Desain Elemen Struktur Bangunan Gedung Kuliah Umum
dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM)
Menggunakan Precast
Design Element Structure of Public Lecture Building with Intermediate Moment Frame System Barrier (SRPMM) using Precast
Alzena Sekar Putri1, Nugraha Bintang Wirawan1 1
Program Studi Teknik Sipil Institut Teknologi Sumatera, Jl. Terusan Ryacudu, Way Huwi, Lampung Selatan, Indonesia
Abstrak
Struktur beton pracetak merupakan elemen bangunan yang menggunakan beton bertulang/tak bertulang dengan komponen - komponen yang dicetak terlebih dahulu di tempat khusus (fabrication) dan selanjutnya dipasang di lokasi proyek (installation). Kelebihannya antara lain pengerjaan yang relatif singkat, proses produksinya tidak tergantung cuaca, tidak memerlukan tempat penyimpanan material yang luas, hemat akan bekisting dan penopang bekisting, serta kemudahan dalam pelaksanaannya sehingga dapat mereduksi durasi proyek dan secara otomatis biaya yang dikeluarkan menjadi lebih kecil. Struktur Gedung Kuliah Umum berlokasi di Lampung Selatan yang dimodifikasi struktur atap dak beton dengan ketinggian ± 15 m (termasuk atap dak beton) dengan sistem dilatasi antar kolom menggunakan metode pracetak (precast). Sistem struktur gedung ini dirancang menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM). Standar yang digunakan dalam perencanaan ini adalah perencanaan struktural menggunakan tata cara perhitungan struktur beton untuk bangunan gedung (SNI 2847:2013), untuk menghitung pembebanan (SNI 1727:2013), dan analisis gempa respons spektrum dengan acuan (SNI 1726:2012). Sambungan antar elemen pracetak menggunakan sambungan basah dan grouting.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengestimasi kebutuhan tulangan dan dimensi pada elemen struktur Gedung Kuliah Umum, menghitung jarak dilatasi, dan untuk mengetahui apakah simpangan pada gedung memenuhi simpangan ijin atau belum.
Kata kunci : Dilatasi, Struktur Gedung, Analisis Respon Dinamik, Pracetak, Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah.
Abstract
Precast concrete structures are building elements that use reinforced / unreinforced concrete with components that are first printed in a special place (fabrication) and then installed at the project site (installation). The advantages include relatively short workmanship, the production process does not depend on the weather, does not require a large material storage space, saves formwork and formwork supports, and is easy to implement so that it can reduces project duration and automatically costs incurred to be cheaper. The structure of the Public Lecture Building is located in South Lampung which is modified by a deck roof structure with a height of ± 15 m (including a deck roof) with a dilatation system between columns using the precast method. This building structure system is designed using the Intermediate Moment Frame System Bearer (SRPMM). Standards used in this planning are structural planning using procedures for calculating concrete structures for buildings (SNI 2847: 2013), to calculate loading with reference (SNI 1727: 2013), and earthquake response spectrum analysis with reference (SNI 1726: 2012). Connection between precast elements using wet joints and grouting.
The purpose of this study is to estimate the reinforcement requirements and dimensions of the structural elements of the Public Lecture Building, to calculate the dilatation distance between the two buildings, and to determine whether the deviation met the allowable deviation or not.
I. PENDAHULUAN
Pemakaian metode beton pracetak (precast) memiliki beberapa kelebihan dibandingkan metode konvensional. Kelebihan tersebut meliputi waktu pengerjaan yang relatif singkat, proses produksinya tidak tergantung cuaca, tidak memerlukan tempat penyimpanan material yang luas, kontrol kualitas beton lebih terjamin, hemat akan bekisting dan penopang
bekisting, serta kemudahan dalam pelaksanaanya. Untuk tugas akhir ini digunakanlah metode
precast karena lebih ekonomis dan mudah dalam perencanaan dibandingkan dengan beton konvensional.
Salah satu yang perlu diperhatikan dalam mendesain elemen struktur menggunakan beton pracetak yaitu desain sambungan, maka pada perencanaan Gedung Kuliah Umum ini
direncanakan menggunakan sambungan basah (wet connection). Sambungan basah yaitu
sambungan yang menghubungkan antar beton pracetak dengan cara menghubungkan besi tulangan dari beton pracetak pada beton pracetak lain dengan cara dicor ditempat.
Bangunan Gedung Kuliah Umum memiliki layout menyerupai huruf L. Menurut SNI
1726:2012 Tata Cara Untuk Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, dalam kinerja struktur bangunan gedung disebutkan bahwa kinerja batas ultimit struktur bangunanan gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat maksimum. Untuk mencagah benturan berbahaya antar gedung atau antar bagian struktur bangunan harus dipisah dengan dilatasi. Dengan adanya dilatasi, kemungkinan adanya korban akibat keruntuhan bangunan dapat dikurangi.
Oleh karena itu tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk mendesain elemen struktur
precast pada gedung kuliah umum dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) yang biasa digunakan untuk gedung di wilayah resiko menengah menggunakan
pembebanan gempa repsons spektrum dengan bantuan pemodelan software, dan untuk
mencari jarak aman dilatasi pada gedung kuliah umum.
II. METODOLOGI PERENCANAAN
Berikut merupakan tahapan diagram alir pada perencanaan struktur Gedung Kuliah Umum :
Gambar 1. Diagram Alir Perencanaan Mulai Permasalahan Pengumpulan Data Pembebanan Analisis Struktur dengan bantuan aplikasi struktur
Desain dan pengecekan hasil desain sesuai dengan persyaratan SNI Selesai Memenuhi Tidak memenuhi Permodelan Preliminary Design A
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Struktur Gedung Kuliah Umum direncanakan menggunakan material beton. Elemen struktur seperti balok, kolom serta pelat menggunakan beton pracetak. Struktur Atas Gedung Kuliah Umum direncanakan memiliki 2 bangunan yang dipisahkan dengan dilatasi antar kolom, dan memiliki jumlah lantai sebanyak 4 lantai, lantai 2 dengan ketinggian 2,5 m, lantai 2 dan 3 memiliki ketinggian 4 m, dan atap dengan ketinggian 4,5 m, bila dijumlahkan total ketinggian
seluruhnya adalah 15 m. Perencanan dilakukan dengan melakukan pemodelan pada software
analisis struktur menggunakan gambar rencana yang telah direncanakan sebelumnya. Berikut gambar denah lantai 1 hingga 4 yang digunakan sebagai acuan pemodelan, gambar potongan pada pemodelan, serta gambar 3 dimensi pada pemodelan menggunakan software analisis struktur.
Gambar 4. Denah Lantai 2
Gambar 5. Section 1- 5 dan Section 7- 11
Gambar 7. Potongan Melintang Bangunan 1
Gambar 8. Potongan Memanjang Bangunan 2
Gambar 10. Gambar 3D Gedung Kuliah Umum
Dimensi elemen struktur yang digunakan pada perencanaan struktur atas Gedung Kuliah Umum tertera pada tabel berikut :
Tabel 1. Dimensi Elemen Struktur
Elemen Struktur Dimensi (mm)
Kolom K1 & K2 450 x 450 K1.1 & K2.1 350 x 350 Balok B1 700 x 350 B2 500 x 250 B3 400 x 250 Sloof TB1 550 x 300 TB2 450 x 250 Pelat S1 120 Atap 100 Bangunan 1 Bangunan 2
Elemen struktur beton direncanakan menggunakan material BJ56, dan perencanaan tulangan mengacu pada SNI 2847-2013. Setelah dilakukan desain tulangan pada beton pracetak, maka dilakukan pula pengecekan yang bertujuan mengecek apakah struktur yang direncanakan aman atau tidak. Pengecekan yang dilakukan yaitu mengecek simpangan antar lantai, defleksi pada balok dan kolom yang terjadi pada struktur GKU apakah masih dalam batas yang diizinkan. Dimana syarat untuk simpangan pada kolom harus kurang dari H/200, defleksi pada balok harus kurang dari L/240, dan simpangan antar lantai yang tidak boleh melampaui simpangan ijin. Simpangan antar lantai, defleksi yang terjadi pada elemen struktur GKU, dan jarak aman dilatasi pada GKU adalah sebagai berikut :
Tabel 2. Simpangan maksimum antar lantai arah X bangunan 1
Tabel 3. Simpangan maksimum antar lantai arah Y bangunan 1
Tabel 4. Simpangan maksimum antar lantai arah X bangunan 2
No Lantai H (mm) 𝜹 (mm) ∆𝜹 (mm) 𝜹𝒙 (mm) ∆𝒂 (mm) Keterangan 1 Atap 15000 42,349 7,602 22,806 225 Memenuhi 2 Lantai 4 15000 34,747 11,344 34,032 225 Memenuhi 3 Lantai 3 15000 23,403 14,86 44,58 225 Memenuhi 4 Lantai 2 15000 8,543 6,899 20,697 225 Memenuhi 5 Lantai 1 15000 1,644 1,644 4,932 225 Memenuhi No Lantai H (mm) 𝜹 (mm) ∆𝜹 (mm) 𝜹𝒚 (mm) ∆𝒂 (mm) Keterangan 1 Atap 15000 20,256 3,051 9,153 225 Memenuhi 2 Lantai 4 15000 17,205 5,145 15,435 225 Memenuhi 3 Lantai 3 15000 12,06 7,425 22,275 225 Memenuhi 4 Lantai 2 15000 4,635 3,547 10,641 225 Memenuhi 5 Lantai 1 15000 1,088 1,088 3,264 225 Memenuhi No Lantai H (mm) 𝜹 (mm) ∆𝜹 (mm) 𝜹𝒙 (mm) ∆𝒂 (mm) Keterangan 1 Atap 15000 20,967 3,416 10,248 225 Memenuhi 2 Lantai 4 15000 17,551 5,25 15,75 225 Memenuhi 3 Lantai 3 15000 12,301 7,542 22,626 225 Memenuhi 4 Lantai 2 15000 4,759 3,656 10,968 225 Memenuhi 5 Lantai 1 15000 1,103 1,103 3,309 225 Memenuhi
Tabel 5. Simpangan maksimum antar lantai arah Y bangunan 2
Dalam menentukan nilai maksimum dilatasi maka diambil nilai simpangan yang terbesar diantara kedua bangunan yaitu 58,479 mm. Dengan mempertimbangkan keamanan, jarak dilatasi yang diambil sebesar simpangan maksimum ditambahkan dengan dimensi satu kolom, karena jarak dilatasi pada permodelan struktur yaitu dari as ke as kolom.
𝛿𝑚𝑎𝑘𝑠 = 𝑑𝑦𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 + dimensi 1 kolom
= 58,479 mm + 450 mm
= 508,475 mm ≈ 550 mm
Defleksi maksimum pada balok perlantai bangunan 1 dan 2 tertera pada tabel berikut:
Tabel 6. Defleksi maksimum balok bangunan 1
Tabel 6. Defleksi maksimum balok bangunan 2
No No. Frame Lantai L (m) 𝜹𝒎𝒂𝒌𝒔 (m) 1 1045 Atap 8 0,000833 2 833 Lantai 4 8 0,000868 3 17 Lantai 3 8 0,001076 4 2172 Lantai 2 8 0,000264 5 1470/ Lantai 1 8 0,000357 No Lantai H (mm) 𝜹 (mm) ∆𝜹 (mm) 𝜹𝒚 (mm) ∆𝒂 (mm) Keterangan 1 Atap 15000 43,808 7,937 23,811 225 Memenuhi 2 Lantai 4 15000 35,871 11,728 35,184 225 Memenuhi 3 Lantai 3 15000 24,143 15,389 46,167 225 Memenuhi 4 Lantai 2 15000 8,754 7,075 21,225 225 Memenuhi 5 Lantai 1 15000 1,679 1,679 5,037 225 Memenuhi No No. Frame Lantai L (m) 𝜹𝒎𝒂𝒌𝒔 (m) 1 119 Atap 8 0,00165 2 575 Lantai 4 8 0,00217 3 966 Lantai 3 8 0,00286 4 352 Lantai 2 8 0,00305 5 1554 Lantai 1 8 0,00242
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan perhitungan desain elemen struktur dari hasil pemodelan struktur, maka dapat disimpulkan :
1. Hasil desain elemen struktur telah memenuhi persyaratan Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) yang mengacu pada SNI 2847-2013, adapun hasil desain elemen struktur tersebut tertera pada tabel berikut :
Tabel 7. Penulangan Balok
No. Tipe
Tulangan
Tumpuan Lapangan Sengkang
Tumpuan Lapangan 1. B1 Atas : 4D22 Tengah : 4D10 Bawah :4D22 Atas : 4D22 Tengah : 6D10 Bawah :4D22 D10-150 D10-200 2. B2 Atas : 5D22 Tengah : 4D10 Bawah :5D22 Atas : 5D22 Tengah : - Bawah :5D22 D10-100 D10-200 3. B3 Atas : 4D22 Tengah : 4D10 Bawah :4D22 Atas : 4D22 Tengah : 4D10 Bawah :4D22 D10-100 D10-150 4. TB1 Atas : 4D22 Tengah : 8D10 Bawah :4D22 Atas : 4D22 Tengah : 2D10 Bawah :4D22 D10-100 D10-200 5. TB2 Atas : 4D22 Tengah : - Bawah :4D22 Atas : 4D22 Tengah : - Bawah :4D22 D10-100 D10-200
Tabel 8. Penulangan Kolom
No. Tipe Tulangan Utama Tulangan Sengkang
Panjang Penyaluran (mm) Tumpuan Lapangan Tumpuan Lapangan
1 K 1 12D25 12D25 D10-100 D10-150 700
2 K 1.1 8D25 8D25 D10-100 D10-150 700
3 K 2 12D25 12D25 D10-100 D10-150 700
4 K 2.1 8D25 8D25 D10-100 D10-150 700
Tabel 9. Penulangan Pelat Lantai
No. Tipe Ketebalan (mm)
Tulangan Arah X Tulangan Arah Y Atas Bawah Atas Bawah 1 S1 120 D13-100 D13-100 D13-100 D13-100 2 S2 120 D13-100 D13-100 D13-100 D13-100 3 S3 120 D13-100 D13-100 D13-100 D13-100 4 S4 120 D13-100 D13-100 D13-100 D13-100 5 S5 120 D13-100 D13-100 D13-100 D13-100 6 S6 100 D13-100 D13-100 D13-100 D13-100
2. Simpangan
a. Simpangan antar lantai masih dalam keadaan aman karena tidak melewati persyaratan
simpangan antar lantai ijin (∆𝑎) yang sebesar 225 mm.
b. Untuk pengecekan defleksi terhadap kolom, simpangan terbesar arah X joint kolom yang didapat berada di bangunan 1 dengan nilai 42,349 mm, untuk simpangan terbesar arah Y joint kolom terdapat di bangunan 2 dengan nilai 43,808 mm, tetapi masih dalam kondisi aman karena tidak melewati persyaratan H/200 yaitu sebesar 75 mm.
c. Untuk pengecekan defleksi terhadap balok, didapatkan nilai defleksi terbesar kolom pada bangunan 1 terdapat pada lantai 2 frame 352 sebesar 0,00305 m, dan defleksi terbesar kolom pada bangunan 2 terdapat pada lantai 3 frame 17 sebesar 0,001076 m. Baik defleksi maksimum pada balok bangunan 1 maupun bangunan 2 bernilai lebih kecil dibandingkan dengan defleksi izin sebesar 0,030 m sehingga memenuhi persyaratan defleksi yang disyaratkan.
d. Dengan trial jarak dilatasi yang digunakan sebesar 450 mm untuk perencanaan dilatasi antar bangunan, didapatkan nilai displacement setiap joint pertemuan bangunan yang sudah dibahas di bab sebelumnya, lalu diambil total simpangan maksimum diantara
joint replacement tersebut, dan ditambahkan dengan panjang 1 kolom, Maka didapatkan hasil dari jarak aman dilatasi yaitu 550 mm dari masing-masing as kolom.
DAFTAR PUSTAKA
Badan Standarisasi Nasional. (2013) SNI-03-2847-2012 – persyaratan beton struktural untuk bangunan gedung, Bandung.
Badan Standarisasi Nasional. (2013) SNI-03-1727-2012 – beban minimum untuk
perancangan, Bandung.
Badan Standarisasi Nasional. (2012) SNI-03-1726-2012 – Tata cara perencanaan ketahanan
gempa untuk struktur gedung dan non gedung, Bandung.
Ronisalim, 2011. Analisis Kinerja Bangunan Beton Bertulang dengan Berbentuk L. Jakarta: Universitas Trisakti Struktur. Jakarta : Erlangga .
Purba, 2014. Analisis Kinerja Struktur pada bangunan bertingkat beraturan dan ketidak beraturan horizontal sesuai SNI 1726:2012. Palembang: Universitas Sriwijaya.
Juwana, Jimmy S. (2005). Panduan Sistem Bangunan Tinggi untuk Arsitek dan Praktisi Bangunan. Jakarta: Erlangga.
Widodo, 1997. Diktat Kuliah Analisa Dinamika Struktur ]urusan Teknik Sipil. Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan. Universitas Islam Indonesia.
Wibowo, Fx. Nurwadji. 2006. Sambungan pada Rangka Batang Beton Pracetak. Jurnal
Teknik Sipil 7 (Oktober) : 80-96.
Nurjaman, Hari Nugraha., Lutfi Faizal, dan Hasiholan R. Sidjabat. 2010. Perilaku Aktual Bangunan Gedung dengan Sistem Pracetak Terhadap Gempa Kuat. Seminar dan Pameran HAKI - Perkembangan dan Kemajuan Konstruksi Indonesia.
Sidjabat, H.R. (2007). Workshop Value Engineering Rumah Susun Sederhana Bertingkat
Sedang dan Bertingkat Tinggi dengan Sistem Pracetak dan Prategang Sebagai Salah Satu Wujud Profesionalisme dan Antisipasi Bencana Gempa. Jakarta, Indonesia.
Wahyudi, H., & Hery Dwi Hanggoro, 2010. Perencanaan Struktur Gedung BPS Provinsi Jawa Tengah Menggunakan Beton Praceta. Semarang: Universitas Diponegoro.
Samosir, Yosafat. 2019. Analisis Kegagalan Struktur Akibat Pounding Effect Dengan Beban Non Linear Time History Studi Kasus Gedung E. Lampung Selatan: Institut Teknologi Sumatera.
