ARTIKEL ILMIAH
MODIFIKASI PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG HOTEL AMARSVATI LOMBOK DENGAN SISTEM WA F F L E S L A B WI WI T H B A N D
BEAM MODI M ODI F I CA TI ON DE SI G N OF A M A R SV AT I H OTE L L OMB OK ST R UC TUR E USI N G WAF F L E S L A B WI TH B AN D B E A M SYST SY STE EM
LALU ARDYA TILAR NEGARA F1A 013 090
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MATARAM 2017
INTISARI
Pembangunan gedung bertingkat di pulau Lombok Nusa Tenggara Barat, semakin meningkat dengan pesat, hal ini dikarenakan pembangunan arah vertikal lebih efisien dari aspek ekonomi dan ketersediaan lahan. Seluruh pelaksanaan konstruksi gedung yang ada masih menggunakan sistem struktur pelat konvensional (pelat dengan penumpu balok). Penggunaan tipe pelat dengan tumpuan balok pada struktur bentang panjang akan berdampak terhadap besarnya dimensi struktur dan besarnya lendutan, untuk mengatasi hal tersebut pada perencanaan digunakan alternatif berupa pengunaan sistem waffle slab. Pembangunan gedung Hotel Amarsvati merupakan studi kasus pada perencanaan ini. Gedung ini memiliki lebar, panjang dan tinggi berturut-turut 14 m, 31,5 m dan 50,1 m. Mutu bahan yang digunakan berupa beton f’c 30 MPa dan baja fy 400 MPa (tulangan deform) dan fy 240 MPa (tulangan polos). Tahapan analisis dimulai dengan permodelan dan analisa struktur menggunakan program ETABS 2016 sehingga didapatkan gaya-gaya dalam, dilanjutkan ketahap perencanaan elemen struktur dan terakhir penggambaran elemen struktur. Didapatkan hasil perencanaan ulang berupa pelat lantai dan atap setebal 65 mm, balok waffle dengan lebar 150 mm dan tinggi 300 mm, serta dimensi band beam dengan lebar 1050 mm dan tinggi 300 mm, khusus untuk lantai 11-12 karena fungsi ruang yang berbeda maka tinggi balok band beam dan balok waffle dibesarkan menjadi 350 mm. Jarak antar as kolom pada hasil perencanaan diperpanjang dari 7 m (eksisting) menjadi 10,5 m. Berat dan volume gedung redesign dengan sistem waffle slab with band beam lebih kecil 14 % dibandingkan gedung eksisting.
Kata Kunci: Waffle Slab, Band beam, Pelat.
iv
ABSTRACT
The construction of a multi-story building on the island of Lombok West Nusa Tenggara, is increasing rapidly, this is because the development of vertical direction is more efficient from economic aspects and land availability. The entire construction of existing buildings is still using conventional plate structure system (plate with beam support). The use of plate type with beam support in long span structure will have an effect on the increasing of structure dimension and the amount of deflection, to overcome it an alternative that used is the use of waffle slab system. . The construction of the Amarsvati Hotel building is a case study on this design. This building has a width, length and height of 14m, 31,5m and 50,1m respectively. The quality of material used is concrete f'c 30 MPa and steel fy 400 MPa (deform reinforcement) and fy 240 MPa (plain reinforcement).Stages of analysis begins with modeling and structural analysis using ETABS 2016 program to obtain i nner forces, followed by the planning of structural elements and the last si drawing of structural elements. The result of redesign are floor 65 mm thick, waffle beam with width 150 mm and depth 300 mm, and dimension beam with width 1050 mm and depth 300 mm, because a different function of floor 11-12 the depth band beam And the waffle beam was raised to 350 mm. The distance between the columns in the planning results is extended from 7 m (existing) to 10.5 m. Weight and volume of redesign building with waffle slab system with beam band smaller 14% compared to existing building.
Keywords: Waffle Slab, Band beam, Plate.
v
PENDAHULUAN
Pembangunan gedung bertingkat di pulau Lombok, Nusa Tenggara Barat semakin meningkat dengan pesat, hal ini dikarenakan pemilihan pengembangan pembangunan arah vertikal dapat lebih efisien dari aspek ekonomi dan ketersediaan lahan. Dari seluruh pelaksanaan konstruksi gedung yang ada masih menggunakan sistem struktur seperti pada umumnya. Salah satu sistem struktur yang umumnya digunakan adalah sistem struktur pelat dengan penumpu balok, yaitu sistem struktur lantai yang terdiri dari adanya balok induk dan balok anak (Nasution,2009). pada dasarnya pemilihan sistem struktur haruslah sesuai dengan kebutuhan dan keadaan lokasi perencanaan pembangunan suatu gedung. Pada daerah pulau Lombok dengan wilayah gempa 4 dibutuhkan suatu sistem struktur yang memiliki kekakuan pelat yang cukup besar guna menghindari pengaruh getaran gempa terhadap keamanan suatu struktur. Salah satu solusi sistem struktur yang tepat untuk mengatasi permasalahan ini adalah penggunaan waffle slab. Waffle slab adalah kumpulan balok T yang saling menyilang dan menyatu pada bidang horizontal di mana gaya-gaya dominan yang bekerja adalah tegak lurus terhadap bidang tersebut dan
titik hubung balok T ini bersifat kaku (Nasution,2009). Pada struktur Hotel Amarsvati jarak antara kolom terbilang pendek, untuk mengefisienkan jumlah kolom, meningkatkan fleksibilitas ruang, meringankan berat lantai, mengurangi momen lantai, dan menghemat bahan maka pelat diganti dengan rusuk dua arah. Sehingga dalam perencanaan ini, gedung Hotel Amarsvati akan dibangun menggunakan sistem struktur waffle slab. LANDASAN TEORI
Tinjauan Pustaka
Pelat beton bertulang yaitu struktur tipis yang dibuat dari struktur beton bertulang dengan bidang yang arahnya horizontal, dan beban bekerja tegak lurus terhadap bidang tersebut. Ketebalan bidang pelat ini relatif sangat kecil dibanding dengan bentang panjang dibagi lebar bidangnya. Pelat beton bertulang ini sangat kaku dan arahnya horizontal, sehingga pada bagunan gedung, pelat ini berfungsi sebagai diafragma atau unsur pengaku horizontal yang sangat bermanfaat untuk mendukung ketegaran balok portal (Asroni,2010). Sistem pelat terdiri dari beberapa macam yaitu sistem flat plate , sistem waffel slab, sistem flat slab, rib slab dan sistem pelat konvensional. masing-masing sistem pelat memiliki kelebihan dan kekurangan tersendiri. pemilihan berbagai sistem pelat ini disesuaikan dengan tujuan
1
dari struktur (Susanti, 2016).
yang
diinginkan
Pada struktur pelat semakin besar bentang maka akan semakin besar momen yang ditimbulkan, yang artinya semakin tebal pelat tersebut. sebagai akibat penggunaan tebal pelat, berat sendiri struktur akan sangat bertambah. Karena itu pelat sering dilubangi agar mengurangi berat sendirinya tanpa mengurangi tinggi struktural secara berarti, sistem demikian yang disebut Waffle Slab. (Schodek,1991) Landasan Teori Pengertian Waffle Slab Pelat berusuk dua arah atau waffle slab yaitu kumpulan balok T yang saling menyilang dan menyatu pada bidang horizontal dimana gaya-gaya dominan yang bekerja adalah tegak lurus terhadap bidang tersebut dan titik hubung balok T ini bersifat kaku. Pada umumnya pelat berusuk dua arah atau waffle slab ini menggunakan bahan dari konstruksi beton bertulang dengan ketebalan pelat yang tipis dan pemakaian besi tulangan yang cukup hemat pada pelatnya dikarenakan pelat berusuk dua arah atau waffle slab ini memiliki kekakuan yang besar pada pelat sehingga lendutan pada pelat relatif kecil. Di sisi lain pelat berusuk dua arah atau waffle slab juga berpengaruh pada tata letak kolom. Semakin kecilnya lendutan pada balok maka jarak antar kolom pada portal bisa lebih jauh dari
struktur yang biasa dan pada umumnya bisa mencapai bentang 7,5 – 12,5 meter (Nasution, 2009). Tipe Waffle Slab Sistem struktur pelat Waffle terdiri dari kumpulan balok rusuk dengan solid heads pada kolom (Gambar 1 a) atau dengan balok lebar pada kolom (Gambar 1 b). Konstruksi pelat waffle lebih dapat mereduksi beban mati jika dibandingkan dengan konstruksi pelat konvensional serta tebal pelat yang dapat diperkecil dengan memperkecil jarak antar rusuk.
Gambar 1 Tipe Waffle Slab (Sumber: Galeb dkk, 2011) Pada penelitian ini tipe waffle slab yang dipilih sebagai desain pelat lantai yang digunakan adalah tipe B yaitu waffle Slab with band beam . Menurut Galeb (2011), adapun beberapa pertimbangan pemilihan
2
tipe waffle berikut:
slab adalah sebagai
a) Nilai desain optimum untuk rasio efektif tinggi dengan panjang jarak bentang (d/l) pada waffle slab with solid heads antara (1/28-1/19), sementara itu waffle slab with band beams didapatkan hasil perbandingan antara (1/31-1/18). b) Nilai desain optimum untuk jarak tengah ke tengah antara rusuk pada tipe waffle slab with solid heads didapatkan (6.57%-14.76%) dari panjang bentang. Sedangkan pada waffle Slab with band beam didapatkan jarak tengah ke tengah antara rusuk sebesar (8.22%16.23%) dari panjang bentang. c) Nilai desain optimum lebar rusuk yang digunakan untuk bentang di bawah 15m adalah antara 191mm350mm untuk waffle slabs with solid heads dan 388 mm-486mm untuk waffle slabs with band beams. d) Nilai optimum pada tebal pelat untuk penggunaan waffle slab with solid heads sebesar (65-75)mm dan untuk penggunaan waffle slab with band beams (62-72)mm. e) kebutuhan dari perancah yang dibutuhkan untuk waffle slabs with solid heads berkisar antara (85%137%) dan untuk waffle slabs with band beams berkisar (30%-64%).
Kelebihan Waffle Slab Beberapa kelebihan sistem struktur Waffle Slab antara lain:
a) Tebal pelat waffle slab memiliki tebal pelat lebih tipis 40% dari sistem pelat konvensional (Susanti,2016). b) Penggunaan waffle slab dapat menghemat penggunaan kolom sebesar 55,57% dibanding dengan sistem pelat konvensional (Susanti,2016). c) Perletakan pada sistem waffle slab lebih panjang 66,67% dibanding dengan sistem pelat konvensional (Susanti,2016). d) Penggunaan Waffle Slab dapat meminimalisir rata-rata 200% dari nilai lendutan pelat dengan sistem pelat konvensional (Susanti,2016). e) Penggunaan waffle slab dapat berdampak terhadap pemakaian besi tulangan yang cukup hemat pada pelatnya (Nasution,2009). f) Dengan metode perencanaan langsung didapatkan balok pada waffle slab menahan 20% dari momen yang dipikul oleh kolom (Ibrahim ,2014) g) Penggunaan sistem waffle slab dapat mengurangi biaya struktur sampai dengan 20% (Raut dkk, 2015). h) Sangat cocok digunakan untuk struktur bangunan dengan bentang 7-16 m, untuk bentang yang sangat panjang sehingga dibutuhkan posttensioning (Gawade, 2017). i) Penggunaan waffle slab terbilang ekonomis dari segi bahan berupa 3
beton dan baja jika dibandingkan dengan flat Slab. Menghemat 15% beton dan 10% baja jika dibandingkan terhadap balok T (Gawade, 2017). j) Sistem waffle Slab terbilang sistem struktur yang ringan, hal ini disebabkan karena waffle Slab dapat mereduksi besarnya rangka (Gawade, 2017). k) Mempunyai bentuk yang seragam dengan berbagai variasi dan cetakannya dapat digunakan berulang kali (Gawade, 2017). l) Dapat mendistribusikan beban dan momen pada kedua arah bentangnya secara merata (Gawade, 2017). m)Mempunyai sifat fleksibilitas ruang yang cukup tinggi dan simpel, sehingga lebih leluasa dalam mengikuti pembagian panel-panel eksterior maupun partisi interiornya (Gawade, 2017). Pembebanan Perencanaan Pembebanan Dalam studi ini dalam perencanaan pembebanan digunakan beberapa acuan standar sebagai berikut:
a) Beban Minimum Untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur lain (SNI-17272013) b) Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI1726-2012)
Kriteria Pembebanan Dalam perencanaan suatu struktur gedung harus diperhitungkan beban-beban yang bekerja diatasnya. Berdasarkan SNI-1727-2013 dan SNI- 1726-2012, struktur sebuah gedung harus direncanakan kekuatannya terhadap kombinasi dari beban-beban berikut:
a. Beban mati, dinyatakan dengan lambang (DL); Beban mati adalah berat dari semua bagian suatu gedung yang bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan. a) Beban mati akibat berat sendiri bangunan Berat sendiri bahan bangunan adalah berat dasar masing-masing komponen yang digunakan dalam pengerjaan suatu struktur. b) Beban mati akibat berat sendiri komponen gedung Berat sendiri komponen gedung adalah berat dasar masing-masing komponen yang digunakan dalam pengerjaan suatu struktur. c) Beban mati akibat kolam Pada saat terjadinya goncangan pada tangki air terjadi peningkatan tekanan dasar, dimana dinding penahan air akan menerima tekanan lateral hidrodinamik dan dasar tangki akan menerima tekanan hidrostatik arah vartikal. b. Beban Hidup (LL)
4
Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan gedung dan di dalamnya termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah.
mungkin terjadi mengacu untuk struktur Waffle Slab pada SNI-28472013, sesuai dengan pasal 8.13.6.1 Tebal slab dihitung dengan Persamaan 1.
c. Beban gempa, dinyatakan dengan lambang (E)
Dimana: S : Jarak bersih antar rusuk balok waffle slab dimana harus lebih kecil dari 750 mm (SNI-2847-2013). t : Tebal pelat
Beban gempa adalah semua beban yang bekerja pada suatu struktur akibat dari pergerakan tanah yang disebabkan karena adanya gempa bumi yang mempengaruhi struktur tersebut. Adapun beberapa metode analisis pengaruh gaya gempa yang umumnya digunakan terhadap suatu struktur antara lain metode statik ekuivalen, renponse spectrum, dan time history. d. Beban angin, dinyatakan dengan lambang (W) Bangunan gedung dan struktur lain,termasuk Sistem Penahan Beban Angin Utama (SPBAU) serta seluruh komponen dan klading gedung, harus dirancang dan dilaksanakan untuk menahan beban angin seperti yang ditetapkan menurut Pasal 26 sampai Pasal 31 SNI 1727 2013. Pelat lantai Pelat lantai dengan sistem Waffle Slab terdiri dari pelat dan balok rusuk, untuk Waffle Slab with band beam balok terdiri dari balok rusuk dan band beam sendiri. Perhitungan ketebalan pelat lantai untuk mengendalikan lendutan yang
− ≤
t ≥ 50mm
(1)
Balok
Pada sistem Waffle Slab with band beam balok terdiri dari balok rusuk dan band beam sendiri. Perhitungan lebar balok pada waffle slab mengacu pada SNI-2847-2013 untuk struktur balok joist, dimana lebar rusuk tidak boleh kurang dari 100 mm, dan harus mempunyai tinggi tidak lebih dari 3½ kali lebar minimum badannya. Menurut Geleb (2011), perhitungan lebar diperhitungkan dengan Persamaan 2:
br ≥S750 mm
(2)
dengan, S
= jarak antar rusuk (mm)
Kolom
Kolom adalah batang tekan vertikal dari rangka (frame) struktural yang memikul beban dari balok (jika ada). Kolom meneruskan beban beban dari elevasi atas ke elevasi yang lebih bawah hingga akhirnya sampai ke tanah melalui fondasi.
5
Dalam merencanakan kolom perlu diwaspadai, yaitu dengan memberikan kekuatan cadangan yang lebih tinggi dari pada yang dilakukan pada balok dan elemen struktural horizontal lainnya, terlebih lagi karena keruntuhan tekan tidak memberikan peringatan awal yang cukup jelas (Nawy,1998). a. Kolom pendek dan kolom panjang Suatu komponen struktur tekan pada portal bergoyang, dikatakan pendek atau panjang apabila perbandingan kelangsingannya memenuhi syarat perbandingan panjang tekuk kolom (kl u) terhadap radius girasi (r) seperti yang terdapat dalam Persamaan 3 dan Persamaan 4. (3)
≤ 22 ,kolom pendek 100≥ ≥ 22, Kolom panjang (4)
dengan : Nilai r boleh diambil 0,3 h untuk kolom persegi. b. Kolom Panjang Apabila nilai perbandingan kelangsingan untuk kolom pendek tidak terpenuhi, maka komponen struktur tekan dikatakan kolom panjang. Sehingga diperlukan suatu faktor pembesaran momen agar dapat menambah kekuatan nominal dari kolom panjang tersebut yang dinyatakan dengan Persamaan 5.
δsy
= −(∑P⁄ϕ ∑Pc) >1
(5)
Sehingga diperoleh momen rencana terfaktor yang diperbesar dinyatakan dengan Persamaan 6.
Mc
= M22b+ δs M22s
(6)
Fondasi
Fondasi merupakan elemen struktur paling bawah dan berfungsi meneruskan beban yang diterima dari bangunan yang ada di atasnya. Secara umum fondasi dibagi menjadi dua yaitu fondasi dangkal ( shallow foundation) dan fondasi dalam (deep foundation ). Secara umum Fondasi yang umumnya digunakan untuk bangunan gedung tinggi adalah fondasi tiang pancang. Fondasi tiang digunakan untuk mendukung struktur/bangunan bila lapisan kuat terletak sangat dalam. Daya dukung tiang adalah kemampuan atau kapasitas tiang dalam mendukung/memikul beban. Dalam beberapa literatur digunakan istilah pile capacity atau pile carrying capacity.Daya dukung tiang terdiri dari daya dukung tiang tunggal dan daya dukung tiang kelompok. a. Daya dukung Tiang Tunggal Perhitungan kapasitas dukung aksial dan lateral tiang tunggal dapat dihitung dengan cara sebagai berikut. a) Kapasitas dukung aksial berdasarkan uji SPT b) Kapasitas dukung aksial berdasarkan kekuatan bahan c) Kapasitas dukung aksial berdasarkan uji sondir (Bagemann)
6
d) Kapasitas dukung lateral tiang dengan metode bros b. Kapasitas dukung tiang kelompok Kapasitas kelompok tiang tidak selalu sama dengan jumlah kapasitas tiang tunggal yang berada dalam kelompoknya. Hal ini terjadi jika tiang dipancang dalam lapisan pendukung yang mudah mampat atau dipancang pada lapisan tanah yang tidak mudah mampat, namun di bawahnya terdapat lapisan lunak. Dalam kondisi tersebut, stabilitas kelompok tiang tergantung dari dua hal, yaitu :
Kapasitas dukung tanah di sekitar dan di bawah kelompok tiang dalam mendukung beban total struktur. Pengaruh penurunan konsolidasi tanah yang terletak di bawah kelompok tiang.
METODE PERENCANAAN
Deskripsi Model Struktur
Hotel Amarsvati merupakan struktur gedung yang difungsikan sebagai penginapan dengan bentuk struktur beraturan. yang terdiri dari 2 tower yang terpisah. Bangunan tower kondominium hotel ini terdiri dari 13 lantai + 1 lantai dak atap. Struktur bangunan ini dirancang dengan menggunakan konstruksi beton. Bangunan hotel Amarsvati berada di daerah Malimbu-Lombok Utara yang berdiri pada kondisi tanah lunak (SE) dan Sistem pelat lantai yang
digunakan adalah sistem pelat dua arah. Data Bahan a. Mutu Beton Mutu beton yang digunakan pada kolom, balok, pelat lantai struktural serta konstruksi beton bertulang lainnya adalah mutu beton dengan kuat tekan (f’c) = 30 MPa. b. Mutu Baja Tulangan Baja tulangan yang digunakan pada gedung kondominium hotel Amarsvati ini adalah baja tulangan ulir dengan kuat leleh (fy) = 400 Mpa. c. Modulus Elastisitas Beton Mutu beton dengan kuat tekan (f’c = 30 MPa) = 25742,960 Mpa Bagan Alir Perencanaan
Bagan alir perencanaan yang dilakukan sesuai dengan Gambar 2. ANALISIS DAN PERANCANGAN
Umum
Proses analisis perhitungan struktur menggunakan software ETABS 2016. Hasil dari analisis berupa data gaya dalam struktur, lendutan maksimum dan simpangan maksimum yang selanjutnya hasil dari analisis tersebut dapat digunakan sebagai dasar dalam perencanaan ulang Hotel Amarsvati dengan menggunakan sistem waffle slab. Data Masukan Bentang Struktur
7
Beberapa jumlah kolom pada perencanaan awal akan dihilangkan, sehingga bentang pelat lantai lebih panjang,
Adapun
gambaran
perbandingan bentuk desain eksisting dengan bentuk hasil perencanaan ulang dengan waffle slab dapat dilihat pada Lampiran 1 dan Lampiran 2 .
Gambar 2 Bagan Alir Perencanaan Struktur Dengan Sistem Waffle Slab. Tinggi Struktur Tinggi struktur diukur dari dasar fondasi, dimana dalam perancangan ini tinggi struktur akan disesuaikan dengan tinggi struktur pada
perancangan awal atau perancangan eksisting. Tinggi struktur dapat dilihat pada Lampiran B. Material Struktur Struktur hotel Amarsvati didesain menggunakan data material dengan mutu bahan dan persyaratan yang sesuai dengan standar peraturan yang ada, yaitu sebagai berikut. a. Beton Dalam perancangan struktur ini, akan digunakan mutu beton dengan uraian sebagai berikut. Kuat tekan beton, (f’c)= 30 MPa b. Baja Tulangan Dalam perancangan struktur ini, akan digunakan mutu baja tulangan sebagai berikut. a) Diameter ≤ 12 mm menggunakan baja tulangan polos BJTP 24 dengan tegangan leleh, f y = 240 MPa. b) Diameter ˃ 12 mm menggunakan baja tulangan deform BJTD 40 dengan tegangan leleh, f y = 400 MPa. Dimensi Komponen Struktur Dimensi komponen struktur yang digunakan dalam perancangan ulang Hotel Amarsvati ini adalah sebagai berikut: a. Pelat Waffle Slab Perhitungan ketebalan pelat lantai pada waffle slab mengacu pada SNI-2847-2013 untuk struktur balok joist , sesuai dengan pasal 8.13.6.1 tebal slab tidak boleh kurang dari seperduabelas jarak bersih antar rusuk, atau tidak kurang dari 50 mm balok, sehingga:
8
S b ≤ t ≥ 50mm 12 t = 1000250 12 = 62,5 ≈ 65 mm b. Balok Rusuk Waffle Slab Perhitungan lebar rusuk pada waffle slab mengacu pada SNI-28472013 untuk struktur balok joist, dimana lebar rusuk tidak boleh kurang dari 100 mm, dan harus mempunyai tinggi tidak lebih dari 3½ kali lebar minimum badannya. Menurut Geleb (2011), perhitungan lebar diperhitungkan dengan rumus:
b ≥ S 750 mm b ≥ 900 750 mm b = 150 mm Tabel 1 Dimensi balok tiap lantai
Tabel 2 Dimensi band beam pada tiap lantai Dimensi
Lantai Lantai 1-10 Lantai 11-12 Lantai 13-14
b 1050 1050 1050
H 300 350 300
d. Kolom Dimensi kolom dihitung dengan perhitungan sistem pelat 2 arah, Adapun dimensi kolom yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 3.
Lantai
waffle pada
Dimensi b
h
Lantai 1-10 Lantai 11-12
150 150
300 350
Lantai 13-14
150
300
c. Band Beam pada Waffle Slab Pada perencanaan ini tipe waffle slab yang digunakan adalah waffle slab with band beam , Adapun syarat lebar band beam menurut Geleb (2011), adalah lebar band beam harus lebih besar atau sama dengan lebar kolom dan dapat dirumusukan sebagai berikut:
lb=S+b =900+150
Dengan, S = Jarak antar rusuk b = Lebar rusuk
Tabel 3 Rekapitulasi dimensi kolom
dengan, S = jarak antar rusuk (mm)
Lantai
= 1050 mm
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Bentang 7 m B H 400 450 400 450 400 450 400 450 400 500 400 500 400 500 400 500 400 550 400 550 400 550 400 550 400 550 400 600 400 600
Bentang 10,5 m b H 550 600 550 600 550 600 550 600 550 650 550 650 550 650 550 650 550 700 550 700 550 700 550 700 550 700 550 750 550 750
e. Fondasi Fondasi pada perencanaan struktur ini diasumsikan sebagai jepit,
9
karena fondasi menggunakan tiang pancang. Sehingga adapun gambaran permodelan struktur dengan sistem waffle Slab with band beam tertera pada Gambar 3. Kombinasi Pembebanan Struktur Berdasarkan SNI-1727-2013 dan SNI- 1726-2012, struktur sebuah gedung harus direncanakan kekuatannya terhadap kombinasi dari beban-beban mati, hidup, angin dan gempa.
d) e) f) g) h) i) j) k) l) m) n) o) p) q) r) s)
U = 0,9 DL + 1,0 EQx + 0,3 EQy U = 0,9 DL - 1,0 EQx - 0,3 EQy U = 0,9 DL + 1,0 EQx - 0,3 EQy U = 0,9 DL - 1,0 EQx + 0 ,3 EQy U = 0,9 DL + 1,0 EQy + 0,3 EQx U = 0,9 DL - 1,0 EQy - 0,3 EQx U = 0,9 DL +1,0 EQy - 0,3 EQx U = 0,9 DL - 1,0 EQy + 0,3 EQx U = 1,2 DL + 1,0 LL + 1,0 EQy + 0,3 EQx U = 1,2 DL + 1,0 LL - 1,0 EQy - 0,3 EQx U = 1,2 DL + 1,0 LL + 1,0 EQy - 0,3 EQx U = 1,2 DL + 1,0 LL - 1,0 EQy + 0,3 EQx U = 1,2 DL + 1,0 LL + 1,0 EQx + 0,3 EQy U = 1,2 DL + 1,0 LL - 1,0 EQx - 0,3 EQy U = 1,2 DL + 1,0 LL + 1,0 EQx - 0,3 EQy U = 1,2 DL + 1,0 LL - 1,0 EQx + 0,3 EQy
Keterangan: DL : Beban mati LL : Beban hidup WL : Beban angin E : Beban gempa Pembebanan Struktur
Didalam analisis struktur ini, banyak asumsi dan idealisasi yang diterapkan dalam memberikan atau menyalurkan beban-beban yang bekerja pada struktur, guna menyederhanakan pola pembebanan yang rumit akibat tipe dan desain struktur, namun tanpa mengurangi besaran dari beban yang bekerja. Gambar 3 Permodelan Struktur Hotel Amarsvati dengan ETABS Dengan mengacu pada kombinasi pembebanan SNI 17262012, standar kombinasi pembebanan sebagai berikut : a) U = 1,4 DL b) U = 1,2 DL + 1,6 LL c) U = 1,2 DL + 0,5WL + 1,6 LL
Perhitungan Beban Pada Pelat Beban mati yang dimasukan pada pelat berupa beban akibat Spesi , pasir, keramik, instalasi elektrikal dan plumbing dan berat vertikal air.
Beban hidup yang dimasukan didasarkan pada fungsi ruang pada tiap lantai dengan mengacu pada SNI 1727 2013.
10
Perhitungan Beban Pada Balok Pada gedung Hotel Amarsvati jenis dinding yang digunakan adalah dengan mengiakan dinding bata ringan sehingga beban pada balok yang dihitung adalah beban mati akibat berat dinding bata ringan dengan berat 6,5 KN/m 3, beban lift dan beban akibat struktur tangga. Perhitungan Beban Angin Menurut SNI 1727 2013, Bangunan gedung dan struktur lain , termasuk sistem penahan beban angin utama (SPBAU) dan seluruh komponen lainnya. Harus dirancang dan dilaksanakan untuk menahan beban angin berdasarkan pasal 26 sampai dengan 31.
Lat: -8.4384677 , Long: 116,039514) tertera pada Gambar 4.
Gambar 4 Grafik respon spektrum tanah lunak Gedung Amarsvati (Sumber : Website Puskim PU) Parameter percepatan respon gempa batuan dasar terpetakan hasil output website PUSKIM PU pada kondisi tanah lunak:
PGA (g) S s (g) S 1 (g) F a F v S MS (g) S M1 (g) S DS (g) S D1 (g) T 0 (detik) T S (detik)
Statik ekuivalen Statik ekuivalen adalah suatu cara analisis statik struktur, dimana metode ini merupakan metode penyederhanaan dari analisis dinamik. Beban gempa yang bekerja diasumsikan sebagai beban titik yang bekerja pada tiap lantai.
-
Response spectrum
Kontrol Simpangan
Pada analisis respon spektrum gempa, dapat dilakukan dengan otomatis. Data respon spektrum wilayah gempa dapat diperoleh melalui alamat website, www.puskim.pu.go.id, serta Lokasi bangunan termasuk kelas situs SE (kondisi tanah lunak ), adapun gambar grafik respon spektrum tanah lunak Lokasi Gedung Amarsvati (
Simpangan maksimum berdasarkan SNI 1726 2002 dimana yang diizinkan tidak boleh melampaui 0,03/R x tinggi tingkat yang bersangkutan, Berikut data simpangan Story Respon Plot X dan Y tertera dalam Tabel 4.
Perhitungan Beban Gempa
= 0,445 = 0,985 = 0,388 = 0,918 = 2,447 = 0,904 = 0,950 = 0,603 = 0,633 = 0,210 = 1,050
Perencanaan Struktur
a. Penulangan balok
11
Pada perhitungan struktur balok rusuk dan band beam digunakan tinggi balok rusuk bervariasi 350mm dan 300mm dengan lebar 150 mm dan tinggi band beam bervariasi 350mm dan 300mm dengan lebar 1050 mm, dengan dimensi tulangan pokok 16 mm dan tulangan sengkang 8 mm. Hasil perhitungan tulangan dapat ilihat pada Lampiran 3. Tabel 4. Simpangan tiap lantai Respons Lantai Lantai
Elevasi
X-Dir
Y-Dir
Batas
M
Mm
Mm
Mm
14
50,1
105,648
62,962
187,875
13
47,5
101,079
115,447
178,125
12
43,5
92,454
115,269
163,125
11
39,5
83,514
109,323
148,125
10
36,25
76,180
103,226
135,938
9
33
68,396
95,861
123,750
8
29,75
60,254
87,509
111,563
7
26,5
51,856
78,360
99,375
6
23,25
43,345
68,592
87,188
5
20
34,902
58,607
75,000
4
16,75
26,740
48,363
62,813
3
13,5
19,104
38,026
50,625
2
10,25
12,280
27,774
38,438
1
7
6,691
17,847
26,250
b. Penulangan Lantai waffle slab Pada perhitungan pelat dengan luas bersih 750 x 750 didapat tulangan pada daerah tumpuan dan lapangan pada arah x dan ya dipasang tulangan diameter 6 mm dengan jarak 130 mm. c. Perhitungan Kolom Pada perhitungan kolom, tulangan Utama digunakan D22
sedangkan tulangan sengkang digunakan Ø10 mm, dengan mutu bahan f’c 30 MPa dan Fy 400 MPa (tulangan pokok) dan fy 240 MPa (tulangan sengkang). Adapun hasil perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 4. d. Fondasi Melihat karakteristik tanah dan kedalaman tanah keras maka pada perencanaan ulang gedung Hotel Amarsvati menggunakan jenis fondasi tiang pancang, dengan jenis tiang pancang beton bertulang tampang lingkaran, diameter tiang pancang sebesar 0,50m. Mutu bahan yang digunakan f’c 30 MPa dan Fy 400 MPa. Adapun hasil perhitungan fondasi dapat dilihat pada Lampiran 5 Perhitungan Volume
Perhitungan berat untuk tiap-tiap lantai gedung dapat menggunakan software ETABS dengan tampilan output . ton/m3. Maka rincian berat dan volume beton tiap-tiap elemen tersebut dapat dilihat pada Tabel 8 dan Lampiran 6. dan Perhitungan persentase penurunan berat adalah sebagai berikut:
penurunan = − B ss B x 100 B ss peningkatan = − 3495,83 4079,602 4079,602 x 100 = 14,304%
12
KESIMPULAN DAN SARAN
dengan tulangan utama D16 dan
Kesimpulan
tulangan sengkang ø8.
Berdasarkan hasil analisis yang
d) Dimensi kolom digunakan:
telah dilakukan pada gedung dengan
A1 400×450 mm; A2 550×600
menggunakan
ETABS.
mm; A3 400×500 mm, A4
untuk menganalisa gaya dalamnya,
550×650 mm ; A5 400×550 mm
maka kesimpulan yang dapat diambil
; A6 550×700 mm, A7 500×650
dari desain ulang gedung Hotel
mm dan A8 550×750 mm
Amarsvati
menggunakan
Secara umum tulangan utama
sistem balok waffle slab ini antara lain
D22 dan tulangan sengkang
sebagai berikut:
D12, khusus untuk A8 550×750
a. Dalam perencanaan, material yang
mm
program
dengan
menggunakan
digunakan adalah mutu beton f’ c =
utama
30 MPa untuk struktur pelat,
sengkang D12.
balok, kolom, dan tiang pancang,
e) fondasi
D29
tulangan
dan
yang
tulangan
menggunakan
dengan mutu baja f y = 400 MPa
jenis fondasi tiang pancang
(deform) dan f y = 240 MPa (polos).
berdiameter
Sehingga
dimensi pilecap TP12
(12
tiang)
dan
diperoleh
komponen-komponen
dimensi strukur
0,5
m dengan
4,8×2,8×1
m
gedung sebagai berikut:
pilecap
a) Dimensi pelat lantai dan pelat
2,8×2,8×1 m dan tanah keras
atap dengan ketebalan 65 mm,
maksimum pada kedalaman 18
dengan tulangan D6.
m.
b) Dimensi balok waffle berbentuk
TP9
(9
b. Pengaruh penggunaan
tiang)
waffle slab
persegi dengan lebar 150 mm
with band beam terhadap hasil
dan tinggi 350 mm dan 300
perencanaan Antara lain:
mm, dengan tulangan utama
a) Volume beton pada gedung
D16 dan tulangan sengkang ø6.
redesign dengan sistem waffle
band beam berbentuk
slab with band beam lebih kecil
c) Dimensi
persegi dengan lebar 1050 mm
berkisar
14%
dibandingkan
dan tinggi 350 mm dan 300 mm
13
dengan volume beton pada gedung eksisting. b) Jarak antar as kolom pada hasil perencanaan diperpanjang dari eksisting 7 m menjadi 10,5 m. Saran
Berdasarkan hasil analisis struktur gedung yang telah diredesign, maka saran yang bisa dilakukan untuk perencana berikutnya adalah : a. Perancangan selanjutnya dapat dicoba menggunakan sistem waffle
slab with solid head. b. Perancangan selanjutnya dapat pula dicoba merencanakan waffle slab dengan bentuk rusuk segitiga ataupun dengan grid menyilang. c. Perancangan selanjutnya dapat pula dicoba merencanakan waffle slab dengan balok berbentuk trapesium
14
DAFTAR PUSTAKA
Asroni, A., 2010,
Balok dan Pelat
Beton Betulang , Graha Ilmu, Yogyakarta. Badan Standardisasi Nasional, 2013, SNI-2847-2013 , Tata Cara
Perencanaan Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung . Badan Standardisasi Nasional, 2012, SNI-1726-2012 , Tata Cara
Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung . Badan Standardisasi Nasional, 2002, SNI-1726-2002 , Tata Cara
Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung . Badan Standardisasi Nasional, 2013, SNI-1727-2013, Beban
Minimum untuk Perancangan Gedung dan Struktur Lainnya. Desain Spektra Indonesai, diakses 8 Februari 2017, hhtp://www.puskim.pu.go.id/Apl ikasi/desain_spektra_indonesia_ 2011/. Galeb, A.C., Atiyah, Z.F., “Optimum
design of reinforced concrete waffle slabs”. International Journal of Civil and Structural Engineering, Vol.1, No 4, (2011) Gawade, A.,Yadav, M., Jaiswal, S., “ Flat Grid or Waffle System” 8 Februari 2017.hhtp://www.slideshare.net/ mobile/agawade34/flat- grid -
waffle-slab
Ibrahim, A., “ Analysis
of Two-way Ribbed and Waffle Slabs with Hidden Beams”, International
Journal for Computational Civil and Structural Engineering. January (2014). Nasution, A., 2009, Analisis dan Desain Struktur Beton Bertulang , Penerbit ITB, Bandung. Nawy, E G., 1998, Beton Bertulang (Suatu Pendekatan Dasar). Refika Adiatma, Bandung. Pamungkas, A., Harianti E., 2009,
Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa, ITSPress, Surabaya. Raut, A.S., Shah, R. S.,” Review on Comparative Study of R.C.C. Waffle Slab Vis-À-Vis Prestressed Concrete Waffle Slab”. International Jurnal of Research in Engineering, Science and Technologies.Vol.1,No.8, (2015) Schodek, D. L., 1998, Struktur , Refika, Bandung. Susanti, E.,Youlanda, N.A., Winaya, A., “Studi Perbandingan Pelat
Berusuk Dua Arah (Waffle Slab) Dan Pelat Konvensional ”. Jurnal TEK. Vol.20, No.1, (2016)
LAMPIRAN
Lampiran 1
Gambar denah eksisting hotel Amarsvati.
Lampiran 2
Gambar denah redesign hotel Amarsvati dengan
waffle slab.
Lampiran 3
Hasil perhitungan balok Waffle dan band beam Dimensi Lantai
Lantai 10 Lantai 11 Lantai 12 Lantai 13 Lantai 14
Tipe balok
Band Beam Waffle Band Beam Waffle Band Beam Waffle Band Beam Waffle Waffle
b (mm)
h (mm)
1050 150 1050 150 1050 150 1050 150 150
300 300 350 350 350 350 300 300 300
Momen Tumpuan (KN.m)
Momen Lapangan (KN.m)
216,834 92,732 294,545 152,964 312,153 194,421 168,236 51,544 23,165
86,700 100,862 120,904 158,403 156,851 180,672 77,027 47,366 10,26
Geser (KN)
Torsi (KN.m)
146,084 21,98 187,899 124,522 224,94 85,364 118,563 50,496 23,593
60,321 1,077 94,123 1,665 77,832 1,575 39,539 1,649 1,672
Tulangan M. Negatif
Tulangan M. Positif
Jarak Tulangan Sengkang
Tekan (D16)
Tarik (D16)
Tekan (D16)
Tarik (D16)
Tumpuan (mm)
Lapangan (mm)
4 2 4 2 4 5 3 2 2
12 6 13 8 14 11 9 3 3
3 2 3 2 3 2 3 2 2
10 5 11 7 11 8 10 5 5
140 125 165 125 165 125 140 125 125
140 170 165 170 165 170 140 170 170
Lampiran 4
Hasil perhitungan kolom Dimensi Lantai
Lantai 11-14 Lantai 710 Lantai 36 Lantai 12
Tipe Kolom
Tepi Dalam Tepi Dalam Tepi Dalam Tepi Dalam
b (mm)
h (mm)
550 400 550 400 550 500 600 600
600 450 650 500 700 700 750 750
Momen goyang, X (KN.m)
Momen goyang, Y (KN.m)
Momen Lentur, X (KN.m)
Momen Lentur, Y (KN.m)
Gaya Geser (KN)
Gaya Aksial (KN)
94,4635 151,8337 89,471 160,7359 98,0888 118,8005 117,004 93,7377
214,8702 87,6299 323,8363 116,5389 427,7822 120,8824 672,3795 246,1463
182,1805 18,4486 169,8706 14,0145 147,4358 4,9861 81,7136 2,9508
14,5852 22,1262 5,5571 24,4838 14,1809 27,0022 19,0797 21,6303
170,1579 127,1124 224,2103 125,5615 302,03 106,6893 244,0076 61,9271
1227,26 1526,85 3098,38 3006,10 4968,91 4583,91 3098,38 5458,94
Jumlah Tulangan Arah Arah X Y (D16) (D16) 9 10 8 7 8 10 7 9 10 13 5 7 8 11 6 8
Jarak Tulangan Sengkang ø12 (mm) 290 350 290 390 290 390 290 310
Tulangan Transversal Arah x (buah) 4 2 4 2 4 2 4 4
Arah Y (buah) 4 3 5 3 5 3 5 5
Lampiran 5
Hasil perhitungan fondasi
KODE
Nama kolom
Aksial (KN)
Momen X (KN.m)
TP12
C6, C8 dan C9 C5,C11,C13,C25,C26,C27,C3,C4,C7,C10,C 54,C24,C21,C2,C19,C18,C17 dan C15
7446,218
214,120
684,695
53,449
3929,459
259,067
607,182
56,251
TP9
Momen Y (KN.m)
Gaya Geser X (KN)
Gaya Geser Y (KN)
Luas Tulangan (D16)
Jarak Tulangan
155,521
Arah X (mm2) 13300
Arah y (mm2) 9800
Arah X (mm) 100
Arah Y (mm) 100
204,492
6300
6300
160
160
Lampiran 6
Rekapitulasi perbandingan berat struktur Berat Struktur Lantai
Eksisting
Redesign
Volume Struktur Selisih
Eksisting 3
Redesign 3
Selisih
Ton
ton
ton
m
m
m3
Lantai 14
38,6857
11,84847
26,83723
92,84568
28,43633
64,40935
Lantai 13
142,1471
129,6638
12,48332
341,153
311,1931
29,95997
Lantai 12 Lantai 11 Lantai 10 Lantai 9
310,3366 269,7795 264,1826 275,0795
299,7685 303,5205 267,1048 265,8697
10,56815 -33,741 -2,92215 9,20977
744,8078 647,4708 634,0382 660,1908
719,4443 728,4491 641,0514 638,0874
25,36356 -80,9783 -7,01316 22,10345
Lantai 8 Lantai 7 Lantai 6 Lantai 5
275,0795 275,0795 275,0795 275,0795
266,2356 266,5285 267,6039 269,5725
8,84395 8,55099 7,47559 5,50702
660,1908 660,1908 660,1908 660,1908
638,9653 639,6684 642,2494 646,974
21,22548 20,52238 17,94142 13,21685
Lantai 4 Lantai 3 Lantai 1 Lantai 1
275,0795 275,0795 281,7705 847,1437
269,5725 269,5725 273,8278 335,1368
5,50702 5,50702 7,94274 512,0069
660,1908 660,1908 676,2492 2033,145
646,974 646,974 657,1866 804,3284
13,21685 13,21685 19,06258 1228,817
Total
4079,602
3495,83
583,7766
9791,045
8389,982
1401,064
