modifikasi perencanaan struktur gedung perkantoran ... - Digilib ITS

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6

1

MODIFIKASI PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG PERKANTORAN TELKOMSEL DI SURABAYA BARAT MENGGUNAKAN BAJA-BETON KOMPOSIT Mufdillawati Mursid, dan Ir.Heppy Kristijanto,MS, Ir.R.Soewardojo,MSc Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: [email protected]

Abstrak - Keterbatasan lahan dan kegiatan pembangunan yang semakin intensif akhir-akhir ini menyebabkan gedunggedung bertingkat yang dibangun. Perkembangan teknologi yang semakin meningkat memungkinkan manusia untuk membangun gedung – gedung tinggi. Seperti yang telah diketahui bersama bahwa semakin tinggi suatu gedung maka semakin besar juga kekuatan dan beban yang dipikulnya. Hal ini menyebabkan waktu pengerjaan yang diperlukan juga akan semakin lama. Struktur gedung dalam tugas akhir ini gedung perkantoran Telkomsel akan dimodifikasi dan direncanakan ulang dengan menggunakan struktur baja komposit. Struktur komposit antara beton dan balok baja merupakan struktur yang memanfaatkan kelebihan dari beton dan baja yang bekerja bersama-sama sebagai satu kesatuan. Kelebihan tersebut antara lain adalah beton kuat terhadap tekan dan baja kuat terhadap tarik Gedung ini dimodifikasi dari beton konvensional menjadi baja beton komposit. Perancangan gedung ini berdasarkan ”Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002)”, ”Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (RSNI 03-1726-201x)” dan Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983. Kata Kunci : Struktur, Baja-Beton Komposit, Modifikasi I. PENDAHULUAN Gedung Telkomsel Surabaya, merupakan gedung perkantoran yang terdiri 9 lantai yang dibangun untuk menunjang kegiatan perkantoran dan pelayanan masyarakat. Gedung Telkomsel ini pada awalnya didesain dengan 9 lantai yang menggunakan sturuktur beton bertulang konvensional, dan akan direncanakan ulang dengan struktur baja – beton komposit, untuk memenuhi kebutuhan pelayanan masyarakat yang semakin meningkat. Struktur komposit baja-beton adalah struktur yang terdiri dari profil baja dan beton digabung bersama untuk memikul beban tekan atau beban lentur. Balok komposit merupakan campuran beton dengan baja profil, dimana pada beton bertulang konvensional gaya-gaya tarik yang dialami suatu elemen struktur dipikul oleh besi tulangan, tetapi pada beton komposit gaya-gaya tarik yang terjadi pada suatu elemen struktur dipikul oleh profil baja. Dipilih struktur komposit karena struktur komposit semakin banyak dipakai dalam rekayasa struktur. Keuntungan utama dari perencanaan sistem komposit adalah : 1) Penghematan berat baja ; 2) Penampang balok baja dapat lebih rendah ; 3) kekakuan lantai meningkat ;

4) Panjang bentang untuk bentang tertentu dapat lebih besar ; 5) Kapasitas pemikul beban meningkat. Penghematan berat baja sebesar 20% sampai 30% seringkali dapat diperoleh dengan memanfaatkan semua keuntungan dari sistem komposit. Pengurangan berat pada balok baja ini biasanya memungkinkan pemakaian penampang yang lebih rendah dan juga lebih ringan. [5] Permasalahan Rumusan masalah yang ada dalam modifikasi perencanaan gedung perkantoran Telkomsel Surabaya dengan menggunakan struktur komposit baja beton, adalah sebagai berikut : 1) Bagaimana merencanakan struktur sekunder yang meliputi pelat bondek, balok anak komposit dan tangga? 2) Bagaimana merencanakan struktur primer yang meliputi balok induk komposit dan kolom komposit? 3) Bagaimana menghitung pembebanan setelah dimodifikasi? 4) Bagaimana memodelkan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program bantu SAP? 5) Bagaimana merencanakan sambungan yang memenuhi kriteria perencanaan struktur? 6) Bagaimana merencanakan pondasi yang sesuai dengan besar beban yang dipikul dan kondisi tanah dilapangan? 7) Bagaimana menuangkan hasil perhitungan dan perencanaan dalam bentuk gambar teknik? Tujuan Tujuan dari modifikasi gedung perkantoran Telkomsel Surabaya dengan struktur komposit baja beton, yaitu : 1) Dapat merencanakan struktur sekunder yang meliputi pelat bondek, balok anak komposit dan tangga. 2) Dapat merencanakan struktur primer yang meliputi balok induk komposit dan kolom komposit. 3) Dapat menghitung pembebanan setelah dimodifikasi. 4) Dapat memodelkan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program bantu SAP 5) Dapat merencanakan sambungan yang memenuhi kriteria perencanaan struktur. 6) Dapat merencanakan pondasi yang sesuai dengan besar beban yang dipikul dan kondisi tanah dilapangan. 7) Dapat menuangkan hasil perhitungan dan perencanaan dalam bentuk gambar teknik. II. TINJAUAN PUSTAKA Sistem struktur komposit terbentuk akibat interaksi antara komponen struktur baja dan beton yang karateristik

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 dasar masing-masing bahan dimanfaatkan secara optimal. Karateristik penting yang dimiliki oleh struktur baja adalah kekuatan tinggi, modulus elastilitas tinggi, serta daktilitas tinggi. Sedangkan karakteristik penting yang dimiliki oleh struktur beton adalah ketahanan api, mudah dibentuk, dan murah. [6] 2.1 Balok Komposit Balok komposit adalah sebuah balok yang kekuatannya bergantung pada interaksi mekanis diantara dua atau lebih bahan. Pada dasarnya aksi komposit pada balok komposit dapat tercapai atau tidaknya tergantung dari penghubung gesernya. Biasanya penghubung geser diletakan disayap atas profil baja. Hal ini bertujuan untuk mengurangi terjadinya slip pada pelat beton dengan balok baja. [4]

2

Gambar 2.3 Penampang Melintang Dek Baja Gelombang [2] 2.4 Penghubung Geser Desain komposit baja-beton balok sangat tergantung pada mekanisme transfer geser yang disediakan oleh penghubung geser (shear connector) [1]. Penghubung geser berfungsi untuk menahan geser horisontal yang terjadi selama pembebanan. Supaya didapat penampang yang sepenuhnya komposit, penghubung geser harus cukup kaku sehingga dapat menahan geseran (slip) yang terjadi pada bidang pertemuan antara beton dan balok baja. [6]

Gambar 2.1 Penampang Balok Komposit 2.2 Kolom Komposit Kolom komposit dapat dibentuk dari pipa baja yang diisi dengan beton polos atau dapat pula dari profil baja hasil gilas panas yang dibungkus dengan beton dan diberi tulangan baja serta sengkang, seperti halnya pada kolom beton biasa. Pada jenis kolom ini, digunakan profil baja sebagai pemikul lentur pada kolom. Selain itu tulangan longitudial dan tulangan pengikat juga ditambahkan bila perlu. Gambar 2.4 Jenis – jenis penghubung geser (Sumber :Salmon dkk, 1991) Secara Mekanis, penghubung geser memiliki dua fungsi dasar yaitu mentransfer gaya geser horisontal dan mencegah pemisahan secara vertikal yang terjadi antara pelat beton dan balok baja. [6] 2.5 Sambungan Gambar 2.2 Penampang Kolom Komposit profil T

Kolom komposit juga menjadi solusi yang efektif untuk berbagai permasalahan yang ada pada disain praktis. Salah stunya yaitu jika beban yang terjadi pada struktur kolom sangatlah besar, maka penambahan material beton pada struktur kolom dapat memikul beban yang terjadi , sehingga ukuran profil baja tidak perlu diperbesar lagi.

Baut

Baut

Baut

Baut Baut

Baut Balok

Balok

profil dobel siku Kolom

Balok


Sambungan kaku

2.3 Dek Baja Gelombang Perkembangan struktur komposit dimulai dengan digunakannya dek baja gelombang, yang selain berfungsi sebagai bekisting saat pelat beton dicetak, juga berfungsi sebagai tulangan positif bagi pelat beton. Penggunaan dek baja juga dapat dipertimbangkan sebagai dukungan dalam arah lateral dari balok sebelum beton mulai mengeras. Arah dari gelombang dek baja biasanya diletakkan tegak lurus balok penompangnya

profil siku

Sambungan semi kaku


Sambungan sederhana

Gambar 2.5 Klasifikasi Sambungan


3 direncanakan menggunakan profil WF dengan mutu baja BJ 41 Tabel 4.3. Kapasitas profil balok anak

III. METODOLOGI Mulai

Jenis Balok anak Atap Lantai

Pengumpulan Data

Studi Literatur

Profil WF

Mn (kg.m)

400.200.8.13 49695,29

400.200.8.13 49695,29

Vn (kg) 43200 43200

f (cm) 1.11 1.487

Preliminary Design

3.

Perencanaan Tangga Perencanaan pelat tangga dan bordes Direncanakan menggunakan bondek dengan beton mutu fc’ 25 kg/cm2 dan tebal pelat tangga 9 cm. Perencanaan balok bordes Direncanakan menggunakan profil WF 125.60.6.8 Perencanaan balok tangga Direncanakan Menggunakan profil WF 125.60.6.8

4.

Perencanaan Lift Digunakan profil WF 300.200.8.12 sebagai balok penggantung dan penumpu lift.

Perencanaan Struktur Sekunder

Perencanaan Pembebanan

Tidak

Analisa Struktur dan Perencanaan Struktur Primer

Kontrol Desain

YA

Perencanaan Pondasi

V. ANALISA STRUKTUR PRIMER Penyusunan Laporan Tugas Akhir

Penggambaran hasil Perencanaan

Selesai

Gambar 3.1 Diagram Alir Perencanaan Tugas Akhir 

Data Umum Bangunan 1) Nama Gedung : Gedung Telkomsel 2) Lokasi : Surabaya Barat 3) Fungsi : Perkantoran 4) Jumlah Lantai : 9 Lantai 5) Tinggi Bangunan : 45.950 m 6) Pondasi : Tiang Pancang



Data Bahan 1) Kolom 2) Balok 3) Mutu baja 4) Mutu Beton

1.

IV. ANALISA STRUKTUR SEKUNDER Perencanaan Pelat

Jenis Pelat Atap Lantai 2.

: Baja King cross berselubung beton : Wide Flens : BJ-41 : f’c 25 Mpa

Tabel 4.1. Penulangan Pelat Beban Tebal Tulangan Bentang Berguna Negatif Tulangan Pelat (m) 2 (cm) (kg/m ) (cm2/m) 10 200 3,25 2,7 M8 – 150 3,84 M10- 200 400 3,25 10

Perencanaan Balok Anak Balok anak menumpu diatas dua tumpuan sederhana dan

Gambar. 5.1 Pemodelan struktur gedung yang direncanakan Kontrol Partisipasi Massa Tabel 5.1. Nilai partisipasi massa struktur

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 Pendekatan periode getar struktur Cu = 1,4 (Tabel 14, [3] ) Ct = 0,0724 (Tabel 15, [3] ) X = 0,8 (Tabel 15, [3] ) Hn = 45,95 m Ta = Ct x HnX = 0,0724 x 45,950,8 = 1,54727 detil Periode getar struktur maksimum yang diijinkan : Tmax < Cu x Ta < 1,4 x 1,54727 = 2,2662 detik Dari hasil analisa Etabs didapat waktu getar T = 2,18 detik Tmax < Cu x Ta 2,18 < 2,2662 detik Gaya GeserDasar Gempa Dinamik Dari hasil analisis struktur didapatkan: Fx = Vxt = 237025,2 kg Fy = Vyt = 226929,7 kg 0,85V/Vt (Pasal 7.9.4.1 [3]) 0,85V = 0,85 248296 kg = 211051,6 kg Maka untuk arah x 0.85V = 211051,6 < Vxt = 237025,2 kg ... OK Maka untuk arah y 0.85V = 211051,6 < Vyt = 226929,7 kg ... OK Analisa Struktur Balok Induk Balok induk direncanakan menggunakan profil WF 600.200.13.23 Kondisi sebelum Komposit Kondisi balok induk (arah X) sebelum komposit, di B3 story 2, Dari hasil output ETABS diperoleh: Mmax (-) = 4 000 599,005 Kgcm Vu (-) = 21312,92 Kg L = 850 cm  Kontrol Lendutan Lendutan Ijin : δ’= = = 2,36 Lendutan yang terjadi δmax output ETABS = 0.585 cm < δ’ = 2.36 cm ... (OK)  Kontrol Kekuatan Penampang (Local Buckling) Untuk Sayap Untuk Badan bf 170  2tf fy

h 1680  tw fy

4,39 < 10,752....ok 22.69 < 106,25...ok Profil penampang kompak, maka Mn = Mp  Kontrol Lateral Buckling Jarak Penahan Lateral Lb = 283.3 cm Berdasarkan tabel profil untuk BJ 41 profil WF 500.200.13.23 didapatkan Lp = 214,553 cm, Lr = 545,796 cm Jadi, Lp < Lb < Lr → bentang menegah Mp = Zx. Fy = 3778 x 2500 = 9 445 000 kgcm  Lr  Lb  Mn  Cb  Mr  Mp  Mr   Mp Lr  Lp  

4 Mn = 19 106 381 > 9 445 000 kgcm Mn = Mp = 9 445 000 kgcm ϕMn = 0.9 x 9 445 000 = 8 500 500 kg cm Syarat : ϕMn > Mumax 8 500 500 kg cm > 4 000 599 kgcm ... (OK)  Kontrol Geser h tw

 1,1

k n .E

522

fy

13

 1,1

5(2.106 )

40,15 ≤ 69,57 OK

2500

= Vn = 0,6.fy.Aw = 0,6.2500.(61,2 . 1,3) = 119340 kg φVn Persyaratan : Vu ≤ φVn 21312,92 Kg < 107406 kg ... (OK) Kondisi Setelah Komposit Perhitungan momen daerah lapangan (M+) Dari hasil output ETABS didapatkan : Mmax (+) = 2 907 521,169 kgcm (Story 2 B33)  Kontrol kriteria penampang Untuk badan ≤ = 40,15 ≤ 106,25 

Menentukan momen nominal berdasarkan distribusi tegangan plastis C = 0,85.fc’.tplat.beff = 0,85.250.4,6.212,5 = 207718,75 kg Py = As.fy = 107,7 . 2500 = 269250 kg Karena C < Py maka garis netral plastis terletak di profil baja.

Gambar 5.1 Penampang komposit balok induk  Menghitung kekuatan nominal penampang komposit Mn = C (d1+d2) + Py(d3-d2) = 9 819 741 kg.cm Syarat : Mu ≤  .Mn 2 907 521,2 kgcm ≤ 0 ,85 .9819741 kgcm 2 907 521,2 kgcm ≤ 8 346 780,13 kgcm  Perencanaan Penghubung Geser Untuk penghubung geser yang dipakai adalah tipe stud: ds = 19 mm ; Asc = 283.385 mm2 ; fu = 410 Mpa Ec = w1,5 .0,041. fc'  24001,5.0,041 25 = 24102,979 Mpa Qn = 0,5.Asc.

fc'.Ec = 0,5. 283.385 25.24102,979 = 109989.75 N = 10998.975 kg/stud Syarat : Qn ≤ Asc.fu 10998.975 kg/stud ≤ 283.385 . 41 10998.975 kg/stud ≤ 11618.785 kg/stud (OK) Cek koefisien reduksi ґS karena pengaruh plat compodeck yang dipasang tegak lurus terhadap sumbu balok. hr = 54 mm , Wr = 200 mm, Nr = 2 Hs = hr + 75 mm = 54 + 75 = 129 mm


5

ґS = 0,85  Wr   Hs  1  0,85  200   129  1 = 3,1 ≤ 1 Nr  hr

h  r

 

2  54

  54

Menggunakan KC 350.175.7.11 & beton 450x450

 

Jumlah stud untuk setengah bentang (M = 0 sampai dengan Mmax), dimana shear connector dipasang 2 buah dalam satu baris : C 207718,75 N   9.44 = 10 pasang 2.Qn.rs

VI. SAMBUNGAN

2.10998,975.1

Jumlah shear connector stud yang dibutuhkan di sepanjang bentang balok = 2N = 2 x 10 = 20 buah. Jarak seragam (S) dengan stud pada masing-masing lokasi: S

L 238   23,8cm N 10

Gambar 6.1 Sambungan pada balok anak ke balok induk

Jarak maksimum (Smaks) = 8.tplatbeton = 8 x 4.6 cm = 36,8 cm Jarak minimum = 6.(diameter) = 6 x 1,9 cm = 11,4 cm Jika pada setiap gelombang deck dipasang 1 stud, maka jumlah stud sepanjang jarak M=0 sampai dengan Mmax = = 12 ℎ. Jadi, shear connector dipasang setiap jarak 20 cm dan juga sekaligus berfungsi sebagai penahan lateral (Lb) pada balok. Analisa Struktur Kolom Komposit 1. Perencanaan Kolom Komposit Lantai 1-5 (Tipe K1) Menggunakan KC 600.200.11.17 & beton 700x700 Hasil output Etabs akibat (1,2 DL + 1 LL + 1 RSPY) untuk C9 story 1, didapat :  Mux = 1982909,63 kgcm Muy = 595772,589 kgcm Pu = 516817,06 kg Zx = 3220,3 cm3 Zy = 3292,27 cm3

12 - 250



4 D 16

Gambar 6.2. Sambungan balok anak dengan balok induk

Kontrol luas penampang minimum profil baja : As 268,8   100% 6,  5,48 % > 4 % … (OK) Ac

700 x700

Kuat nominal kolom komposit :

Pn  As . f cr  26880  4611,95 = 1239691,55 kg Kuat rencana kolom komposit :  .Pn  0,85 .1239691,55  1053737 ,81 kg Syarat :  . Pn > Pu 1053737,81 Kg > 516817,1 Kg … (OK) Kontrol Interaksi : Pu 516817,1   0,49  0,2 .Pn 1053737,81

Untuk

Pu > 0,2  .Pn

rumus 2 SNI 03-1729 ps.12.5-2

Pu 8  Mux Muy    1,0    .Pn 9  .Mnx .Mny  8  1982909,63 595772,589  0,49      1,0 9  0,9.15116436,3 0,9.15270686,3  = 0,66 < 1 ... (OK) 2. Perencanaan Kolom Komposit Lantai 6-9 (Tipe K2)

Gambar 6.3 Sambungan las pada base plate VII. PERENCANAAN PONDASI Pondasi menggunakan tiang pancang dari WIKA. Diameter tiang : 500 mm Tebal tiang : 90 mm Type : A3 Allowable axial : 178,2 T Kedalaman tiang :1


6 a.

Gambar 7.1 Detail Pile Cap

Gambar 7.2. Detail Pancang

VIII. KESIMPULAN Kesimpulan yang didapat dari hasil modifikasi perencanaan gedung perkantoran Telkomsel di Surabaya Barat antara lain sebagai berikut: Perencanaan pelat Pelat atap = Tebal 10 cm dan tulangan M8 -150 Pelat lantai 1-8 = Tebal 10 cm dan tulangan M10 – 200 Perencanaan balok anak Balok anak atap = WF 400.200.8.13 Balok anak lantai 1-8 = WF 400.200.8.13 Perencanaan balok tangga Tebal pelat tangga = 9 cm Tebal pelat bordes = 9 cm Balok utama tangga = WF 125.60.6.8 Balok balok bordes = WF 125.60.6.8 Perencanaan balok lift Balok penggantung lift = WF 300.200.8.12 Balok penumpu lift = WF 300.200.8.12 Perencanaan balok induk Profil balok induk = WF 600x200x13x23 Perencanaan kolom Lantai 1-5 :Profil = KC 600x200x11x17 Beton : 700 x 700 cm Lantai 6-9 :Profil = KC 350x175x7x11 Beton : 450 x 450 cm Perencanaan pondasi

Tiang Pancang Diameter tiang pancang Mutu tiang pancang Kedalaman tiang pancang Jumlah tiang pancang tiap poer b. Poer Dimensi Tulangan tarik arah x Tulangan tekan arah x Tulangan tarik arah y Tulangan tekan arah y c. Sloof Dimensi Tulangan utama Tulangan sengkang

= 0,5 m = A3 = 16,5 m = 9 buah = 4 x 4 x 1,0 m = D25 – 140 = D25 – 280 = D25 – 140 = D25 – 280 = 40x60 cm = 10D25 = Ø10 – 200

UCAPAN TERIMA KASIH Dalam pengerjaan tugas akhir ini, penulis mendapat bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatanini, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Orang tua, Adik, dan keluarga besar atas segala motivasi, dukunganan doa yang diberikan 2. Bapak Ir. Heppy Kristijanto, Ms dan Bapak Ir. R Soewardojo, Msc selaku dosen pembimbing yang telah membimbing dan memberi masukan dalam pengerjaan tugas akhir ini, 3. Dosen dan karyawan Jurusan Teknik Sipil Program Lintas Jalur FTSP – ITS Surabaya 4. Seluruh teman- teman Lintas Jalur dan pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang secara lansung maupun tidak langsung membantu dalam prosen penyelesaian tugas akhir ini. DAFTAR PUSTAKA [1] Ayoub, Ashraf. 2005. “A force-based model for composite steel–concrete beams with partial interaction”. Journal of Constructional Steel Research 61(2005) : 387 – 414 [2] Badan Standardisasi Nasional. Tata Cara Perencananaan Perhitungan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002). [3] Badan Standardisasi Nasional. Tata Cara Perencananaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (RSNI 03-1726201x). [4] Liang, Qing Quan, dkk. 2004. “Strength Analysis of Steel–Concrete Composite Beams in Combined Bending and Shear”. Journal of Structural Engineering (10): 1593 - 1600 [5] Salmon C.G dan Johnson, J.E. 1995. Struktur Baja Desain Dan Perilaku Jilid 2 Edisi kedua. Diterjemahkan oleh : Ir. Wira M.S.CE. Jakarta : Erlangga. [6] Widiarsa, I.B.R dan Putu Deskarta. 2007. “Kuat Geser Baja Komposit dengan Variasi Tinggi Penghubung geser tipe-T ditinjau dari Uji geser murni”. Jurnal Teknik Sipil 1(01) : 74 – 89.