Desain Struktur Atas Gedung Laboratorium Teknik
Structural Design Of The Engineering Laboratory BuildingAyu Sinta Aprilia1, Nugraha Bintang Wirawan1 1
Program Studi Teknik Sipil Institut Teknologi Sumatera, Jl. Terusan Ryacudu, Way Huwi, Lampung Selatan, Indonesia
Abstrak
Pemilihan material dan sistem struktur yang digunakan menjadi hal yang perlu diperhatikan untuk mencapai tujuan dari perencanaan struktur. Oleh karena itu, pada perencanaan struktur atas gedung laboratorium direncanakan menggunakan beton pracetak dengan sistem Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) dan struktur atap baja menggunakan Sistem Rangka Baja Pemikul Momen Biasa (SRBPMB). Beton pracetak memiliki keunggulan lebih ekonomis dibandingkan konvensional karena dapat mereduksi biaya dan waktu, namun hanya dapat digunakan pada berada pada wilayah zona gempa rendah atau menengah, oleh sebab itu beton yang direncanakan menggunakan SRPMM karena gedung laboratorium berada pada wilayah zona gempa menengah. Sedangkan untuk struktur atap baja memiliki keunggulan yaitu proses pemasangan yang cepat serta dapat bertahan pada cuaca yang ekstrem, dan struktur baja yang akan didesain tidak terlalu tinggi sehingga direncanakan menggunakan SRBPMB dan dapat didesain secara elastik.
Teknik analisis struktur yang digunakan yaitu mengunakan software analisis struktur, sehingga diperoleh gaya-gaya dalam yang kemudian digunakan untuk merencanakan tulangan serta komponen pada struktur atap. Hasil dari perencanaan struktur ini yaitu berupa desain elemen struktur yang telah memenuhi persyaratan yang diizinkan, dan juga elemen struktur yang direncanakan sudah memenuhi syarat defleksi dan rasio untuk struktur baja.
Kata kunci : Perencanaan struktur, SRPMM, SRBPMB, defleksi, dan rasio.
Abstract
The choice of materials and structural systems used are things that need to be considered in order to achieve the objectives of structural planning. Therefore, in planning the structure of the laboratory building it is planned to use precast concrete with the Medium Moment Bearer Frame System (SRPMM) and the steel roof structure using the Ordinary Moment Bearer Steel Frame System (SRBPMB). Precast concrete has the advantage of being more economical than conventional because it can reduce costs and time, but can only be used in low or medium earthquake zones, therefore the concrete that is planned to use SRPMM is because the laboratory building is in a medium earthquake zone. As for the steel roof structure, it has the advantage that the installation process is fast and can withstand extreme weather, and the steel structure to be designed is too high so it is planned to use SRBPMB because it can be designed elastically.
The structural analysis technique used is structural analysis software, in order to obtain internal forces which are then used to plan the reinforcement and components of the roof structure. The result of this structural planning is in the form of structural element design that has met the permitted requirements, and also the planned structural element has met the deflection and ratio requirements for steel structures.
I. PENDAHULUAN
Tujuan dari suatu perencanaan struktur gedung yaitu struktur yang direncanakan dapat memenuhi beberapa kriteria, diantaranya yaitu stuktur yang direncanakan dapat stabil, cukup kuat, mampu layan, awet dan memenuhi kriteria lain seperti ekonomis dan kemudahan pelaksanaan. Oleh karena itu, untuk memenuhi tujuan tersebut terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan pada saat perencanaan struktur, diantaranya yaitu pemilihan material dan juga sistem struktur yang digunakan. Sehingga, Stuktur Atas Gedung Laboratorium teknik direncanakan menggunakan Struktur Beton Pracetak dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) dan juga menggunakan struktur atap baja dengan Sistem Rangka Baja Pemikul Momen Biasa (SRBPMB).
Beton pracetak merupakan struktur beton yang komponen-komponennya dicetak terlebih dahulu pada suatu tempat khusus, yang kemudian baru dipasang dilokasi pekerjaan. Dari sistem pengerjaan beton pracetak tersebut, keunggulan beton pracetak dibandingkan dengan beton konvensional yaitu dapat mempercepat waktu pengerjaan, proses produksi yang tidak tergantung cuaca, tidak memerlukan tempat penyimpanan material yang luas, meminimalisir terjadinya sisa material yang terbuang, kontrol kualitas beton lebih terjamin dan tidak memerlukan perlakuan khusus sehingga dapat mereduksi durasi dan biaya proyek. namun hanya dapat digunakan pada berada pada wilayah zona gempa rendah atau menengah, oleh sebab itu beton yang direncanakan menggunakan SRPMM karena gedung laboratorium berada pada wilayah zona gempa menengah.
Salah satu yang perlu diperhatikan dalam mendesain elemen struktur menggunakan beton pracetak yaitu desain sambungan, maka pada perencanaan gedung laboratorium teknik 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. Dimana jenis sambungan basah ini sangat dianjurkan untuk bangunan di daerah rawan gempa karena dapat menjadikan masing-masing komponen beton pracetak menjadi monolit.
Stuktur atap pada gedung laboratorium teknik direncanakan menggunakan atap baja karena proses pemasangannya yang cepat, selain itupula struktur atap baja merupakan material awet karena dapat bertahan pada cuaca yang ekstrem. Struktur atap baja yang akan didesain tidak terlalu tinggi sehingga dapat didesain secara elastik, maka sistem struktur yang digunkan yaitu Sistem Rangka Baja Pemikul Momen Biasa (SRBPMB).
II. METODOLOGI PERENCANAAN
Metodologi perencanaan diperlukan untuk mengetahui tahapan perencanaan yang akan dilakukan. Adapun tahapan pada perencanaanstruktur atas gedung laboratorium tertera pada diagram alir berikut :
Gambar 1. Diagram Alir Perencanaan Pengumpulan Data Preliminary Design Selesai Pemodelan Struktur Desain Analisis Tidak Ya Mulai
Data Primer Data Sekunder
Input Data Struktur
Input Data Beban
Cek
-Simpangan dan Defleksi -Rasio (baja)
`
Gambar 2. Diagram Alir Desain Tulangan
A
Balok Kolom Pelat
Desain tulangan Longitudinal Cek (øMn > Mu) Desain tulangan Sengkang Cek (Vs <Vs max) Desain tulangan Torsi Cek
(Vu/(bw x d)2 + (Tu x ph/(1.7 x Aoh2))2 ≤
Ǿ(Vc/(bw x d) + 2/3* fc0.5 ) Jarak tulangan Selesai Ya Ya Ya Ya Tidak Desain tulangan Longitudinal Cek : (P-M) didalam diagram interaksi kolom Desain tulangan Sengkang Cek : 𝑉𝑢 ℎ < 𝑉𝑐 2 Jarak tulangan Selesai Desain Tul. Arah X Desain Tul. Arah Y Cek (Aspakai >Asperlu) Cek (Aspakai >Asperlu) Cek
(Aspakai >Asmin) (Aspakai >Asmin) Cek Tidak Tidak Tidak Tidak Tidak Tidak Jarak tulangan Selesai Jarak tulangan Selesai Tidak Tidak Ya Ya Ya Ya Ya
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Struktur Atas Gedung Laboratorium teknik direncanakan menggunakan dua material, yaitu beton dan baja. Elemen struktur seperti balok, kolom serta pelat menggunakan beton pracetak, sedangkan struktur atap menggunakan baja. Struktur Atas Gedung Laboratorium teknik direncanakan memiliki jumlah lantai sebanyak 4 lantai dan tinggi perlantai setinggi 4 meter. 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 3. Denah Lantai 1
Gambar 5.Section 1- 5 dan Section 7- 11
Gambar 7.Section A dan Section D
Gambar 9.Section C
Gambar 10. Gambar 3D Gedung Laboratorium Teknik
Sedangkan dimensi elemen struktur yang digunakan pada perencanaan struktur atas gedung laboratorium yaitu tertera pada tabel berikut :
Tabel 1. Dimensi Elemen Struktur Pracetak
No. Elemen Struktur Dimensi (mm)
P L T 1. Kolom K1 4150 400 400 2. K1.1 4150 350 250 3. K2 4000 400 400 4. K2.1 4000 350 250
5. Balok B1 9500 350 750 6. B2 4000 350 750 7. B3 3000 350 750 8. B4 3000 350 750 9. B5 3000 350 750
Tabel 2. Dimensi Beton Konvensional
No . Elemen Struktur Dimensi (mm) P L T 1. Balok Cor Konvensional B(200x400) 4000 200 400 2. Tie Beam/Sloof TB1 8000 350 500 3. TB2 4000 250 500 4. TB3 3000 250 500
Tabel 3. Dimensi Elemen Struktur Atap Baja
No. Elemen Struktur Baja Profil
1. Profil Kuda-kuda WF 250X125X6X9
2. Kolom WF 250X250X9X14
3. Gording CNP 125X50X20X3.2
Elemen struktur beton direncanakan menggunkan dua jenis tulangan yaitu tulangan polos BJTP 24 dan tulangan ulir BJTS 40, dan perencanaan tulangan mengacu pada SNI 2847-2013. Sedangkan untuk struktur atap baja, direncanakan pula komponen struktur atap yang berfungsi menghubungan antar elemen atap. Komponen struktur atap yang didesain yaitu base plate, end plate, dan juga baut yang mengacu pada SNI 1729 2015 dan juga AISC (American Institute of steel construction).
Setelah dilakukan desain tulangan pada beton pracetak dan juga desain pada komponen atap baja, maka dilakukan pula pengecekan yang bertujuan mengecek apakah struktur yang direncanakan aman atau tidak. Pengecekan yang dilakuakan yaitu mengecek simpangan, defleksi dan juga rasio yang terjadi pada struktur laboratorium 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 rasio pad struktur baja harus kurang dari 1. Simpangan, defleksi, serta rasio maksimum yang terjadi pada elemen struktur gedung laboratorium teknik, yaitu tertera pada tabel berikut :
Tabel 4. Simpangan, defleksi, dan rasio maksimum
No. Pengecekan Komponen Tipe
Ketinggian kolom atau panjang bentang balok (m) Batas Izin (mm) Yang Terjadi pada struktur (mm)
1. Simpangan Kolom beton K2 16,15 0,00212
Kolom baja WF 250X250X9X14 3,85 0,01 3 0,00029
2. Defleksi Balok beton B1 8 0,00147
Balok baja WF 250X125X6X9 8,5 0,00300
3. Rasio pada
baja
Kolom WF 250X250X9X14 0,89 1 0,132
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 1. Penulangan Balok
No. Tipe
Tulangan
Tumpuan Lapangan Sengkang
Tumpuan Lapangan 1. B1 Atas : 4D19 Tegah : 3D13 Bawah :4D19 Atas : 4D19 Tegah : 3D13 Bawah :4D19 Ø10-150 Ø10-200 2. B2 Atas : 4D19 Tegah : 3D13 Bawah :4D19 Atas : 4D19 Tegah : 3D13 Bawah :4D19 Ø10-150 Ø10-200 3. B3 Atas : 4D19 Tegah : 3D13 Bawah :4D19 Atas : 4D19 Tegah : 3D13 Bawah :4D19 Ø10-150 Ø10-200 4. BL1 Atas : 4D13 Tegah : 3D10 Bawah :4D13 Atas : 4D13 Tegah : 3D10 Bawah :4D13 Ø10-100 Ø10-200 5. BL2 Atas : 4D13 Tegah : 3D10 Bawah :4D13 Atas : 4D13 Tegah : 3D10 Bawah :4D13 Ø10-100 Ø10-200 6. Bcor Atas : 4D16 Tegah : 3D13 Bawah :4D16 Atas : 4D16 Tegah : 3D13 Bawah :4D16 Ø10-75 Ø10-150
Tabel 2. Penulangan Sloof
No. Tipe
Tulangan
Tumpuan Lapangan Sengkang
Tumpuan Lapangan 1. TB1 Atas : 4D16 Tegah : 2D10 Bawah :4D16 Atas : 4D16 Tegah : 2D10 Bawah :4D16 Ø10-100 Ø10-150 2. TB2 Atas : 2D16 Tegah : 2D10 Bawah :2D16 Atas : 2D16 Tegah : 2D10 Bawah :2D16 Ø10-100 Ø10-150 3. TB3 Atas : 2D16 Tegah : 2D10 Bawah :2D16 Atas : 2D16 Tegah : 2D10 Bawah :2D16 Ø10-100 Ø10-150
Tabel 3 Penulangan Kolom No. Tipe
Tulangan Panjang
penyaluran (mm) Tumpuan Lapangan Sengkang
Tumpuan Lapangan
1. K1 8D25 8D25 Ø10-150 Ø10-200 700
2. K1.1 8D22 8D22 Ø10-100 Ø10-200 700
3. K2 8D25 8D25 Ø10-150 Ø10-200 700
4. K2.1 8D22 8D22 Ø10-100 Ø10-200 700
Tabel 4. Penulangan Pelat Lantai
No. Tipe Tebal (mm)
Tulangan
Arah X Arah Y
Bawah Atas Bawah Atas
1. S1 120 Ø 8 - 250 Ø 8 - 250 D13-150 D13-150 2. S2.1 120 Ø 8 - 250 Ø 8 - 250 D13-150 D13-150 3. S3 120 Ø 8 - 250 Ø 8 - 250 D13-150 D13-150 4. S4 120 Ø 8 - 250 Ø 8 - 250 D13-150 D13-150 5. S5 120 Ø 8 - 250 Ø 8 - 250 D13-150 D13-150 6. S6 120 Ø 8 - 250 Ø 8 - 250 D13-150 D13-150 7. L1 120 Ø 8 - 250 Ø 8 - 250 D13-150 D13-150
2. Hasil desain komponen struktur atap baja pada mengacu pada AISC (American Institute of steel construction) dan SNI - 1729 2015, tertera pada tabel berikut :
Tabel 5. 5. Komponen Struktur Atap
No. Komponen Atap Dimensi Angkur/Baut Panjang (mm) Lebar (mm) Ketebalan (mm) Diameter Jumlah (Buah) 1. Base plate 350 350 32 M20 4
2. End plate tipe 1 280 150 12 M20 4
3. End plate tipe 2 470 150 12 M20 8
4. End plate tipe 3 492 150 6 M20 8
5. Baut pada CNP M12 2
3. Simpangan yang terjadi pada kolom beton sebesar 0,00212 m dengan batas izin sebesar 0,081 m, simpangan pada kolom baja sebesar 0,00029 dengan batas simpangan izin sebesar 0,00193 m, defleksi pada balok beton sebesar 0,00147 m dengan batas defleksi izin sebesar 0,033 m, defleksi pada balok baja sebesar 0,0030 m dengan batas defleksi izin sebesar 0,035 m, serta rasio maksimum yang terjadi pada struktur baja kurang dari 1 yaitu sebesar 0,614. Sehingga dari hasil tersebut, baik simpangan, defleksi, maupun rasio (untuk struktur baja) telah memenuhi persyaratan karena masih dibawah batas yang diizinkan.
DAFTAR PUSTAKA
Adi, Rudi Yuniarto, et al. 2014. "Perilaku dan Kekuatan Sambungan Kolom pada Sistem Beton Pracetak". Media Komunikasi Teknik Sipil 20.1.
Departemen Pekerjaan Umum. 1 83. “Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Bangunan Gedung (PPIUG 1 83)”. Bandung: Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan.
Fisher, James M., and Lawrence A. Kloiber. 2006. “Base Plate and Anchor Rod Design second Edition”. United States of America : American Institute of Steel Construction. Khakim, Z., Anwar, M. R., & Hasyim, M. H. 2012. Studi Pemilihan Pengerjaan Beton Antara
Pracetak Dan Konvensional Pada Pelaksanaan Konstruksi Gedung Dengan Metode AHP. Rekayasa Sipil, 5(2), 95-107.
Nadeak, Rijuli. 2018. “Analisis Perilaku Struktur Beton dan Baja dengan Metode Levelling Time History (Studi Kasus Gedung E ITERA). Lampung Selatan:Institut Teknologi Sumatera.
Raharja, Andrie, Dan Syuaib Rizal S. 200 . “Perencanaan Struktur Beton Pracetak Berdasarkan Sni Beton 2002”. Semarang : Universitas Diponegoro.
Rahmadhan, Gita Yusuf, et al. 2014. "Studi Perencanaan Desain Sambungan Balok-Kolom Dengan Sistem Pracetak Pada Gedung Dekanat Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang". Jurnal Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil 1.2: pp. 775-783.
Riyansyah, Muhammad. 2016. Perencanaan Sambungan Baut. https://id.scribd.com/document/413613621/Set-08-Perencanaan- Sambungan -Baut-SNI-1729-2015-TUGAS (diakses 30 maret 2020).
Setiawan, Agus. “Perancangan Struktur Beton Bertulang Berdsarkan SNI 2847:2013”. Jakarta : Erlangga. 2016.
SNI 1726-2012. 2012. “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung”. Badan Standarisasi Indonesia. Jakarta.
SNI 1727-2013. 2013. “Beban Minimum Untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain”. Badan Standarisasi Indonesia. Jakarta.
SNI 1729-2015. 2015. “Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktual”. Badan Standarisasi Indonesia. Jakarta.
SNI 2847-2013. 2013. “Persyaratan beton struktural untuk bangunan gedung”. Badan Standarisasi Indonesia. Jakarta.
Sodikin, Muhammad, Lilis Zulaicha, dan Ismanto Hadisaputro. 2020. "Pemakaian Beton Pracetak Alternatif Pada Perencanaan Gedung Rsud Tipe B Kabupaten Magelang". Yogyakarta : Institut Teknologi Nasional Yogyakarta.
Son, Damar Ferry, dan Herman. 2008. “Perencanaan Struktur Hotel Ibis Semarang Dengan Metode Konstruksi Semi Pracetak”. Semarang : Universitas Diponegoro Semarang.
Syaifuddin, Habib. 2016. “Modifikasi Perencanaan Gedung Tower C Apartemen Aspen Admiralty Jakarta Selatan Dengan Metode Beton Pracetak (Precast)”. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Murray, Thomas M., And W. Lee Shoemaker. 2003. “Flush And Extended Multiple–Row Moment End-Plate Connections”. United States Of America : American Institute Of Steel Construction.
2016. http://kulitdjeruk.blogspot.com/2016/01/8-jenis-profil-baja-utama-sebagai- bahan.html diakses pada tanggal (27 Februari).
