PERENCANAAN ULANG STRUKTUR ATAS MENGGUNAKAN BAJA KOMPOSIT PADA GEDUNG CENTRO CITY TOWER-E JAKARTA BARAT

(1)

i

PERENCANAAN ULANG STRUKTUR ATAS MENGGUNAKAN BAJA

KOMPOSIT PADA GEDUNG CENTRO CITY TOWER-E JAKARTA

BARAT

Skripsi

Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik

Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik

Disusun oleh :

MUHAMMAD DIAN PRATAMA PUTRA

201510340311116

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2021

(2)

(3)

(4)

iv

LEMBAR PERSEMBAHAN

Segala puji bagi Allah SWT atas karunia dan rahmat-Nya yang tidak pernah kurang sedikitpun kepada hamba-Nya yang selalu meminta kepada-Nya. Shalawat serta salam kita haturkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW sebagai suri tauladan bagi umat-Nya. Serta tugas akhir ini saya persembahkan kepada :

a. Kedua orang tua saya, yang selalu memberi semangat serta doa yang tiada henti hingga karunia yang disampaikan kepada saya sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini

b. Teman-teman saya, yang dimana mereka selalu menemani mulai dari awal masuk perkuliahan pada masa mahasiswa baru hingga sekarang. Dan selalu menghibur dikala saya jenuh dalam pengerjaan tugas ini.

c. Rekan kos saya yaitu, Beny Ashari, Muhammad Ramadhani, Nif’an, Imam Maulana selalu membantu saya dalam pengerjaan tugas ini dan selalu memberi semangat untuk bisa menyelesaikan tugas akhir ini.

Semoga semua pihak yang bersangkutan dalam pengerjaan tugas akhir ini selalu mendapat perlindungan dari Allah SWT dan karunia-Nya, sekian terimakasih.

(5)

(6)

vi

Perencanaan Ulang Struktur Atas Menggunakan Baja Komposit Pada Gedung Centro City Tower-E Jakarta Barat

Re-Design Upper Structure Using Composite Steel The at Centro City Building Tower-E West Jakarta

Muhammad Dian1_{, Rofikatul Karimah}2_{, Yunan Rusdianto}3

123

Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang Jl. Raya Tlogomas No. 246 Tlp (0341) 464318 Faks (0341) 460782

Email: mdianpratama22@gmail.com

Abstrak

Gedung Centro City Ja ka rta Bara t merencanakan pembangunan 6 la nta i. Perenca na an a wa l diguna ka n struktur beton bertula ng. Pa da perenca naan sa at ini disuguhka n a lterna tif ya itu mengguna ka n ba ja komposit. Struktur ba ja komposit a kan menghasilka n desa in profil ya ng lebih kua t da n ka ku diba ndingka n denga n struktur non k omposit, na mun disisi la in pengguna a n ba ja komposit ma sih belum ba nya k diguna kan di Indonesia . Perena ca an struktur ba ja menga cu pada SNI-1729-2015 denga n metode LRFD, renca na pena han gempa mengacu pa da SNI -1726-2012, renca na pembebanan mengacu pa da SNI -1727-2013. Metode LRFD diguna ka n untuk

menda patkan kekuatan (Ultimate). Ana lisa software diguna ka n staadpro v8i. Pendimensia n pa da ba lok a na k a tap da n la ntai mengguna kan profil WF 200 x 100 x 5,5 x 8. Ba lok induk melinta ng diguna ka n profil WF 300 x 150 x 6,5 x 9 da n ba lok induk mema njang digua na kan profil 400 x 200 x 8 x 12. Kolom diguna ka n kolom komposit denga n dimensi 600 x 600 serta H bea m 300 x 300 x 10 x 15. Nila i lenduta n ma ksimum pa da ba lok a nak sebesa r 17,37 mm da n ba lok induk sebesa r 12,40 mm denga n nila i ya ng ma sih memenuhi sya ra t L/360. Simpa nga n ma ksimum yang terja di pa da prota l sumbu lema h a da lah 62,940 mm da n portal sumbu kua t sebesa r 19,219 mm ya ng ma sih memenuhi sya ra t kea manan.

Kata kunci : Sturktur ba ja komposit; Metode LRFD. Abstrack

West Jakarta Centro City Building is planning to build 6 floors. Initial planning used reinforced concrete structures. In the current planning, an alternative is presented, namely using composite steel. Composite steel structures will produce a stronger and sti ffer profile design compared to non-composite structures, but on the other hand, the use of composite steel is still not widely used in Indonesia. The steel structure reading refers to SNI-1729-2015 with the LRFD method, the earthquake resistance plan refers to SNI-1726-2012, the loading plan refers to SNI-1727-2013. The LRFD method is used to gain (Ultimate) strength. Analysis software used staadpro v8i. The dimensions of the roof and floor joists use the WF profile 200 x 100 x 5.5 x 8. The transverse main beam uses the WF profile 300 x 150 x 6,17.37 mm and main beam of 12.40 mm with a value that still meets the requirements of L / 360. The maximum deviation that occurs in the weak axis protal is 62.940 mm and the strong axis portal is 19.219 mm which still meets security requirements. Keywords : Composite Steel Structure ; LRFD Method

(7)

vii DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL...i LEMBAR PENGESAHAN...ii SURAT PERNYATAAN...iii LEMBAR PERSEMBAHAN...iv KATA PENGANTAR...v ABSTRAK...vi DAFTAR ISI...vii DAFTAR TABEL...xi DAFTAR GAMBAR...xiii DAFTAR LAMPIRAN...xvi BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... ...1 1.2 Rumusan Masalah ... 2 1.3 Tujuan... 2 1.4 Manfaat Perencanaan ... 3 1.5 Batasan Masalah ... 3

BAB II LANDASAN TEORI ... 4

2.1 Umum... 4

2.2 Konsep Pembebanan ... 5

2.2.1. Kombinasi Pembebanan... 14

2.3 Sistem Struktur Tahan Gempa ... 15

2.3.1 Sistem Rangka Penahan Momen (SRPM) ... 15

2.4 Perencanaan Gempa... 18

2.4.1 Kategori risiko struktur bangunan ... 18

2.4.2 Faktor keutamaan gempa & Parameter percepatan tanah (Ss,S1) ... 21

2.4.3 Klasifikasi situs (SA-SF) & Faktor Koefisien Situs (Fa, Fv) ... 22

2.4.4 Parameter Percepatan Desain (SDS, SD1)... 24

2.4.5 Kategori Desain Gempa, KDS (A-F) ... 25

2.4.6 Sistem dan Parameter Struktur (R, Cd, Ωo)... 25

2.4.8 Geser dasar gempa & Koefisien Respons Gempa ... 27

(8)

viii

2.5 LRFD ... 28

2.6 Komposit... 30

2.7 Balok Komposit... 30

2.7.1 Lebar efektif balok komposit ... 31

2.7.2 Balok Pra Komposit ... 32

2.7.3 Balok Post Komposit ... 34

2.8 Alat Penyambung Geser (Shear Connector) ... 37

2.9 Dek baja gelombang ( Deck Gavalum) ... 39

2.9.1 Momen Kapasitas Lentur Positif ... 41

2.9.2 Desain Tulangan Negatif ... 42

2.10 Dasar Perencanaan Batang Tarik ... 42

2.10.1 Batas Kelangsingan & Kuat Tarik Nominal ... 43

2.11 Dasar Perencanaan Batang Tekan ... 44

2.11.1 Tekuk dan Parameter Penting Batang Tekan ... 44

2.11.2 Klasifikasi Penampang dan Tekuk Lokal ... 45

2.11.3 Panjang Efektif Kolom (KL) ... 45

2.11.4 Kuat Tekan Nominal ... 46

2.12 Sambungan ... 48

2.12.1Mutu Baut Tinggi & Kekutan Baut... 48

2.12.2Jarak Baut... 49

2.12.3Kuat Rencana Sambungan Las & Tebal Pengelasan ... 50

2.13 Sambungan Base Plate ... 51

2.13.1 Kategori A... 52

2.13.3 Kategori C ... 54

2.13.4 Kategori D... 55

BAB III METODE PERENCANAAN ... 57

3.1 Lokasi Perencanaan... 57

3.2 Metodelogi Perencanaan ... 57

3.3 Pengumpulan Data ... 58

3.4 Data teknis bangunan ... 58

3.4.1 Data Umum Bangunan... 58

3.4.2Data Perencanaan Ulang ... 59

3.5 Diagram alir ... 60

3.6 Gambar bangunan ... 61

(9)

ix

4.1 Perencanaan Pelat ... 69

4.1.1 Spesifikasi Floor Deck pelat atap dan lantai... 69

4.1.2 Pembebanan Pelat Atap ... 70

4.1.3 Pembebanan Pelat Lantai 2 ... 71

4.1.4 Pembebanan Pelat Lantai 3-6... 72

4.1.5 Perhitungan Momen Pada Pelat Atap ... 73

4.1.6 Perhitungan Momen Pada Pelat Lantai 2 ... 76

4.1.7 Perhitungan Momen Pada Pelat Lantai 3-6 ... 79

4.2 Perencanaan balok anak ... 85

4.2.1 Pembebanan balok anak atap pada kondisi pra komposit... 85

4.2.2 Pembebanan balok anak atap pada kondisi post komposit ... 85

4.2.3 Pembebanan balok anak lantai 2-6 pada kondisi pra komposit ... 86

4.2.4 Pembebanan balok anak lantai 2-6 kondisi post komposit ... 87

4.2.5 Perencanaan balok anak atap pra komposit ... 87

4.2.6 Perencanaan balok anak atap post komposit... 89

4.3 Pembebanan Balok Induk... 95

4.3.1 Pembebanan Balok Induk Melintang Atap Kondisi Pra As A3-D3 ... 95

4.3.2 Pembebanan Balok Induk Melintang Atap Kondisi Post As A3-D3 ... 95

4.3.3 Pembebanan Balok Induk Memanjang Atap Kondisi Pra komposit ... 96

4.3.4Pembebanan Balok Induk Memanjang Atap Kondisi Post Komposit ... 96

4.4 Perhitungan Gaya Gempa Dengan Beban National ... 97

4.4.1 Perhitungan Berat Masing Masing Tingkat ... 97

4.4.2 Berat Total (Wtotal) dari Bangunan ... 98

4.4.3 Parameter Gempa ... 99

4.4.4Gaya Lateral Ekivalen... 102

4.4.5Distribusi Gaya Gempa ... 102

4.4.6 Kontrol Drift Ratio... 104

4.5 Perencanaan Balok Induk... 107

4.5.1 Balok Induk Memanjang... 107

4.5.2Portal Balok Pra Komposit ... 108

4.5.3Portal Post Komposit ... 109

4.5.4Balok Induk Melintang ... 114

4.6 Perencanaan Kolom... 124

4.6.1 Analisa Perencanaan Kolom ... 125

(10)

x

4.6.3. Tegangan Kritis Tekuk-Lentur... 131

4.6.4. Tegangan Kritis Tekuk-Puntir ... 131

4.6.5. Kuat Tekan Nominal Kolom... 131

4.6.6Menentukan Luas Beton Penumpu Ab yang diperlukan ... 132

4.6.7. Cek Klasifikasi Profil WF... 133

4.6.8. Kuat Lentur Penampang Pada Kondisi Elastis ... 133

4.6.9. Perhitungan Interaksi Gaya Aksial dan Momen Lentur ... 134

4.6.10Pengekang pada kolom (Confinement) ... 134

4.7 Perencaan Sambungan ... 136

4.7.1Sambungan Balok Anak Melintang Dengan Balok Induk Memanjang 136 4.7.2 Sambungan Balok Induk Memanjang – Kolom... 139

4.7.3 Sambungan Balok Induk Melintang – Kolom ... 145

4.7.4 Sambungan Kolom Dengan Kolom ... 153

4.7.5 Sambungan Kolom dengan Pondasi ... 154

4.7.6 Perencanaan Base Plate... 154

4.7.7 Perencanaan Angkur ... 156

4.7.8 Sambungan Las Pada Base Plate ... 159

BAB V PENUTUP... 161

5.1 Kesimpulan... 161

5.2 Saran ... 162

DAFTAR PUSTAKA...163

(11)

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Berat sendiri bahan bangunan dan komponen gedung ... 5

Tabel 2.2 Koefisien tekanan internal ... 7

Tabel 2.3 Koefisien Tekanan Internal... 13

Tabel 2.4 Koefisien Tekan Dinding ... 13

Tabel 2.5Kategori resiko bangunan gedung dan non gedung untuk gempa ... 19

Tabel 2.6 Faktor keutamaan gempa ... 21

Tabel 2.7 Klasifikasi Situs ... 23

Tabel 2.8 Koefisien Situs, Fa ... 23

Tabel 2.9 Koefisien situs, Fv ... 24

Tabel 2.10 Kategori desain gempa berdasarkan parameter respons percepatan pada periode pendek ... 25

Table 2.11 Kategori desain gempa berdasarkan parameter respons percepatan pada periode 1 detik... 25

Tabel 2.12 Faktor R, Cd dan Ωo untuk sistem penahan gaya gempa ... 26

Tabel 2.13 Faktor tahanan ϕ... 29

Tabel 2.14 Nilai batasan kelangsingan untuk penampang WF ... 33

Tabel 2.15. Nilai K ... 46

Tabel 2.16. Ukuran Minimum Las Sudut ... 50

Tabel 4.1 Momen pada pelat atap ... 73

Tabel 4.2 Lanjutan Momen pada pelat atap ... 73

Tabel 4.3 Momen pelat lantai 2 ... 76

Tabel 4.4 Lanjutan momen pelat lantai 2 ... 76

Tabel 4.5 Momen pelat lantai 3-6 ... 80

Tabel 4.6 Lanjutan momen pelat lantai 3-6 ... 80

Tabel 4.7 Rekapitulasi perhitungan pelat atap, lantai 2, dan lantai 3-6 ... 84

Tabel 4.8 Rekapitulasi Perhitungan Balok Anak ... 94

Tabel 4.9 Tabel Rekapitulasi Pembebanan Balok Induk Melintang... 95

Tabel 4.10 Tabel Rekapitulasi Pembebanan Balok Induk Memanjang ... 97

Tabel 4.11 Rekapitulasi Beban mati Struktur pada Lantai 2-6 ... 97

Tabel 4.12 Beban Mati Struktur Pada Atap ... 97

Tabel 4.13 Rekapitulasi beban Mati Struktur Pada Lantai 2 - Atap ... 98

(12)

xii

Tabel 4.15 Berat (Wtotal)... 98

Tabel 4.16 faktor Keutamaan SNI 1726-2012 : 15 (IE) ... 99

Tabel 4.17 Kategori desain Seismik ... 100

Tabel 4.18 Sistem dan Parameter... 100

Tabel 4.19 Parameter Gempa... 101

Tabel 4.20 Gaya gempa Lateral Pada Tiap Tingkat... 102

Tabel 4.21 Gaya Gempa Arah Utama ... 103

Tabel 4.22 Gaya Gempa Arah non-utama ... 103

Tabel 4.23 Drift simpangan antar lantai arah sumbu Z (utama) ... 105

Tabel 4.24 Drift Simpangan antar Lantai arah sumbu X (non-utama) ... 106

Tabel 4.25 Rekapitulasi Nilai Momen Dan Geser Pada Balok Memanjang ... 107

Tabel 4. 26 Gaya Pada Balok Saat Kondisi Pra dan Post ... 107

Tabel 4.27 Perhitungan properti penampang ... 113

Tabel 4.28 Rekapitulasi Nilai Momen dan Geser Pada Balok... 114

Tabel 4.29 Gaya Balok Saat Kondisi Pra dan Post ... 115

Tabel 4.30 Perhitungan properti penampang ... 120

Tabel 4.31 Rekapitulasi Perhitungan Balok Induk Memanjang ... 122

Tabel 4.32 Rekapitulasi Perhitungan Balok Induk Melintang ... 123

Tabel 4.33 Rekapitulasi Mx, My, dan P pada kolom... 125

Tabel 4.34 Data material sambungan... 139

Tabel 4.35 Data material sambungan... 145

Tabel 4.36 Gaya-gaya maksimum pada kolom dasar ... 154

(13)

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa ... 16

Gambar 2.2 Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah ... 17

Gambar 2.3 Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus ... 18

Gambar 2.4 Ss untuk kelas situs B... 22

Gambar 2.5 S1 untuk kelas situs B ... 22

Gambar 2.6 perbedaan lendutan balok non komposit dengan balok komposit ... 31

Gambar 2.7 perbandingan balok non komposit dengan balok komposit ... 31

Gambar 2.8 Lebar Efektif Balok Komposit ... 32

Gambar 2.9 Distribusi Tegangan Balok Pra Komposit ... 34

Gambar 2.10 Distribusi tegangan plastis kondisi a ... 35

Gambar 2.11 Distribusi tegangan plastis kondisi b (Sumber: Dokumen pribadi) . 36 Gambar 2.12 Distribusi tegangan plastis kondisi c (Sumber: Dokumen pribadi) . 36 Gambar 2.13 Macam-macam Shear Connector dan bentuknya. ... 38

Gambar 2.14 Penampang melintang dek baja gelombang (SNI 03-1729-2015) ... 40

Gambar 2.15 Diagram tegangan pada pelat komposit ... 41

Gambar 2.16 Jarak baut ... 49

Gambar 2.17 Penampang pelat dasar kolom... 51

Gambar2.18 Penampang Pelat Dasar Kategori A ... 52

.Gambar 2.19 Penampang Pelat Dasar Kategori B ... 53

Gambar 2.20 Penampang Pelat Dasar Kategori C ... 54

Gambar 2.21 Penampang Pelat Dasar Kategori D ... 55

Gambar 3.1 denah lantai 1 ... 61

Gambar 3.4 denah lantai 4 & 5 ... 64

Gambar 3.6 potongan As 2 ... 66

Gambar 3.7 Potongan As Q ... 67

Gambar 3.8 denah balok lantai 1-5 ... 68

(14)

xiv

Gambar 4.2 Denah pembalokan dan pelat atap... 70

Gambar 4.3 Pembebanan Pelat atap... 71

Gambar 4.4 Denah pembalokan dan pelat lantai 2 ... 71

Gambar 4.5 Pembebanan Pelat Lantai 2 ... 72

Gambar 4.6 Denah pembalokan dan pelat lantai 3-6 ... 72

Gambar 4.7 Pembebanan pelat lantai 3-6 ... 73

Gambar 4.8 Momen pelat atap ... 73

Gambar 4.9 Potongan pelat atap ... 75

Gambar 4.10 Displacement Pelat atap hasil analisis Staadpro ... 76

Gambar 4.11 Momen Pelat lantai 2 ... 76

Gambar 4.12 Tegangan dan Regangan Momen Positif Pada Pelat Lantai ... 77

Gambar 4.13 Potongan Pelat Lantai 2 ... 78

Gambar 4.14 Displacement Pelat Lantai hasil analisis Staadpro... 79

Gambar 4.15 Momen Pelat lantai 3-6 ... 80

Gambar 4.16 Tegangan dan Regangan Momen Positif Pada Pelat Lantai ... 80

Gambar 4.17 Potongan pelat lantai 3-6... 82

Gambar 4.19 pembebanan balok anak atap kondisi pra koomposit... 85

Gambar 4.20 Pembebanan balok anak atap kondisi post komposit ... 86

Gambar 4.21 Pembebanan balok anak lantai 2-6 pra komposit... 86

Gambar 4.22 pembebanan balok lantai 2-6 post komposit ... 87

Gambar 4.23 Statitika perhitungan balok anak atap pra komposit ... 87

Gambar 4.24 Statika perhitungan balok anak atap post-komposit ... 89

Gambar 4.25 Distribusi tegangan plastis ... 90

Gambar 4.26 Distribusi tegangan akibat momen negatif Post-Komposit... 91

Gambar 4.27 Susunan stud pada 1_/ 2 bentang ... 92

Gambar 4.28 Potongan melintang susunan stud ... 93

Gambar 4.29 Nilai SDS dan SD1 Puskim ... 99

Gambar 4.30 Denah Bangunan Pada Staad Pro ... 104

Gambar 4.31 Hasil Displacement Staad Pro ... 104

Gambar 4.32 Gambar Diagram Momen ... 107

Gambar 4.33 Distribusi tegangan Lapangan... 110

Gambar 4.34 Distribusi tegangan akibat momen tumpuan ... 111

Gambar 4.35 Susunan stud pada 1_/ 2 bentang ... 112

(15)

xv

Gambar 4.38 Distribusi tegangan plastis ... 117

Gambar 4.39 Distribusi tegangan akibat momen negatif... 118

Gambar 4.40 Susunan stud pada 1_/₂_{bentang ... 119}

Gambar 4.42 Kolom pada portal memanjang ... 124

Gambar 4.43 Kolom pada portal melintang ... 124

Gambar 4.44 Detail tulangan utama dan sengkang untuk kolom komposit ... 127

Gambar4.45 Regangan dan tegangan... 133

Gambar 4.46 Keyplan sambungan balok anak melintang-balok induk memanjang136 Gambar 4.47 Sambungan Blok Anak Melintang dengan Balok Induk Memanjang138 Gambar 4.48 Keyplan sambungan balok induk memanjang - kolom... 139

Gambar 4.49 Sambungan Antara Balok Induk Memanjang dengan Kolom ... 144

Gambar 4.50 sambungan balok induk melintang - kolom ... 145

Gambar 4.51 Sambungan Antara Balok Induk Melintang Dengan Kolom ... 152

Gambar 4.52 Sambungan balok induk memanjang dengan kolom ... 154

Gambar 4.53 Eksentrisitas Base Plate ... 155

Gambar 4.54 Base Plate ... 156

(16)

xvi

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Denah Pembebanan Balok Anak

Lampiran 2 Denah Pembebanan Balok Induk Melintang Lampiran 3 Denah Pembebanan Balok Induk Memanjang Lampiran 4 Denah Kolom Balok

Lampiran 5 Pelat Atap Lampiran 6 Pelat Lantai

Lampiran 7 Portal Potongan Melintang Lampiran 8 Portal Potongan Memanjang

Lampiran 9 Sambungan Balok Anak Melintang dengan Balok Induk Memanjang Lampiran 10 Sambungan Balok Induk Memanjang dengan Kolom

Lampiran 11 Sambungan Balok Induk Melintang dengan Kolom Lampiran 12 Sambungan Kolom-Kolom

(17)

xvii

DAFTAR PUSTAKA

American Institute of Steel Construction. (2016) AISC 360-16 : Spesification for

Structural Steel Buildings, ANSI.

Badan Standardisasi Nasional. (2012). SNI-03-1726-2012: Tata Cara

Perancanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung, Dept.PU.

Badan Standardisasi Nasional. (2013). SNI-03-1727-2013 : Beban Minimum untuk

Perencanaan Gedung dan Struktur lain, Dept. PU.

Badan Standardisasi Nasional. (2013). SNI-03-2847-2013 : Persyaratan Beton

Struktural untuk Bangunan Gedung, Dept. PU

Badan Standardisasi Nasional. (2013). SNI-03-7972-2013 : Sambungan

Terprakualifikasi untuk Rangka Momen Khusus dan Menengah Baja Pada Aplikasi Seismik, Dept. Pu.

Badan Standardisasi Nasional. (2015). SNI-03-1727-2015 : Tata cara

Perencanaan Baja untuk Bangunan Gedung, Dept. Pu

Dipohusodo, Istimawan (1993). Struktur Beton Bertulang. SK. SNI T-15-1991-03 Departemen Pekerjaan Umum RI, Jakarta.

Setiawan, Agus. (2008). Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD. Erlangga, Jakarta.

(18)