92 PERENCANAAN ULANG STRUKTUR ATAS GEDUNG RUMAH SAKIT TYPE-C
MENGGUNAKAN STRUKTUR PORTAL BAJA
Ali Ardi Hutabarat, Sutrisno
Jurusan Tehnik Sipil, Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan, Institut Teknologi Medan Jl. Gedung Arca No. 52 Medan
Email: aliardihutabarat05@gmail.com
ABSTRAK
Gedung Rumah Sakit yang berada di Jalan Yos Sudarso, Medan, Kecamatan Medan Labuhan merupakan bertingkat yang terdiri atas 8 lantai. Dalam pelaksanaannya, Gedung Rumah Sakit ini dibangun dengan konstruksi menggunakan beton bertulang, namun direncanakan ulang dengan menggunakan struktur portal baja. Perencanaan ulang gedung ini berpedoman pada metode LRFD (Load Resistence Factor Design). Berdasarkan dari disain ulang struktur maka profil-profil yang digunakan untuk Balok lantai 1-3 menggunakan profil WF 588.300.12.20, Balok lantai 4-5 menggunakan profil WF 450.200.9.14, Balok lantai 6-7 menggunakan profil WF 400.200.8.13 dan Balok lantai 8 menggunakan profil WF 300.150.9.13. Besar dimensi kolom lantai 1-3 menggunakan profil WF 400.400.13.21, Kolom lantai 4-5 menggunakan profil WF 350.350.12.19 Kolom lantai 6-7 menggunakan profil WF 300.300.10.15, Kolom lantai 8 menggunakan profil WF 200.200.8.12, profil dinyatakan aman digunakan.
Kata Kunci : Baja, Balok, Kolom.
ABSTRACT
The hospital building which is located on Jalan Yos Sudarso, Medan, Medan Labuhan District is a multi-storey consisting of 8 floors. In practice, the Hospital Building was constructed using reinforced concrete, but was re-planned using a steel portal structure. The redesign of the building was guided by the LRFD (Load Resistance Factor Design) method. Based on the structural redesign, the profiles used for floor beams 1-3 use the WF 588.300.12.20 profile, the 4-5 floor beams use the WF 450.200.9.14 profile, the 6-7 floor beams use the WF 400.200.8.13 profile and the floor beams 8 using the WF profile 300.150.9.13. The dimensions of 1-3 floor columns use WF profiles 400.400.13.21, 4-5 floor columns use WF profiles 350.350.12.19 6-7 floor columns use WF profiles 300.300.10.15, 8th floor columns use WF profiles 200.200.8.12, profiles are declared safe to be used.
Keywords: Steel, Beam, Column.
PENDAHULUAN
Baja merupakan suatu bahan
konstruksi yang lazim digunakan dalam struktur bangunan sipil. Karena kekuatan yang tinggi dan ketahanan terhadap gaya luar yang besar maka baja ini juga telah menjadi bahan pilihan untuk konstruksi menara air rangka baja.
Jenis material yang umum digunakan dalam dunia konstruksi adalah beton bertulang dan kayu. Dalam perencanaan konstruksi, baja dapat digunakan sebagai kolom, balok ataupun rangka atap.
Gedung Rumah Sakit yang berada di Jalan Yos Sudarso, Medan, Kec. Medan Labuhan. merupakan gedung bertingkat yang terdiri atas 8 lantai. Dalam pelaksanaannya gedung ini dibangun menggunakan struktur beton bertulang, kemudian dalam tugas akhir ini direncanakan ulang dengan menggunakan struktur baja. Ini didasari karena pemakaian material baja sendiri belum banyak diterapakan untuk gedung bertingkat tinggi.
Gedung ini direncanakan dengan menggunakan konstruktsi baja dengan metode LRFD (Load Resisten Factor
93 Metode LRFD yang digunakan, semuanya
berpedoman pada SNI 03-1729-2002.
Tujuan yang akan dicapai dalam penyusunan tugas akhir ini adalah untuk menentukan dimensi profil baja balok dan dimensi profil baja kolom.
Sifat-sifat mekanik dari material baja SNI 03-1729-2002 yaitu:
Modulus Elastisitas, E =200.000 Mpa, Modulus Geser, G = 80.000 Mpa, Angka
Poisson = 0,30, Koefisien muai panjang, α
= 12 x 10 -6/°C.
Berdasarkan tegangan leleh dan tegangan putus dari baja, SNI 03-1729-2002 mengklarifikasikan mutu dari material baja menjadi 5 kelas mutu seperti yang terlihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Kelas mutu pada material baja (Sumber: SNI 03-1729-2002) Jenis Baja Tegangan putus Minimu Fu (Mpa) Tegangan Leleh Minimum Fy (Mpa) Regangan Minimum BJ 34 340 210 22 BJ 37 370 240 20 BJ 41 410 250 18 BJ 50 500 290 16 BJ 55 550 410 13
Pedoman pembebanan beban gempa yang akan menjadi acuan perencanaan dalam penyusunan struktur ini mengacu pada SNI 1726:2012.
METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode studi kasus dan dengan melakukan observasi secara langsung dengan disertai referensi pendukung yang valid.
Dalam Perencanaan tugas akhir ini Gedung Rumah Sakit Type-C yang berlokasi di Jln. Yos Sudarso Medan Labuhan direncanakan kembali dengan menggunakan
struktur baja dengan metode LRFD yang berdasarkan SNI 03-1729-2002.
Pengumpulan data yang digunakan sebagai bahan acuan perencanaan pada studi ini yaitu:
1. Data primer merupakan data yang diperoleh dari lokasi pembangunan maupun hasil survey. Adapun data yang diperoleh ialah sebagai berikut, gambar
Detail Engineering Design (DED) yang
diperoleh dari pihak kontraktor
pelaksana.
2. Data sekunder adalah data yang berasal dari peraturan-peraturan atau ketentuan-ketentuan yang berlaku seperti Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia Tahun 2002, peraturan pembebanan indonesia untuk rumah dan gedung 1987, tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk gedung dan non gedung SNI-03-1726-2012.
Adapun data-data yang digunakan dalam struktur gedung rumah sakit adalah sebagai berikut :
1. Fungsi Gedung : Rumah Sakit 2. Lokasi : Medan
3. Jenis Struktur Beton Bertulang 4. Jumlah Lantai Gedung : 9 Lantai 5. Tinggi Lantai 1 : 3,5 m
6. Tinggi lantai 2 : 4,5 m
7. Tinggi Lantai 3 – Lantai 8 : 4 m 8. Tinggi Lantai 8 – 9 (Atap) : 3 m 9. Tinggi Maksimum Gedung : 35 m 10. Jenis Tanah : Tanah Sedang 11. Luas Bangunan : 28 M x 68 M
Beban mati pada struktur ditentukan dengan menggunakan berat jenis bahan bangunan dengan berdasarkan Peraturan PPURG 1987. Beban mati yang diperhitungkan adalah:
- Beton = 2400 kg/m3
- Baja = 7850 kg/m3
Beban hidup yang diperhitungkan adalah = 250 kg. Beban gempa pada pemodelan menggunakan analisis dinamis
94 Response Spectra sesuai dengan SNI
1726-2012. Peraturan gempa Indonesia.
Model struktur selengkapnya seperti dalam Gambar 1 dan Gambar 2.
Gambar 1. Tampak Gedung
Gambar 2. Denah Gedung
Berdasarkan data-data pada tahap persiapan, Berdasarkan data portal yang meliputi data profil balok dan kolom serta bentang (panjang dan lebar) serta ketinggian portal maka langkah selanjutnya dilakukan proses Analisis terhadap model struktur dengan bantuan aplikasi ETABS v16 hal ini dilakukan guna memperoleh besaran gaya dalam yang bekerja seperti Gaya momen, gaya geser, dan gaya tekan atau gaya tarik pada struktur portal terhadap beban beban yang bekerja. Gaya-gaya ini adalah dasar
perhitungan untuk mengetahui keamanan dari profil balok dan kolom yang digunakan.
Gambar 3. Diagram Alir
HASIL DAN PEMBAHASAN
Beban yang diberikan berdasarkan standart yang telah ditentukan pada PPURG 1987. Dan beban gempa direncanakan sesuai peraturan SNI-1726-2012.
Pelat Lantai
1. Berat plat bondek (tebal 0,75) = 0,101KN/m2 2. Spesi (tebal 4 cm) = 0,04 x21 = 0,84 KN/m2 3. Berat keramik = 0,24 KN/m2 4. Berat spesi = 0,21 KN/m2 5. Mekanikal / elektrikal = 0,25 KN/m2
95 6. Berat plafon + penggantung = 0,18
KN/m2
Total beban mati pada plat lantai = 1,821 KN/m2
Beban Mati Atap
1. Berat plat bondek (tebal 0,75 mm) = 0.101KN/m2
2. Berat plafon + penggantung = 0,18 KN/m2
3. Mekanikal / elektrik = 0,25 KN/m2 Total beban mati = 0,531 Kn/m2
Dinding yang digunakan merupakan dinding pasangan batu bata (setengah bata = 250 kg/m ) dan di asumsikan pada setiap balok,
1. Tinggi lantai 1 – 7 (4) = 2,4 x 4 = 10 KN/m2 2. Tinggi lantai atap (3m) = 2,5 x 3
= 7,5 KN/m2
Total beban mati pada balok = 28,75 KN/m2 Sesuai dengan Peraturan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung tahun 1987 (PPURG 1987), beban hidup sebagai berikut:
- Beban hidup = 2,5 KN/m2
- Beban hidup lantai atap = 1,0 KN/m2
Perhitungan Desain Struktur Untuk Struktur Balok
Dalam hal perhitungan ini beberapa yang diperlukan adalah data-data profil baja yang diperoleh dari tabel baja.
Dari hasil output ETABS v16 untuk balok didapat nilai gaya dalam sebagai berikut:
1. Mmaks (-) = 72,1863 KN 2. L = 4000 mm
3. Mutu Baja, (Fy) = 250 Mpa
4. modulus elastisitas (E) = 210000 Mpa 5. modulus geser (G) = 80000 Mpa
Digunakan profil baja WF
588.300.12.20, dengan data-data yang diperoleh dari tabel baja berdasarkan (SNI 03-1729-2002) sebagai berikut: Profil : WF 588 x 300 x 12 x 20 A : 19250 mm h : 588 mm b : 300 mm tw : 12 mm tf : 20 mm r : 28 mm w : 151 kg/m Ix : 118000000 mm Iy : 9020000 mm Rx : 24800 mm Ry : 6850 mm Sx : 4020000 mm Sy : 6010000 mm Zx : 4308900 mm Sy : 6010000 mm
Memilih profil baja yang akan digunakan berdasarkan nilai dari Zx perlu ≤
Zx profil dapat dilihat seperti perhitungan di
bawah:
ZXperlu = =
= 3208280 mm
Dengan WF 588.300.12.20 didapat nilai Zx = 4308900 mm > ZXperlu = 3208280 mm. IXperlu= = = 46425000 mm Profil WF 588.300.12.20 maka Ix = 118000000 mm > IXperlu = 46425000 mm. = = = 22886,40 mm Jadi Sx profil = 402000 mm > = 22886,40 mm maka profil dinyatakan aman digunakan.
Menentukan rasio batas kekompakan guna mengetahui profil tersebut telah kompak, tidak kompak ataupun langsing.
Untuk sayap
96 λp = = = 10,75
Karena λ < λp maka penampang dapat
dinyatakan kompak Untuk badan
λ = = = 49
λp = = = 106,252
Karena λ < λp maka penampang dinyatakan kompak. maka
Mn = Mp = Zx · Fy = 4308900 x 250 = 107,7225 KN ØMn = 0,90 x 107,7225 KN = 96,9502 KN Sehingga ØMn = 96,9502 KN ˃ Mu = 72,1863 KN
Perhitungan Desain Struktur Untuk Struktur Kolom
Dari hasil output ETABS v16 untuk kolom lantai 1 didapat nilai gaya dalam sebagai berikut:
1. Mmaks (-) = 72,1863 KN 2. L = 4000 mm
3. Mutu Baja, (Fy) = 250 Mpa
4. modulus elastisitas (E) = 210000 Mpa 5. modulus geser (G) = 80000 Mpa
Digunakan profil baja WF
588.300.12.20, dengan data-data yang diperoleh dari tabel baja berdasarkan (SNI 03-1729-2002) sebagai berikut: b : 300 mm h: 588 mm tw : 12 mm tf : 20 mm r : 28 mm w : 151 kg/m Ix : 118000000 mm Iy : 9020000 mm Rx : 24800 mm Ry : 6850 mm Sx : 4020000 mm Sy : 6010000 mm Zx : 4308900 mm Sy : 6010000 mm
Parameter Kelangsingan Kolom
= = = 28,96
= = x 28,96
= 0,326
Untuk 0,2 < < 1,2 maka untuk mencari nilai ialah:
= = 1,018
Luas Penampang Bruto
= faktor reduksi kekuatan untuk struktur tekan = 0,85
Fcr = = = 245,40
Ag = =
= 64,301 KN
Dengan menggunakan profil WF
400.400.13.21
A profil = 218,7 KN/m > 65,45 KN
Daya Dukung Nominal Nn Struktur Tekan
Nn = Ag.Fcr = Ag ·
Nn = 64,273 x
= 1578 KN
= 0,85 x 15780 = 13413 KN
Suatu komponen struktur yang
mengalami gaya tekan akibat beban terfaktor Nu Menurut SNI 03-1729-2002 harus
memenuhi Nu ≤ . Nu = 1341,3 KN/m ≤ . = 1341,3 KN Mn = Mp = Zx.fy = 360010x 250 = 90,0023 KN Ø.Mn = 0,85 x 90,002 = 81,002 KN > 54,278 KN Mu < Ø.Mn dinyatakan
Dari hasil perhitungan yang
dilakukan atau dengan analisis dengan bantuan ETABS maka didapat profil baja
97 pada portal struktur gedung tersebut dapat di
lihat dalam Tabel 2.
Tabel 2. Profil baja tiap lantai
Lantai Profil Kolom Profil Balok
Ekstrance WF 300.300.10.15 WF 200.150.6.9 1 – 3 WF 400.400.13.21 WF 588.300.12.20 4 – 5 WF 350.350.12.19 WF 450.200.9.14 6 – 7 WF 300.300.10.15 WF 400.200.8.13 8 WF 200.200.8.12 WF 350.150.9.13 KESIMPULAN
Dari pembahasan mengenai
penentuan profil baja yang digunakan pada struktur portal gedung tersebut dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Besar dimensi Balok lantai 1 - 3 menggunakan profil WF 588.300.12.20, Balok lantai 4 - 5 menggunakan profil WF 450.200.9.14, Balok lantai 6 - 7 menggunakan profil WF 400.200.8.13 dan Balok lantai 8 menggunakan profil WF 300.150.9.13.
2. Besar dimensi kolom lantai 1 - 3 menggunakan profil WF 400.400.13.21, Kolom lantai 4 - 5 menggunakan profil WF 350.350.12.19 Kolom lantai 6 sampai 7 menggunakan profil WF
300.300.10.15, Kolom lantai 8
menggunakan profil WF 200.200.8.12, Profil dinyatakan aman digunkakan.
DAFTAR PUSTAKA
Agus, S. (2008). Perencanaan Struktur Baja
Dengan Metode LRFD, Semarang.
Badan standarisasi Nasional. (2002). SNI 03-1729-2002: Tata Cara Perencanaan
Struktur Baja Untuk Bangunan
Gedung. Badan Standarisasi Nasional.
Badan Standarisasi Nasional. SNI
03-1729-2012 “Tata Cara Perencanaan
Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung”.
Badan Standardisasi Nasional., (2012). Tata
Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung dan Non Gedung SNI 03-1726-2012. Jakarta
(ID) : BSN
Departemen Pekerjaan Umum. 1983.
“Peraturan Pembebanan Indonesia
Untuk Gedung 1983”. Bandung:
Yayasan Lembaga Penyelidikan
Masalah Bangunan.
Gunawan & Rudi. (1987). Tabel Profil
Konstruksi Baja. Yogyakarta:
Kanisius.
Muhammad, K. (2009). Perencanaan
Struktur Baja Pada Bangunan Tujuh Lantai Sebagai Hotel, Universitas
Sebelas Maret, Jurusan Tehnik Sipil, Fakultas Tehnik.
Sumiyanto & Joko. (2011). Struktur Baja 2.
Yogyakarta: Fakultas Teknik
