JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 1

Struktur baja mempunyai kekuatan yang tinggi dan sama kuat pada kekuatan tarik maupun tekan dan baja adalah elemen struktur yang memiliki batasan sempurna yang akan menahan beban jenis tarik aksial, tekan aksial, dan lentur dengan fasilitas yang hampir sama. Hexagonal castellated beam sebagai salah satu alternatif material struktur memiliki beberapa keunggulan yaitu efisien digunakan pada bentang yang panjang, meningkatkan kekakuan lentur, momen inersia yang dihasilkan besar sehingga kekuatan dan kekakuan struktur lebih besar pula tanpa menambah berat balok.

Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo yang semula 3 lantai akan direncanakan ulang menjadi 12 lantai dan dimodifikasi dari struktur awal berupa struktur beton bertulang konvensional menjadi struktur baja menggunakan hexagonal castellated beam. Dari modifikasi tersebut diharapkan akan menghasilkan rancangan gedung dengan menggunakan hexagonal castellated beam yang memenuhi persyaratan keamanan struktur.

Kata kunci: Modifikasi, Struktur baja, Castellated beam.

I. PENDAHULUANSaat ini telah banyak gedung yang menggunakan

konstruksi baja sebagai pengganti beton bentulang konvensional. Konstruksi baja semakin diminati karena beton mempunyai berbagai kelemahan antara lain bentuk yang telah dibuat sulit untuk diubah, lemah terhadap kuat tarik, mempunyai bobot yang berat, daya pantul suara yang besar, pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi dan pengerjaan yang relatif lama. Sedangkan kelebihan baja antara lain mempunyai kekuatan yang tinggi, relatif ringan, elastis, kemudahan pemasangan di lapangan.

Gedung ini terdiri dari 3 lantai. Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo yang semula 3 lantai akan direncanakan ulang menjadi 12. Akibatnya, gedung tersebut harus direncanakan ulang agar lebih efisien. Alternatif yang dilakukan antara lain merubah konstruksi beton menjadi konstuksi baja menggunakan hexagonal castellated beam.

Castellated Beam adalah suatu spesifikasi profil yang ditingkatkan kekuatan komponen strukturnya dengan memotong profil aslinya dengan pola zig zag kemudian digeser dan dilas sepanjang pola.

Permasalahan Permasalahan utama: Bagaimana melakukan perencanaan ulang Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo dengan struktur baja menggunakan hexagonal castellated beam?Rincian permasalahan:1. Bagaimana menentukan preliminary design?2. Bagaimana merencanakan struktur sekunder?3. Bagaimana melakukan analisa struktur menggunakan

program bantu SAP 2000 V.14.2.2?4. Bagaimana melakukan kontrol dimensi struktur?5. Bagaimana merencanakan sambungan? 6. Bagaimana merencanakan pondasi?

TujuanTujuan utama: Mampu merencanakan gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo menggunakan baja Hexagonal Castellated Beam.Rincian tujuan:1. Mampu menentukan preliminary design,2. Mampu merencanakan struktur sekunder,3. Mampu melakukan pemodelan dan analisa struktur

menggunakan program bantu SAP 2000 V.14.2.2,4. Mampu melakukan kontrol dimensi struktur,5. Mampu merencanakan sambungan,6. Mampu merencanakan pondasi,

Batasan PermasalahanBatasan dari permasalahan antara lain sebagai berikut:1. Tidak menghitung biaya konstruksi gedung,2. Tidak membahas metode pelaksanaan,3. Perencanaan struktur mengacu pada SNI 03 – 1729 – 2002,4. Pembebanan dihitung berdasarkan PPIUG 1983,5. Beban gempa dihitung berdasarkan SNI 03-1726-2002. 6. Program bantu yang digunakan adalah SAP 2000 V.14.2.2

dan AutoCAD,7. Perencanaan dilakukan pada gedung 12 lantai pada zona

gempa 2, menggunakan Hexagonal Castellated Beamnonkomposit.

II. TINJAUAN PUSTAKACastellated beam adalah profil baja H, I, atau U yang

kemudian pada bagian badannya dipotong memanjang dengan pola zig-zag. Kemudian bentuk dasar baja diubah dengan menggeser atau membalik setengah bagian profil baja yang telah dipotong. Penyambungan setengah profil dilakukan

MODIFIKASI PERENCANAAN STRUKTURGEDUNG RAWAT INAP KELAS 1 RSUD SIDOARJO

DENGAN MENGGUNAKAN HEXAGONAL CASTELLATED BEAM

Ridha Novikayanti Sholikhah, dan Heppy KristijantoTeknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111E-mail: heppy@ce.its.ac.id

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 2

dengan cara di las pada bagian “gigi-giginya” sehingga terbentuk profil baru dengan lubang berbentuk segi enam (hexagonal), segi delapan (octogonal), dan lingkaran (circular) sehingga menghasilkan modulus penampang yang lebih besar.

Kelebihan Castellated beam1. Momen inersia dan modulus penampang yang lebih besar,2. Mampu memikul momen yang lebih besar,3. Bahannya ringan, kuat, dan mudah dipasang,4. Profil Castellated beam cocok untuk bentang panjang,5. Dapat digunakan untuk gedung tingkat tinggi dan bangunan

perindustrian. Kekurangan Castellated beam1. Profil Castellated beam kurang tahan api,2. Kurang kuat menerima gaya lateral, sehingga perlu diberi

satu atau lebih pelat pada ujung-ujung,3. Pada ujung-ujung bentang (di sudut profil) terjadi

peningkatan pemusatan tegangan (stress consentration), 4. Tidak sesuai untuk bentang pendek dengan beban yang

cukup berat.

Geometri Castellated BeamPendekatan rumus dimensi castellated menurut

Demirdjian, S. (1999) adalah sebagai berikut:

tan ø = (bila tidak ada pelat maka hp = 0)

Rasio penambahan tinggi balok

Demirdjian, S. (1999) menyatakan bahwa dengan pendekatan rumus maka dimensi Castellated beam dapat dihitung sebagai berikut:

tan ø = (bila tidak ada pelat maka hp = 0)

Rasio penambahan tinggi balok

III. METODOLOGI

MULAI

Penentuan dan Pencarian Data

Studi Literatur

Penentuan Dimensi Struktur Sekunder

Perhitungan Struktur Sekunder1. Pelat Lanati2. Tangga3. Balok Anak

Kontrol Dimensi Struktur Sekunder

Penentuan Dimensi Struktur Primer

Pemodelan dan Analisa Struktur Dengan SAP 2000 v.14.2.2 (3 Dimensi)

Perhitungan Struktur Primer1. Balok2. Kolom

Kontrol DimensiStruktur Primer

Perencanaan Sambungan

Perencanaan Poer dan Pondasi

YES

NO

YES

FINISH

Penggambaran Detail Struktur dan Sambungan

Gambar. 2. Bagan alir metodologi penyelesaian Tugas Akhir

Data bangunan eksisting:Nama Gedung : Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD

SidoarjoJumlah lantai : 3 lantaiTinggi gedung : 15,72 meterZone gempa : 2Struktur Utama : Beton Sistem struktur : Sistem Rangka Pemikul Momen

Menengah (SRPMM) Data modifikasi bangunan:Nama Gedung : Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD

SidoarjoJumlah lantai : 12 lantaiTinggi gedung : 48 meterZone gempa : 2Struktur Utama : Castellated Beam Non KompositSistem Struktur : Sistem Rangka Pemikul Momen

Menengah (SRPMM)

d

eb

h

dt

dbsø

(a)

dg

db

eb

ho

dt

s

ø

bf

tw

tf

(b)Gambar. 1.(a) Pola pemotongan zig – zag pada profil asli balok

1.(b) Geometri penampang Hexagonal Castellated beam

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 3

Kriteria desainProfil BJ 41 fy = 250 Mpa

fu = 410 MpaBaut BJ 50 fy = 290 Mpa

fu = 500 MpaModulus elastisitas E = 200000 MpaMutu beton fc’ = 30 Mpa fy (tul. utama) = 410 MPafy (tul. sengkang) = 250 Mpa

IV. ANALISA STRUKTUR SEKUNDER1. Perencanaan Pelat

Perencanaan pelat menggunakan tabel perencanaan praktis yang ada dari PT BRC LYSAGHT INDONESIA. Bondek yang digunakan mempunyai tebal 0,75 mm dengan tegangan leleh minimum sebesar 4800 kg/cm2, dan tulangan susut menggunakan wiremesh M5.

Tabel 1. Penulangan Pelat

Jenis Pelat

Beban Berguna

(kg/m2)

Bentang (m)

Tebal Pelat (cm)

Tulangan Negatif

(cm2/m)Tulangan

Atap 200 1.5 9 0.59 Ø8 – 300Lantai 400 1.5 9 0.85 Ø8 – 250

- Tulangan menggunakan baja BJ 37 (fy = 4800 kg/cm2)- Bentang menerus dengan tulangan negatif tanpa penyangga

2. Perencanaan Balok AnakBalok anak menumpu diatas dua tumpuan sederhana dan

direncanakan menggunakan profil WF dengan mutu baja BJ 41.

Tabel 2. Gaya dalam maksimum balok anakJenis Balok anak

Mu(kg.m)

Vu(kg)

fx(cm)

Atap 3665.79 2443.86 1.5Lantai 5627.61 3751.74 1.22

Tabel 3. Kapasitas profil balok anakJenis Balok anak

Profil WFMn

(kg.m)Vn

(kg)f

(cm)

Atap 250x125x5x8 7634 15600 1.67Lantai 300x150x5,5x8 11375.637 21120 1.67

3. Perencanaan TanggaPerencanaan pelat tangga

3mmprofil siku

pelat

Gambar. 3. Pelat tanggaMenggunakan plat dengan tebal, t = 3 mm

Perencanaan pengaku pelat tangga

pelat baja 3mm

profil siku 50.50.6

25

Gambar. 4. Pengaku pelat tangga

Menggunakan profil siku 50.50.6

Perencanaan pelat bordesDirencanakan menggunakan pelat baja tebal 3 mm.Qu = 1,2 qD + 1,6 qL = 762,396 kgMu = 1/8 x qu x L2 = 15,25 kgmMp = fy x Zx = 25,31 kgm

Perencanaan balok bordesDirencanakan menggunakan profil siku 50x50x6Vu = 1,2 VD + 1,6 VL = 157,71 kgMu = 1,2 MD + 1,6 ML = 59,14 kgm

Kontrol lendutan

Lendutan ijin cm 0,63=150

=L

=f240240

Mp = fy x Zx = 20730 kgcmVn = 0,6 x fy x Aw = 4500 kg

Perencanaan balok utama tanggaMenggunakan profil WF 200x100x4,5x7

Perencanaan balok penumpu bordesMenggunakan profil WF 200x100x4,5x7

V. ANALISA STRUKTUR PRIMER

Gambar. 5. Pemodelan struktur gedung yang direncanakan

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 4

Kontrol Partisipasi MassaTabel 4. Nilai partisipasi massa struktur

Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ1 2.211 0.000 76.400 0.000 0.000 76.400 0.000 2 2.202 0.127 0.000 0.000 0.127 76.400 0.000 3 2.162 76.700 0.000 0.000 76.800 76.400 0.000 4 0.732 0.000 10.400 0.000 76.800 86.800 0.000 5 0.728 0.157 0.000 0.000 77.000 86.800 0.000 6 0.724 9.800 0.000 0.000 86.800 86.800 0.000 7 0.414 4.100 0.000 0.000 90.900 86.800 0.000 8 0.408 0.000 4.300 0.000 90.900 91.100 0.000 9 0.407 0.009 0.000 0.000 90.900 91.100 0.000 10 0.280 2.400 0.000 0.000 93.300 91.100 0.000 11 0.271 0.000 2.500 0.000 93.300 93.600 0.000 12 0.270 0.001 0.000 0.000 93.300 93.600 0.000

Dari tabel di atas menunjukkan bahwa dengan 8 mode sudah mampu memenuhi syarat partisipasi massa sesuai SNI 1726 ps 7.2.1.

Kontrol Waktu Getar StrukturT ≤ ζ nUntuk wilyah gempa 3 maka nilai ζ = 0,19 ; n = 12Dari hasil analisa SAP v.14.14.2 didapat waktu getar T = 2,211 detikT1 = (0,19 x 12) = 2,28 detik ≤ T (OK)

Kontrol Nilai Akhir Respon SpektrumDari hasil analisis struktur didapatkan:Vx = 420226,28 kgVy = 412091,76 kg

80% Vstatis = 0,8 x 218123,94 = 174499,15 kgVx dinamis > 80% Vstati420226,28 kg > 174499,15 kg (OK)Vy dinamis > 80% Vstatis412091,76 kg > 174499,15 kg (OK)

Balok atap memanjangDari hasil output SAP v11.2.2 diperoleh:Vu = 4712,01 kgMu = 6592,72 kgmBalok atap menggunakan profil asal WF 250x125x5x8 yang kemudian dirubah menjadi profil Castellated Beam 310x125x5x8.Mutu baja BJ 41 fy =250 Mpa ; fu = 410 MpaModulus elastisitas E = 200000 Mpa

Menghitung momen inersia pada arah sumbu x dan sumbu yIx Castellated Beam pada penampang tanpa lubang

= 55836175,33 mm4

Ix Castellated Beam pada penampang dengan lubang

= 55041748,67 mm4

Ix rata – rata = 55438962 mm4

Iy Castellated Beam pada penampang tanpa lubang

= 7968057,833 mm4

Iy Castellated Beam pada penampang dengan lubang

= 7966766,166 mm4

Iy rata – rata = 7967412 mm4

Zx Castellated Beam pada penampang tanpa lubang

Zx Castellated Beam pada penampang dengan lubang

Mp = fy x Zx = = 1019072,5 kgcmMn = Mp – fy x As = 9710,225 kgmKontrol kapasitas momen Mu < Ø Mn6592,72 kgm < 8739,2 kgm (OK)

Syarat ASCE 4.2. hal 33191. Perbandingan lebar terhadap tinggi lubang

(OK)2. Kapasitas geser nominal maksimum pada lubang

(OK)Kontrol kuat geser

(OK)

Parameter lubangSyarat ASCE 4.2. hal 3319

3,98 ≤ 5,6 (OK)

Persamaan interaksi geser – lentur (Syarat ASCE hal 3316)

0,657 ≤ 1 (OK)

Kolom lantai 1 – 4Kolom menggunakan profil King Cross 800x300x14x26. BajaBJ 41, dimana nilai fy =250 Mpa dan fu = 410 Mpa.

Nilai gaya dalam maksimum sebagai berikut:Akibat beban gravitasi (kombinasi 1,2 D + 1,6 L)Mntx1 = 502,27 kgmMntx2 = 1214,29 kgmMnty1 = 1551,92 kgmMnty2 = 1349,09 kgmNu = 417068,00 kg

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 5

Akibat beban lateralMltx1 = 27828,54 kgmMltx2 = 11842,29 kgmMlty1 = 7568,26 kgmMlty2 = 2350,15 kgmNu = 384686,83kg

Momen balok

Terhadap sumbu Y

Momen nominal

Kuat tekan nominal

Nu = 417068,00 kg Kontrol Interaksi Beam – Column

(OK)

VI. SAMBUNGAN

4Ø16

2Ø16

CB 500x200x7x11

5002L 60.60.6 WF 250x125x5x8

40

60

40

WF 250x125x5x8

4Ø16

2Ø16

CB 500x200x7x11

2L 60.60.6

40

60

40

500

(a) (b)Gambar 6.(a) Sambungan pada balok anak atap – balok induk

eksterior6.(a) Sambungan pada balok anak atap – balok induk interior

Stiffner platet = 7 mm

75 45

75 75 45

infill plate

60

100

50

50

70

100

70

562.5

2Ø19

2L 70.70.7

T 500x200x10x16

6Ø25

4Ø25

8Ø19

CB 562.5x200x8x12

KC

80

0x3

00x

14x2

6

4 Ø 25

100

50

50

60

30

60

30

6Ø25

75

Gambar 7. Sambungan pada balok induk – kolom (lantai 2)

16070

Pelat 14mm

4Ø25

40

80

80

80

4Ø2570

40

KC

80

0x3

00x1

4x26

4Ø25

40

80

80

80

40

16070 70

(a)

Pelat 14mmPelat 14mm

KC

80

0x3

00x1

4x2

6

4Ø25 4Ø25

8Ø25

40

80

80

80

40

40

80

80

80

40

40 4080 40 4080

(b)Gambar 8. Sambungan kolom – kolom lantai 2

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 6

VII. PERENCANAAN PONDASIPondasi menggunakan tiang pancang dari WIKA.Diameter tiang : 400 mm Tebal tiang : 75 mmType : A2Allowable axial : 121,10 TKedalaman tiang : 18 m

4 D22

Ø10-200

2D22

4 D22

300

400

50

50

50 50

4 D22

Ø10-200

2D22

4 D22

300

400

50

50

50 50

Gambar 9. Penulangan sloof pada daerah lapangan dan tumpuan

VIII. KESIMPULANKesimpulan yang didapat dari hasil modifikasi

perencanaan gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo antara lain sebagai berikut:Perencanaan pelat Pelat atap = Tebal 9 cm dan tulangan Ø8 – 300 Pelat lantai 2 – 11 = Tebal 9 cm dan tulangan Ø8 – 250Perencanaan balok anakBalok anak atap = WF 250x125x5x8Balok anak lantai 2 – 19 = WF 300x150x6,5x9Perencanaan balok tanggaTebal pelat tangga = 3 mmPengaku pelat tanga = profil siku 50 x 50 x6Tebal pelat bordes = 3 mmBalok utama tangga = WF 200x100x4,5x7Balok penumpu bordes = WF 200x100x4,5x7Perencanaan balok liftBalok penggantung lift = WF 250x125x6x9Balok penumpu lift = CB 310x125x5x8Perencanaan balok indukBalok induk atap memanjang = CB 310x125x5x8Balok induk atap melintang = CB 500x200x7x11Balok induk lantai memanjang = CB 500x200x8x13Balok induk lantai melintang = CB 562,5x200x8x12Perencanaan kolomKolom lantai 1 – 4 = KC 800x300x14x26Kolom lantai 5 – 8 = KC 700x300x13x24Kolom lantai 9 – 12 = KC 600x200x11x17Perencanaan pondasiPondasi Interior (P1)a. Tiang Pancang

Diameter tiang pancang = 0,4 mMutu tiang pancang = A2Kedalaman tiang pancang = 18 mJumlah tiang pancang tiap poer = 9 buah

b. Poer

Dimensi = 3,5 x 3,5 x 1,0 mTulangan tarik arah x = D22 – 100 Tulangan tekan arah x = D16 – 100 Tulangan tarik arah y = D22 – 100 Tulangan tekan arah y = D16 – 100

Pondasi Eksterior (P2)a. Tiang Pancang

Diameter tiang pancang = 0,4 mMutu tiang pancang = A2Kedalaman tiang pancang = 18 mJumlah tiang pancang tiap poer = 4 buah

b. PoerDimensi = 2,0 x 2,0 x 1,0 mTulangan tarik arah x = D22 – 100 Tulangan tekan arah x = D16 – 100 Tulangan tarik arah y = D22 – 100 Tulangan tekan arah y = D16 – 100

SloofDimensi = 40x50 cmTulangan utama = 10D22Tulangan sengkang = Ø10 – 200

UCAPAN TERIMA KASIHDalam 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, kakak, dan keluarga besar atas segala motivasi,

dukunganan doa yang diberikan2. Bapak Ir. Heppy Kristijanto, Ms 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 pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang secara lansung maupun tidak langsung membantu dalam prosen penyelesaian tugas akhir ini.

DAFTAR PUSTAKAAmerican Society Civil Engineering, 1992. “Proposed Spesification For Structural Steel Beams With Web Openings”. Journal of Structural Engineering, Vol 118, No 12. Badan Standarisasi Nasional. 2002. Tata cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI 03 – 1726 –2002). Bandung: BSN. Badan Standarisasi Nasional. 2002. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan gedung (SNI 03 – 1729 –2002). Bandung: BSN. Departemen Pekerjaan Umum. 1983. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983. Bandung: Yayasan Lembaga penyelidikan Masalah Bangunan.Ibrahim, Marwan dan Isdarmanu. 2006. Buku Ajar Struktur Baja I. Surabaya: Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.