ANALISA ULANG PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG
POLDA SUMBAR PADANG
Hasudungan1), Nasfryzal Carlo2), dan Indra Farni3)
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Bung Hatta Padang
E-mail: hsilitonga9@gmail.com, carlo@bunghatta.co.id, indrafarni@bunghatta.co.id
Abstrak
Seiring dengan semakin tingginya kebutuhan akan gedung bertingkat, semakin banyak diperlukan tenaga-tenaga terampil yang menguasai konsep dasar perencanaan guna mendapatkan hasil pekerjaan struktur yang cepat, kuat, aman dan ekonomis dari sebuah bangunan. Gedung Polda Sumbar telah direncanakan oleh PT. Perentjana Djaja. Mengingat Sumbar adalah daerah rawan bencana maka penulis menghitung ulang struktur bangunan polda tersebut sesuai dengan kaidah yaitu Peraturan perencanaan pembebanan untuk rumah dan gedung, Tata cara perhitungan struktur beton untuk bangunan gedung (SNI 03 – 2847 – 2002), dan Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk bangunan gedung (SNI 03 – 1726 – 2002). Perhitungan struktur gedung meliputi pelat, balok, kolom dan pondasi. Perhitungan struktur gedung kantor ini menggunakan konstruksi beton bertulang, dengan mutu beton fc’ = 35 Mpa dan mutu baja fy = 240 Mpa BJTP untuk tulangan diameter 10 mm, fy = 400 Mpa BJTD untuk tulangan dengan diameter 12 mm keatas. Perhitungan gaya-gaya dalam struktur menggunakan aplikasi SAP 2000 V-11 dengan nilai tebal pelat lantai 120 mm, dimensi balok 250x500 mm, dimensi kolom 700x700 mm. Tulangan utama untuk balok dan kolom 19 mm dan tulangan sengkang 10 mm. Pondasi yang digunakan pada perhitungan ini adalah pondasi tiang pancang dengan diameter 600 mm pada kedalaman 25 m. Terdapat perbedaan hasil penulis dengan konsultan perencana yaitu tulangan balok yang didapat penulis 8 D19 sedangkan tulangan yang didapat konsultan perencana 7 D19, tulangan kolom yang didapat penulis 14 D19 sedangkan tulangan yang didapat konsultan perencana 16 D19.
Abstract
Together with more highly multistoried building needed, many skilled people have ability basic design are much needed, to abtion task result the structure of building with fast, strong, safe and economic. The west sumatera police building was planned by PT. Perentjana Djaja. Because of west sumatera is disaster – prone areas. The authors plan to recalculate the regional police structure in accordance with the ISO rules for the imposition of planning regulation and building (PPRUG) 1987. The calculation procedure of concrete structure for building (SNI 03-2847-2002), and planning procedures for building earthquake resistant building (SNI 13-1726-2002). The structure building design is slab, beam, coloum, and foundation structure. The structure building used reinforced concrete. It used flexural of concrete fc’= 35 Mpa and flexural of yeild fy= 240 Mpa for plain bars which diameter 10 mm. Fy = 400 Mpa BJTD for deformed bars which diameter bars which diameter > 12 mm. Aplication SAP2000 V-11 is used to calculate internal forces, with the slab floor is 120 mm, beam dimension 250x500 mm, coloum dimension 700x700 mm. Diameter of plain bars 10 mm, 19 mm diameter of deformed bars used for beam and coloum and the 10 mm diameter of deformed bars used for sengkang. The foundation of structure building used pier foundation with diameter 600 mm in depth well 25 m.There are differences between the calculation result sebtained by author calculation sebtained planning. Consultant sebtained there in forcement beam 8D19 authors gained while reinforcing consultant planner 7D19 coloum reinforcement obtained 14D19 outhors sained while reinforcing consultant planner 16D19.
Keywords: reinforced concreteconstruction, the maximumcombination, SAP2000-V11.
1. PENDAHULUAN
Dikarenakan Indonesia adalah Negara yang rawan akan gempa, maka bangunan-bangunan di Indonesia terutama bangunan infrastruktur, bangunan Rumah Sakit, gedung pemerintah dan bangunan penting lainnya dituntut memiliki perencanaan dan pengawasan pembangunan yang sesuai dengan syarat-syarat bangunan tahan gempa.
Dengan melatar belakangi uraian tersebut diatas penulis mencoba melakukan perhitungan pada suatu struktur gedung yang mana datanya diambil dari gedung yang sudah ada (data-data dari lapangan) yaitu Gedung Kantor Polda Sumbar, sehingga tugas akhir ini Penulis beri judul ” ANALISA ULANG
PERENCANAAN STRUKTUR
GEDUNG POLDA SUMBAR
PADANG” (Studi kasus : Kantor Gedung Polda Sumbar Padang).
Adapun maksud dan tujuan dari pemilihan tugas akhir ini adalah:
1. Memahami perencanaan perhitungan struktur bangunan bertingkat yang tahan gempa, sehingga tercapai perencanaan dan pelaksanaan yang memenuhi ketentuan yang ada, serta mendapatkan hasil pekerjaan
struktur yang aman dengan berpedoman pada buku-buku referensi, peraturan dan standar-standar perencanaan gedung (SNI).
2. Melakukan perhitungan kembali Struktur Atas Gedung polDa Sumbar Padang berdasarkan peraturan-peraturan yang ada di SNI.
Agar hasil yang diinginkan penulis dalam pembuatan tugas akhir ini berjalan dengan baik sesuai dengan yang dinginkan, maka penulis memberikan batasan masalah yaitu Perhitungan Analisa Tugas Akhir ini Lebih memfokuskan terhadap Penulangan Pelat, Balok dan Kolom, beserta Pondasi.
Kuat rencana merupakan besarnya kuat nominal dikalikan dengan faktor reduksi kekuatan (ø) yang lebih kecil dari 1.
Kuat nominal : merupakan kekuatan maksimum teoritis bahan.
Kuat perlu merupakan kekuatan suatu komponen struktur yang diperlukan untuk menahan beban terfaktor dengan berbagai kombinasi efek beban.
kuat rencana ≥ kuat perlu …… struktur kuat (aman)
ø (kuat nominal) ≥ kuat perlu
Beban-beban yang diperhitungkan terdiri dari :
1. Dead Load
2. Live Load
3. Earthquake Load
Berdasarkan beban-beban diatas, maka kombinasi pembebanan yang digunakan pada tugas akhir ini adalah : ( Berdasarkan SNI 03-2847-2002) a. 1,4 D b. 1,2 D + 1,6 L c. 0,9 D + 1,0 E d. 1,2 D + 1,0 L + 1,0 E e. 1,2 D + 1,0 L - 1,0 E Faktor reduksi kekuatan
ø
ditentukan sebagai berikut:1. Lentur, tanpa beban aksial = 0,80 2. Beban aksial, dan beban aksial dengan lentur.
(a) Aksial tarik dan aksial tarik dengan lentur = 0,80
(b) Aksial tekan dan aksial tekan dengan lentur :
Komponen struktur dengan tulangan spiral = 0,70
Komponen struktur lainnya = 0,6 3. Geser dan torsi = 0,75 4. Tumpuan pada beton = 0,65 5. Beton polos struktural = 0,55
Pada daerah yang rawan gempa, faktor reduksi kekuatan harus diambil sesuai ketentuan di atas. Kecuali keadaan berikut :
1. Bila kuat geser nominal yang ada pada setiap struktur kurang dari geser yang berhubungan dengan pengembangan kuat lentur nominal untuk kombinasi beban terfaktor termasuk pengaruh gempa, maka faktor reduksi kuat geser harus di ambil sebesar 0.5 kecuali untuk menentukan kekuatan joint dimana faktor reduksi kekuatan harus di ambil sebesar 0.6 2. Faktor reduksi kekuatan geser
tekan axial dan lentur harus di ambil sebesar 0,5 untuk semua komponen rangka dengan gaya tekan axial terfaktor melebihi 0,10 fc’ Ag
Dalam perhitungan beban akibat beban tetap (beban vertikal) yang ditinjau hanya beban mati dan beban hidup saja guna untuk mengetahui besarnya gaya dalam yang bekerja pada struktur tersebut.
Dalam perhitungan struktur beton bertulang akibat beban sementara, pada umumnya yang diperhitungkan adalah beban gempa. Pada saat gempa terjadi, bangunan menerima getaran akibat gempa dari dalam tanah secara acak dari berbagai arah (arah vertikal dan arah horizontal).
prinsip utama dalam perancangan tahan gempa (earthquake-resistant design) ialah meningkatkan kekuatan struktur terhadap gaya lateral (kesamping) yang umumnya tidak memadai.
proporsi yang dihitung dalam menentukan berat masing-masing lantai dapat divisulisasikan sebagai berikut:
Gambar 1 : Proporsi Gaya Gempa
Beban geser dasar akibat gempa (V) harus dibagikan sepanjang tinggi gedung menjadi beban horizontal terpusat yang bekerja pada masing-masing tingkat lantai menurut rumus :
Dimana :
Wi = Berat Lantai Tingkat ke-1, termasuk beban hidup yang sesuai
Zi = ketinggian lantai tingkat ke-I diukur dari taraf penjepitan lateral
n = nomor lantai tingkat paling atas W1 W5 W4 W3 W2 F1 F5 F4 F3 F2 F5 F5 + F4 F5 + F4 + F3 F5+F4+F3+F2 F5+F4+F3+F2+F1 DIAGRAM GESER
Gambar 2 : Pembeban dan gaya geser pada masing-masing lantai
2.4 Teori Analisa Pelat
1) Pelat Satu Arah (One Way Slab) ly/lx > 2,0
Gambar 3 : Pelat Satu Arah
V Zi Wi Zi Wi Fi n i
1 . .2) Pelat Dua Arah (Two Way Slab)
1,0 ≤ ly/lx ≤ 2,0
Gambar 4 : Pelat Dua Arah
Kolom merupakan elemen struktur vertikal yang menerima beban aksial tekan atau kombinasi aksial tekan dan lentur, yang meneruskan beban-beban dari balok dan lantai dari lantai paling atas sampai lantai paling bawah sampai ke tanah melalui pondasi.
Berdasarkan besarnya regangan pada baja tulangan tarik, keruntuhan penampang kolom dapat dibedakan atas :
1. Keruntuhan Tarik :
Keruntuhan kolom diawali dengan lelehnya baja tulangan tarik. Eksentritas yang terjadi adalah : e > eb atau Pn (beban aksial nominal) < Pnb (beban aksial nominal pada kondisi seimbang).
2. Keruntuhan seimbang (Balanced) :
Pada keruntuhan ini, lelehnya baja tulangan tarik bersamaan dengan runtuhnya beton bagian tekan. Kondisi keruntuhan seimbang (balanced) tercapai apabila baja tulangan tarik mengalami regangan leleh (εs= εy), dan pada saat itu pula beton mengalami regangan batasnya, εcu = 0,003.
3. Keruntuhan Tekan :
Pada waktu runtuhnya kolom, beton pada bagian tekan runtuh terlebih dahulu, sedangkan baja tulangan tarik belum leleh. Eksentrisitas e lebih kecil daripada eksentrisitas pada kondisi seimbang (balanced), e < eb atau Pn > Pnb dan tegangan pada tulangan tariknya lebih kecil daripada tegangan leleh (fs < fy).
Pondasi berfungsi untuk meneruskan beban-beban dari kolom dan atau dinding maupun beban-beban lateral penahan tanah, ke tanah tanpa terjadinya penurunan tak sama (differential settlement) pada sistem strukturnya, juga tanpa terjadinya keruntuhan pada tanah. Disain pondasi
meliputi : studi tentang perilaku tanah, untuk menentukan tipe pondasi yang paling cocok, dan disain struktur, untuk menentukan dimensi dari elemen pondasi.
Persamaan untuk menghitung kapasitas daya dukung aksial total adalah :
Untuk C-Ø soils, dan C – soils Qug = Qult . n . Eg
Dimana :
Eg = efisiensi group tiang
Harga Eg bervariasi dari 0,7 sampai 1 (pada jarak S ≥8D)
Untuk Ø – soils : Qug = Qult . n . Fg
Berdasarkan data laboratorium kapasitas daya dukung dapat dihitung menurut beberapa peneliti antara lain :
1. Mayerhoff 2. Terzaghi 3. Tomlinson
Menurut Mayerhoff, kapasitas daya dukung ujung untuk tanah berbutir halus adalah sebagai berikut: Qp = Ap.c.Nc’
Dimana :
Qp = Kapasitas daya dukung ujung tiang
Ap = Luas penampang tiang c = Kohesi dari tanah yang
terdapat pada ujung tiang. Nc’ = Faktor daya dukung yang telah
disesuaikan (untuk tanah berbutir halus Nc’= 9)
Terzaghi berpendapat bahwa untuk tanah yang berbutir halus, maka kapasitas daya dukung ujung dapat di tentukan sebagai berikut:
Qp = Ap.qult qult = 1,3.c.Nc + q.Nq Sehingga :
Qp = Ap (1,3.c.Nc + q.Nq) Dimana :
Qp = Kapasitas daya dukung ujung tiang
Ap = Luas penampang tiang
c = Kohesi dari tanah yang terdapat pada ujung tiang
Nc = Faktor daya dukung untuk tanah di bawah ujung tiang
Nq = Faktor daya dukung,untuk θ = 0 maka Nq = 1
q = Eficienci overburden pressure ∑ ( γ.hi)
Kapasitas daya dukung dapat ditentukan menurut rumus yang diturunkan oleh Tomlinson sebagai berikut :
Qp = Nc.c.Ap Dimana :
Qp = Kapasitas daya dukung ujung tiang
Ap = Luas penampang tiang Nc = Faktor daya dukung di bawah ujung tiang
c = Kohesi dari tanah yang terdapat pada ujung tiang
Perhitungan pile cap H = d + p tulangan Dimana :
h = tebal pile cap
d = tebal efektif pile cap
Vc
Dimana :
Vc = kuat geser beton
βc = perbandingan antara sisi kolom terpanjang dengan sisi kolom terpendek
d = tebal efektif pile cap
bo = keliling penampang tegangan geser
Check tegangan geser pons Vn < 1/3 Penulangan pile cap
Luas tulangan tarik permeter lebar As = ρ. b. d
As’ = 0,5 . As
Penulangan tiang pancang dihitung berdasarkan kebutuhan pada waktu pengangkatan yaitu
- Kondisi 1 (berdasarkan 1 titik pengangkatan )
- Kondisi 2 (berdasarkan 2 titik pengangkatan )
2. METODOLOGI PENULISAN Metodologi penulisan yang dilakukan penulis yaitu :
1. Studi Literatur
Dalam studi literatur didapatkan teori-teori yang diperoleh melalui buku guna untuk perhitungan tugas akhir ini
2. Pengumpulan data
Data yang dibutuhkan adalah gambar gedung polda yang terdiri dari gambar denah pembalokan, potongan melintang dan
memanjang gedung tersebut, serta dimensi yang digunakan
3. Analisa dan perhitungan
a. Analisa struktur akibat pembebanan vertical
Pembebanan dilakukan pada masing-masing pelat yang ada pada gedung.
b. Analisa pembebanan dengan metode envelope
Analisa ini dilakukan dengan meninjau 2 portal gedung yaitu portal arah melintang dan portal arah memanjang yang kemudian dari masing-masing portal as tersebut bisa menghasilkan nilai iterasi maksimum.
c. Perhitungan gaya geser horizontal akibat beban gempa statis
Analisa ini dilakukan dengan melakukan perhitungan pada berat total bangunan pada masing-masing As.
d. Perhitungan nilai iterasi
dilakukan dengan
menggunakan bantuan program SAP 2000 V-11 Nilai pembebanan yang telah didapatkan dengan metode
envelope tadi dimasukkan kedalam program SAP tersebut sehingga memudahkan penulis untuk menentukan nilai iterasi yaitu momen, lintang, dan normal. Selanjutnya nilai tersebut digunakan untuk mendesain tulang utama dan tulangan geser pada gedung.
3.HASIL DAN PEMBAHASAN
Studi kasus menggunakan gedung polda sumbar padang, yang dimodelkan sebagai suatu sistem struktur rangka dengan system struktur balok dan kolom. Gedung mempunyai jumlah lantai 6, dengan fungsi bangunan untuk perkantoran, maka digunakan nilai factor keutamaan (I) sebesar 1,0 (SNI,2002b). Model gedung tanpa basement, sehingga taraf penjepitan lateral pada lantai dasar dapat dimodelkan dengan idealisasi model tumpuan jepit. Model gedung termasuk kedalam klasifikasi beraturan sesuai peraturan gempa Indonesia (SNI,2002b), dengan jumlah arah bentang x pada As C 9 buah serta jumlah bentang arah x untuk portal As 3 3 buah, selanjutnya tinggi lantai 1 sebesar 5,08 m, serta untuk tinggi
lantai 2-3-4-atap sama yaitu 4 meter dan untuk tinggi lantai heliped sebesar 3,07 m.
Gambar 5 : Portal Melintang As C
Gambar 6 : Portal Melintang As 3
Data material, yaitu mutu beton yang digunakan adalah fc’ = 35 Mpa, mutu baja tulangan longitudinal fy = 400 MPa, mutu baja tulangan untuk sengkang fys = 240 Mpa (untuk balok) dan fys = 400 Mpa (untuk kolom). Pelat menggunakan tebal 120mm, dengan beban mati untuk pelat (lantai, atap, dan heliped) sebesar 140 kg/m2, beban hidup pelat lantai sebesar 250 kg/m2, serta beban hidup untuk pelat atap sebesar 100 kg/m2.
Data dimensi dan ukuran penampang selengkapnya sebagai berikut:
1. Kolom, lantai 1-2-3-4 dimensi 700x700 mm2
2. Kolom lantai atap dan heliped dimensi 600x600 mm2
3. Balok induk untuk As C dimensi 250x500 mm2
4. Balok induk untuk As 3 dimensi 300x550 mm2
Pemodelan, analisis, dan desain dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak SAP 2000 V-11. Dimana dengan menggunakan bantuan perangkat lunak tersebut dapat membantu dalam menentukan nilai iterasi yang nilai iterasi tersebut berguna untuk mendesain penulangan Kolom dan Balok.
Hasil yang didapat dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
Tabel 1 : Penulangan Balok Portal AS-3 AS AS' 1/4 L 1/2 L AS AS' 1/4 L 1/2 L Tumpuan 8 D 19 5 D 19 7 D 19 3 D 19 Lapangan 5 D 19 2 D 19 5 D 19 3 D 19 Tumpuan 8 D 19 5 D 19 7 D 19 3 D 19 Lapangan 5 D 19 2 D 19 5 D 19 3 D 19 Tumpuan 8 D 19 5 D 19 7 D 19 3 D 19 Lapangan 5 D 19 2 D 19 5 D 19 3 D 19 Tumpuan 8 D 19 5 D 19 7 D 19 3 D 19 Lapangan 5 D 19 2 D 19 5 D 19 3 D 19 Tumpuan 8 D 19 5 D 19 7 D 19 3 D 19 Lapangan 5 D 19 2 D 19 5 D 19 3 D 19 Tumpuan 6 D 19 3 D 19 6 D 19 2 D 19 Lapangan 3 D 19 2 D 19 6 D 19 4 D 19 Batang Lantai Daerah
4 Atap Heliped
Tulangan Utama Sengkang Penulis 6 M D10 -100 D10 -100 D10 -100 D10 -100 D10 -100 D10 -100 1 2 3 D10 -150 D10 -150 D10 -150 D10 -150 D10 -150 D10 -150 Lapangan Tulangan Utama Sengkang
D10 -100 D10 -150 D10 -100 D10 -150 D10 -100 D10 -150 D10 -100 D10 -150 D10 -100 D10 -150 D10 -100 D10 -150
Tabel 2 : Penulangan Balok Portal AS-C AS AS' 1/4 L 1/2 L AS AS' 1/4 L 1/2 L Tumpuan 5 D 19 3 D 19 5 D 19 2 D 19 Lapangan 4 D 19 2 D 19 3 D 19 3 D 19 Tumpuan 5 D 19 3 D 19 5 D 19 2 D 19 Lapangan 4 D 19 2 D 19 3 D 19 3 D 19 Tumpuan 5 D 19 3 D 19 5 D 19 2 D 19 Lapangan 4 D 19 2 D 19 3 D 19 3 D 19 Tumpuan 5 D 19 3 D 19 5 D 19 2 D 19 Lapangan 4 D 19 2 D 19 3 D 19 3 D 19 Tumpuan 5 D 19 3 D 19 5 D 19 2 D 19 Lapangan 4 D 19 2 D 19 3 D 19 3 D 19 Tumpuan 6 D 19 3 D 19 6 D 19 2 D 19 Lapangan 5 D 19 2 D 19 6 D 19 4 D 19 Batang Lantai Daerah
Penulis Lapangan
Tulangan Utama Sengkang Tulangan Utama
D10 -100 D10 -150 D10 -100 D10 -150 2 D10 -100 D10 -150 D10 -150 3 D10 -100 D10 -150 D10 -100 D10 -150 D10 -150 Atap D10 -100 D10 -150 D10 -100 D10 -150 4 D10 -100 D10 -150 D10 -100 D10 -100 Sengkang 6 M 1 Heliped D10 -100 D10 -150 D10 -100 D10 -150
Tabel 3 : Perhitungan Penulangan Kolom
1/4 L 1/2 L
1/4 L 1/2 L
70/70 1
D10 - 100 D15 - 100
D10 - 100 D15 - 100
70/70 2
D10 - 100 D15 - 100
D10 - 100 D15 - 100
70/70 3
D10 - 100 D15 - 100
D10 - 100 D15 - 100
70/70 4
D10 - 100 D15 - 100
D10 - 100 D15 - 100
60/60 Atap
D10 - 100 D15 - 100
D10 - 100 D15 - 100
60/60 Heliped
D10 - 100 D15 - 100
D10 - 100 D15 - 100
Penulis
Kolom Lantai
Sengkang
14 D 19
14 D 19
14 D 19
14 D 19
10 D 19
10 D 19
Tulangan Utama
16 D 19
12 D 19
12 D 19
Lapangan
Tulangan Utama
Sengkang
16 D 19
16 D 19
16 D 19
Perhitungan Pondasi
Dari hasil perhitungan dapat disimpulkan bahwa pondasi yang digunakan adalah pondasi tiang
pancang. Untuk pile cap, tebalnya adalah 700 mm dan untuk penulangannya, untuk tulangan tarik menggunakan 24 D19 dan untuk tulangan tekan menggunakan 12 D19.
5.KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan:
1. Terdapat perbedaan hasil yang didapat oleh penulis dengan konsultan perencana
2. Dengan perencanaan struktur tahan gempa maka kemampuan struktur dalam menahan beban gempa lebih baik jika dibandingkan dengan struktur yang tanpa memperhitungkan aspek gempa tersebut.
3. Dengan memperhatikan faktor gempa terhadap struktur akan menjadikan bangunan lebih kuat dan kokoh, sehingga mengurangi resiko yang tidak diinginkan. 4. Faktor lokasi dan kondisi tanah
berpengaruh sekali dalam analisa struktur dengan gempa.
Saran:
1. Dalam menghitung suatu struktur bangunan gedung diperlukan ketelitian agar hasil perhitungan akurat.
2. Dalam masalah pembebanan struktur harus mengacu kepada peraturan yang berlaku.
DAFTAR PUSTAKA
Departemen Pekerjaan Umum, Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia
untuk Gedung 1981, Ditjen Cipta Karya,
Bandung
Departemen Pekerjaan Umum, Pedoman
Perencanaan Pembebanan untuk
Rumah dan gedung, Yayasan Badan
Penerbit PU, Jakarta 1987
Departemen Pekerjaan Umum, Tata Cara Penghitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung/SKSNI-T-15-1991-03, Yayasan LPMB, Bandung
Dipohusodo, Istimawan, Struktur Beton Bertulang Berdasarkan
SKSNI-T-15-1991-03, Departemen Pekerjaan Umum
RI, Gramedia, 1996
Wahyudi L, A. Rahim Syahril, Struktur Beton Bertulang Standar Baru SKSNI
