TUGAS AKHIR MODIFIKASI PERENCANAAN STRUKTUR

GEDUNG RAWAT INAP KELAS 1 RSUD SIDOARJO DENGAN MENGGUNAKAN HEXAGONAL CASTELLATED

BEAM

OLEH: RIDHA NOVIKAYANTI SHOLIKHAH

(3110105023)

DOSEN PEMBIMBING: Ir. HEPPY KRISTIJANTO, MS

JURUSAN TEKNIL SIPIL PROGRAM LINTAS JALUR FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2012

LATAR BELAKANG

Konstruksi baja sebagai pengganti beton bentulang konvensional sudah semakin banyak digunakan Beton mempunyai beberapa kelemahan antara lain : 1. Bentuk yang telah dibuat sulit untuk diubah, 2. Lemah terhadap kuat tarik, 3. Mempunyai bobot yang berat, 4. Daya pantul suara yang besar, 5. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi dan pengerjaan yang

relatif lama. Kelebihan baja antara lain : 1. Mempunyai kekuatan yang tinggi, 2. Relatif ringan, 3. Elastis, 4. Kemudahan pemasangan di lapangan.

LATAR BELAKANG

Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo yang semula 3 lantai akan direncanakan ulang menjadi 12 lantai. Modifikasi yang dilakukan adalah mengganti struktur beton konvensional dengan struktur baja dan 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?

TUJUAN

Tujuan 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 MASALAH

Batasan 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 Beam nonkomposit.

TINJAUAN PUSTAKA

Castellated 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 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 beam 1. 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 beam 1. 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.

TINJAUAN PUSTAKA

Pendekatan rumus dimensi castellated menurut Demirdjian, S. (1999) adalah sebagai berikut: tan ø = h / b dg = d + h + hp (bila tidak ada pelat maka hp = 0) Dt = (d-h) / 2 ≈ ho /4 s = 2 (b+2) Rasio penambahan tinggi balok , α = dg / d

d

eb

h

dt

dbsø

dg

db

eb

ho

dt

s

ø

bf

tw

tf

Gambar 1. Pola pemotongan zig – zag pada profil asli balok

Gambar 2. Geometri penampang Hexagonal Castellated beam

TINJAUAN PUSTAKA

Gambar 3. Pembuatan castellated beam

TINJAUAN PUSTAKA

Gambar 4. (a) Pemotongan web beam dengan CNC Machine 4. (b) Hasil pemotongan web beam 4.(c) Profil T sebelum dilas yang sudah dipisahkan / digeser 4.(d) Hasil gigi-gigi castellated beam yang sudah dilat 4.(e) Profil Castellated beam yang sudah siap digunakan

(a)

(d) (e) (c)

(b)

METODOLOGI

Gambar 5. Bagan alir metodologi penyelesaian Tugas Akhir

MULAI

Penentuan danPencarian Data

Studi Literatur

Penentuan Dimensi Struktur Sekunder

Perhitungan Struktur Sekunder

Kontrol Dimensi Struktur Sekunder

Pembebanan Struktur Sekunder

Penentuan Dimensi Struktur Primer

NO

YES

A

FINISH

Pembebanan Struktur Primer

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

Gaya Dalam Struktur

Perhitungan Struktur Primer

Kontrol DimensiStruktur Primer

Perencanaan Sambungan

Perencanaan Poer dan Pondasi

Penggambaran Detail Struktur dan Sambungan

NO

YES

A

METODOLOGI

Data bangunan eksisting: Nama Gedung : Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo Jumlah lantai : 3 lantai Tinggi gedung : 15,72 meter Zone gempa : 2 Struktur Utama : Beton Sistem struktur : Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) Data modifikasi bangunan: Nama Gedung : Gedung Rawat Inap Kelas 1 RSUD Sidoarjo Jumlah lantai : 12 lantai Tinggi gedung : 48 meter Zone gempa : 2 Struktur Utama : Castellated Beam Non Komposit Sistem Struktur : Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM)

ANALISA STRUKTUR SEKUNDER

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.

Perencanaan Pelat

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

ANALISA STRUKTUR SEKUNDER

Balok anak menumpu diatas dua tumpuan sederhana dan direncanakan menggunakan profil WF dengan mutu baja BJ 41.

Perencanaan Balok Anak

Tabel 3. Gaya dalam maksimum balok anak

Jenis Balok anak

Profil WFMn

(kg.m)Vn

(kg)f

(cm)

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

Jenis Balok anak

Mu(kg.m)

Vu(kg)

fx(cm)

Atap 3665.79 2443.86 1.5Lantai 5627.61 3751.74 1.22

Tabel 2. Kapasitas profil balok anak

PEMODELAN SAP 2000 v.14.2.2

Gambar 6. Pemodelan struktur

Mutu baja : BJ 41 Mutu beton (f’c) : 30 Mpa Tinggi tiap lantai : 4 m Tebal pelat atap : 9 cm Tebal pelat lantai : 9 cm

Gambar 7. Respon spektrum gempa rencana zona 2

Wilayah gempa : 2 Jenis tanah : tanah sedang I : 1 R : 4,5

Kombinasi pembebanan: 1,4 D 1,2 D + 1,6 L 1,2 D + (0,5 L atau 0,8 W) 1,2 D + 1,3 W + 0,5 L 1,2 D ± 1,0 E + 0,5 L 0,9 ± (1,3 W atau 1,0 E)

KONTROL PEMODELAN STRUKTUR

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

Kontrol Partisipasi Massa

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

Tabel 4. Nilai partisipasi massa struktur

Perhitungan respon dinamik struktur harus sedemikian rupa sehingga partisipasi massa dalam menghasilkan respon total harus sekurang-kurangnya 90%

KONTROL PEMODELAN STRUKTUR

T ≤ ζ n Untuk wilyah gempa 2 maka nilai ζ = 0,19 n = 12 Dari hasil analisa SAP v.14.14.2 didapat waktu getar T = 2,211 detik T1 = (0,19 x 12) = 2,28 detik ≤ T (OK) Dari hasil analisis struktur didapatkan: Vx = 420226,28 kg Vy = 412091,76 kg 80% Vstatis = 0,8 x 218123,94 = 174499,15 kg Vx dinamis > 80% Vstatis 420226,28 kg > 174499,15 kg (OK) Vy dinamis > 80% Vstatis 412091,76 kg > 174499,15 kg (OK)

Kontrol Waktu Getar Struktur

Kontrol Nilai Akhir Respon Spektrum

PERENCANAAN BALOK INDUK

Dari hasil output SAP v11.2.2 diperoleh: Vu = 4712,01 kg Mu = 6592,72 kgm Balok atap menggunakan profil asal WF 250x125x5x8 yang kemudian dirubah menjadi profil Castellated Beam 310x125x5x8. Ix Castellated Beam pada penampang tanpa lubang Ix Castellated Beam pada penampang dengan lubang Ix rata – rata = 55438962 mm4

−×−×−

×= 33 )2()(

121

121

fgwfgfxx tdtbdbI

××−= 2

0121lubang tanpa htII wxx

ho

Gambar 8. Penampang profil WF dan CB

PERENCANAAN BALOK INDUK

Mp = fy x Zx = 1019072,5 kgcm Mn = Mp – fy x ∆As (h0/4) = 9710,225 kgm Kontrol kapasitas momen Mu < Ø Mn 6592,72 kgm < 8739,2 kgm (OK) Syarat : Syarat lubang ho (ASCE 4.5. hal 3320) ho < 0,7 dg Syarat dt dan db (ASCE 4.6.a hal 3320) dt dan db > 0,15 dg Perbandingan lebar terhadap tinggi lubang (a0 / h0) ≤ 3 Parameter lubang (ASCE 4.2. hal 3319)

Kontrol jarak antar lubang s ≥ ho ,

6,56 0

0

0 ≤+gdh

ha

( ))/(1

/0

pu

pu

VVVV

asφ

φ−

≥

PERENCANAAN BALOK INDUK

Persamaan interaksi geser – lentur (Syarat ASCE hal 3316) 0,657 ≤ 1 (OK)

133

≤

+

n

u

n

u

VV

MM

φφ

Kapasitas geser nominal maksimum pada lubang Vm ≤ (2/3) Vp 8580,38 kg ≤ 14914,88 kg (OK) Kontrol kuat geser Vu ≤ φVm 4712,01 kg ≤ 7722,345 kg (OK)

PERENCANAAN KOLOM

Kolom menggunakan profil King Cross 800x300x14x26. Baja BJ 41, dimana nilai fy =250 Mpa dan fu = 410 Mpa. Nilai gaya dalam maksimum sebagai berikut: Akibat beban gravitasi Mntx1 = 502,27 kgm Mntx2 = 1214,29 kgm Mnty1 = 1551,92 kgm Mnty2 = 1349,09 kgm Nu = 417068,00 kg Akibat beban lateral Mltx1 = 27828,54 kgm Mltx2 = 11842,29 kgm Mlty1 = 7568,26 kgm Mlty2 = 2350,15 kgm Nu = 384686,83kg

PERENCANAAN KOLOM

PERENCANAAN KOLOM

KESIMPULAN

Kesimpulan 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 – 250 Perencanaan balok anak Balok anak atap = WF 250x125x5x8 Balok anak lantai 2 – 19 = WF 300x150x6,5x9

Perencanaan balok tangga Tebal pelat tangga = 3 mm Pengaku pelat tanga = profil siku 50 x 50 x6 Tebal pelat bordes = 3 mm Balok utama tangga = WF 200x100x4,5x7 Balok penumpu bordes = WF 200x100x4,5x7

Perencanaan balok lift Balok penggantung lift = WF 250x125x6x9 Balok penumpu lift = CB 310x125x5x8

KESIMPULAN

Perencanaan balok induk Balok induk atap memanjang = CB 310x125x5x8 Balok induk atap melintang = CB 500x200x7x11 Balok induk lantai memanjang = CB 500x200x8x13 Balok induk lantai melintang = CB 562,5x200x8x12

Perencanaan kolom Kolom lantai 1 – 4 = KC 800x300x14x26 Kolom lantai 5 – 8 = KC 700x300x13x24 Kolom lantai 9 – 12 = KC 600x200x11x17

KESIMPULAN

Perencanaan pondasi Pondasi Interior Diameter tiang pancang = 0,4 m Mutu tiang pancang = A2 Kedalaman tiang pancang = 18 m Jumlah tiang pancang tiap poer = 9 buah Poer Interior Dimensi = 3,5x3,5x0,8 m Tulangan tarik arah x = D22 – 150 Tulangan tekan arah x = D16 – 150 Tulangan tarik arah y = D22 – 150 Tulangan tekan arah y = D16 – 150 Sloof Dimensi = 40x50 cm Tulangan utama = 8D22 Tulangan sengkang = Ø10 – 200

KESIMPULAN

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

Gambar 9. Sambungan balok anak – balok induk eksterior dan interior

Gambar 10. Sambungan balok induk – kolom eksterior

Gambar 11. Sambungan kolom - kolom

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

800

x300

x14x

26

4 Ø 25

100

50

50

60

30

60

30

6Ø25

75

16070

Pelat 14mm

4Ø25

40

80

80

80

4Ø2570

40

KC

800

x300

x14x

26

4Ø25

40

80

80

80

40

16070 70

Pelat 14mmPelat 14mm

KC

800

x300

x14x

26

4Ø25 4Ø25

8Ø25

40

80

80

80

40

40

80

80

80

40

40 4080 40 4080

KESIMPULAN

Baut angkur Ø 25L = 50 cm

KC 800x300x14x26

Las FE 70xx,te=1 cm,a=1,5 cm

Base plate t=2 cm

AA

Baut angkur Ø 25L = 50 cm

KC 800x300x14x26

300

800

Base plate t=2 cm

1100

500

Gambar 12. Sambungan kolom base plate

KESIMPULAN

D16-150

D22-150

75 100

80

24000

75100

KC 800x300x14x26Base plate t=3 cm

32 D25

ø10-100

Gambar 13. Penulangan Poer Pondasi Interior Gambar 14. Potongan I - I

Gambar 15. Penulangan Sloof

75

100

100

75

75 100 100 75

D16-150

D22-150

D16-150

D22-150

I I

IIII

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

TERIMA KASIH