Pemanfaatan Struktur Rangka Baja Pada Pe

(1)

Pemanfaatan Struktur Rangka Baja Pada Pembangunan Gedung Pencakar Langit

Disusun Oleh:

Handaru Alfiansyah 3113041096

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Program Diploma 4 Teknik Sipil

(2)

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Gedung pencakar langit atau dalam bahasa inggris disebut skyscraper merupakan suatu infrastruktur yang biasa kita temukan di jantung kota-kota besar di Dunia. Salah satu struktur bangunan yang paling banyak digunakan adalah baja sebagai komponen paling utama yang dapat menunjang bangunan gedung.

Alternatif konstruksi gedung menggunakan struktur baja. Keunggulan baja sebagai bahan struktur:

•Kekuatan baja jauh lebih tinggi daripada beton maupun kayu. Kekuatanyang tinggi ini terdistribusi secara merata. Kekuatan baja bervariasi dari 300 Mpa sampai 2000 Mpa(The KozaiClub 1983).

•Kekuatan yang tinggi ini mengakibatkan batang struktur dari baja mempunyai ukuran tampangyang lebih kecil dari pada batang struktur dengan bahanlain

•Struktur yang terbuat dari baja lebih ringan dari pada struktur dengan bahan lain. Dengan demikian kebutuhan fondasi juga lebih kecil.

(3)

Gambar 1.1 Burj Khalifa (kiri) sebagai gedung pencakar langit tertinggi di dunia dan menara petronas (kanan)

A. Data Yang Diperlukan:

Data yang diperlukan untuk pembangunan sebuah gedung pencakar langit antara lain denah, rencana pondasi, rencana potongan bangunan yang berisi detail baja dan kelengkapan

bangunan dan sebagainya. Pendataan yang akurat dan lengkap harus didukung dengan kondisi di lapangan atau proyek dalam proses pembangunan, data yang diperlukan pada dasarnya bagi perencanaan awal merupakan desain atau perancangan yang dilakukan oleh pihak arsitektur (proses arsitektural) dalam hal ini arsitek berperan dalam sketsa bangunan dan detail eksterior dan enterior bangunan yang kemudian diserahkan ke pihak perencana atau kontraktor yang langsung ditangani para insinyur sipil. Kali ini saya akan membahas satu per satu mengenai data apa saja yang dipeerlukan dalam pembangunan gedung pencakar langit bertingkat.

1. Rencana Denah

Berfungsi sebagai perencanaan awal sebuah bangunan. pada awal mula perencanaan denah menjadi suatu titik perencanaaan pondasi. pada lantai dasar dan dinding, denah pada lantai atas hanya berisi informasi perencanaan ruang bangunan gedung seperti rencana tata letak ruang, pintu.

(4)

Rencana denah dasar sangat berkaitan dengan perancangan dan perencanaan pondasi bangunan, selama ini saya dan teman-teman lain sesama mahasiswa teknik sipil D4 mempelajari tentang bagaimana merancang sebuah denah dasar bangunan menggunakan program bantu komputer, kemudian dari gambar atau sketsa denah dasar bangunan dapat direpresentasikan menjadi pondasi dasar dengan ukuran yang standard sesuai dengan aturan pembangunan gedung pencakar langit.

(5)

Sketsa gedung atau perspektif merupakan konsep awal perancangan gedung pencakar langit, sketsa pada dasarnya direncanakan oleh arsitek dimana data selanjutnya akan diproses melalui pemikiran pencarian bahan yang sesuai dengan sketsa bangunan. Saat ini sketsa bangunan dapat digambarkan dengan menggunakan program bantu computer (Computer Aided Drawing) dengan persepsi gambar 3D sehingga memudahkan para perencana dalam membangun gedung yang bersangkutan.

Gambar 2 sketsa 3D modeling bangunan gedung bertingkat

3. Potongan Bangunan

Potongan bangunan berisi informasi tentang detail dan komponen yang berada di dalam bangunan pencakar langit itu sendiri. Sebagai salah satu dari proses arsitektural maka data potongan bangunan yang diperlukan antara lain adalah data potongan tampak depan dan data potongan tampak samping gedung pencakar langit.

(6)

Gambar 3 contoh gambar potongan gedung pencakar langit

Dapat kita lihat pada contoh gambar potongan diatas gambar sebelah kanan, kita dapat melihat lokasi pemasangan bresing baja sebagai komponen utama bangunan gedung tersebut merupakan lapisan yang berfungsi sebagai penahan gaya momen atau lebih sering dikenal dalam dunia perencanaan sebagai sistem rangka pemikul momen.

4. Rencana anggaran biaya

(7)

Ada 4 langkah dalam menghitung rencana anggaran biaya antara lain Menghitung volume pekerjaan

Menghitung semua item pekerjaan. Mulai dari pekerjaan persiapan yang meliputi pekerjaan pematangan lahan sampai pekerjaan finishing. Volume pekerjaan bisa dalam satuan meter kubik, meter persegi, dan juga meter panjang tergantung dengan item pekerjaan. Contoh : Sebidang tanah dengan panjang 10 meter dan lebar 5 meter maka volume nya adalah 50 meter persegi

Menghitung analisa harga satuan

Menghitung analisa setiap item pekerjaan. Contoh : Pekerjaan pematangan lahan dibutuhkan 0,1 pekerja OH (orang per hari) dan 0,05 mandor OH untuk setiap meter persegi. Dalam menghitung analisa harga satuan ini, harus memacu pada aturan SNI tentang “Kumpulan Analisa Biaya Konstruksi Bangunan Gedung dan Perumahan”. Setelah itu mengalikan dengan harga tenaga.

Contoh : Upah pekerja tahun 2012 adalah Rp. 50.000,00 per hari sedangkan upah Mandor Rp. 60.000,00 per hari. Jadi harga satuan untuk pematangan lahan adalah Rp. 50.000,00 dikali 0,1 = Rp.5000,00 ditambah dengan Rp. 60.000,00 dikali 0,05 = Rp. 3000,00

Total harga satuan Rp 5.000,00 + Rp 3.000,00 = Rp 8.000,00 untuk per meter persegi

Menghitung RAB

Menghitung RAB (Rencana Anggaran Biaya) dengan cara mengalikan volume pekerjaan dengan analisa harga satuan. Dari contoh diatas dapat dihitung RAB = Rp. 8000,00 dikali dengan 50 meter persegi = Rp. 400.000,00

Jadi biaya untuk pematangan lahan untuk 50 meter persegi adalah sebesar Rp. 400.000,00

Membuat rekapitulasi biaya

Menjumlahkan semua item pekerjaan mulai dari pekerjaan persiapan, pekerjaan tanah, pekerjaan pondasi, pekerjaan dinding hingga pekerjaan finishing. Sehingga didapatkan estimasi biaya dari proyek tersebut

untuk menghitung setiap bobot pekerjaan , maka diperlukan sebuah acuan/indeks yang sudah ditetapkan oleh pemerintah .

5. Penyelidikan tanah untuk pelaksanaan pondasi

(8)

dan dinamis oleh karenanya Perletakan pondasi perlu disesuaikan dengan kondisi tanah yang akan dijadikan awal perletakan bahan bangunan.

B. Peraturan yang harus dipakai

Peraturan yang digunakan untuk pembangunan gedung bertingkat dengan bahan dasar baja antara lain

SNI Baja 03 - 1729 – 2002

disertai dengan peraturan umum dari dinas Pekerjaan Umum meliputi:

1. Peraturan Pekerjaan Umum Republik Indonesia

1.1. Undang-Undang Nomor 18 Tahun 1999 tentang Jasa Konstruksi (Lembaran Negara Republik Indonesia Tahun 1999 Nomor 54; Tambahan Lembaran Negara Republik Indonesia Nomor 3833); 1.2. Undang-Undang Nomor 28 Tahun 2002 tentang Bangunan Gedung (Lembaran Negara Republik Indonesia Tahun 2002 Nomor 134; Tambahan Lembaran Negara Republik Indonesia Nomor 4247); 1.3. Undang-undang Nomor 10 Tahun 2004 tentang Pembentukan Ketentuan perundang-undangan (Lembaran P e rd a No m o r 7 T a h u n 2 0 1 0 2 Negara Republik Indonesia Tahun 2004 Nomor 53; Tambahan Lembaran Negara Republik Indonesia Nomor 4389);

1.4. Undang-Undang Nomor 32 Tahun 2004 tentang Pemerintahan Daerah (Lembaran Negara Republik Indonesia Tahun 2004 Nomor 125; Tambahan Lembaran Negara Republik Indonesia Nomor 4437) sebagaimana telah diubah Undang-Undang Nomor 12 Tahun 2008 (Lembaran Negara Republik Indonesia Tahun 2008 Nomor 59; Tambahan Lembaran Negara Republik Indonesia Nomor 4844); 1.5. Undang-Undang Nomor 26 Tahun 2007 tentang Penataan Ruang (Lembaran Negara Republik Indonesia Tahun 2007 Nomor 68; Tambahan Lembaran Negara Republik Indonesia Nomor 4725); 1.6. Undang-Undang Nomor 29 Tahun 2007 tentang Pemerintahan Provinsi Daerah Khusus Ibukota Jakarta Sebagai Ibukota Negara Kesatuan Republik Indonesia (Lembaran Negara Republik Indonesia Tahun 2007 Nomor 93; Tambahan Lembaran Negara Republik Indonesia Nomor 4744);

1.7. Undang-Undang Nomor 32 Tahun 2009 tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup (Lembaran Negara Republik Indonesia Tahun 2009 Nomor 140; Tambahan Lembaran Negara Republik Indonesia Nomor 5059);

(9)

1.9. Peraturan Pemerintah Nomor 36 Tahun 2005 tentang Peraturan Pelaksanaan Undang-Undang Nomor 28 Tahun 2002 tentang Bangunan Gedung (Lembaran Negara Republik Indonesia Tahun 2005 Nomor 83; Tambahan Lembaran Negara Republik Indonesia Nomor 4532);

1.10. Peraturan Pemerintah Nomor 38 Tahun 2007 tentang Pembagian Urusan Pemerintahan Antara Pemerintah, Pemerintahan Daerah Provinsi, dan Pemerintahan Daerah/Kabupaten/Kota (Lembaran Negara Republik Indonesia Tahun 2007 Nomor 82; Tambahan Lembaran Negara Republik Indonesia Nomor 4737)

2 . Acuan dan persyaratan standard nasional Indonesia

2.1 Standar Nasional Indonesia

Semua baja struktural sebelum difabrikasi, harus memenuhi ketentuan berikut ini:

SK SNI S-05-1989-F: Spesifikasi Bahan Bangunan Bagian B (Bahan Bangunan dari Besi/baja); SNI 07-0052-1987: Baja Kanal Bertepi Bulat Canai Panas, Mutu dan Cara Uji;

SNI 07-0068-1987: Pipa Baja Karbon untuk Konstruksi Umum, Mutu dan Cara Uji; SNI 07-0138-1987: Baja Kanal C Ringan;

SNI 07-0329-1989: Baja Bentuk I Bertepi Bulat Canai Panas, Mutu dan Cara Uji; SNI 07-0358-1989-A: Baja, Peraturan Umum Pemeriksaan;

SNI 07-0722-1989: Baja Canai Panas untuk Konstruksi Umum; SNI 07-0950-1989: Pipa dan Pelat Baja Bergelombang Lapis Seng;

SNI 07-2054-1990: Baja Siku Sama Kaki Bertepi Bulat Canai Panas, Mutu dan Cara Uji; SNI 07-2610-1992: Baja Profil H Hasil Pengelasan dengan Filteruntuk Konstruksi Umum; SNI 07-3014-1992: Baja untuk Keperluan Rekayasa Umum;

SNI 07-3015-1992: Baja Canai Panas untuk Konstruksi dengan Pengelasan;

SNI 03-1726-1989: Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Rumah dan Gedung. Ketentuan tambahan yang berbentuk SNI dan ketentuan-ketentuan pengganti ketentuan di atas.

2.2 Persyaratan-persyaratan

2.2.1 Struktur

(10)

1) analisis struktur harus dilakukan dengan cara-cara mekanika teknik yang baku;

2) analisis dengan komputer, harus memberitahukan prinsip cara kerja program dan harus ditunjukan dengan jelas data masukanserta penjelasan data keluaran;

3) percobaan model diperbolehkan bila diperlukan untuk menunjanganalisis teoritis;

4) analisis struktur harus dilakukan dengan model-model matematis yang mensimulasikan keadaan struktur yang sesungguhnya dilihat dari segi sifat bahan dan kekakuan unsur-unsurnya;

5) bila cara perhitungan menyimpang dari tata cara ini, maka harus mengikuti persyaratan sebagai berikut:

(1) struktur yang dihasilkan dapat dibuktikan dengan perhitungan dan atau percobaan yang cukup aman;

(2) tanggung jawab atas penyimpangan, dipikul oleh perencana dan pelaksana yang bersangkutan;

(3) perhitungan dan atau percobaan tersebut diajukan kepada

panitia yang ditunjuk oleh pengawas bangunan, yang terdiri dari ahli-ahli yang diberi wewenang menentukan segala keterangan dan cara-cara tersebut. Bila perlu, panitia dapat

meminta diadakan percobaan ulang, lanjutan atau tambahan. Laporan panitia yang berisi syarat syarat dan ketentuanketentuan penggunaan cara tersebut mempunyai kekuatan yang sama dengan tata cara ini.

2.2.2 Penanggung jawab perhitungan

Nama penanggung jawab hasil perhitungan harus ditulis dan dibubuhi tanda tangan serta tanggal yang jelas.

3. MATERIAL

3.1 Sifat mekanis baja

Sifat mekanis baja struktural yang digunakan dalam perencanaan harus memenuhi persyaratan minimum yang diberikan pada Tabel

3.1.1 Tegangan leleh

Tegangan leleh untuk perencanaan ( f y ) tidak boleh diambil melebihi nilai yang diberikan Tabel 1 3.1.2 Tegangan putus

Tegangan putus untuk perencanaan ( fu ) tidak boleh diambil melebihi nilai yang diberikan Tabel 1 3.1.3 Sifat-sifat mekanis lainnya

Sifat-sifat mekanis lainnya baja struktural untuk maksud perencanaan ditetapkan sebagai berikut: Modulus elastisitas : E = 200.000 MPa

Modulus geser : G = 80.000 MPa Nisbah poisson : μ = 0,3

(11)

Gambar 2 Kolom dengan ujung-ujung yang ideal

3.2 Baja structural

3.2.1 Syarat penerimaan baja

Laporan uji material baja di pabrik yang disahkan oleh lembaga yang berwenang dapat dianggap sebagai bukti yang cukup untuk memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam standar ini.

3.2.2 Baja yang tidak teridentifikasi

Baja yang tidak teridentifikasi boleh digunakan selama memenuhi ketentuan berikut ini:

1) bebas dari cacat permukaan;

2) sifat fisik material dan kemudahannya untuk dilas tidak mengurangi kekuatan dan kemampuan layan strukturnya;

3) ditest sesuai ketentuan yang berlaku. Tegangan leleh ( f y ) untuk

(12)

Gambar 2.1 simbol beberapa penampang baja

3.3 Alat sambung

3.3.1 Baut, mur, dan ring

Baut, mur, dan ring harus memenuhi ketentuan yang berlaku. 3.3.2 Alat sambung mutu tinggi

Alat sambung mutu tinggi boleh digunakan bila memenuhi ketentuan berikut:

1) komposisi kimiawi dan sifat mekanisnya sesuai dengan ketentuan yang berlaku;

2) diameter batang, luas tumpu kepala baut, dan mur atau penggantinya, harus lebih besar dari nilai nominal yang

ditetapkan dalam ketentuan yang berlaku. Ukuran lainnya boleh berbeda;

3) cara penarikan baut dan prosedur pemeriksaan untuk alat

sambung boleh berbeda dari ketentuan selama persyaratan gaya tarik minimum alat sambung pada dipenuhi dan prosedur penarikannya dapat diperiksa.

(13)

Material pengelasan dan logam las harus sesuai dengan ketentuan yang berlaku. 3.3.4 Penghubung geser jenis paku yang dilas

Semua penghubung geser jenis paku yang dilas harus sesuai dengan ketentuan yang berlaku. 3.3.5 Baut angker

Baut angker harus memenuhi ketentuan Butir 5.3.1 atau dibuat dari batang yang memenuhi ketentuan yang tercakup dalam selama ulirnya memenuhi ketentuan yang berlaku.

Tabel 1 sifat mekanisme baja struktural

C. Sistem rangka bresing baja pada bangunan pencakar langit

Sebuah sistem bressing adalah bagian sekunder tapi penting dari struktur gedung pencakar langit. Sebuah sistem bracing berfungsi untuk menstabilkan balok utama selama konstruksi, untuk

(14)

Gambar 2.2 Sistem struktur inovatif pusat terdiri dari struktur bantalan di sekeliling yang berperilaku sebagai tabung berbingkai dan diagonal

Bracing berfungsi sebagai berikut : 1. Pengendalian tekuk balok utama 2. distribusi beban

3. Kontrol dimensi .

4. Pengendalian tekuk balok utama

Alasan paling utama untuk menyediakan bracing pada banguna gedung baja adalah untuk kontrol tekuk di balok utama selama konstruksi . Pada konstruksi baja,, berat baja membebankan lentur signifikan dari balok baja telanjang dan sayap tekan harus tertahan terhadap tekuk ( dalam arah sumbu minor ) . Ketika selesai , dek baja memberikan penahan lateral ke sayap atas sepanjang panjang penuh jembatan dan kemudian satu-satunya bagian dari balok yang cenderung gesper adalah flensa bawah di daerah memonopoli berdekatan dengan dukungan menengah.

(15)

Sebuah tonase kecil bracing baja dapat digunakan untuk memberikan peningkatan besar dalam perlawanan lentur dari balok utama.

Pada menara kemba biasanya r memiliki rencana persegi dan sistem struktural adalah 'tabung di dalam tabung' sistem, kolom baja sangat dekat (tabung dibingkai) dan inti internal di mana semua fasilitas vertikal terkonsentrasi (tangga, lift dan sebagainya). Konsep ini memungkinkan bangunan mencapai 104 Lantai dan 411 meter tinggi.

Gambar 2.3 gambar potongan melintang pada bressing baja menara kembar WTC

Fitur struktur utama dari bangunan pencakar langit baja rendah bertingkat

cara paling sederhana untuk menahan kedua beban vertikal dan horizontal adalah dengan

menggunakan momen menolak frame (kasus 1 dan 5 dari gambar 4 ), dengan struktur lantai berorientasi pada arah transversal dan longitudinal.

(16)

di samping itu, rentan terhadap defleksi bergoyang terlalu besar ketika maka jumlah lantai lebih besar dari 4 atau 5

gambar 4 sistem structural untuk bangunan pencakar langit tingkat rendah

(17)

gambar 6 sistem structural untuk bangunan pencakar langit tingkat rendah Sistem struktur untuk bangunan pencakar langit bertingkat tinggi

Sistem struktur bangunan bertingkat tinggi harus melawan kedua gravitasi dan beban lateral. sebagai ketinggian bangunan meningkat, beban lateral secara bertahap mendominasi desain struktural. Pada Gambar 7 membandingkan beberapa sistem struktur baja atas dasar efisiensi struktural, yang diukur dengan berat bangunan, struktur tabung dibingkai dapat conviently digunakan pada bangunan bertingkat tinggi yang lebih dari 20 lantai

(18)

beban lateral akibat angin dan gempa bumi menghasilkan percepatan lateral. sebagian orang-orang biasanya menganggap percepatan ini selama kondisi pelayanan, kekakuan daripada kekuatan cenderung menjadi faktor dominan dalam bangunan tinggi besar. keadaan batas bisa, karena itu, menjadi lebih penting daripada keadaan batas tertentu.

(19)

Antara lain:

a. bantalan sistem dinding b. sistem inti

c. sistem portal d. sistem tabung

kerangka Bressing

Kerangka sistem kaku murni tidak cukup untuk bangunan yang lebih tinggi dari sekitar 30 lantai karena komponen geser racking defleksi yang dihasilkan oleh lentur kolom dan balok-balok menyebabkan pergeseran bangunan menjadi terlalu besar, efisiensi ditingkatkan dengan menambahkan anggota rangka seperti diagonal antara sistem lantai

Jenis bressing yang tersedia untuk dimasukkan ke dalam berbagai sistem struktur dari K sederhana konsentris atau bressing tipe X sederhana antara dua kolom untuk menguatkan lutut dan bressing eksentrik dengan geometri rumit yang menggunakan solusi dari program komputer.

(20)

(21)

Gambar 9 tipe kerangka bressing secara umum

(22)

menggunakan rangka terhuyung (staggered truss system) , seperti yang ditunjukkan pada gambar 9, fleksibilitas yang dibutuhkan di unit layout dicapai dengan mengatur rangka dalam rencana rangka terhuyng di lantai alternatif.

lantai sytem bertindak sebagai diafragma mentransfer beban lateral dalam arah pendek untuk gulungan. Beban lateral yang ditentang oleh diagonal truss dan ditransfer ke hanya beban langsung / aksial dalam kolom (tanpa momen).

(23)

D. Mata kuliah yang harus dikuasai dalam perencanaan dan perancangan

pembangunan gedung pencakar langit

1. Mekanika Teknik (Semester 1 sampai dengan semester 3) 2. Mekanika Tanah (semester 2 dan semester 3)

3. Rekayasa Pondasi (foundation engineering, semester 4)

4. Penggambaran bangunan sipil (architectural drawing, semester 1 dan 2) 5. Teknologi beton (semester 4)

6. Desain elemen struktur beton (semester 5) 7. Desain elemen struktur baja (semester 4) 8. Desain struktur baja (semester 5)

9. Desain konstruksi gedung tinggi (semester 6) 10. Analisa Struktur gedung tinggi (semester 6) 11. Struktur beton pratekan (semester 6) 12. Teknologi beton lanjut (semester 6)

13. Evaluasi, Pemeliharaan, dan Perbaikan Bangunan Gedung (semester 6) 14. Analisis Fisik dan Kimia pada rekayasa material (Semester 6)

15. Sistem manajemen K3 (semester 6)

16. Perenc. Penjadwalan & pengendalian proyek (semester 6) 17. Manajemen kontrak (FIDIC) & Strategi tender (semester 6). 18. Material & Struktur Komposit (semester 7)

19. Manajemen Resiko (semester 7) 20. Struktur beton pracetak (semester 7) 21. Rekayasa Nilai (semester 7)

22. Utilitas Bangunan (semester 7)

(24)

E. Bagaimana dengan Mata kuliah yang lain?

Saya berpendapat bahwa mata kuliah lain dapat kita terapkan ilmunya di bidang ketekniksipilan yang lain disamping pembanguna gedung, sebagai contoh dengan bisanya kita menguasai ilmu dari mata kuliah yang tidak berhubungan dengan perencanaan gedung bisa diterapkan misalnya pada pembuatan peta dari mata kuliah ilmu ukur tanah.

(25)