Desain Elemen Struktur Bangunan Gedung Kuliah Umum

dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM)

Menggunakan Precast

Design Element Structure of Public Lecture Building with Intermediate

Moment Frame System Barrier (SRPMM) using Precast

Alzena Sekar Putri

1, Nugraha Bintang Wirawan

1

1Program Studi Teknik Sipil Institut Teknologi Sumatera, Jl. Terusan Ryacudu, Way

Huwi, Lampung Selatan, Indonesia

Abstrak

Struktur beton pracetak merupakan elemen bangunan yang menggunakan beton bertulang/tak

bertulang dengan komponen - komponen yang dicetak terlebih dahulu di tempat khusus (fabrication)

dan selanjutnya dipasang di lokasi proyek (installation). Kelebihannya antara lain pengerjaan yang relatif singkat, proses produksinya tidak tergantung cuaca, tidak memerlukan tempat penyimpanan

material yang luas, hemat akan bekisting dan penopang bekisting, serta kemudahan dalam

pelaksanaannya sehingga dapat mereduksi durasi proyek dan secara otomatis biaya yang dikeluarkan menjadi lebih kecil. Struktur Gedung Kuliah Umum berlokasi di Lampung Selatan yang dimodifikasi

struktur atap dak beton dengan ketinggian ± 15 m (termasuk atap dak beton) dengan sistem dilatasi

antar kolom menggunakan metode pracetak (precast). Sistem struktur gedung ini dirancang

menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM). Standar yang digunakan dalam perencanaan ini adalah perencanaan struktural menggunakan tata cara perhitungan struktur beton

untuk bangunan gedung (SNI 2847:2013), untuk menghitung pembebanan (SNI 1727:2013), dan

analisis gempa respons spektrum dengan acuan (SNI 1726:2012). Sambungan antar elemen pracetak menggunakan sambungan basah dan grouting.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengestimasi kebutuhan tulangan dan dimensi pada

elemen struktur Gedung Kuliah Umum, menghitung jarak dilatasi, dan untuk mengetahui apakah

simpangan pada gedung memenuhi simpangan ijin atau belum.

Kata kunci : Dilatasi, Struktur Gedung, Analisis Respon Dinamik, Pracetak, Sistem Rangka Pemikul Momen

Menengah.

Abstract

Precast concrete structures are building elements that use reinforced / unreinforced concrete

with components that are first printed in a special place (fabrication) and then installed at the project

site (installation). The advantages include relatively short workmanship, the production process does

not depend on the weather, does not require a large material storage space, saves formwork and formwork supports, and is easy to implement so that it can reduces project duration and

automatically costs incurred to be cheaper. The structure of the Public Lecture Building is located in

South Lampung which is modified by a deck roof structure with a height of ± 15 m (including a deck roof) with a dilatation system between columns using the precast method. This building structure

system is designed using the Intermediate Moment Frame System Bearer (SRPMM). Standards used

in this planning are structural planning using procedures for calculating concrete structures for buildings (SNI 2847: 2013), to calculate loading with reference (SNI 1727: 2013), and earthquake

response spectrum analysis with reference (SNI 1726: 2012). Connection between precast elements

using wet joints and grouting.

The purpose of this study is to estimate the reinforcement requirements and dimensions of the

structural elements of the Public Lecture Building, to calculate the dilatation distance between the two buildings, and to determine whether the deviation met the allowable deviation or not.

Keywords: Structural planning, SRBPMB, deflection, and ratio.

I. PENDAHULUAN

Pemakaian metode beton pracetak (precast) memiliki beberapa kelebihan dibandingkan

metode konvensional. Kelebihan tersebut meliputi waktu pengerjaan yang relatif singkat,

proses produksinya tidak tergantung cuaca, tidak memerlukan tempat penyimpanan material

yang luas, kontrol kualitas beton lebih terjamin, hemat akan bekisting dan penopang

bekisting, serta kemudahan dalam pelaksanaanya. Untuk tugas akhir ini digunakanlah metode

precast karena lebih ekonomis dan mudah dalam perencanaan dibandingkan dengan beton

konvensional.

Salah satu yang perlu diperhatikan dalam mendesain elemen struktur menggunakan

beton pracetak yaitu desain sambungan, maka pada perencanaan Gedung Kuliah Umum ini

direncanakan menggunakan sambungan basah (wet connection). Sambungan basah yaitu

sambungan yang menghubungkan antar beton pracetak dengan cara menghubungkan besi

tulangan dari beton pracetak pada beton pracetak lain dengan cara dicor ditempat.

Bangunan Gedung Kuliah Umum memiliki layout menyerupai huruf L. Menurut SNI

1726:2012 Tata Cara Untuk Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, dalam

kinerja struktur bangunan gedung disebutkan bahwa kinerja batas ultimit struktur bangunanan

gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat maksimum. Untuk mencagah benturan

berbahaya antar gedung atau antar bagian struktur bangunan harus dipisah dengan dilatasi.

Dengan adanya dilatasi, kemungkinan adanya korban akibat keruntuhan bangunan dapat

dikurangi.

Oleh karena itu tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk mendesain elemen struktur

precast pada gedung kuliah umum dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah

(SRPMM) yang biasa digunakan untuk gedung di wilayah resiko menengah menggunakan

pembebanan gempa repsons spektrum dengan bantuan pemodelan software, dan untuk

mencari jarak aman dilatasi pada gedung kuliah umum.

II. METODOLOGI PERENCANAAN

Berikut merupakan tahapan diagram alir pada perencanaan struktur Gedung Kuliah

Umum :

Gambar 1. Diagram Alir Perencanaan

Mulai

Permasalahan

Pengumpulan Data

Pembebanan

Analisis Struktur

dengan bantuan

aplikasi struktur

Desain dan pengecekan

hasil desain sesuai

dengan persyaratan

SNI

Selesai

Memenuhi

Tidak

memenuhi

Permodelan

Preliminary Design

A

Gambar 2. Diagram Desain Tulangan dan Simpangan

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Struktur Gedung Kuliah Umum direncanakan menggunakan material beton. Elemen struktur

seperti balok, kolom serta pelat menggunakan beton pracetak. Struktur Atas Gedung Kuliah

Umum direncanakan memiliki 2 bangunan yang dipisahkan dengan dilatasi antar kolom, dan

memiliki jumlah lantai sebanyak 4 lantai, lantai 2 dengan ketinggian 2,5 m, lantai 2 dan 3

memiliki ketinggian 4 m, dan atap dengan ketinggian 4,5 m, bila dijumlahkan total ketinggian

seluruhnya adalah 15 m. Perencanan dilakukan dengan melakukan pemodelan pada software

analisis struktur menggunakan gambar rencana yang telah direncanakan sebelumnya. Berikut

gambar denah lantai 1 hingga 4 yang digunakan sebagai acuan pemodelan, gambar potongan

pada pemodelan, serta gambar 3 dimensi pada pemodelan menggunakan software analisis

struktur.

Gambar 3. Denah Lantai 1

Gambar 4. Denah Lantai 2

Gambar 5. Denah Lantai 3-4

Gambar 5. Section 1- 5 dan Section 7- 11

Gambar 6. Potongan Memanjang Bangunan 1

Gambar 7. Potongan Melintang Bangunan 1

Gambar 8. Potongan Memanjang Bangunan 2

Gambar 9. Potongan Melintang Bangunan 2

Gambar 10. Gambar 3D Gedung Kuliah Umum

Dimensi elemen struktur yang digunakan pada perencanaan struktur atas Gedung Kuliah Umum

tertera pada tabel berikut :

Tabel 1. Dimensi Elemen Struktur

Elemen Struktur Dimensi (mm)

Kolom K1 & K2 450 x 450

K1.1 & K2.1 350 x 350

Balok

B1 700 x 350

B2 500 x 250

B3 400 x 250

Sloof TB1 550 x 300

TB2 450 x 250

Pelat S1 120

Atap 100

Bangunan 1

Bangunan 2

Elemen struktur beton direncanakan menggunakan material BJ56, dan perencanaan

tulangan mengacu pada SNI 2847-2013. Setelah dilakukan desain tulangan pada beton

pracetak, maka dilakukan pula pengecekan yang bertujuan mengecek apakah struktur yang

direncanakan aman atau tidak. Pengecekan yang dilakukan yaitu mengecek simpangan antar

lantai, defleksi pada balok dan kolom yang terjadi pada struktur GKU apakah masih dalam

batas yang diizinkan. Dimana syarat untuk simpangan pada kolom harus kurang dari H/200,

defleksi pada balok harus kurang dari L/240, dan simpangan antar lantai yang tidak boleh

melampaui simpangan ijin. Simpangan antar lantai, defleksi yang terjadi pada elemen struktur

GKU, dan jarak aman dilatasi pada GKU adalah sebagai berikut :

Tabel 2. Simpangan maksimum antar lantai arah X bangunan 1

Tabel 3. Simpangan maksimum antar lantai arah Y bangunan 1

Tabel 4. Simpangan maksimum antar lantai arah X bangunan 2

No Lantai H

(mm)

𝜹

(mm)

∆𝜹

(mm)

𝜹𝒙

(mm)

∆𝒂

(mm) Keterangan

1 Atap 15000 42,349 7,602 22,806 225 Memenuhi

2 Lantai 4 15000 34,747 11,344 34,032 225 Memenuhi

3 Lantai 3 15000 23,403 14,86 44,58 225 Memenuhi

4 Lantai 2 15000 8,543 6,899 20,697 225 Memenuhi

5 Lantai 1 15000 1,644 1,644 4,932 225 Memenuhi

No Lantai H

(mm)

𝜹

(mm)

∆𝜹

(mm)

𝜹𝒚

(mm)

∆𝒂

(mm) Keterangan

1 Atap 15000 20,256 3,051 9,153 225 Memenuhi

2 Lantai 4 15000 17,205 5,145 15,435 225 Memenuhi

3 Lantai 3 15000 12,06 7,425 22,275 225 Memenuhi

4 Lantai 2 15000 4,635 3,547 10,641 225 Memenuhi

5 Lantai 1 15000 1,088 1,088 3,264 225 Memenuhi

No Lantai H

(mm)

𝜹

(mm)

∆𝜹

(mm)

𝜹𝒙

(mm)

∆𝒂

(mm) Keterangan

1 Atap 15000 20,967 3,416 10,248 225 Memenuhi

2 Lantai 4 15000 17,551 5,25 15,75 225 Memenuhi

3 Lantai 3 15000 12,301 7,542 22,626 225 Memenuhi

4 Lantai 2 15000 4,759 3,656 10,968 225 Memenuhi

5 Lantai 1 15000 1,103 1,103 3,309 225 Memenuhi

Tabel 5. Simpangan maksimum antar lantai arah Y bangunan 2

Dalam menentukan nilai maksimum dilatasi maka diambil nilai simpangan yang terbesar diantara

kedua bangunan yaitu 58,479 mm. Dengan mempertimbangkan keamanan, jarak dilatasi yang

diambil sebesar simpangan maksimum ditambahkan dengan dimensi satu kolom, karena jarak

dilatasi pada permodelan struktur yaitu dari as ke as kolom.

𝛿𝑚𝑎𝑘𝑠 = 𝑑𝑦𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 + dimensi 1 kolom

= 58,479 mm + 450 mm

= 508,475 mm ≈ 550 mm

Defleksi maksimum pada balok perlantai bangunan 1 dan 2 tertera pada tabel berikut:

Tabel 6. Defleksi maksimum balok bangunan 1

Tabel 6. Defleksi maksimum balok bangunan 2

No No.

Frame Lantai

L

(m)

𝜹𝒎𝒂𝒌𝒔

(m)

1 1045 Atap 8 0,000833

2 833 Lantai 4 8 0,000868

3 17 Lantai 3 8 0,001076

4 2172 Lantai 2 8 0,000264

5 1470/ Lantai 1 8 0,000357

No Lantai H (mm) 𝜹 (mm) ∆𝜹

(mm)

𝜹𝒚

(mm)

∆𝒂

(mm) Keterangan

1 Atap 15000 43,808 7,937 23,811 225 Memenuhi

2 Lantai 4 15000 35,871 11,728 35,184 225 Memenuhi

3 Lantai 3 15000 24,143 15,389 46,167 225 Memenuhi

4 Lantai 2 15000 8,754 7,075 21,225 225 Memenuhi

5 Lantai 1 15000 1,679 1,679 5,037 225 Memenuhi

No No.

Frame Lantai

L

(m)

𝜹𝒎𝒂𝒌𝒔

(m)

1 119 Atap 8 0,00165

2 575 Lantai 4 8 0,00217

3 966 Lantai 3 8 0,00286

4 352 Lantai 2 8 0,00305

5 1554 Lantai 1 8 0,00242

IV. KESIMPULAN

Berdasarkan perhitungan desain elemen struktur dari hasil pemodelan struktur, maka

dapat disimpulkan :

1. Hasil desain elemen struktur telah memenuhi persyaratan Sistem Rangka Pemikul

Momen Menengah (SRPMM) yang mengacu pada SNI 2847-2013, adapun hasil

desain elemen struktur tersebut tertera pada tabel berikut :

Tabel 7. Penulangan Balok

No.

Tipe

Tulangan

Tumpuan Lapangan Sengkang

Tumpuan Lapangan

1.

B1

Atas : 4D22

Tengah : 4D10

Bawah :4D22

Atas : 4D22

Tengah : 6D10

Bawah :4D22

D10-150

D10-200

2.

B2

Atas : 5D22

Tengah : 4D10

Bawah :5D22

Atas : 5D22

Tengah : -

Bawah :5D22

D10-100

D10-200

3.

B3

Atas : 4D22 Tengah : 4D10 Bawah :4D22

Atas : 4D22

Tengah : 4D10

Bawah :4D22

D10-100

D10-150

4.

TB1

Atas : 4D22

Tengah : 8D10

Bawah :4D22

Atas : 4D22

Tengah : 2D10

Bawah :4D22

D10-100

D10-200

5.

TB2

Atas : 4D22

Tengah : -

Bawah :4D22

Atas : 4D22

Tengah : -

Bawah :4D22

D10-100

D10-200

Tabel 8. Penulangan Kolom

No. Tipe Tulangan Utama Tulangan Sengkang Panjang

Penyaluran

(mm) Tumpuan Lapangan Tumpuan Lapangan

1 K 1 12D25 12D25 D10-100 D10-150 700

2 K 1.1 8D25 8D25 D10-100 D10-150 700

3 K 2 12D25 12D25 D10-100 D10-150 700

4 K 2.1 8D25 8D25 D10-100 D10-150 700

Tabel 9. Penulangan Pelat Lantai

No. Tipe Ketebalan

(mm)

Tulangan Arah X Tulangan Arah Y

Atas Bawah Atas Bawah

1 S1 120 D13-100 D13-100 D13-100 D13-100

2 S2 120 D13-100 D13-100 D13-100 D13-100

3 S3 120 D13-100 D13-100 D13-100 D13-100

4 S4 120 D13-100 D13-100 D13-100 D13-100

5 S5 120 D13-100 D13-100 D13-100 D13-100

6 S6 100 D13-100 D13-100 D13-100 D13-100

2. Simpangan

a. Simpangan antar lantai masih dalam keadaan aman karena tidak melewati persyaratan

simpangan antar lantai ijin (∆𝑎) yang sebesar 225 mm.

b. Untuk pengecekan defleksi terhadap kolom, simpangan terbesar arah X joint kolom

yang didapat berada di bangunan 1 dengan nilai 42,349 mm, untuk simpangan terbesar

arah Y joint kolom terdapat di bangunan 2 dengan nilai 43,808 mm, tetapi masih dalam

kondisi aman karena tidak melewati persyaratan H/200 yaitu sebesar 75 mm.

c. Untuk pengecekan defleksi terhadap balok, didapatkan nilai defleksi terbesar kolom

pada bangunan 1 terdapat pada lantai 2 frame 352 sebesar 0,00305 m, dan defleksi

terbesar kolom pada bangunan 2 terdapat pada lantai 3 frame 17 sebesar 0,001076 m.

Baik defleksi maksimum pada balok bangunan 1 maupun bangunan 2 bernilai lebih

kecil dibandingkan dengan defleksi izin sebesar 0,030 m sehingga memenuhi

persyaratan defleksi yang disyaratkan.

d. Dengan trial jarak dilatasi yang digunakan sebesar 450 mm untuk perencanaan dilatasi

antar bangunan, didapatkan nilai displacement setiap joint pertemuan bangunan yang

sudah dibahas di bab sebelumnya, lalu diambil total simpangan maksimum diantara

joint replacement tersebut, dan ditambahkan dengan panjang 1 kolom, Maka

didapatkan hasil dari jarak aman dilatasi yaitu 550 mm dari masing-masing as kolom.

DAFTAR PUSTAKA

Badan Standarisasi Nasional. (2013) SNI-03-2847-2012 – persyaratan beton struktural untuk

bangunan gedung, Bandung.

Badan Standarisasi Nasional. (2013) SNI-03-1727-2012 – beban minimum untuk

perancangan, Bandung.

Badan Standarisasi Nasional. (2012) SNI-03-1726-2012 – Tata cara perencanaan ketahanan

gempa untuk struktur gedung dan non gedung, Bandung.

Ronisalim, 2011. Analisis Kinerja Bangunan Beton Bertulang dengan Berbentuk L. Jakarta:

Universitas Trisakti Struktur. Jakarta : Erlangga .

Purba, 2014. Analisis Kinerja Struktur pada bangunan bertingkat beraturan dan ketidak

beraturan horizontal sesuai SNI 1726:2012. Palembang: Universitas Sriwijaya.

Juwana, Jimmy S. (2005). Panduan Sistem Bangunan Tinggi untuk Arsitek dan Praktisi

Bangunan. Jakarta: Erlangga.

Widodo, 1997. Diktat Kuliah Analisa Dinamika Struktur ]urusan Teknik Sipil. Fakultas

Teknik Sipil dan Perencanaan. Universitas Islam Indonesia.

Wibowo, Fx. Nurwadji. 2006. Sambungan pada Rangka Batang Beton Pracetak. Jurnal

Teknik Sipil 7 (Oktober) : 80-96.

Nurjaman, Hari Nugraha., Lutfi Faizal, dan Hasiholan R. Sidjabat. 2010. Perilaku Aktual

Bangunan Gedung dengan Sistem Pracetak Terhadap Gempa Kuat. Seminar dan

Pameran HAKI - Perkembangan dan Kemajuan Konstruksi Indonesia.

Sidjabat, H.R. (2007). Workshop Value Engineering Rumah Susun Sederhana Bertingkat

Sedang dan Bertingkat Tinggi dengan Sistem Pracetak dan Prategang Sebagai Salah

Satu Wujud Profesionalisme dan Antisipasi Bencana Gempa. Jakarta, Indonesia.

Wahyudi, H., & Hery Dwi Hanggoro, 2010. Perencanaan Struktur Gedung BPS Provinsi

Jawa Tengah Menggunakan Beton Praceta. Semarang: Universitas Diponegoro.

Samosir, Yosafat. 2019. Analisis Kegagalan Struktur Akibat Pounding Effect Dengan Beban

Non Linear Time History Studi Kasus Gedung E. Lampung Selatan: Institut Teknologi

Sumatera.