REDESAIN STRUKTUR GEDUNG HOTEL GOLDEN TULIP MATARAM DENGAN SISTEM BALOK GRID REDESIGN OF GOLDEN TULIP HOTEL BUILDING MATARAM BY GRID BEAM SYSTEM - Repository UNRAM

(1)

Artikel Ilmiah

REDESAIN STRUKTUR GEDUNG HOTEL GOLDEN TULIP MATARAM

DENGAN SISTEM BALOK GRID

REDESIGN OF GOLDEN TULIP HOTEL BUILDING MATARAM

BY GRID BEAM SYSTEM

Tugas Akhir

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana S-1 Jurusan Teknik Sipil

oleh:

GHINAN SYAHPUTRI

F1A 011 048

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MATARAM

(2)

(3)

(4)

REDESAIN STRUKTUR GEDUNG HOTEL GOLDEN TULIP MATARAM

DENGAN SISTEM BALOK GRID

REDESIGN OF GOLDEN TULIP HOTEL BUILDING MATARAM BY GRID BEAM SYSTEM

Ghinan Syahputri1, Hariyadi2, I Wayan Sugiartha2 JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS MATARAM

ABSTRAK

Hotel Golden Tulip Mataram terdiri dari 11 lantai dengan tinggi 42,8 m yang berada di kota Mataram dengan wilayah gempa 5. Gedung ini menggunakan struktur beton konvensional dengan sistem portal dan rangka pemikul beban lateral. Suatu rangka terdiri dari kolom, balok serta pelat yang akan menumpu semua beban penghuni diatasnya dengan ketebalan yang relatif kecil jika dibandingkan dengan bentangnya, sehingga kekakuan pelat berkurang. Maka dari itu dilakukan redesain dengan menggunakan struktur grid yang efektif untuk kondisi bangunan dengan bentang lebar, yang dapat menambah kekakuan pelat.

Dalam perancangan ini dilakukan redesain pada gedung Hotel Golden Tulip Mataram guna mendapatkan ruangan yang lebih luas tanpa mengubah desain awal secara signifikan, dengan menggunakan sistem balok grid. Maka bentangan pelat didesain lebih luas dan jumlah kolom dikurangi. Dengan demikian gedung ini dapat berfungsi dengan lebih baik sebagai gedung hotel yang membutuhkan ruangan yang luas. Selain itu, dengan adanya balok grid maka penggunaan plafond tidak dibutuhkan. Untuk memudahkan perancangan, digunakan software ETABS v.9 dalam membantu pemodelan struktur, pembebanan struktur, dan menganalisa gaya dalam struktur yang dijadikan data dalam perancangan. Beban yang bekerja pada gedung terdiri dari beban statis, yaitu beban hidup dan beban mati, serta beban dinamis, yaitu beban gempa.

Berdasarkan hasil redesain dengan sistem balok grid ini, diperoleh pelat dengan bentang yang luas dan kekakuan yang lebih besar karena balok grid dapat berperan sebagai jaringan balok anakan. Tebal pelat dapat dikurangi dari 120 mm menjadi 70 mm dengan tulangan D10. Balok grid yang digunakan berbentuk trapesium dengan tulangan utama D16 dan tulangan sengkang P8. Balok utama dan kolom menggunakan tulangan utama D22 dengan tulangan sengkang P10 untuk balok utama, dan D12 untuk kolom. Kemudian pondasi didesain menggunakan pile cap berdimensi 5,5×5,5×1,1 m dengan bore pile berdiameter 0,5 m berjumlah maksimum 16 tiang di setiap kolom, dan dibor sampai kedalaman 20,6 m.

Kata kunci_{: Balok grid, Pelat, ETABS.}

I. PENDAHULUAN

Suatu rangka pada bangunan gedung biasanya terdiri dari: kolom yang meneruskan beban sampai ke dasar bangunan, balok yang memikul beban pelat di atasnya dan pembagi beban kepada kolom, serta pelat lantai yang merupakan struktur bidang datar yang menumpu semua beban penghuni diatasnya dengan ketebalan yang relatif sangat kecil jika

dibandingkan dengan panjang bentangnya dan berakibat pada kurangnya kekakuan pada pelat lantai. Struktur grid merupakan salah satu sistem yang cocok dan efektif untuk digunakan pada kondisi bangunan dengan bentang yang lebar, sehingga pada gedung Hotel Golden Tulip sebagai bahan studi 1

Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Universitas Mataram

2

(5)

perencanaan tugas akhir ini akan dilakukan redesain pada struktur gedungnya.

Beban statis dan beban dinamis yang

dipikul oleh pelat lantai pada umumnya tegak

lurus terhadap permukaan pelat. Semakin luas

permukaan pelat pada suatu ruangan semakin

besar pula beban yang dipikul, sehingga

lendutan yang dihasilkan cukup besar.

Memanfaatkan sistem kisi-kisi, yang secara

umum dikenal dengan struktur grid ini dapat

memberikan kekakuan dan mengatasi

lendutan pada pelat lantai. Selain itu, Karena

bentuknya yang dapat dibuat sesuai selera,

maka dapat menjadi plafon hiasan yang

mempunyai nilai estetika dan artistik. Struktur

grid mempunyai sifat utama dapat

mendistribusikan beban pada kedua arah

secara seimbang. Sehingga struktur ini akan

digunakan sebagai bahan studi perencanaan

dalam tugas akhir ini.

Keunggulan struktur grid diantaranya

adalah mampu memberikan kekakuan pada

arah horizontal yang lebih besar pada portal

bangunan, dengan mendistribusikan beban

dan momen secara merata pada kedua arah

bentangnya. Dengan adanya grid pada pelat,

maka jumlah kolom dapat dikurangi dan

bentang pelat menjadi lebih luas.

Struktur Grid

Balok grid merupakan struktur bidang yang

dibentuk oleh balok menerus bertemu dan

menyilang, baik sejajar maupun diagonal yang

digunakan untuk meningkatkan kekakuan

pelat, sehingga dapat mengurangi lendutan

pada pelat lantai. Balok grid dianggap sebagai

jaring penyangga pelat lantai.

Menurut Puspantoro (1993), pelat lantai ketebalannya relatif kecil dibandingkan dengan

bentangannya sehingga lendutannya besar.

Oleh karena itu diberikan balok silang untung

mengatasinya.

Aspek menarik mengenai grid satu arah

adalah terjadi torsi pada elemen struktur

eksterior yang diberikan oleh elemen struktur

transversal. Karena elemen-elemen

transversal mengalami defleksi, maka

ujung-ujungnya akan berotasi. Pada saat yang sama,

elemen struktur tersebut memberikan tahanan

torsional terhadap rotasi ujung elemen

transversal. Dengan demikian ada bagian

beban yang dipikul oleh elemen eksterior

sebagai aksi torsi.

Pada grid yang lebih kompleks, baik aksi

dua arah maupun torsi terjadi. Untuk balok

yang semakin jauh dari posisi beban yang

bekerja, maka torsi dan gaya geser yang

timbul lebih kecil karena sudah semakin

banyak beban yang diteruskan ke tumpuan

oleh aksi longitudinal jalur-jalur tersebut.

Seperti yan terlihat pada Gambar 1.1,

kunci dalam menganalisis struktur grid adalah

dengan mengingat bahwa hubungan pada

sistem balok menyilang, keadaan keserasian

defleksi harus dapat terjadi(Schodek, 1991).

Gambar 1.1 Analisis Sistem Balok Grid

Sederhana

Maka dari itu, tujuan dari tugas akhir ini

adalah dapat merencanakan struktur gedung

Hotel Golden Tulip Mataram dengan sistem

balok grid, sehingga bentangan pelat menjadi

luas dan jumlah kolom dapat dikurangi. perencanaan tugas akhir ini akan dilakukan

redesain pada struktur gedungnya.

Struktur Grid

mengatasinya.

sebagai aksi torsi.

Sederhana

luas dan jumlah kolom dapat dikurangi. perencanaan tugas akhir ini akan dilakukan

redesain pada struktur gedungnya.

Struktur Grid

mengatasinya.

sebagai aksi torsi.

Sederhana

(6)

Adapun batasan perencanaan dalam studi

kasus ini, antara lain:

a. Perencanaan struktur gedung hotel meliputi

pelat, balok, kolom, dan pondasi, dengan

sistem balok grid sebagai penyangga pelat

lantainya.

b. Pembebanan dihitung berdasarkan

SNI-1727-2013 dan untuk perencanaan struktur

beton berdasarkan SNI-2847-2013.

c. Perencanaan tidak meliputi instalasi

mekanikal, elektrikal dan saluran air.

d. Tidak meninjau dari segi metode

pelaksanaan, analisa biaya, arsitektural dan

manajemen konstruksi.

e. Softwarepemodelan struktur menggunakan program ETABS v.9, sedangkan

menggambar hasil desain dengan program

AutoCAD 2007.

II. DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR

2.1 Pemodelan Struktur

Struktur dimodelkan sebagai portal

terbuka dan kolom terjepit kaku pada pondasi.

Pemodelan struktur gedung dilakukan secara

3D dengan menggambar semua elemen

menggunakan program ETABS v.9 dan

menggunakan buku panduan (Aplikasi

Perencanaan Gedung dengan ETABS).

Elemen struktur tersebut antara lain :

a. Penggambaran Elemen Pelat

b. Penggambaran Elemen Balok dan Balok

Grid

c. Penggambaran Elemen Kolom

d. Pemodelan Pondasi

.

2.2 Geometri Struktur

Pengerjaan dimulai dengan menggambar

pemodelan struktur bangunan pada program

ETABS v.9. Tugas akhir ini akan memodelkan

struktur bangunan gedung Hotel 11 lantai

dengan lokasi wilayah gempa 5. Data

karakteristik geometri bangunan adalah

sebagai berikut:

a. Bangunan dengan jenis tidak beraturan

untuk fungsi Hotel 11 lantai.

b. Tinggi lantai dasar adalah 3,8 meter, tinggi

lantai Ground Floor adalah 6,4 meter,

kemudian tinggi lantai dua adalah 4,6

meter, serta tinggi antar lantai tipikal

selanjutnya adalah 3,6 meter.

c. Struktur utama direncanakan dengan

menggunakan sistem balok grid pada pelat

dengan konstruksi struktur beton bertulang

untuk seluruh elemen struktur.

d. Material yang digunakan dalam

merencanakan struktur bangunan ini

adalah material beton bertulang yang

mempunyai mutu f′c 30 MPa, f′c 20 MPa untuk borepile. Untuk mutu baja tulangan polos, fy = 240 MPa dan mutu baja tulangan deform fy = 400 MPa. Pendefinisian material akan dilakukan pada

ETABS v.9.

e. Data tanah menggunakan data tanah

dilapangan yaitu data boring dan sondir.

2.3 Pembebanan Struktur

Perencanaan pembebanan pada struktur

gedung Hotel Golden Tulip ini berdasarkan

SNI-1727-2013. Beban-beban yang bekerja

pada struktur bangunan ini antara lain:

a) Beban Mati

Beban mati adalah seluruh bagian dari

komponen struktur bangunan yang bersifat

tetap dan tidak terpisahkan dari bangunan

selama masa layannya.

b) Beban Hidup Lantai dan Atap

Beban hidup struktur gedung direncanakan

pada pelat lantai berdasarkan SNI-1727-2013,

(7)

kN/m² dan lantai atap gedung sebesar 0,92

kN/m².

c) Beban Gempa (E)

Beban gempa adalah beban yang diakibatkan

oleh pengaruh gempa bumi. Untuk

perencanaan ini, direncanakan terhadap

pembebanan gempa akibat pengaruh gempa

rencana dalam arah pembebanan sesuai

SNI-1726-2012 dengan metode analisis statik

ekuivalen dan dinamikRespons Spektrum. .

2.4 Metode Analisa Data

2.4.1 Proses Input Data

Proses input data untuk perencanaan hotel

dengan pengoperasian program ETABS v.9

terdiri atas 3 langkah, yaitu:

a) Permodelan Struktur

Yang pertama dilakukan yaitu

memasukkan data-data sekunder untuk

pengoperasian program ETABS v.9.

Langkah-langkah pengerjaannya antara lain:

a. PembuatanGrid Lines

b. Pendefinisian material struktur

c. Perencanaan dimensi elemen struktur

sementara

b) Pembebanan Struktur

Pada proses ini didefinisikan

beban-beban yang akan bekerja pada struktur

bangunan. Untuk analisis struktur diperlukan

dua macam load case (pembebanan) statis dan pembebanan dinamis.

a. Pembebanan statis (beban mati dan beban

hidup)

b. Pembebanan dinamis (beban gempa)

c) Analisis Struktur

Analisa struktur merupakan proses

terakhir dari pengoperasian program ETABS

v.9. Pada proses ini dapat dilihat hasil dari

pengoperasian program ETABS v.9, berupa

data-data gaya dalam dan displacement

maksimum dari struktur bangunan yang

dirancang ulang dengan sistem balok grid.

2.4.2 Proses Output Data

Prosesoutputdisini yaitu membuat tabulasi dari hasil analisis struktur yang dilakukan pada

struktur bangunan. Data hasil analisis struktur

akan digunakan dalam merancang desain

struktur dengan sistem balok grid yang aman

sesuai standar yang telah ditetapkan.

Merencanakan elemen struktur,

sebelumnya harus memenuhi hasil dari

analisis struktur yang akan ditabulasi. Jika

belum, maka akan dilakukan analisis ulang

dengan melakukanpreliminarydesain kembali.

2.4.3 Bagan Alir

Langkah-langkah perencanaan yang akan

dilakukan dapat dilihat dalam bagan alir pada

Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Bagan Alir Perancangan

(8)

III. ANALISA DAN PEMBAHASAN

3.1 Umum

Proses analisis perhitungan struktur Hotel

Golden Tulip menggunakan software ETABS v.9 dengan data masukan perencanaan yang

sudah ditentukan. Hasil dari analisis berupa

data gaya dalam struktur dan displacement

maksimum, yang selanjutnya hasil dari analisis

tersebut dapat digunakan sebagai data dalam

redesain Hotel Golden Tulip dengan

menggunakan sistem balok grid.

3.2 Data Masukan

3.2.1 Material Struktur

Material yang digunakan dalam

merencanakan struktur bangunan ini adalah

material beton bertulang yang mempunyai

mutu f′c 30 MPa, f′c 20 MPa untuk borepile. Untuk mutu baja tulangan polos, fy= 240 MPa dan mutu baja tulangan deform fy= 400 MPa.

3.2.2 Dimensi Komponen Struktur

a) Balok

Dimensi balok yang digunakan dalam

perancangan: Balok induk BI-1 400×800 mm

dan BI-2 400×700 mm, B1 300×650 dan B2

200×400 ; Balok grid (150-350)×300 berbentuk

trapesium dengan kemiringan 1:3.

b) Kolom

Dimensi kolom yang digunakan: KA-1 (800

× 1100), untukbasementsampai dengan lantai 3 ; KA-2 (700 × 1000), untuk lantai 5 sampai

dengan lantai 8 ; KA-3 (550 × 950), untuk

lantai 9 sampai dengan lantai atap ; KB-1 (700

× 1100), untukbasementsampai dengan lantai 3 ; KB-2 (600 × 1000), untuk lantai 5 sampai

dengan lantai 8 ; KB-3 (450 × 950), untuk

lantai 9 sampai dengan lantai atap ; CL-1 (400

× 600), untuk semua lantai.

c) Pelat

Batasan tebal minimum pelat lantai dua

arah menurut SNI 2847-2013 adalah sebagai

berikut.

h =ℓ 0,8 +

36 + 9β = 20,122 mm dan tidak perlu melebihi:

h ≤ℓ 0,8 +

36 = 25,333 mm

Karena dianggap tidak perlu, bukan berarti

tidak boleh. Dipakai ketebalan pelat lantai dan

atap, h = 70 mm.

d) Pondasi

Pondasi pada perencanaan struktur ini

diasumsikan sebagai jepit, karena pondasi

menggunakan tiang pancang yang kedudukan

pondasi dianggap tidak mengalami rotasi dan

translasi.

3.3 Perancangan Struktur

3.3.1 Pelat Lantai

Pembebanan

Beban Kombinasi, QU = 1,2 QD+ 1,6 QL = 1,2× 2,56 +1,6 × 1,92 = 6,14kN/m2 Momen yang Menentukan

Berdasarkan tabel pada Lampiran 1.4, untuk

Ly/Lx = 1,22/1,19 = 1,025 ≈ 1,0. Dan pelat terjepit penuh pada semua sisinya, maka

diperoleh koefisien sebagai berikut.

Mlx = 0,025QULx 2

= 0,025×6,14×1,192 = 0,217 kNm

Mly = 0,025QULx 2

= 0,025×6,14×1,192 = 0,217 kNm

Mtx= 0,052QULx 2

= -0,052×6,14×1,192 = -0,452 kNm

Mty= 0,052QULx 2

= -0,052×6,14×1,192 = -0,452 kNm

Penulangan

ρ=0,85f′

f 1 − 1 − 2M

(9)

ρ =1,4

f = 1,4

240= 0,0058

As,u= ρmin.b.d = 0,0058×1000×40 = 232 mm 2

s =π/4ø b

A , = 338,5 mm

smax= 3h = 3 × 60 = 180 mm → dipakai

A =π/4ø b

s = 436,4 > A, → OK!

Penulangan tumpuan dan lapangan untuk

momen positif dan negatif dihitung dengan

cara yang sama.

3.3.2 Balok Grid

Pembebanan

Beban Mati, QD= 2,56 kN/m 2

Beban Hidup, QL= 1,92 kN/m 2

Didtribusi beban pelat pada balok grid

Gambar 3.1 Distribusi Beban Amplop Pelat

pada Balok Grid

Balok A arah x :

h = 2/3 × 0,6 = 0,4 m

Beban merata (segitiga) = (QD× h) × 2 = 2,048 kN/m

Berat sendiri balok (150-350)/300

= 0,15 + 0,35

2 × 0,3 × 24 = 1,8 kN/m

QDx = 3,848 kN/m

Beban hidup = (QL× h) × 2 = 1,536 kN/m

Penulangan

Akibat Momen Lentur, momen negatif

M =M

ϕ =

64,69

0,9 = 71,88 kNm

ρ =1,4

f = 1,4

400= 0,0035

ρ = 382,5 .β . f

′

600 + f . f = 0,0241

ρ=0,85f′

f 1 − 1 − 2M

ϕ0,85f′bd = 0,0165

Luas tulangan tarik yang diperlukan:

As,u= ρ.b.d = 714,038 mm 2

n = As,u/Atul=714,038 / 201,1 = 3,55 ≈ 4 batang Luas tulangan aktual:

As= 4 × 201,1 = 804,4 mm 2

c =−B ± √B − 4AC 2A

dengan:

A =β . b. 0,85. f ′= 3213 mm

B = A′ _{. 0,003. E − A . f = −80440 mm}

C = −A′ _{. 0,003. E . d}′_{= −13513920 mm} Maka,

c =80440 + √80440 + 4 × 3213 × 13513920 2 × 3213

= 78,56 mm

C =c − d

′

c × 0,003E × A′ = 69299,63

Sehingga, tegangan tekan baja aktual:

f′ = C

A′ =

69299,63

402,2 = 172,3 MPa

Tinggi blok tekan beton:

A f − A′ _f′ _{= 0,85f}′_ba

A f − A′ _f′ _{= 0,85f}′_{(b1 + a cos}_α_{)a ,}

(10)

252460,94 = 0,85 × 30 × (150 + a cos 71,6°)a

maka, a = 58,74 mm

Mn = ((0,85.fc’.(b1+a cos α).a)×(d – a/2)) + ((As’.fs’)×(d – d’)) = 81530135,88 Nmm

= 81,53kNm > MnLuar = 71,88 kNm Akibat Momen Lentur, momen positif

Mn= M_u

ϕ =

27,66

0,9 =30,73 kNm Kontrol terhadap balok T murni

Lebar efektif balok T dalam menahan tekan:

b = bw+ 8.hf= 150 + 8×70 = 710 mm

Kuat tekan beton sisi tekan setebal flens:

Cc= 0,85.fc’.b.hf= 1267350 N

Kemampuan menahan momen akibat beton tekan flens:

Mnc = Cc. (d – hf/2)

= 353590650 Nmm = 353,591 kNm

Mnc > Mn, maka penulangan dihitung sebagai balok biasa.

Batas rasio tulangan:

ρ_min=1,4

f_y = 1,4

400=0,0035

ρ_maks =0,750,85fc′ fy

bw

b β1

600

600+fy

+(b−bw)hf

bwd

= 0,0135

Rasio tulangan tarik akibat momen lentur dengan dimensi yang ada:ρ = 0,0011

As,u= ρ.b.d = 245,234 mm 2

n = 245,234/ 201,1 = 1,22 ≈ 2 batang

Luas tulangan aktual:

As = 2 × 201,1 = 402,2 mm2

Kontrol terhadap batas rasio tulangan:

ρ = As/ b.d = 402,2 / (710×314) = 0,0018

ρt= As/ bw.d = 402,2 / (150×314) = 0,00854

ρ < ρmaks → OK!

ρt> ρmin → OK!

Akibat momen puntir dan gaya geser

T =T ϕ =

2,04

0,75= 2,72 kNm V =V

ϕ= 44,44

0,75 = 59,253 kN

Momen tahanan balok grid:

Σx y = x y + 2x (z + 3x ) = 11363000 mm Syarat batas maksimum beton balok menahan

momen puntir:

T ≤ϕ0,083λ f′₍_Σ_{x y) ;}_λ_{= 1,00}

2,04 ≤ 0,75 × 0,083 × 1 × √30 × 11363000 2,04 < 3,874 kNm

Syarat terpenuhi, maka pengaruh torsi atau

puntir dapat diabaikan.

Menghitung kuat geser balok grid:

V = 0,17λ f′b d = 40,295 kN

Vs= Vn- Vc= 59,253 – 40,295 = 18,958 kN Av= 2 As= 100,531 mm

2

Berdasarkan SNI 2847-2013 pasal 11.4.5,

Nilai Vstidak boleh melebihi:

0,33 f ′b d = 0,33 × √30× 150 × 288,5 = 78218,889 N = 78,22 kN > Vs= 18,958 kN Maka, jarak sengkang vertikal maksimum

adalah nilai terkecil dari:

d/2 = 288,5/2 = 144,25 mm atau 600 mm.

S = A f

0,35b = 459,57 mm

S = A f 0,062 f ′_b

= 473,66 mm

Maka dipasang sengkang P8-140 mm untuk

daerah tumpuan dan P8-450 mm untuk daerah

lapangan. Penulangan balok grid dapat dilihat

(11)

Tumpuan

Lapangan

Gambar 3.2 Penulangan Balok Grid

3.3.3 Portal Struktur

Gambar 3.3 Portal yang Ditinjau

Beban Hidup dan Beban Mati pada Portal.

Beban Gempa pada Portal

Kontrol dan Analisis Beban Gempa

Gaya Geser Dasar Nominal

Pada SNI Gempa 1726-2012 Pasal 7.9.4.1

disebutkan nilai dinamik struktur gedung

terhadap pembebanan gempa tidak boleh <

85% nilai respon ragam yang pertama.

Tabel 4.13 Perbandingan Gaya Geser Dasar

Statik dan Dinamik

Statik (0,85Vs) Dinamik

Vx 2535,46 2846,87

Vy 3139,14 3178,51

3.3.3.1 Balok

Penulangan

M =M

ϕ =

788,60

0,9 = 876,18 kNm

ρ =1,4

f = 1,4

400= 0,0035

ρ = 382,5 .β . f ′

600 + f . f = 0,0241

ρ=0,85f′

f 1 − 1 − 2M

ϕ0,85f′bd = 0,0121

As,u= ρ.b.d = 0,0121×400×708 = 3417,3 mm 2

n = As,u/Atul= 3417,3/ 380,13 = 8,99 ≈ 9 batang Luas tulangan aktual:

As= 9 × 380,13 = 3421,17mm 2

(12)

Mr= Mn× ϕ = 895,68 × 0,9 = 806,11 kNm

M =M

ϕ =

410,57

0,9 = 456,19 kNm

Kontrol terhadap balok T murni

Lebar efektif balok T dalam menahan tekan:

b = bw+ 8.hf= 400 + 8×70 = 960 mm

Kuat tekan beton sisi tekan setebal flens:

Cc= 0,85.fc’.b.hf = 1713600 N

Kemampuan menahan momen akibat beton tekan flens:

Mnc = Cc. (d – hf/2)

= 1153252800 Nmm = 1153,25 kNm

Mnc> Mn, maka penulangan dihitung sebagai

Rasio tulangan tarik akibat momen lentur dengan dimensi yang ada: ρ= 0,00242

As,u = ρ.b.d = 1641,95 mm

Kontrol terhadap batas rasio tulangan:

ρ = As/ b.d = 2280,78 / (960×708) = 0,00336 Akibat Momen Puntir dan Gaya Geser

T =T 11,74 < 44,34 kNm

Syarat terpenuhi, maka pengaruh torsi atau

puntir dapat diabaikan.

Menghitung kuat geser balok portal:

V = 0,17λ f′b d= 263,695 kN < Vn

Vs= Vn- Vc= 749,33 – 263,695= 485,64 kN Apabila digunakan sengkang P10 dua kaki,

maka:

Av= 2 As

Av= 2 × (π/4×10 2

) = 157,08 mm2

Berdasarkan SNI 2847-2013 pasal 11.4.5,

Nilai Vstidak boleh melebihi:

0,33 f ′b d = 0,33 × √30× 400 × 708 = 511879,59 N = 511,88 kN > Vs= 376,24 kN Maka, jarak sengkang vertikal maksimum

adalah nilai terkecil dari:

d/2 = 708/2 = 354 mm atau 600 mm.

daerah lapangan. Penulangan balok dapat

(13)

Tumpuan (kiri) dan lapangan (kanan)

Gambar 3.4 Penulangan Balok

3.3.3.2 Kolom

I = 1 12⁄ b h = 4,69 × 10 MPa

EI = I E

2,5 × 1 +β = 3,02 × 10 MPa

I =I 2 =

1 2

1

12bh = 8533333333 mm

Menghitung faktor-faktor kekangan ujung, Ѱ

yang terjadi pada kolom

ѰA(Ujung atas Kolom)=

 ⁄

 ⁄ = 2,4

ѰB(Ujung bawah Kolom)=

 ⁄

 ⁄ = 2,8

Berdasarkan nomogram pada Lampiran 1.6,

untuk ѰA = 2,4 dan ѰB = 2,8 diperoleh nilai k

= 1,73. Maka:

kl rh =

1,73 × 5600

0,3 × 1100 = 29,36

29,36 > 22< maka merupakan kolom panjang

Beban tekuk Euler yang terjadi adalah:

P =π EI

(kl ) = 31724733,23 N

Faktor kekangan ujung pada kolom luar juga

dihitung untuk mendapatkan nilai faktor

pembesaran momen δS. Dimensi kolom luar berbeda dengan kolom dalam, maka:

I = 1 12⁄ b h = 3,14 × 10 MPa

EI = I E

2,5 × 1 +β = 2,02 × 10 MPa

ѰA(Ujung atas Kolom)=

 ⁄

 ⁄ = 1,6

ѰB(Ujung bawah Kolom)=

 ⁄

 ⁄ = 1,9 Berdasarkan nomogram pada lampiran 1.6,

untuk ѰA = 1,6 dan ѰB = 1,9 diperoleh nilai k

= 1,56. Maka:

kl r =

1,56 × 5600

0,3 × 1100 = 26,47

26,47 > 22, termasuk kolom panjang

Beban tekuk Euler yang terjadi adalah:

P =π EI

(kl ) = 26096689,29 N

Pc= 2 (Pc1+ Pc2) = 115642845 N

Pu= 2 (PU1+ PU2) = 31793660 N

Sehingga, bila digunakan faktor reduksi

kekuatan, ϕ = 0,75 maka faktor pembesaran

yang terjadi adalah:

δ = ₍

ϕ

⁄ )= 1,6 > 1 !

δ = 1

1 − (∑ P ⁄ϕ∑ P)= 1,6 > 1 !

Sehingga diperoleh momen rencana terfaktor

yang diperbesar:

Mu= Mc= δbM2b + δsM2s

Muy= δbyM2buy+ δsyM2suy= 681,952 kNm

Portal arah x dan y dihitung dengan cara yang sama.

Penulangan

R

n

= M

n

× 10

6

/ ( b × d

2

) = 3327,02×10

6

/ (1100

× 739

2

) = 5,5

ρ=0,85. f ′

fy × 1 − 1 − 2Rn

(14)

ρ= 2 × 0,01 = 0,02 → 2 % OK!

As=As'= ρbd = 0,02 × 1100 × 739 = 16258 mm 2

Dicoba 22D22 pada masing-masing sisi yang

sejajar dengan sumbu X, maka:

As= As' = 8362,64 mm 2

cb= (600 × d) / (600 + fy) = 443,4 mm

ab= β1× cb= 372,46 mm

fs' = 600 × (cb– d’ / cb) = 517,46 Mpa

fs' > fy= 400 MPa, maka:

fs' = fy= 400 MPa

Pnb = 0,85 × fc' × b × ab- As× fy+ As' × fs’

= 10447503 N = 10447,5 kN

Pnb < Pn perlu = 11845,03 kN, maka keruntuhan yang menetukan adalah lelehnya

tulangan tekan.

e = Mox/Pn= 3327,02/11845,03 = 281 mm

ρ = As/ bd = 8362,64 / (1100 × 739) = 0,01

m = fy/ 0,85 fc' = 15,686

P = A′ f

′+ 0,5

+ bhf′ + 1,18

= 14590,15 kN > Pn perlu OK! Pr = ϕ × Pn= 0,75 × 14590,15 = 10942,61 kN

Pr> 0,1 Agfc' = 0,1×880000×30 = 2640000 N

10942,61 kN > 2640 kN OK!

Cek tegangan pada tulangan desak fs' > fy

a = Pn/ 0,85 × fc' × b = 14590150,27 / (0,85 × 30 × 1100) = 520,15 mm

c = a / β1 = 520,15 / 0,84 = 619,23 mm

fs' = 600 × (c - d' / c) = 540,89 Mpa > fy OK!

Moxn= 0,85 × fc' × b × a × (h/2 - a/2) + As× fy(d - h/2) + As' × fs' ( h/2 - d') = 4309482752 Nmm = 4309,48 kNm > Moxperlu= 3327,02 kNm OK!

Tulangan arah x dan y dihitung dengan cara

yang sama.

Tulangan Geser

Vn= Vu/ ϕ = 135,49 / 0,6 = 225,82 kN

Kuat geser beton,

V = 2 1 + P

14A f ′/6 b d = 1095,8 kN

Tahanan geser beton,

Φ × Vc = 0,6 × 1095,8kN

= 657,48 kN > Vn, tidak perlu tulangan geser.

Tetapi untuk faktor keamanan dan untuk

mengurangi bertambahnya retak diagonal,

serta mengikat tulangan longitudinal (tulangan

lentur) agar tetap pada posisinya, maka

diberikan tulangan geser atau sengkang. Luas

tulangan geser sengkangD12,

Av= 2 × π / 4 × D 2

= 226,2 mm2

s = (3 × Av× fy) / bw= 339,3 mm

Jarak sengkang maksimum,

smax= d / 2 = 1039 / 2 = 519,5 mm

S = A f

0,35b = 323,14 mm S = A f

0,062 f ′_b

= 333,05 mm

Maka dipasang sengkang D12-320 mm di

sepanjang kolom.

Tulangan Transversal

A = 0,3sb f ′ f

A

(15)

A = 0,09sb f ′

f = 688,5 mm → dipakai

Dipasang 7 D 12 = 791,68 mm2

Gambar 3.5 Penulangan Kolom

3.3.4 Sambungan Balok Kolom

Hitungan gaya dalam

M , =

427,501

0,8 = 534,38 kNm

M , =

714,602

0,8 = 893,25 kNm M , =ϕM , = 1,25 × 534,38

= 667,98 kNm M _, =ϕM _, = 1,25 × 893,25

= 1116,56 kNm

V =0,7 l ⁄l ′M , + l ⁄l ′M , 1 2⁄ (h + h ) = 268,3 kN

z = z = 0,9d = 0,9 × 739 = 0,665 m

C = 0,7M ,

z = 703,14 kN

T = 0,7M ,

z = 1175,33 kN V, = C + T − V = 1610,17 kN

V, =

b h V, =

0,4

0,8× (1610,17) = 805,09 kN

Kontrol tegangan geser horizontal minimal

V,

b h < 1,5 f′

5,032 N/mm2< 8,22 N/mm2 OK!

Penulangan geser horizontal

Pu= 8883,77 kN

P A =

8883,77

0,8 × 1,1= 10,1 N mm⁄

0,1f ′= 0,1 × 30 = 3 N mm⁄ < P A⁄

Maka Vc,hdihitung dengan persamaan:

V, =

2 3

P

A − 0,1f ′b h = 568,25 kN

Vs,h+ Vc,h= Vj,h

Vs,h= Vj,h– Vc,h= 1041,92 kN Aj,h= Vs,h/ fy= 4341,33 mm2

Digunakan sengkang rangkap Ø10 mm

Luas tersedia = 4 × π/4 × 122= 452,4 mm2 Jumlah lapis sengkang = 4341,33 / 452,4 = 9,6

≈ 10 lapis

Penulangan geser vertikal

V_, =A ′

A V, 0,6 +

P

A f ′ = 542,8 kN

Vj,h= ϕ (Vc,v+ Vs,v)

Vs,v= Vj,h/ ϕ – Vc,v= 1757,44 kN Aj,v= Vs,v/ fy= 4393,6 mm

2

Jumlah tulangan kolom yang terpasang = 22 D

22 > Aj,v

Sambungan arah x dan y dihitung dengan cara

yang sama. Maka gambar penulangan kolom

dapat dilihat pada gambar 3.5.

3.3.5 Pondasi

Kapasitas Dukung Ujung Bawah Tiang (Qb) fb = 0,6 σrN60< 4500 kPa ; σr= 100 kPa

= 0,6 × 100 × 50 = 3000 kPa

Qb = Ab× fb

= 0,197 × 3000 = 591 kN

Tahanan Gesek Tiang (Qs)

(16)

Q =Q + Q

SF − W = 835,52 kN

Tahanan ujung maksimum yang terjadi (σc max):

σ =Q

A =

591 × 10

0,25π500 = 3,01 N/mm Dengan syarat σc max ≤ fc’ (20 N/mm) OK! Jumlah Tiang yang Dibutuhkan

Diketahui:

Σv = 9134,93 kN

Qu= 835,52 kN

n =Σv Q =

9134,93

835,52 = 10,93

≈ 16 tiang, agar mencukupi jika dihitung berkelompok.

Efisiensi Kelompok Tiang

E = 1 − 18,44 ×(4 − 1 )4 + (4 − 1)4

90 × 4 × 4 = 0,693

Qg= n . Qa. Eg

= 16 × 835,52 × 0,693

= 9264,25 kN > Σv = 9134,93 kN OK!

Gambar 3.6 Jumlah Tiang Pancang yang

Digunakan

Gaya Aksial pada Tiang Pancang

Momen arah y, Muy = 378,40 kNm Momen arah x, Mux = 1040,95 kNm Berat tanah di ataspile cap:

P =P n +

M y

ny +

M x

nx

=9134,93 16 +

1040,95 × 2,25 45 +

378,40 × 2,25 45 = 641,9 kN

P =P n +

M y

ny +

M x

nx

=9134,93 16 +

1040,95 × −2,25

45 +

378,40 × −2,25 45

= 499,97 kN

Syarat: Pu max ≤ Pn tiang(Qu)

641,9 kN < 835,52 kN

Aman, OK!

Tinjauan Geser

Gaya geser,

Vux= 4 Pumax– W2– W1= (4 × 641,9) – 196,02

– 106,92 = 2264,66 kN

Kuat geserpile cap:

V =1 6 f

′_{bd =} 1

6 × √30 × 5500 × 1000 = 5020790,11 N ≈ 5020,79 kN

Kuat geserpile cap, φ = 0,75

φ Vc= 0,75 × 5020,79 = 3765,59 kN

Syarat yang harus dipenuhi:

φ Vc ≥ Vux

3765,59 kN > 2264,66 kN

Aman, OK!

Tinjauan geser arah x dan y dihitung dengan

cara yang sama.

(17)

Gambar 3.7 Daerah Geser Pons

Gaya geser pons akibat beban terfaktor pada

kolom:

= 34954657,76 N = 34954,66 kN

V =1 3 f

′_{b d = 14240,79 kN}

V = 4 f ′_{b d = 179889,44 kN}

φVc> Pu

0,75×14240,8 = 10680,6 kN > 9134,9 kN OK!

TulanganPile cap

Momen yang terjadi padapile cap,

M = 4 P (e + e ) − W c

Diameter tulangan yang digunakan,

D 25

Jarak tulangan yang diperlukan,

S = 1/4 × π × D2× b / As= 121,8 mm

Jarak tulangan yang digunakan, S = 120 mm

Maka, D 25 – 120

PenulanganBore Pile

Ag= 1/4πd2= 1/4 × π × 5002 = 196349,54 mm2

Lebar tiang segiempat ekivalen

(18)

f′ _{= 600}c − d ′

c = 600

200 − 66,67

200 = 400 MPa

f’s= fy= 400 MPa

Pnb = 0,85 × fc' × b × ab– As× fs+ As' × fs' = 1418,63 kN

Mnb = 0,85 × fc' × b × ab× (h/2 – ab/2) + (As × fy + A’s× fy) (d/3)

= 270,38 kNm

e =M P =

270,38

1418,63= 0,191 m = 191 mm

eb > et, maka keruntuhan yang menentukan adalah keruntuhan tarik.

P = 0,85 f′_{b d} h − 2e

2d +

h − 2e

2d + 2mρ 1 − d′ d

= 2121,85 kN > Pn perlu=761,24 kN

Tulangan dikonversi menjadi tiang bulat:

n = (4 × 2) / 0,8 = 10 batang, maka dipakai

tulanganbore pile:10 D 16

Perhitungan tulangan spiral:

V =1

6 f′ bd = 121,96 kN

Tahanan geser beton:

ϕ × Vc= 0,6 × 121,96 = 73,176 kN

Vc > Vu , maka digunakan tulangan geser minimal.

Luas tulangan sengkang:

Av = 2 × 0,25π × P 2

= 2 × 0,25π × 82 =

100,53 mm2

Jarak sengkang yang diperlukan :

s = (3 × Av× fy) / b = 147,5 mm

Jarak sengkang maksimum,

smax= d / 2 = 333,33 / 2 = 166,67 mm

S = A f 0,35b =

100,53 × 240

0,35 × 490,874= 140,43 mm

S = A f 0,062 f ′_b

= 177,27 mm

Maka digunakan sengkang: P8 – 140

IV. KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis yang telah

dilakukan pada gedung dengan menggunakan

program ETABS v.9. untuk menganalisa gaya

dalamnya, maka kesimpulan yang dapat

diambil dari redesain gedung Hotel Golden

Tulip Mataram dengan menggunakan sistem

balok grid ini antara lain sebagai berikut.

a) Setelah dianalisa, sistem balok grid efektif

untuk struktur gedung yang memerlukan

ruangan luas dan bentang yang panjang.

Balok grid berfungsi sebagai jaringan balok

anakan dan membuat kekakuan pada pelat

menjadi lebih besar.

b) Hasil analisa menunjukkan bahwa

komponen struktur gedung dengan dimensi

yang direncanakan aman terhadap beban

gempa yang ada.

c) Material yang digunakan adalah mutu beton

f’c = 30 MPa untuk struktur pelat, balok, kolom, dan f’c = 20 MPa untuk bore pile, dengan mutu baja fy = 400 MPa (deform) dan fy = 240 MPa (polos). Sehingga diperoleh dimensi komponen-komponen

strukur gedung sebagai berikut:

Dimensi pelat lantai dan pelat atap

dengan ketebalan 70 mm

Dimensi balok grid berbentuk trapesium

dengan lebar 150 mm untuk sisi bawah,

350 mm untuk sisi atas, dan 300 mm

untuk tinggi balok

Dimensi balok utama digunakan: 400×800

(19)

200×400 mm, dengan tulangan utama

D22 dan tulangan sengkang P10.

Dimensi kolom digunakan:

KA-1 800×1100 mm ; KA-2 700×1100 mm

; KA-3 550×950 mm ; KB-1 700×1000 mm

; KB-2 600×1000 mm ; KB-3 450×950 mm

; CL-1 400×600 mm. Dengan tulangan

utama D22 dan tulangan sengkang P10.

Pondasi menggunakan pile cap

berdimensi 5,5 × 5,5 × 1,1 m, dengan

bore pileberdiameter 0,5 m sebanyak 16 tiang per kolom, dan tanah keras

maksimum di kedalaman 20,6 m.

4.2 Saran

Berdasarkan hasil analisis struktur

gedung yang telah diredesain, maka saran

yang bisa dilakukan untuk perencana

berikutnya adalah :

1. Perancangan selanjutnya dapat dicoba

menggunakan sistem grid majemuk atau

yang lainnya.

2. Perancangan selanjutnya dapat pula dicoba

merencanakan balok grid pada pelat tanpa

menggunakan balok utama untuk wilayah

dengan beban gempa yang kecil.

DAFTAR PUSTAKA

Badan Standardisasi Nasional, 2013,

SNI-2847-2013, Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung.

SNI-1726-2012, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung.

SNI-1727-2013, Beban Minimum untuk

Perancangan Gedung dan Struktur Lainnya.

Puspantoro, I.B., 1993, Teori dan Analisis Balok Grid, Andi Offset, Yogyakarta. Schodek, D. L., (terjemahan : Bambang