur lain dengan kategori resiko III adalah 0.015hsx. Simpangan yang terjadi akibat gempa arah x dan gempa arah y dikatakan aman harus tidak boleh lebih besar dari nilai 0.015hsx. 6
Perancangan Balok Tepi
1 s/d 9
Untuk perancangan balok tepi diambil nilai terbesar dari hasil kombinasi-kombinasi beban rencana tiap lantai. Dengan demikian balok tepi keseluruhan dari tiap lantai dirancang mampu menerima beban maksimum. Dalam perhitungan diambil contoh balok tepi dari lantai 7 As 1 joint B-C serta balok tepi lantai atap As 1 joint B-C.
kolom x tengah kolom y tengah
atap
kolom x tengah kolom y
Berikut merupakan gambar detail tulangan untuk balok tepi lantai 1 s/d 9. Gambar a merupakan detail tulangan untuk daerah tumpuan dan gambar b merupakan detail tulangan untuk daerah lapangan. 8D22
tengah
6D22
2D22
1 s/d 9 atap 2D22
2D22
6D22
(a)
A s act
tumpuan lapangan tumpuan lapangan tumpuan lapangan tumpuan lapangan tumpuan lapangan tumpuan lapangan tumpuan lapangan tumpuan lapangan
70,8404 26,0470 35,5977 20,7282 64,4100 24,2132 12,4986 17,2511 54,0486 8,9860 5,1550 10,2505 56,1185 17,4292 5,0283 12,4004
100 250 250 250 150 250 250 250 200 250 250 250 200 250 250 250
2010,62 804,248 804,248 804,248 1340,41 804,248 804,248 804,248 1417,64 804,248 804,248 804,248 1417,64 804,248 804,248 804,248
2
(mm )
jarak tul. A s ' act 2 (mm) (mm ) 250 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300
804,248 670,206 670,206 670,206 670,206 670,206 670,206 670,206 670,206 670,206 670,206 670,206 670,206 670,206 670,206 670,206
D jarak tul. tulangan (mm) 16 16
150 150
A s act 2
(mm ) 1340,413 1340,413
600
Perancangan Kolom
Ø10-150
400
jarak tul. (mm)
Penulangan geser pelat dengan tebal 150mm, diamter tulangan D16, mutu beton 35MPa dan mutu baja 400MPa
Ø10-200
2D22
Mu (KNm)
tabel kebutuhan tulangan geser pelat
Lantai
600
daerah
Lajur arah
Lantai
Perancangan kolom diambil contoh kolom pada lantai dasar As dengan data-data sebagai berikut
8D22 400
(b)
•
gambar detail tulangan balok tepi lantai 1 s/d 9
• • • • • •
Perancangan Pelat Dari analisa struktur dengan bantuan program ETABS diperoleh gaya-gaya yang terjadi pada pelat akibat beban rencana. Gaya-gaya dalam yang terjadi yang digunakan sebagai dasar perancangan tulangan pelat adalah momen dan geser. Untuk momen diperhitungkan terhadap sumbu gedung baik searah sumbu x maupun sumbu y sesuai dengan momen yang terjadi sesuai arah sumbu. Untuk perancangan tulangan arah x momen yang digunakan adalah M1-1 sedangkan untuk arah y momen yang digunakan adalah M2-2
Dimensi Kolom mm Mutu baja (fy) Mutu beton (f’c) Selimut beton Tulangan utama Tulangan sengkang Tinggi kolom
: 750
750
: 400 MPa : 35 MPa : 40 mm : D22 mm : Ø16 : 4000 mm
Berikut adalah gaya-gaya yang bekerja pada kolom interior As C2 tabel beban kombinasi dan gaya yang terjadi pada kolom interior
Analisa struktur pelat Pada perancangan tulangan lentur pelat diambil nilai terbesar. Untuk perancangan tulangan lentur lantai 1 s/d 9 terwakili oleh pelat lantai 5 F1832 untuk momen arah x, dan pelat lantai 6 F1832 untuk momen arah y. Sedangkan untuk tulangan lantai atap diambil momen terbesar untuk tiap-tiap arah sumbu
Jenis Beban
Axial (KN)
Mati (D) Hidup (L) Gempa (E) Kombinasi 1. 1.2D + 1L + 1Ex
2376.48 967.48 4.54
Momen (KN.m) 0.70 0.43 63.68
4268.67
29.12
4755.32 2553.62 2842.01
-62.88 28.12 -64.12
2. 0.9D + 1Ex
tabel kebutuhan tulangan pelat
7
luas penampang dinding yang ditinjau, sehingga didapat nilai geser nominal :
Berdasarkan kombinasi pada, maka kolom ini cukup diberi tulangan memanjang (longitudinal) sebanyak 20D22 (ρ = 1.38%) seperti pada hasil perhitungan dengan program bantu PCACOL v.3.64.pada gambar berikut
5 5 Acp fc' = (6.75 × 0.3)103 35 = 9983.385KN 6 6
Vn =
Dari analisa struktur didapat Vu = 1815.53 KN < Vn = 9983.385 KN, maka shearwall mampu menerima gaya geser. 4.2.1.3 Kebutuhan lapis tulangan geser Pasal 23.6.2.2, paling sedikit dua lapis tulangan harus dipasang pada dinding bila gaya geser bidang berfaktor melebihi 1 6 Acv f c' , dengan Acv adalah luas penampang bruto yang dibatasi oleh tebal badan dan panjang penmpang. gambar diagram interaksi kolom interior
1 Acv 6
Penulangan dinding struktural (Shear Wall)
Digunakan tulangan minimum 4.2.1.4 Kebutuhan tulangan geser Asumsi diawal perhitungan, digunakan tulangan 2D16 dengan spasi 300 mm. dengan demikian kuat geser shearwall adalah :
tabel beban kombinasi dan gaya yang terjadi pada dasar shearwall
Beban Mati (D) Hidup (L) Gempa (E) Kombinasi : 1.2D + 1.6L 1.2D+1L ± 1E 0.9D ± 1E Envelope
Momen (KNm) 196.34 94.29 25624.61
1 (300 × 6750) 35 6
= 1997KN > Vu = 1815.53KN
Dari analisa struktur hasil dari gaya-gaya yang terjadi pada dinding struktural memiliki nilai maksimum terletak pada lantai dasar gedung, sehingga didapatkan nilai-nilai yang ditampilkan pada tabel berikut :
Axial (KN) 5889.17 1206.72 538.27
f c' =
Vn = Acv α c
Geser (KN) 40.90 20.40 1251.12
f c' + ρ n f y
Dimana :
hw l w
40m = 6m = 6.67 > 3
Maka nilai αc = 1.67
10159.6
477.54
100.49
9557.4
34392.66
1638.60
10542.16 6881.4 7568.69 9557.4 10542.16
40990.09 34509.88 40966.11 34509.88 40990.09
1815.53 1670.91 1783.22 1670.91 1815.53
ρn =
300 )402 = 0.0045 6750 ⋅ 300
V n = Acv α c
[
f c' + ρ n f y
]
Vn = (6750 × 300)1.67 35 + 0.0045 × 400 Vn = 23625.818KN > Vu = 1815.53 Dengan demikian menehan geser
4.2.1.2
Kontrol ketebalan shear wall terhadap gaya geser Sesuai SNI 03-2847-2002 pasal 23.6.4.4, kuat geser nominal tiap dinding individual tidak boleh melebihi 5 6 Acp
(6750
shearwall
cukup
kuat
Untuk tulangan transversal ρv tidak boleh kurang dari ρn bila hw/lw < 2. Jadi karena hw/lw = 6.7 maka digunakan adalah rasio tulangan minimum.
f c' , dengan Acp adalah
8
Longitudinal Strain
Digunakan 2 lapis tulangan D16 dengan spasi 300 mm untuk penulangan arah vertikal.
3000.0 2500.0 2000.0
Kontrol kuat tekan dan lentur shearwall
1500.0 1000.0
Beam Depth (mm)
Dengan konfigurasi gaya-gaya yang didapatkan dari hasil analisa dinamis dan dengan bantuan program PCACOL didapatkan diagram interaksi sebagai berikut :
500.0 -0.70
0.00
0.70
1.40
2.10
2.80
3.50
0.0 -500.0 -1000.0 -1500.0 -2000.0 -2500.0 -3000.0
ε x Strain (mm/m)
gambar longitudinal strain
Sedangkan, Didapatkan nilai (0.060 40) adalah 0.0015. harga (δ u hw ) tidak boleh kurang dari 0.007 sehingga diambil nilai 0.007 sebagai batas minimal perbandingan tersebut, maka didapat nilai c :
gambar diagram interaksi untuk shearwall
Dari gambar diatas dapat disimpulkan bahwa shear wall cukup kuat untuk menerima kombinasi beban aksial dan lentur.
c=
6000 = 1428.57mm 600 × 0.007
Dari kedua kondisi diatas maka special boundary element dibutuhkan. Diambil nilai c terbesar yakni 1.125 m.
Kontrol komponen batas Special boundary element diperlukan bila kombinasi momen dan gaya aksial terfaktor yang terjadi pada shearwall melebihi 0.25f’c.
Special boundary elemen dipasang sepanjang c0.1lw dari serat tekan atau c/2.
a. Special boundary element diperlukan bila:
c − 0.1l w = 1125 − 0.1× 6000 = 1200mm
c 1800 = = 900mm 2 2
Pu M u y + > 0.2 f c' Ag I
13173.38KN = 13.17MPa > 0.2 ⋅ 35 = 7MPa
Diambil nilai terbesar yakni 1200 mm.
PERANCANGAN PONDASI b. Special boundary elemen diperlukan jika jarak c dari serat terluar zone kompresi lebih besar dari harga yang diperoleh dari :
c>
lw
600(δ u
δ , w hw ) hw
Daya Dukung Tanah Perhitungan daya dukung tanah menggunakan metode “Luciano Decourt” yakni daya dukung maksimum pada pondasi (Ql) merupakan jumlah dari daya dukung pada dasar tiang (Qp) dan daya dukung akibat lekatan tanah dengan tiang (Qs). untuk mendapatkan daya dukung ultimate, nilai Qp dibagi dengan safety factor (SF diambil nilai 3.0), kesemuanya dari metode ini ditunjukan pada persamaan-persamaan berikut ini:
> 0.007
Dari analisa dengan menggunakan program Response2000 diperoleh nilai c sebesar 1.125 m seperti ditunjukan pada gambar di bawah ini : 9
4.20
Ql = Q p + Qs
(
Hy
)
My
Q p = q p ⋅ Ap = N p ⋅ k Ap
75
N Qs = q s ⋅ As = s + 1 As 3 Qu =
Hx 125 275 Dx max
Mx
Qp
Dy max
75
130
:
Qp
:
Qs
:
qp Ap Np
: : :
k qs
: :
As Ns
: :
Qu SF
: :
130
75
410
Dimana : Ql
75
SF
Daya dukung tanah maksimum paad pondasi tiang Daya dukung yang terjadi di dasar tiang Daya dukung akibat lekatan terhadap tiang (friction) Tegangan di ujung tiang (t/m2) Luas penampang dasar tiang (m2) Harga rata-rata nilai SPT di sekitar 4D atau hingga 4D dibawah dasar tiang (D = diameter tiang) Koefisien karakteristik tanah Tegangan akibat lekatan tanah terhadap tiang (t/m2) Luas selimut tiang (m) Harga N rata-rata sepanjang tiang yang terbenam dengan batasan 3 < N < 50 Daya dukung ultimate (ijin) Safety factor (diambil nilai 3.0)
gambar konfigurasi tiang
Untuk efesiensi pondasi kelompok (η) menurut “Converse Labarre” adalah :
dimana
η D S m n
: : : :
117.7 Kpa 196 Kpa 245 Kpa 392 Kpa
: : : : :
Efissiensi pondasi kelompok Diameter tiang Jarak antar tiang pancang Jumlah tiang dalam satu baris Jumlah tiang dalam satu kolom 0.5 (2 − 1)3 + (3 − 1)2 = 0.72 90 ⋅ 2 ⋅ 3 1.25
η = 1 − arctan
Sehingga didapat :
Untuk koefisien karakteristik tanah berbeda tiap jenis tanah yang ditunjukan di bawah ini : Lempung Lanau berlempung Lanau berpasir pasir
D (m − 1)n + (n − 1)m 90mn S
η = 1 − arctan
Qijin = η × Q ijin
1tiang
×n
Qijin = 0.72 ×1609.4 × 6
(12 t/m2) (20 t/m2) (25 t/m2) (40 t/m2)
= 6952.61KN > 4829.9KN Gaya yang terjadi pada sebuah tiang pancang didapatkan dengan persamaan :
Kontrol tiang pancang P(max )(min ) =
Dengan membandingkan gaya vertikal dengan daya dukung tanah pada kedalaman yang direncanakan didapatkan jumlah tiang yang dibutuhkan. Bila direncanakan kedalaman tiang 21m dari elevasi tanah dasar, maka kebuthan tiang adalah :
∑ V M x y max M y x max ± ± n ∑ y i2 ∑ xi2
dimana
ΣP 4829.9 KN n= = = 3.001buah ≈ 6buah Ql 1609.4 KN Dicoba digunakan 9 tiang dengan konfigurasi 2x3 seperti pada gambar 10
P
:
V Mx, My
: :
n xmax,ymax
: :
Total beban yang terjadi pada tiang yang ditinjau Beban vertikal Momen yang terjadi pada sumbu x,y Jumlah tiang Jarak maksimum tiang
:
410 75
130
130
75
Momen yang terjadi pada pondasi :
P(max) =
75
4829.9 9.904 ⋅ 0.625 52.623⋅1.3 + + 6 9.375 6.76
Pt
Σxi2, Σxi2
4.2.2.2 Penulangan arah y Berat poer (qu) = 2.75 × 1 × 2400 = 6600 kg/m’ Pt = 3 Pmaks = 3(815.7634 KN) = 2447.29 KN
terhadap sumbu yang ditinjau (x,y) Jumlah kuadrat jarak tiang pancang terhadap titik pusat pada sumbu yang ditinjau (x,y)
62.5 125 275
P(max ) = 815.7634KN < Ql = 1609.4 KN
75
(memenuhi)
4.2.2 poer
Perhitungan kebutuhan tulangan
gambar permodelan poer arah y
As = 0.0035 × 1000 × 937.5 = 3281.25 Digunakan tulangan lentur (As=4090.615 mm2)
Pada poer gaya yang diperoleh untuk perhitungan tulangan merupakan mekanika statis tertentu dengan beban yang diterima berasal dari beban terpusat dari tiang sebesar P dan berat sendiri poer sebesar q. Poer dianggap dianggap sebagai balok kantilever dengan perletakan jepit pada kolom. Data-data yang digunakan dalam perancangan tulangan poer adalah sebagai berikut : Dimensi poer Tebal poer Tebal cover Diameter tulangan utama Tinggi efektif poer :
: : : :
4.2.3
D25-120
Kontrol geser ponds poer
Pada perancangan poer perlu diperhatikan mengenai geser ponds yang terjadi. Diupayakan agar gaya geser nominal harus lebih besar dari geser ponds. Untuk memeriksanya harus sesuai dengan SNI 03-2847-2002 pasal 13.12.1 poin a,b,c yakni :
4.1m . 2.75m 1 50 mm D25
2 a. Vc = 1 + βc
α d b. Vc = s + 2 b0 1 f c' bo d c. Vc = 3
4.2.2.1 Penulangan arah x Berat poer (qu) = 4.1 × 1 × 2400 = 9840 kg/m’ Pt = 2 Pmaks = 2(815.7634 KN) = 1631.527 KN
f c' bo d 6 f c' bo d 12
75
Dimana : 275 125
βc
:
Rasio sisi panjang terhadap sisi pendek kolom ( = 1, kolom bujur sangkar)
bo
:
Keliling penampang kritis pada poer
:
2(bkolom + d ) + 2(hkolom + d )
:
2(750 + 917 ) + 2(750 + 917 ) = 6668mm
:
Untuk kolom interior diambil 40
75
75
130
130
75
410
Pt 130
75
75
αs
gambar permodelan poer arah x
As = 0.0035 × 1000 × 912.5 = 3209.5 Digunakan tulangan lentur D25-150 (As=3272.5 mm2)
' 2 f c bo d 2 35 ⋅ 6668 ⋅ 912.5 Vc = 1 + = 1 + βc 6 6 1 = 17998.34 KN
11
α d Vc = s + 2 b0
Sehingga didapat :
f c' bo d
Qijin = η × Qijin
6
40 ⋅ 912.5 35 ⋅ 6668 ⋅ 912.5 = + 2 12 6668
1tiang
×n
Qijin = 0.6 × 2416.2 × 20 = 28814.16 KN > 21409 KN (OK )
Vc = 22419.65KN
Gaya yang terjadi pada sebuah tiang pancang didapatkan dengan persamaan :
1 1 f c' bo d = 35 ⋅ 6668 ⋅ 912.5 = 12058.1KN 3 3 Diambil nilai terkecil yakni Vc 12058.1 KN Vc =
P(max) =
φVc = 9043.5KN > Pu.kolom = 4829.9 KN
21409 701.824 ⋅ 2.55 1550.44 ⋅ 2.55 + + 20 191.25 191.25
P(max ) = 1100 .5 KN < Q l = 2416 .2 KN
Perancangan Pondasi Shear Wall
(memenuhi)
Perancangan pondasi untuk shearwall ini diambil sample shearwall pier 1 dengan datadata gaya didapat dari analisa struktur dengan kombinasi 1.2D+1L+1Ex sebagai berikut :
Perancanga Sloof Seperti halnya kolom kondisi pembebanan pada sloof merupakan beban aksial dan lentur 8D22
Pu : 21409 KN Mux : 9.724 KNm : 192.437 KNm Muy Hx : 1357.66 KN Hy : 692.1 KN berikut konfigurasi tiang pancang serta dimensi poer pada pondasi shearwall.
Ø8-150
330 90
150
90
90
8D22
150
gambar penulangan sloof
150
PENUTUP
930 150
Kesimpulan
150 90
Dari perhitungan-perhitungan yang telah terpapar pada bab-bab sebelumnya didapatkan kesimpulan sesuai dengan tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
150 150 330
90
90
90
150
150
150
150
150
90
930
gambar konfigurasi tiang pancang pondasi shearwall
1. Tebal pelat didapatkan 200 mm dan tebal drop panel 150 mm dengan data penulangan terlampir. 2. Dari hasil analisa struktur dan perancangan tulangan dinding geser didapatkan tebal dinding geser yakni 300 mm dengan menggunakan confienement 750mm x 750mm serta dibutuhkan spesial boundary elemen. 3. Dari hasil analisa struktur didapatkan struktur gedung mampu menahan beban
Untuk efesiensi pondasi kelompok (η) menurut “Converse Labarre” adalah : D (m − 1)n + (n − 1)m 90mn S
η = 1 − arctan
0.6 (6 − 1)6 + (6 − 1)6 = 0 .6 90 ⋅ 6 ⋅ 6 1.5
η = 1 − arctan
12
Departemen Pekerjaan Umum. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung ( PPIUG ) 1983.
gempa rencana pada wilayah gempa kategori C (menengah) dengan ditunjukan dengan pemenuhan syarat drift. 4. Rancangan akhir berupa gampar terlampir
Wang, Chu-Kia; Charles G. Salmon 1992. Binsar Hariandja. Disain Beton Bertulang. Nawy,Edward G,Dr.P.E; Tavio; Kusuma, Benny 2010 . BETON BERTULANG Suatu Pendekatan Dasar. Edisi kelima. Surabaya : ITS Pres
Saran Penulisan Tugas Akhir ini masih belum dikatakan sempurna karena masih banyak kekurangan-kekurangan di dalamnya. Saran dari penulis untuk kemajuan penulisan Tugas Akhir berikutnya adalah :
Wahyudi,Herman. 1999. Daya Dukung Pondasi Dalam, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.
1. Pemahaman materi harus lebih ditingkatkan. 2. Diharapkan untuk menghitung tulangan balok, baik balok bordes, elevator, serta balok tepi menggunakan perhitungan tulangan ganda karena lebih ekonomis 3. Lebih mendalami program-program bantu lain seperti PCACOL dan Response2000.
Purwono, Rahmat. 2005. Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa. Surabaya: ITS Press PHIL M.FERGUSON ; Budianto Sutanto ; Kris Setianto 1991. Dasar - dasar Beton Bertulang versi S1 edisi keempat. W.H.Mosley ; J.H Bungey 1984 . Perencanaan Beton Bertulang edisi kedua.
DAFTAR PUSTAKA
Erberik, M. Altug., dan Elnashai, Amr S 2003. “Seismic Vulnerability of flat-slab Structures”. Technical report. Mid-American Earthquacke Center
Badan Standarisasi Nasional. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-17262010).
Brooker O 2006. “How design renforced concrete flat slab using finite element analysis”. The Concrete Center (May).
Badan Standarisasi Nasional. Tata Cara Perhitungan struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2002).
13
