Artikel Ilmiah REDESAIN STRUKTUR GEDUNG HOTEL …eprints.unram.ac.id/7849/1/ARTIKEL ILMIAH OLEH...

1

Artikel Ilmiah

REDESAIN STRUKTUR GEDUNG HOTEL GOLDEN TULIP MATARAM

DENGAN SISTEM BALOK GRID

REDESIGN OF GOLDEN TULIP HOTEL BUILDING MATARAM

BY GRID BEAM SYSTEM

Tugas Akhir

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana S-1 Jurusan Teknik Sipil

oleh:

GHINAN SYAHPUTRI

F1A 011 048

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MATARAM

2016

4

REDESAIN STRUKTUR GEDUNG HOTEL GOLDEN TULIP MATARAMDENGAN SISTEM BALOK GRID

REDESIGN OF GOLDEN TULIP HOTEL BUILDING MATARAM

BY GRID BEAM SYSTEM

Ghinan Syahputri1, Hariyadi2, I Wayan Sugiartha2

JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS MATARAM

ABSTRAK

Hotel Golden Tulip Mataram terdiri dari 11 lantai dengan tinggi 42,8 m yang berada di kotaMataram dengan wilayah gempa 5. Gedung ini menggunakan struktur beton konvensional dengansistem portal dan rangka pemikul beban lateral. Suatu rangka terdiri dari kolom, balok serta pelat yangakan menumpu semua beban penghuni diatasnya dengan ketebalan yang relatif kecil jikadibandingkan dengan bentangnya, sehingga kekakuan pelat berkurang. Maka dari itu dilakukanredesain dengan menggunakan struktur grid yang efektif untuk kondisi bangunan dengan bentanglebar, yang dapat menambah kekakuan pelat.

Dalam perancangan ini dilakukan redesain pada gedung Hotel Golden Tulip Mataram gunamendapatkan ruangan yang lebih luas tanpa mengubah desain awal secara signifikan, denganmenggunakan sistem balok grid. Maka bentangan pelat didesain lebih luas dan jumlah kolomdikurangi. Dengan demikian gedung ini dapat berfungsi dengan lebih baik sebagai gedung hotel yangmembutuhkan ruangan yang luas. Selain itu, dengan adanya balok grid maka penggunaan plafondtidak dibutuhkan. Untuk memudahkan perancangan, digunakan software ETABS v.9 dalam membantupemodelan struktur, pembebanan struktur, dan menganalisa gaya dalam struktur yang dijadikan datadalam perancangan. Beban yang bekerja pada gedung terdiri dari beban statis, yaitu beban hidup danbeban mati, serta beban dinamis, yaitu beban gempa.

Berdasarkan hasil redesain dengan sistem balok grid ini, diperoleh pelat dengan bentangyang luas dan kekakuan yang lebih besar karena balok grid dapat berperan sebagai jaringan balokanakan. Tebal pelat dapat dikurangi dari 120 mm menjadi 70 mm dengan tulangan D10. Balok gridyang digunakan berbentuk trapesium dengan tulangan utama D16 dan tulangan sengkang P8. Balokutama dan kolom menggunakan tulangan utama D22 dengan tulangan sengkang P10 untuk balokutama, dan D12 untuk kolom. Kemudian pondasi didesain menggunakan pile cap berdimensi5,5×5,5×1,1 m dengan bore pile berdiameter 0,5 m berjumlah maksimum 16 tiang di setiap kolom, dandibor sampai kedalaman 20,6 m.

Kata kunci : Balok grid, Pelat, ETABS.

I. PENDAHULUANSuatu rangka pada bangunan gedung

biasanya terdiri dari: kolom yang meneruskanbeban sampai ke dasar bangunan, balok yangmemikul beban pelat di atasnya dan pembagibeban kepada kolom, serta pelat lantai yangmerupakan struktur bidang datar yangmenumpu semua beban penghuni diatasnyadengan ketebalan yang relatif sangat kecil jika

dibandingkan dengan panjang bentangnya danberakibat pada kurangnya kekakuan padapelat lantai. Struktur grid merupakan salahsatu sistem yang cocok dan efektif untukdigunakan pada kondisi bangunan denganbentang yang lebar, sehingga pada gedungHotel Golden Tulip sebagai bahan studi

1 Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Universitas Mataram2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Universitas Mataram

5

perencanaan tugas akhir ini akan dilakukanredesain pada struktur gedungnya.

Beban statis dan beban dinamis yang

dipikul oleh pelat lantai pada umumnya tegak

lurus terhadap permukaan pelat. Semakin luas

permukaan pelat pada suatu ruangan semakin

besar pula beban yang dipikul, sehingga

lendutan yang dihasilkan cukup besar.

Memanfaatkan sistem kisi-kisi, yang secara

umum dikenal dengan struktur grid ini dapat

memberikan kekakuan dan mengatasi

lendutan pada pelat lantai. Selain itu, Karena

bentuknya yang dapat dibuat sesuai selera,

maka dapat menjadi plafon hiasan yang

mempunyai nilai estetika dan artistik. Struktur

grid mempunyai sifat utama dapat

mendistribusikan beban pada kedua arah

secara seimbang. Sehingga struktur ini akan

digunakan sebagai bahan studi perencanaan

dalam tugas akhir ini.

Keunggulan struktur grid diantaranya

adalah mampu memberikan kekakuan pada

arah horizontal yang lebih besar pada portal

bangunan, dengan mendistribusikan beban

dan momen secara merata pada kedua arah

bentangnya. Dengan adanya grid pada pelat,

maka jumlah kolom dapat dikurangi dan

bentang pelat menjadi lebih luas.

Struktur GridBalok grid merupakan struktur bidang yang

dibentuk oleh balok menerus bertemu dan

menyilang, baik sejajar maupun diagonal yang

digunakan untuk meningkatkan kekakuan

pelat, sehingga dapat mengurangi lendutan

pada pelat lantai. Balok grid dianggap sebagai

jaring penyangga pelat lantai.

Menurut Puspantoro (1993), pelat lantai

ketebalannya relatif kecil dibandingkan dengan

bentangannya sehingga lendutannya besar.

Oleh karena itu diberikan balok silang untung

mengatasinya.

Aspek menarik mengenai grid satu arah

adalah terjadi torsi pada elemen struktur

eksterior yang diberikan oleh elemen struktur

transversal. Karena elemen-elemen

transversal mengalami defleksi, maka ujung-

ujungnya akan berotasi. Pada saat yang sama,

elemen struktur tersebut memberikan tahanan

torsional terhadap rotasi ujung elemen

transversal. Dengan demikian ada bagian

beban yang dipikul oleh elemen eksterior

sebagai aksi torsi.

Pada grid yang lebih kompleks, baik aksi

dua arah maupun torsi terjadi. Untuk balok

yang semakin jauh dari posisi beban yang

bekerja, maka torsi dan gaya geser yang

timbul lebih kecil karena sudah semakin

banyak beban yang diteruskan ke tumpuan

oleh aksi longitudinal jalur-jalur tersebut.

Seperti yan terlihat pada Gambar 1.1,

kunci dalam menganalisis struktur grid adalah

dengan mengingat bahwa hubungan pada

sistem balok menyilang, keadaan keserasian

defleksi harus dapat terjadi (Schodek, 1991).

Gambar 1.1 Analisis Sistem Balok Grid

Sederhana

Maka dari itu, tujuan dari tugas akhir ini

adalah dapat merencanakan struktur gedung

Hotel Golden Tulip Mataram dengan sistem

balok grid, sehingga bentangan pelat menjadi

luas dan jumlah kolom dapat dikurangi.

5







































mengatasinya.











sebagai aksi torsi.














Sederhana






5







































mengatasinya.











sebagai aksi torsi.














Sederhana






6

Adapun batasan perencanaan dalam studi

kasus ini, antara lain:

a. Perencanaan struktur gedung hotel meliputi

pelat, balok, kolom, dan pondasi, dengan

sistem balok grid sebagai penyangga pelat

lantainya.

b. Pembebanan dihitung berdasarkan SNI-

1727-2013 dan untuk perencanaan struktur

beton berdasarkan SNI-2847-2013.

c. Perencanaan tidak meliputi instalasi

mekanikal, elektrikal dan saluran air.

d. Tidak meninjau dari segi metode

pelaksanaan, analisa biaya, arsitektural dan

manajemen konstruksi.

e. Software pemodelan struktur menggunakan

program ETABS v.9, sedangkan

menggambar hasil desain dengan program

AutoCAD 2007.

II. DESAIN DAN ANALISIS STRUKTUR2.1 Pemodelan Struktur

Struktur dimodelkan sebagai portal

terbuka dan kolom terjepit kaku pada pondasi.

Pemodelan struktur gedung dilakukan secara

3D dengan menggambar semua elemen

menggunakan program ETABS v.9 dan

menggunakan buku panduan (Aplikasi

Perencanaan Gedung dengan ETABS).

Elemen struktur tersebut antara lain :

a. Penggambaran Elemen Pelat

b. Penggambaran Elemen Balok dan Balok

Grid

c. Penggambaran Elemen Kolom

d. Pemodelan Pondasi

.

2.2 Geometri Struktur

Pengerjaan dimulai dengan menggambar

pemodelan struktur bangunan pada program

ETABS v.9. Tugas akhir ini akan memodelkan

struktur bangunan gedung Hotel 11 lantai

dengan lokasi wilayah gempa 5. Data

karakteristik geometri bangunan adalah

sebagai berikut:

a. Bangunan dengan jenis tidak beraturan

untuk fungsi Hotel 11 lantai.

b. Tinggi lantai dasar adalah 3,8 meter, tinggi

lantai Ground Floor adalah 6,4 meter,

kemudian tinggi lantai dua adalah 4,6

meter, serta tinggi antar lantai tipikal

selanjutnya adalah 3,6 meter.

c. Struktur utama direncanakan dengan

menggunakan sistem balok grid pada pelat

dengan konstruksi struktur beton bertulang

untuk seluruh elemen struktur.

d. Material yang digunakan dalam

merencanakan struktur bangunan ini

adalah material beton bertulang yang

mempunyai mutu f′c 30 MPa, f′c 20 MPa

untuk borepile. Untuk mutu baja tulangan

polos, fy = 240 MPa dan mutu baja

tulangan deform fy = 400 MPa.

Pendefinisian material akan dilakukan pada

ETABS v.9.

e. Data tanah menggunakan data tanah

dilapangan yaitu data boring dan sondir.

2.3 Pembebanan Struktur

Perencanaan pembebanan pada struktur

gedung Hotel Golden Tulip ini berdasarkan

SNI-1727-2013. Beban-beban yang bekerja

pada struktur bangunan ini antara lain:

a) Beban Mati

Beban mati adalah seluruh bagian dari

komponen struktur bangunan yang bersifat

tetap dan tidak terpisahkan dari bangunan

selama masa layannya.

b) Beban Hidup Lantai dan Atap

Beban hidup struktur gedung direncanakan

pada pelat lantai berdasarkan SNI-1727-2013,

yaitu pada lantai struktur gedung sebesar 1,92

7

kN/m² dan lantai atap gedung sebesar 0,92

kN/m².

c) Beban Gempa (E)

Beban gempa adalah beban yang diakibatkan

oleh pengaruh gempa bumi. Untuk

perencanaan ini, direncanakan terhadap

pembebanan gempa akibat pengaruh gempa

rencana dalam arah pembebanan sesuai SNI-

1726-2012 dengan metode analisis statik

ekuivalen dan dinamik Respons Spektrum.

.2.4 Metode Analisa Data2.4.1 Proses Input Data

Proses input data untuk perencanaan hotel

dengan pengoperasian program ETABS v.9

terdiri atas 3 langkah, yaitu:

a) Permodelan Struktur

Yang pertama dilakukan yaitu

memasukkan data-data sekunder untuk

pengoperasian program ETABS v.9. Langkah-

langkah pengerjaannya antara lain:

a. Pembuatan Grid Lines

b. Pendefinisian material struktur

c. Perencanaan dimensi elemen struktur

sementara

b) Pembebanan StrukturPada proses ini didefinisikan beban-

beban yang akan bekerja pada struktur

bangunan. Untuk analisis struktur diperlukan

dua macam load case (pembebanan) statis

dan pembebanan dinamis.

a. Pembebanan statis (beban mati dan beban

hidup)

b. Pembebanan dinamis (beban gempa)

c) Analisis Struktur

Analisa struktur merupakan proses

terakhir dari pengoperasian program ETABS

v.9. Pada proses ini dapat dilihat hasil dari

pengoperasian program ETABS v.9, berupa

data-data gaya dalam dan displacement

maksimum dari struktur bangunan yang

dirancang ulang dengan sistem balok grid.

2.4.2 Proses Output DataProses output disini yaitu membuat tabulasi

dari hasil analisis struktur yang dilakukan pada

struktur bangunan. Data hasil analisis struktur

akan digunakan dalam merancang desain

struktur dengan sistem balok grid yang aman

sesuai standar yang telah ditetapkan.

Merencanakan elemen struktur,

sebelumnya harus memenuhi hasil dari

analisis struktur yang akan ditabulasi. Jika

belum, maka akan dilakukan analisis ulang

dengan melakukan preliminary desain kembali.

2.4.3 Bagan AlirLangkah-langkah perencanaan yang akan

dilakukan dapat dilihat dalam bagan alir pada

Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Bagan Alir Perancangan

Struktur dengan Sistem Balok Grid

8

III. ANALISA DAN PEMBAHASAN3.1 Umum

Proses analisis perhitungan struktur Hotel

Golden Tulip menggunakan software ETABS

v.9 dengan data masukan perencanaan yang

sudah ditentukan. Hasil dari analisis berupa

data gaya dalam struktur dan displacement

maksimum, yang selanjutnya hasil dari analisis

tersebut dapat digunakan sebagai data dalam

redesain Hotel Golden Tulip dengan

menggunakan sistem balok grid.

3.2 Data Masukan3.2.1 Material Struktur

Material yang digunakan dalam

merencanakan struktur bangunan ini adalah

material beton bertulang yang mempunyai

mutu f′c 30 MPa, f′c 20 MPa untuk borepile.

Untuk mutu baja tulangan polos, fy = 240 MPa

dan mutu baja tulangan deform fy = 400 MPa.

3.2.2 Dimensi Komponen Struktura) Balok

Dimensi balok yang digunakan dalam

perancangan: Balok induk BI-1 400×800 mm

dan BI-2 400×700 mm, B1 300×650 dan B2

200×400 ; Balok grid (150-350)×300 berbentuk

trapesium dengan kemiringan 1:3.

b) KolomDimensi kolom yang digunakan: KA-1 (800

× 1100), untuk basement sampai dengan lantai

3 ; KA-2 (700 × 1000), untuk lantai 5 sampai

dengan lantai 8 ; KA-3 (550 × 950), untuk

lantai 9 sampai dengan lantai atap ; KB-1 (700

× 1100), untuk basement sampai dengan lantai

3 ; KB-2 (600 × 1000), untuk lantai 5 sampai

dengan lantai 8 ; KB-3 (450 × 950), untuk

lantai 9 sampai dengan lantai atap ; CL-1 (400

× 600), untuk semua lantai.

c) Pelat

Batasan tebal minimum pelat lantai dua

arah menurut SNI 2847-2013 adalah sebagai

berikut.

h = ℓ 0,8 +36 + 9β = 20,122 mmdan tidak perlu melebihi:

h ≤ ℓ 0,8 +36 = 25,333 mmKarena dianggap tidak perlu, bukan berarti

tidak boleh. Dipakai ketebalan pelat lantai dan

atap, h = 70 mm.

d) Pondasi

Pondasi pada perencanaan struktur ini

diasumsikan sebagai jepit, karena pondasi

menggunakan tiang pancang yang kedudukan

pondasi dianggap tidak mengalami rotasi dan

translasi.

3.3 Perancangan Struktur3.3.1 Pelat LantaiPembebananBeban Kombinasi, QU = 1,2 QD+ 1,6 QL

= 1,2× 2,56 +1,6 × 1,92 = 6,14kN/m2

Momen yang Menentukan

Berdasarkan tabel pada Lampiran 1.4, untuk

Ly/Lx = 1,22/1,19 = 1,025 ≈ 1,0. Dan pelat

terjepit penuh pada semua sisinya, maka

diperoleh koefisien sebagai berikut.

Mlx = 0,025QULx2 = 0,025×6,14×1,192

= 0,217 kNm

Mly = 0,025QULx2 = 0,025×6,14×1,192

= 0,217 kNm

Mtx = 0,052QULx2 = -0,052×6,14×1,192

= -0,452 kNm

Mty = 0,052QULx2 = -0,052×6,14×1,192

= -0,452 kNm

Penulangan

ρ = 0,85f′f 1 − 1 − 2Mϕ0,85f′ bd = 6,3 × 10

9

ρ = 1,4f = 1,4240 = 0,0058As,u = ρmin.b.d = 0,0058×1000×40 = 232 mm2

s = π/4 ø bA , = 338,5 mmsmax = 3h = 3 × 60 = 180 mm → dipakaiA = π/4 ø bs = 436,4 > A , → OK!Penulangan tumpuan dan lapangan untuk

momen positif dan negatif dihitung dengan

cara yang sama.

3.3.2 Balok GridPembebananBeban Mati, QD = 2,56 kN/m2

Beban Hidup, QL = 1,92 kN/m2

Didtribusi beban pelat pada balok grid

Gambar 3.1 Distribusi Beban Amplop Pelat

pada Balok Grid

Balok A arah x :

h = 2/3 × 0,6 = 0,4 m

Beban merata (segitiga) = (QD× h) × 2

= 2,048 kN/m

Berat sendiri balok (150-350)/300= 0,15 + 0,352 × 0,3 × 24 = 1,8 kN/mQDx = 3,848 kN/m

Beban hidup = (QL × h) × 2 = 1,536 kN/m

Penulangan

Akibat Momen Lentur, momen negatifM = Mϕ= 64,690,9 = 71,88 kNm

ρ = 1,4f = 1,4400 = 0,0035ρ = 382,5 .β . f ′600 + f . f = 0,0241ρ = 0,85f′f 1 − 1 − 2M

ϕ0,85f′ bd = 0,0165Luas tulangan tarik yang diperlukan:

As,u = ρ.b.d = 714,038 mm2

n = As,u/Atul =714,038 / 201,1 = 3,55 ≈ 4 batang

Luas tulangan aktual:

As = 4 × 201,1 = 804,4 mm2

c = −B ± √B − 4AC2Adengan:A = β . b. 0,85. f ′ = 3213 mmB = A′ . 0,003. E − A . f = −80440 mmC = −A′ . 0,003. E . d′ = −13513920 mmMaka,c = 80440 + √80440 + 4 × 3213 × 135139202 × 3213= 78,56 mmC = c − d′c × 0,003E × A′ = 69299,63Sehingga, tegangan tekan baja aktual:f′ = CA′ = 69299,63402,2 = 172,3 MPaTinggi blok tekan beton:A f − A′ f ′ = 0,85f ′baA f − A′ f ′ = 0,85f ′ (b1 + a cos α)a ,diketahui b1 = 150 mm; α = 71,6°.

10

252460,94 = 0,85 × 30 × (150 + a cos 71,6°)amaka, a = 58,74 mmMn = ((0,85.fc’.(b1+a cos α).a)×(d – a/2)) +

((As’.fs’)×(d – d’)) = 81530135,88 Nmm

= 81,53kNm > Mn Luar = 71,88 kNm

Akibat Momen Lentur, momen positif

Mn = Mu

ϕ= 27,66

0,9 = 30,73 kNm

Kontrol terhadap balok T murni

Lebar efektif balok T dalam menahan tekan:

b = bw + 8.hf = 150 + 8×70 = 710 mm

Kuat tekan beton sisi tekan setebal flens:

Cc = 0,85.fc’.b.hf = 1267350 N

Kemampuan menahan momen akibat betontekan flens:

Mnc = Cc. (d – hf/2)

= 353590650 Nmm = 353,591 kNm

Mnc > Mn, maka penulangan dihitung sebagai

balok biasa.

Batas rasio tulangan:

ρmin = 1,4fy= 1,4

400= 0,0035

ρmaks = 0,750,85fc′

fybw

bβ1

600600+ fy

+ (b− bw)hf

bwd

= 0,0135

Rasio tulangan tarik akibat momen lenturdengan dimensi yang ada: ρ = 0,0011As,u = ρ.b.d = 245,234 mm2

n = 245,234/ 201,1 = 1,22 ≈ 2 batang


As = 2 × 201,1 = 402,2 mm2

Kontrol terhadap batas rasio tulangan:

ρ = As/ b.d = 402,2 / (710×314) = 0,0018

ρt = As/ bw.d = 402,2 / (150×314) = 0,00854

ρ < ρmaks → OK!

ρt > ρmin → OK!

Akibat momen puntir dan gaya geserT = Tϕ = 2,040,75 = 2,72 kNmV = Vϕ = 44,440,75 = 59,253 kNMomen tahanan balok grid:

Σx y = x y + 2x (z + 3x ) = 11363000 mmSyarat batas maksimum beton balok menahan

momen puntir:T ≤ ϕ0,083λ f ′(Σx y) ; λ = 1,002,04 ≤ 0,75 × 0,083 × 1 × √30 × 113630002,04 < 3,874 kNmSyarat terpenuhi, maka pengaruh torsi atau

puntir dapat diabaikan.

Menghitung kuat geser balok grid:V = 0,17λ f ′b d = 40,295 kNVs = Vn - Vc = 59,253 – 40,295 = 18,958 kN

Av = 2 As = 100,531 mm2

Berdasarkan SNI 2847-2013 pasal 11.4.5,

Nilai Vs tidak boleh melebihi:

0,33 f ′b d = 0,33 × √30× 150 × 288,5 =

78218,889 N = 78,22 kN > Vs = 18,958 kN

Maka, jarak sengkang vertikal maksimum

adalah nilai terkecil dari:

d/2 = 288,5/2 = 144,25 mm atau 600 mm.S = A f0,35b = 459,57 mmS = A f0,062 f ′b = 473,66 mmMaka dipasang sengkang P8-140 mm untuk

daerah tumpuan dan P8-450 mm untuk daerah

lapangan. Penulangan balok grid dapat dilihat

pada gambar 3.2.

11

Tumpuan

Lapangan

Gambar 3.2 Penulangan Balok Grid

3.3.3 Portal Struktur

Gambar 3.3 Portal yang Ditinjau

Beban Hidup dan Beban Mati pada Portal.

Beban Gempa pada Portal

Kontrol dan Analisis Beban Gempa

Gaya Geser Dasar Nominal

Pada SNI Gempa 1726-2012 Pasal 7.9.4.1

disebutkan nilai dinamik struktur gedung

terhadap pembebanan gempa tidak boleh <

85% nilai respon ragam yang pertama.

Tabel 4.13 Perbandingan Gaya Geser Dasar

Statik dan Dinamik

Statik (0,85Vs) Dinamik

Vx 2535,46 2846,87

Vy 3139,14 3178,51

3.3.3.1 BalokPenulangan


ρ = 1,4f = 1,4400 = 0,0035ρ = 382,5 .β . f ′600 + f . f = 0,0241ρ = 0,85f′f 1 − 1 − 2M

ϕ0,85f′ bd = 0,0121As,u = ρ.b.d = 0,0121×400×708 = 3417,3 mm2

n = As,u/Atul = 3417,3/ 380,13 = 8,99 ≈ 9 batang


As = 9 × 380,13 = 3421,17mm2

Mn = ((As.fy – As’.fs’) (d – a/2)) + ((As’.fs’)×

(d – d’)) = 895,68 kNm > Mn Luar

12

Mr = Mn × ϕ = 895,68 × 0,9 = 806,11 kNm


Kontrol terhadap balok T murni

Lebar efektif balok T dalam menahan tekan:

b = bw + 8.hf = 400 + 8×70 = 960 mm

Kuat tekan beton sisi tekan setebal flens:

Cc = 0,85.fc’.b.hf = 1713600 N

Kemampuan menahan momen akibat betontekan flens:

Mnc = Cc. (d – hf/2)

= 1153252800 Nmm = 1153,25 kNm

Mnc> Mn, maka penulangan dihitung sebagaibalok biasa.

Batas rasio tulangan:

ρ = 1,4f = 1,4400 = 0,0035ρ = 0,75 0,85f ′f bb β

600600 + f + (b − b )hb d= 0,0128Rasio tulangan tarik akibat momen lenturdengan dimensi yang ada: ρ = 0,00242As,u = ρ.b.d = 1641,95 mm2

n = 1641,95 / 380,13 = 4,32 ≈ 5 batang


As = 5 × 380,13 = 1900,7 mm2

a = A f0,85f ′b = 31,056 mmKontrol terhadap batas rasio tulangan:

ρ = As / b.d = 2280,78 / (960×708) = 0,00336

ρt = As / bw.d = 2280,78 / (400×708) = 0,00805

ρ < ρmaks → OK!

ρt > ρmin → OK!

Mn = 0,85fc’ba(d–a/2) = 526, 459 kNm

Mr = Mn × ϕ = 526, 459 × 0,9 = 473, 813 kNm

Akibat Momen Puntir dan Gaya GeserT = Tϕ= 11,740,75 = 15,65 kNmV = V

ϕ= 562,000,75 = 749,33 kNm

Σx y = x y + 2x (3x )= 400 × 800 + 2 × 70 × (3 × 70)= 130058000 mmT ≤ ϕ0,083λ f ′(Σx y) ; λ = 1,0011,74 ≤ 0,75 × 0,083 × 1 × √30 × 13005800011,74 < 44,34 kNmSyarat terpenuhi, maka pengaruh torsi atau

puntir dapat diabaikan.

Menghitung kuat geser balok portal:V = 0,17λ f ′b d = 263,695 kN < Vn

Vs = Vn - Vc = 749,33 – 263,695= 485,64 kN

Apabila digunakan sengkang P10 dua kaki,

maka:

Av = 2 As

Av = 2 × (π/4×102) = 157,08 mm2

Berdasarkan SNI 2847-2013 pasal 11.4.5,

Nilai Vs tidak boleh melebihi:

0,33 f ′b d = 0,33 × √30× 400 × 708 =

511879,59 N = 511,88 kN > Vs = 376,24 kN

Maka, jarak sengkang vertikal maksimum

adalah nilai terkecil dari:

d/2 = 708/2 = 354 mm atau 600 mm.S = A f0,35b = 157,08 × 2400,35 × 400 = 269,28 mmS = A f0,062 f ′b = 277,53 mmMaka dipasang sengkang P10-50 mm untuk

daerah tumpuan dan P10-260 mm untuk

daerah lapangan. Penulangan balok dapat

dilihat pada gambar 3.4.

13

Tumpuan (kiri) dan lapangan (kanan)

Gambar 3.4 Penulangan Balok

3.3.3.2 KolomI = 1 12⁄ b h = 4,69 × 10 MPaEI = I E2,5 × 1 + β= 3,02 × 10 MPa

I = I2 = 12 112 bh = 8533333333 mmMenghitung faktor-faktor kekangan ujung, Ѱ

yang terjadi pada kolom

ѰA(Ujung atas Kolom)= ⁄ ⁄ = 2,4

ѰB(Ujung bawah Kolom)= ⁄ ⁄ = 2,8

Berdasarkan nomogram pada Lampiran 1.6,

untuk ѰA = 2,4 dan ѰB = 2,8 diperoleh nilai k

= 1,73. Maka:klrh = 1,73 × 56000,3 × 1100 = 29,3629,36 > 22< maka merupakan kolom panjang

Beban tekuk Euler yang terjadi adalah:

P = π EI(kl ) = 31724733,23 NFaktor kekangan ujung pada kolom luar juga

dihitung untuk mendapatkan nilai faktor

pembesaran momen δS. Dimensi kolom luar

berbeda dengan kolom dalam, maka:I = 1 12⁄ b h = 3,14 × 10 MPa

EI = I E2,5 × 1 + β= 2,02 × 10 MPa

ѰA(Ujung atas Kolom)= ⁄ ⁄ = 1,6

ѰB(Ujung bawah Kolom)= ⁄ ⁄ = 1,9

Berdasarkan nomogram pada lampiran 1.6,

untuk ѰA = 1,6 dan ѰB = 1,9 diperoleh nilai k

= 1,56. Maka:klr = 1,56 × 56000,3 × 1100 = 26,4726,47 > 22, termasuk kolom panjang

Beban tekuk Euler yang terjadi adalah:

P = π EI(kl ) = 26096689,29 NPc = 2 (Pc1 + Pc2 ) = 115642845 N

Pu = 2 (PU1 + PU2) = 31793660 N

Sehingga, bila digunakan faktor reduksi

kekuatan, ϕ = 0,75 maka faktor pembesaran

yang terjadi adalah:

δ = ( ϕ⁄ ) = 1,6 > 1 !δ = 11 − (∑P ϕ∑P⁄ ) = 1,6 > 1 !Sehingga diperoleh momen rencana terfaktor

yang diperbesar:

Mu = Mc = δb M2b + δs M2s

Muy = δby M2buy+ δsy M2suy = 681,952 kNm

Portal arah x dan y dihitung dengan cara yangsama.

Penulangan

Rn = Mn× 106 / ( b × d2 ) = 3327,02×106 / (1100× 7392) = 5,5

ρ = 0,85. f ′fy × 1 − 1 − 2Rn0,85. f ′ = 0,01

14

ρ = 2 × 0,01 = 0,02 → 2 % OK!

As=As'= ρbd = 0,02 × 1100 × 739 = 16258 mm2

Dicoba 22D22 pada masing-masing sisi yang

sejajar dengan sumbu X, maka:

As = As' = 8362,64 mm2

cb = (600 × d) / (600 + fy) = 443,4 mm

ab = β1 × cb = 372,46 mm

fs' = 600 × (cb– d’ / cb) = 517,46 Mpa

fs' > fy = 400 MPa, maka:

fs' = fy = 400 MPa

Pnb = 0,85 × fc' × b × ab - As× fy+ As' × fs’

= 10447503 N = 10447,5 kN

Pnb < Pn perlu = 11845,03 kN, maka

keruntuhan yang menetukan adalah lelehnya

tulangan tekan.

e = Mox/Pn = 3327,02/11845,03 = 281 mm

ρ = As / bd = 8362,64 / (1100 × 739) = 0,01

m = fy / 0,85 fc' = 15,686

P = A′ f′+ 0,5 + bhf′+ 1,18

= 14590,15 kN > Pn perlu OK!

Pr = ϕ × Pn = 0,75 × 14590,15 = 10942,61 kN

Pr > 0,1 Ag fc' = 0,1×880000×30 = 2640000 N

10942,61 kN > 2640 kN OK!

Cek tegangan pada tulangan desak fs' > fy

a = Pn / 0,85 × fc' × b = 14590150,27 / (0,85 ×

30 × 1100) = 520,15 mm

c = a / β1 = 520,15 / 0,84 = 619,23 mm

fs' = 600 × (c - d' / c) = 540,89 Mpa > fy OK!

Moxn = 0,85 × fc' × b × a × (h/2 - a/2) + As× fy (d

- h/2) + As' × fs' ( h/2 - d') = 4309482752 Nmm

= 4309,48 kNm > Moxperlu = 3327,02 kNm OK!

Tulangan arah x dan y dihitung dengan cara

yang sama.

Tulangan Geser

Vn = Vu / ϕ = 135,49 / 0,6 = 225,82 kN

Kuat geser beton,

V = 2 1 + P14A f ′/6 b d = 1095,8 kNTahanan geser beton,

Φ × Vc = 0,6 × 1095,8kN

= 657,48 kN > Vn, tidak perlutulangan geser.

Tetapi untuk faktor keamanan dan untuk

mengurangi bertambahnya retak diagonal,

serta mengikat tulangan longitudinal (tulangan

lentur) agar tetap pada posisinya, maka

diberikan tulangan geser atau sengkang. Luas

tulangan geser sengkang D12,

Av = 2 × π / 4 × D2 = 226,2 mm2

s = (3 × Av × fy ) / bw = 339,3 mm

Jarak sengkang maksimum,

smax = d / 2 = 1039 / 2 = 519,5 mm

S = A f0,35b = 323,14 mmS = A f0,062 f ′b = 333,05 mmMaka dipasang sengkang D12-320 mm di

sepanjang kolom.

Tulangan Transversal

A = 0,3 sb f ′f AA − 1 = 211,95 mm

15

A = 0,09 sb f ′f = 688,5 mm → dipakaiDipasang 7 D 12 = 791,68 mm2

Gambar 3.5 Penulangan Kolom

3.3.4 Sambungan Balok KolomHitungan gaya dalamM , = 427,5010,8 = 534,38 kNmM , = 714,6020,8 = 893,25 kNmM , = ϕM , = 1,25 × 534,38= 667,98 kNmM , = ϕM , = 1,25 × 893,25= 1116,56 kNmV = 0,7 l l ′⁄ M , + l l ′⁄ M ,1 2⁄ (h + h )= 268,3 kNz = z = 0,9d = 0,9 × 739 = 0,665 mC = 0,7M ,z = 703,14 kNT = 0,7M ,z = 1175,33 kNV , = C + T − V = 1610,17 kNV , = bh V , = 0,40,8 × (1610,17) = 805,09 kNKontrol tegangan geser horizontal minimalV ,b h < 1,5 f ′5,032 N/mm2 < 8,22 N/mm2 OK!

Penulangan geser horizontalPu = 8883,77 kN

PA = 8883,770,8 × 1,1 = 10,1N mm⁄0,1f ′ = 0,1 × 30 = 3 N mm⁄ < P A⁄Maka Vc,h dihitung dengan persamaan:

V , = 23 PA − 0,1f ′ b h = 568,25 kNVs,h + Vc,h = Vj,h

Vs,h = Vj,h – Vc,h = 1041,92 kN

Aj,h = Vs,h / fy = 4341,33 mm2

Digunakan sengkang rangkap Ø10 mm

Luas tersedia = 4 × π/4 × 122 = 452,4 mm2

Jumlah lapis sengkang = 4341,33 / 452,4 = 9,6

≈ 10 lapis

Penulangan geser vertikalV , = A ′A V , 0,6 + PA f ′= 542,8 kN

Vj,h = ϕ (Vc,v + Vs,v)

Vs,v = Vj,h / ϕ – Vc,v = 1757,44 kN

Aj,v = Vs,v / fy = 4393,6 mm2

Jumlah tulangan kolom yang terpasang = 22 D

22 > Aj,v

Sambungan arah x dan y dihitung dengan cara

yang sama. Maka gambar penulangan kolom

dapat dilihat pada gambar 3.5.

3.3.5 Pondasi

Kapasitas Dukung Ujung Bawah Tiang (Qb)

fb = 0,6 σr N60 < 4500 kPa ; σr = 100 kPa

= 0,6 × 100 × 50 = 3000 kPa

Qb = Ab × fb= 0,197 × 3000 = 591 kN

Tahanan Gesek Tiang (Qs)

Kapasitas Ultimit Netto (Qu)

16

Q = Q + QSF −W = 835,52 kNTahanan ujung maksimum yang terjadi (σc max):

σ = QA = 591 × 100,25π500 = 3,01 N/mmDengan syarat σc max ≤ fc’ (20 N/mm) OK!

Jumlah Tiang yang Dibutuhkan

Diketahui:

Σv = 9134,93 kN

Qu = 835,52 kNn = ΣvQ = 9134,93835,52 = 10,93≈ 16 tiang, agar mencukupi jika dihitung berkelompok.Efisiensi Kelompok TiangE = 1 − 18,44 × (4 − 1 )4 + (4 − 1)490 × 4 × 4 = 0,693Qg = n . Qa . Eg

= 16 × 835,52 × 0,693

= 9264,25 kN > Σv = 9134,93 kN OK!

Gambar 3.6 Jumlah Tiang Pancang yang

Digunakan

Gaya Aksial pada Tiang Pancang

Momen arah y, Muy = 378,40 kNm

Momen arah x, Mux = 1040,95 kNm

Berat tanah di atas pile cap:

P = Pn + M yny +M x

nx

= 9134,9316 + 1040,95 × 2,2545 + 378,40 × 2,2545= 641,9 kNP = Pn +M y

ny + M xnx

= 9134,9316 + 1040,95 × −2,2545 + 378,40 × −2,2545= 499,97 kNSyarat: Pu max ≤ Pn tiang (Qu)

641,9 kN < 835,52 kNAman, OK!

Tinjauan Geser

Gaya geser,

Vux = 4 Pumax – W2 – W1 = (4 × 641,9) – 196,02

– 106,92 = 2264,66 kN

Kuat geser pile cap:

V = 16 f ′bd = 16 × √30 × 5500 × 1000= 5020790,11 N ≈ 5020,79 kNKuat geser pile cap, φ = 0,75

φ Vc = 0,75 × 5020,79 = 3765,59 kN

Syarat yang harus dipenuhi:

φ Vc ≥ Vux

3765,59 kN > 2264,66 kN

Aman, OK!

Tinjauan geser arah x dan y dihitung dengan

cara yang sama.

Cek Geser Pons Dua Arah

17

Gambar 3.7 Daerah Geser Pons

Gaya geser pons akibat beban terfaktor pada

kolom:

V = 1 + 2β

2 f ′ b d6= 1 + 21,375 2 × √30 × 7800 × 10006= 34954657,76 N = 34954,66 kNV = 13 f ′ b d = 14240,79 kN

V = 4 f ′ b d = 179889,44 kNφVc > Pu

0,75×14240,8 = 10680,6 kN > 9134,9 kN OK!

Tulangan Pile cap

Momen yang terjadi pada pile cap,M = 4 P (e + e ) −W c2 −W c2= 4 × 641,9 × (2,25 + 0,75) − 399,3 × 2,752 – 217,8 × 2,752= 6854,29 kNmR = M

φbd = 6854,29 × 100,8 × 5500 × 1000 = 1,56m = f0,85f′ = 4000,85 × 30 = 15,69ρ = 1m 1 − 1 − 2mRf = 0,00403ρ = 1,4400 = 1,4400 = 0,0035 → dipakai ρ

As tulangan bawah = ρbd = 0,00403 × 5500 ×

1000 = 22165 mm2

Diameter tulangan yang digunakan,

D 25

Jarak tulangan yang diperlukan,

S = 1/4 × π × D2 × b / As = 121,8 mm

Jarak tulangan yang digunakan, S = 120 mm

Maka, D 25 – 120

Penulangan Bore Pile

Ag = 1/4πd2 = 1/4 × π × 5002 = 196349,54 mm2

Lebar tiang segiempat ekivalen

b = Ag / 0,8d = 490,874 mm

ρ = β 0,85f ′f × 600600 + f = 0,0217ρ = 1,4400 = 1,4400 = 0,0035 → dipakai ρρmaks = 0,75ρ = 0,75 × 0,0217 = 0,163

Pu = 570,93 kN ; Mu = 65,06 kNm

e = MP = 65,06570,93 = 0,114 m = 114 mmM = M

φ= 65,060,75 = 86,75 kNm

R = Mbd = 86,75 × 10490,874 × 333,33 = 1,59ρ = 0,85f ′f 1 − 1 − 2R0,85f ′ = 0,00418Dicoba: As total = ρbd = 2 × 0,00418 ×

490,874 × 333,33 = 1367,89 mm2

Tulangan kolom dianggap

simetris.

4 D 16, maka As = As’ = 804,25

mm2

c = 600 × d600 + f = 600 × 333,33600 + 400 = 200 mmab = β1 × cb = 0,85 × 200 = 170 mm

18

f ′ = 600 c − d′c = 600 200 − 66,67200 = 400 MPaf’s = fy = 400 MPa

Pnb = 0,85 × fc' × b × ab – As × fs + As' × fs'

= 1418,63 kN

Mnb = 0,85 × fc' × b × ab × (h/2 – ab/2) + (As

× fy + A’s × fy) (d/3)

= 270,38 kNme = MP = 270,381418,63 = 0,191 m = 191 mmeb > et , maka keruntuhan yang

menentukan adalah keruntuhan tarik.

P = 0,85 f ′ b d h − 2e2d + h − 2e2d + 2mρ 1 − d′d= 2121,85 kN > Pn perlu =761,24 kN

Tulangan dikonversi menjadi tiang bulat:

n = (4 × 2) / 0,8 = 10 batang, maka dipakai

tulangan bore pile: 10 D 16

Perhitungan tulangan spiral:

V = 16 f ′ bd = 121,96 kNTahanan geser beton:

ϕ × Vc = 0,6 × 121,96 = 73,176 kN

Vc > Vu , maka digunakan tulangan geser

minimal.

Luas tulangan sengkang:

Av = 2 × 0,25π × P2 = 2 × 0,25π × 82 =

100,53 mm2

Jarak sengkang yang diperlukan :

s = (3 × Av × fy ) / b = 147,5 mm

Jarak sengkang maksimum,

smax = d / 2 = 333,33 / 2 = 166,67 mm

S = A f0,35b = 100,53 × 2400,35 × 490,874 = 140,43 mmS = A f0,062 f ′b = 177,27 mmMaka digunakan sengkang: P8 – 140

IV. KESIMPULAN DAN SARAN4.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis yang telah

dilakukan pada gedung dengan menggunakan

program ETABS v.9. untuk menganalisa gaya

dalamnya, maka kesimpulan yang dapat

diambil dari redesain gedung Hotel Golden

Tulip Mataram dengan menggunakan sistem

balok grid ini antara lain sebagai berikut.

a) Setelah dianalisa, sistem balok grid efektif

untuk struktur gedung yang memerlukan

ruangan luas dan bentang yang panjang.

Balok grid berfungsi sebagai jaringan balok

anakan dan membuat kekakuan pada pelat

menjadi lebih besar.

b) Hasil analisa menunjukkan bahwa

komponen struktur gedung dengan dimensi

yang direncanakan aman terhadap beban

gempa yang ada.

c) Material yang digunakan adalah mutu beton

f’c = 30 MPa untuk struktur pelat, balok,

kolom, dan f’c = 20 MPa untuk bore pile,

dengan mutu baja fy = 400 MPa (deform)

dan fy = 240 MPa (polos). Sehingga

diperoleh dimensi komponen-komponen

strukur gedung sebagai berikut:

Dimensi pelat lantai dan pelat atap

dengan ketebalan 70 mm

Dimensi balok grid berbentuk trapesium

dengan lebar 150 mm untuk sisi bawah,

350 mm untuk sisi atas, dan 300 mm

untuk tinggi balok

Dimensi balok utama digunakan: 400×800

mm, 400×700 mm, 300×650 mm,

19

200×400 mm, dengan tulangan utama

D22 dan tulangan sengkang P10.

Dimensi kolom digunakan:

KA-1 800×1100 mm ; KA-2 700×1100 mm

; KA-3 550×950 mm ; KB-1 700×1000 mm

; KB-2 600×1000 mm ; KB-3 450×950 mm

; CL-1 400×600 mm. Dengan tulangan

utama D22 dan tulangan sengkang P10.

Pondasi menggunakan pile cap

berdimensi 5,5 × 5,5 × 1,1 m, dengan

bore pile berdiameter 0,5 m sebanyak 16

tiang per kolom, dan tanah keras

maksimum di kedalaman 20,6 m.

4.2 Saran

Berdasarkan hasil analisis struktur

gedung yang telah diredesain, maka saran

yang bisa dilakukan untuk perencana

berikutnya adalah :

1. Perancangan selanjutnya dapat dicoba

menggunakan sistem grid majemuk atau

yang lainnya.

2. Perancangan selanjutnya dapat pula dicoba

merencanakan balok grid pada pelat tanpa

menggunakan balok utama untuk wilayah

dengan beban gempa yang kecil.

DAFTAR PUSTAKA

Badan Standardisasi Nasional, 2013, SNI-

2847-2013, Tata Cara Perencanaan

Perhitungan Struktur Beton Untuk

Bangunan Gedung.


1726-2012, Tata Cara Perencanaan

Ketahanan Gempa Untuk Bangunan

Gedung.


1727-2013, Beban Minimum untuk

Perancangan Gedung dan Struktur

Lainnya.

Puspantoro, I.B., 1993, Teori dan Analisis

Balok Grid, Andi Offset, Yogyakarta.

Schodek, D. L., (terjemahan : Bambang

Suryoatmono), 1998, Struktur, Refika,

Bandung.

Artikel Ilmiah REDESAIN STRUKTUR GEDUNG HOTEL …eprints.unram.ac.id/7849/1/ARTIKEL ILMIAH OLEH...

Documents

Transcript of Artikel Ilmiah REDESAIN STRUKTUR GEDUNG HOTEL …eprints.unram.ac.id/7849/1/ARTIKEL ILMIAH OLEH...