MODIFIKASI PERENCANAAN GEDUNGGRAHA AMERTA RSU Dr. SOETOMO SURABAYA MENGGUNAKAN

STRUKTUR KOMPOSIT BAJA BETON

Oleh :ANTON PRASTOWO

3107 100 066

Dosen Pembimbing :Ir. HEPPY KRISTIJANTO, MS.

SEMINAR TUGAS AKHIR

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG• Kebutuhan masyarakat akan pelayanan kesehatan yang layak

semakin tinggi, sementara itu ketersediaan lahan untukpembangunan semakin sempit.

• Pembangunan yang dianggap paling sesuai yaitupembangunan kearah vertikal dalam hal ini adalahpembangunan gedung rumah sakit.

• Sebagai bahan studi perencanaan akan dilakukan modifikasiterhadap struktur 8 lantai pada gedung Graha Amerta RSU Dr.Soetomo Surabaya.

• Awal perencanaan bangunan tersebut didesain denganmenggunakan struktur beton bertulang yang kemudian akandimodifikasi ulang menjadi 16 lantai dengan menggunakanstruktur komposit baja beton.

• Keistimewaan yang nyata dalam struktur komposit adalahpengurangan berat baja, penampang balok baja yangdigunakan lebih kecil, kekakuan lantai meningkat, kapasitasmenahan beban lebih besar, menghasilkan panjang bentanglebih besar.

• Selain itu, dari beberapa penelitian, struktur komposit mampumemberikan kinerja struktur yang baik dan lebih efektif dalammeningkatkan kapasitas pembebanan, kekakuan dankeunggulan ekonomis.

PERMASALAHAN• Bagaimana memodifikasi Gedung Graha Amerta dengan menggunakan struktur

komposit baja beton yang sesuai dengan standar perencanaan. Adapun beberapamasalah yang ditinjau antara lain :

1. Bagaimana asumsi pembebanan setelah adanya modifikasi.2. Bagaimana menentukan Preliminary Design penampang struktur.3. Bagaimana merencanakan struktur sekunder yang meliputi pelat lantai, balok anak,

tangga dan lift.4. Bagaimana merencanakan struktur primer yang meliputi balok dan kolom.5. Bagaimana pemodelan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program

bantu ETABS 9.7.1.

6. Bagaimana merencanakan sambungan yang memenuhi kriteria perancangan struktur,yaitu kekuatan (strength), kekakuan dan stabilitas (stability).

7. Bagaimana merencanakan pondasi yang sesuai dengan besarnya beban yang dipikul.8. Bagaimana menuangkan hasil perencanaan dan perhitungan dalam bentuk gambar

teknik.

TUJUAN• Memodifikasi Gedung Graha Amerta dengan menggunakan struktur komposit baja-

beton yang sesuai dengan standar perencanaan. Adapun beberapa tujuan yangditinjau antara lain :

1. Mengasumsikan pembebanan setelah adanya modifikasi.2. Menentukan Preliminary design penampang struktur.3. Merencanakan struktur sekunder yang meliputi pelat lantai, balok anak, tangga dan

lift.4. Merencanakan struktur primer yang meliputi balok dan kolom.5. Memodelkan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program bantu ETABS

9.7.1.

6. Merencanakan sambungan yang memenuhi kriteria perancangan struktur, yaitukekuatan (strength), kekakuan dan stabilitas (stability).

8. Merencanakan pondasi yang sesuai dengan besarnya beban yang dipikul.9. Menuangkan hasil modifikasi perencanaan dan perhitungan dalam bentuk gambar

teknik.

BATASAN MASALAH• Perencanaan struktur primer meliputi balok induk dan kolom sedangkan

struktur sekunder meliputi pelat lantai, balok anak, tangga dan lift.• Struktur direncanakan terletak di zona gempa 3.• Perencanaan tidak meliputi instalasi mekanikal, elektrikal, plumbing dan

saluran air.• Tidak meninjau dari segi metode pelaksanaan, analisa biaya, arsitektural

dan manajemen konstruksi.• Program bantu yang digunakan adalah ETABS 9.7.1 dan AutoCad.

TINJAUAN PUSTAKA

Umum

Aksi non komposit Aksi komposit

Struktur komposit terbentuk akibat interaksi antara komponenstruktur baja dan beton yang karakteristik dasar masing-masing bahan dimanfaatkan secara optimal

Aksi KompositAksi komposit terjadi apabila dua batang struktural pemikulbeban, seperti pada pelat beton dan balok baja sebagaipenyangganya, dihubungkan secara menyeluruh dan mengalamidefleksi sebagai satu kesatuan.

Balok Komposit

1. Balok komposit penuhUntuk balok komposit penuh, penghubung geser harusdisediakan dalam jumlah yang memadai sehingga balok mampumencapai kuat lentur maksimumnya. Pada penentuan distribusitegangan elastis, slip antara baja dan beton dianggap tidakterjadi.2. Balok komposit parsialPada balok komposit parsial, kekuatan balok dalam memikullentur dibatasi oleh kekuatan penghubung geser. Perhitunganelastic untuk balok seperti ini, seperti pada penentuan defleksiatau tegangan akibat beban layan, harus mempertimbangkanpengaruh adanya slip antara baja dan beton.

Kolom Komposit

Kolom komposit dengan pipa baja yang diisi dengan beton

Kolom komposit dengan profil baja yang dibungkus beton

Penghubung Geser

Gaya geser yang terjadi antara pelat beton dan profil baja harusdipikul oleh sejumlah penghubung geser, sehingga tidak terjadislip pada saat masa layan.

Lendutan

Komponen struktur komposit memiliki momen inersia yanglebih besar daripada komponen struktur non komposit, akibatnyalendutan pada komponen struktur komposit akan lebih kecil.Momen inersia dari komponen struktur komposit hanya dapattercapai setelah beton mengeras, sehingga lendutan yangdiakibatkan oleh beban-beban yang bekerja sebelum betonmengeras, dihitung berdasarkan momen inersia dari profil bajasaja.

METODOLOGI

DIAGRAM ALIRMulai

Pengumpulan Data

Studi Literatur

Preliminary Desain

Pembebanan Elemen Struktur Sekunder

Analisa Struktur Sekunder

Kontrol Desain

Pembebanan Elemen Struktur Primer

Analisa Struktur Primer

Kontrol Desain

Perencanaan Pondasi

Penggambaran Hasil Perencanaan

Selesai

Not Ok

Not Ok

Ok

Ok

DATA UMUM BANGUNAN

• Nama Gedung : Graha Amerta RSU Dr. Soetomo

• Lokasi : Surabaya

• Fungsi : Gedung Rumah Sakit

• Struktur Utama : Komposit Baja Beton

• Jumlah Lantai : 16 lantai

• Panjang Bangunan : 72 m

• Lebar Bangunan : 27,6 m

• Tinggi Bangunan : 64 m

• Sistem Struktur : SRPMM

DATA BAHAN

Mutu bahan yang akan digunakan sebagai berikut :- Beton : f’c = 30 Mpa- Baja

Kolom (BJ-41) : fy = 250 Mpa ; fu = 410 MpaBalok (BJ-41) : fy = 250 Mpa ; fu = 410 Mpa

TAMPAK DEPAN

TAMPAK SAMPING

DENAH LANTAI 1

DENAH LANTAI 2

DENAH LANTAI 3-16

POTONGAN A-A

POTONGAN B-B

POTONGAN C-C

PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER

Perencanaan Tangga

Data perencanaan :

Tinggi Antar Lantai = 400 cmPanjang tangga = 390 cmLebar Bordes = 150 cmTinggi injakan = 15 cmLebar injakan = 30 cmBordes (Pelat bondek) = 10 cmBalok Utama Tangga WF 150x100x6x9Balok Bordes WF 150x100x6x9Balok Penumpu Tangga WF 300x150x6,5x9

Pada perencanaan struktur lantai direncanakan pelat lantai menggunakan bondek.Tebal Pelat Lantai Atap : 12 cmTebal Pelat lantai 1–16 : 12 cm

Perencanaan Pelat Lantai

Balok

Plat Bondex t = 0,75 mm120 mm

Tulangan Ø 16 – 250mm

Perencanaan Balok Anak

BalokAnak

Bentang(L)

Jarak Antar Balok

Tebal pelat beton

Profil Baja WF

BA1 9,6 m 4,0 m 0.12 m 450x200x9x14

BA2 7,2 m 4,0 m 0.12 m 400x200x7x11

BA3 6,0 m 4,0 m 0.12 m 350x175x6x9

BA4 4,8 m 4,0 m 0.12 m 300x150x5,5x8

PerencanaanBalok Lift

1.525 m

2,8 m

4 m

Balok Anak

Balok Penumpu Liftalok Penggantung Lift

• Balok Penggantung lift : WF 350 x 175 x 6 x 9• Balok Penumpu lift : WF 400 x 200 x 8 x 13

PERENCANAAN STRUKTUR PRIMER

Analisa Struktur

Arah X Arah Y

ETABS 3D

Simpangan Antar Lantai

simpangan Syarat drift Δa

antar lantai (mm) (mm)

16 4 270.4278 5.00 80 Ok

15 4 265.4281 8.11 80 Ok

14 4 257.3207 10.33 80 Ok

13 4 246.9954 12.34 80 Ok

12 4 234.6561 14.13 80 Ok

11 4 220.5277 15.72 80 Ok

10 4 204.8034 17.17 80 Ok

9 4 187.6318 18.51 80 Ok

8 4 169.1207 19.78 80 Ok

7 4 149.3452 20.98 80 Ok

6 4 128.3617 22.14 80 Ok

5 4 106.2255 23.20 80 Ok

4 4 83.0287 24.03 80 Ok

3 4 58.9959 24.23 80 Ok

2 4 34.7648 22.27 80 Ok

1 4 12.4927 12.49 80 Ok

Lantai hi (m) Δm (mm) Ket.

Analisa perhitungan simpangan antar lantai arah X

simpangan Syarat drift Δa

antar lantai (mm) (mm)

16 4 239.8073 3.11 80 Ok

15 4 236.702 5.03 80 Ok

14 4 231.6703 7.26 80 Ok

13 4 224.4068 9.36 80 Ok

12 4 215.0493 11.27 80 Ok

11 4 203.7822 13.01 80 Ok

10 4 190.769 14.64 80 Ok

9 4 176.1335 16.17 80 Ok

8 4 159.9634 17.64 80 Ok

7 4 142.3191 19.08 80 Ok

6 4 123.2403 20.47 80 Ok

5 4 102.7662 21.79 80 Ok

4 4 80.9727 22.92 80 Ok

3 4 58.049 23.47 80 Ok

2 4 34.5765 21.98 80 Ok

1 4 12.6004 12.60 80 Ok

Lantai hi (m) Δm (mm) Ket.

Analisa perhitungan simpangan antar lantai arah Y

Perencanaan Balok Induk

• Balok Induk: WF 700.300.13.20A = 211,5 cm2 ix = 28,6 cm r = 28 mmW = 166 kg/m tw = 13 mm Zx = 5414 cm3

d = 692 mm tf = 20 mm Zy = 928 cm3

b = 300 mm Ix = 172000 cm4 Sx = 4980 cm3

iy = 6,53 cm Iy = 9020 cm4 Sy = 602 cm3

h = d – 2 ( tf + r ) = 596 mm• fy = 2500 kg/cm2 ; fu = 4100 kg/cm2

• fc‘ = 30 Mpa = 300 kg/cm2

• Kondisi Balok Utama Sebelum Komposit

Dari hasil output ETABS v9.7.1 untuk batang B-70, didapatkan :Mmax = 2416473 KgcmVu = 17027,76 KgL = 960 cm

• Kontrol Kekuatan Penampang (Local Buckling)Pelat Sayap :

bf/2tf < λp ...............OK7,5 < 10,75

Pelat badan :h/tw < λp..............OK45,8 <106,25

Jadi, termasuk penampang kompak, maka Mnx = Mpx• Kontrol Lateral BucklingJarak Penahan Lateral Lb = 960 cmBerdasarkan tabel untuk BJ 41 profil WF 700.300.13.20 didapatkan :Lp = 325,065 cm, Lr = 936,113 cmJadi, Lb > Lr → bentang panjang, Untuk komponen struktur yang memenuhi Lb > Lr, kuat nominal komponen struktur adalah :Mn = Mcr < MpPersyaratan :Mu ≤ φMn2416473 Kgcm < 8805431 kgcm............OKJadi Penampang profil baja sebelum komposit mampu menahan beban yang terjadi.

Kondisi Balok Utama Setelah Komposit

– Zona momen Positif• Dari hasil output ETABS v9.7.1 didapatkan momen positif adalah Mmaks = 16124310 Kgcm (batang B-66). • Menghitung kekuatan nominal penampang komposit

Mn = C (d1+d2) + T(d3-d2)= 410040 (86,5+0,039) + 528750 (346-0,039) kgmm= 214515950 kgmm = 21451595 kgcm

• Persyaratan :Mu ≤ φMn16124310 Kgcm ≤ 0,85. 21451595 kgcm16124310 Kgcm < 18233855,7 kgcm............OK

– Zona momen Negatif• Dari hasil output ETABS v9.7.1 didapatkan momen positif adalah Mmaks = 14425458 Kgcm (batang B-2). • Menghitung kekuatan nominal penampang komposit

Mn = Tc (d1+ d2) + Pyc(d3 – d2)= 48230,4 (8 + 6,5) + 528750 (34,6 – 6,5)= 19090551,6 Kgcm

• Persayaratan :Mu ≤ φMn14425458 Kgcm ≤ 0,85 . 19090551,6 Kgcm14425458 Kgcm ≤ 16226968,8 Kgcm.......OK

Jadi, Profil WF 700.300.13.20 dapat digunakan

Perencanaan Kolom Komposit

Kolom direncanakan dengan menggunakan profil K700.300.13.24 dengan selimut beton 85 x 85 cm

PERENCANAAN SAMBUNGAN

Sambungan Balok Anak dengan Balok Induk

Sambungan Balok Induk Melintang dengan Kolom

Sambungan Balok Induk Memanjang dengan Kolom

Sambungan Kolom dengan Kolom

Sambungan Kolom dengan Base Plate

PERENCANAAN PONDASI

Pondasi direncanakan memakai pondasi tiang pancang produk dari PT. WIKA Beton.

• Diameter : 600 mm• Tebal : 100 mm• Type : A1• Allowable axial : 235,4 ton• Bending Momen Crack : 17 tm• Bending Momen Ultimate : 25,5 tm

Detail Penulangan Poer P1

Detail Penulangan Poer P3

KESIMPULAN

Dari hasil pehitungan didapatkan data-data perencanaansebagai berikut :

• Tebal Pelat Atap : 12 cm • Tebal Pelat Lantai : 12 cm• Dimensi Kolom : 85 x 85 cm• Profil kolom : K 700.300.13.24• Profil Balok Induk : WF 700.300.13.20• Profil Balok Anak

BA1 (9,6m) : WF 450.200.9.14BA2 (7,2m) : WF 400.200.7.11BA3 (6,0m) : WF 350.175.6.9 BA4 (4,8m) : WF 300.150.5,5.8

• Struktur bawah bangunan menggunakan tiang pancang diameter 60 cm dengan kedalaman 27 m.

SARAN• Perlu dilakukan studi yang lebih mendalam untuk

menghasilkan perencanaan struktur denganmempertimbangkan aspek teknis, biaya dan estetika.Sehingga diharapkan perencanaan dapatdilaksanakan mendekati kondisi sesungguhnya dilapangan dan hasil yang diperoleh sesuai dengantujuan perencanaan yaitu kuat, ekonomis dan tepatwaktu dalam pelaksanaannya.

TERIMA KASIH