MODIFIKASI
PERENCANAAN PETRA SQUARE APARTEMENT AND
SHOPPING ARCADE SURABAYA MENGGUNAKAN
HEXAGONAL CASTELLATED BEAM NON-KOMPOSIT
Oleh :
Fahmi Rakhman _ 3107.100.067
TUGAS AKHIR
Dosen Pembimbing :
Ir. Heppy Kristijanto, MS
LATAR BELAKANG
Dalam perkembangan konstruksi saat ini selalu dituntut persaingan dalam banyak hal,termasuk didalamnya adalah pemilihan jenis material yang digunakan. Terdapat dua jenis material konstruksi yang paling umum digunakan, yaitu baja dan beton konvensional. Beton konvensional memiliki umur layanan yang terbatas, salah satu penentu umur layanan beton adalah timbulnya keretakan akibat beban statis dan beban dinamis. Beton akan mengalami retak apabila daya lentur dari beton terlewati.Untuk itu sebagai bahan studi perencanaan , Petra Square Apartement Surabaya yang telah dibangundengan beton bertulang (konvensional) akandimodifikasi ulang dengan struktur konstruksi baja. Konstruksi baja yang digunakan adalah profil Castellated Beam karena profil ini memiliki banyak keunggulandibanding profil baja WF biasa
PERMASALAHAN
Bagaimana merencanakan struktur balok padagedung baja dengan menggunakan profil Castellated Beam.
Bagaimana memperkirakan dimensi profil yang cocok dan sesuai perhitungan perencanaan struktur AISC-LRFD.
Bagaimana menentukan gaya – gaya yang bekerja pada struktur rangka tersebut berdasarkan peraturan-peraturan ASCE (yang mengacu padaAISC-LRFD) dan SNI 03 – 1729 – 2002.
Bagaimana menentukan jenis sambungan yang dapat memenuhi syarat – syarat keamanan struktur sesuai dengan SNI 03 – 1729 – 2002.
Bagaimana merencanakan bracing tipe inverted-V sebegai penerima gaya lateral bersama rangka.
Bagaimana melakukan analisa dan permodelan struktur dengan menggunakan program bantu ETABS V.9.7.1 dan AUTOCAD 2007.
MAKSUD dan TUJUAN
Mampu merencanakan struktur gedung baja dengan menggunakan profil Castellated Beam.
Menentukan Preliminary Design.
Dapat menentukan gaya-gaya yang bekerja pada struktur rangka tersebut berdasarkan AISC-LRFD.
Untuk mendapatkan sambungan yang sesuaidengan asumsi awal yang digunakan saat analisisbeban yang bekerja.
Dapat menentukan analisa dan permodelan struktur rangka tersebut.
BATASAN MASALAH
Desain dan evaluasi struktur mengacu pada jurnal ASCE (yang mengacu pada AISC-LRFD) .
Pembebanan dihitung berdasarkan PPIUG 1983.
Beban gempa dihitung berdasarkan SNI 03-1726-2002.
Perencanaan menggunakan Hexagonal Catellated Beam non-komposit.
Program bantu yang digunakan adalah ETABS V.9.7.1 dan Autocad 2007.
Tidak meninjau perhitungan Basement.
Perhitungan struktur pondasi hanya pada kolom eksterior dan interior dengan beban terbesar.
STARRING
■ Pengertian Castellated Beam
Proses Pembuatan HexagonalCastellated Beam
Castellated beam adalah profil baja I, H, atau U yangpada bagian badannya dipotong memanjang denganpola zig-zag. Kemudian bentuk dasar baja diubahdengan cara menggeser setengah bagian profil bajayang telah dipotong. Penyambungan setengah bagianprofil dengan cara dilas pada bagian ‘gigi-gigi’nya.Sehingga terbentuk profil baru dengan lubangberbentuk segi enam (hexagonal), segi delapan(octogonal), dan lingkaran (circular). (JohannGrűnbauer, 2001).
STARRING
■ Gambar Proses PembuatanHexagonal Castellated Beam
STARRING
Keunggulan Castellated Beam
• Mampu memikul momen lebih besar dengan teganganijin yang kecil.
• Bahannya ringan, kuat serta mudah dipasang.
• Sesuai untuk bentang panjang, untuk struktur atapdapat mencapai 10-50 m dan untuk struktur pelat =12-25 m.
• Dengan lebar profil yang lebih tinggi (dg),menghasilkan momen inersia dn modulus section yanglebih besar sehingga lebih kuat dan kaku biladibandingkan dengan asalnya.
• Dapat digunakan untuk gedung tingkat tinggi,bangunan perindustrian.
STARRING
Bagian-bagian dari Castellated Beam.
•Web Post : Area solid dari Castellated Beam.•Castellation : Area yang sudah mengalami pelubangan
(hole). •Throat Width : Perpanjangan horisontal dari potongan “gigi”
bawah profil•Throat Depth : Tinggi daerah profil potongan “gigi” bawah
sampai sayap profil (Patrick Bardley 2007)
DESIGN CONCEPT
Dengan adanya bagian ‘Opening Web’ maka tinggi profil menjadi
lebih tinggi dari profil asal, sehingga meningkatkan momen inersia
dan modulus section, sebagai akibatnya profil Castellated Beam
menjadi lebih kuat dan kaku dibandingkan profil asal,
tanpa menambah berat profil itu sendiri.
φ
be
= dT
DESIGN CONCEPT
Berdasarkan ASCE journal page 3327, Momen Lentur Nominal Castellated Beam adalah :
Mn = Mp – fy. ΔAs
e
ho
4
dimana :
Mn = Kuat Momen Lentur Nominal BalokMp = Momen Plastis = Zx.fyAs = ho twho = tinggi lubangtw = ketebalan badane = eksentrisitas lubang fy = kuat leleh baja
METODOLOGI
Tidak OK
OK
Re-Design
Preliminary Design
Pembebanan :
Beban mati,Beban hidup,Beban
gempa dan Beban angin
Permodelan dan Analisa Struktur :
a) Struktur primer
b) Struktur sekunder
c) Struktur bangunan bawah
Kontrol Desain
Output Gambar AutoCAD
Finish
Start
Pengumpulan Data :
1. Data umum bangunan
2. Data tanah
Studi Literatur
Buku-buku dan Peraturan
DATA BANGUNAN
Data Umum Bangunan•Nama Gedung : Apartement Petra Square
Surabaya•Lokasi : Jl. Siwalankerto Surabaya•Fungsi : Apartement dan Pusat
Pembelanjaan•Jumlah Lantai : 17 lantai ( 55,5 m )•Zona Gempa : 3•Struktur Utama : Beton Bertulang
Data Modifikasi•Nama Gedung : Apartement Petra Square
Surabaya•Lokasi : Jl. Siwalankerto Surabaya•Fungsi : Apartement dan Pusat
Pembelanjaan•Jumlah Lantai : 17 lantai ( 55,5 m )•Zona Gempa : 3•Struktur Utama : Baja Hexagonal Castellated
Beam Non-Komposit
PERMODELAN GEDUNG
CONTOH PERHITUNGAN CS
Perhitungan Kontrol Dimensi Balok Induk
Interior :
Lantai 1
Hasil output ETABS akibat (envelope combo) story 1,didapat :Mmax (-) = 30499,92 Kgm
= 3049992 KgcmVu (-) = 18017,18 KgL = 8 m
Profil WF 400 x 300 x 10 x 16Mutu baja , fy = 250 Mpa
= 2500 kg/cm2
W = 107 kg/m r = 22 mmd = 390 mm Ix = 38700 cm4
tw = 10 mm Zx = 1846 cm3
bf = 300 mm θ = 60ºtf = 16 mm Sx = 1980 cm3
h = d – 2(tf + r ) = 234 mm
CONTOH PERHITUNGAN CS
Kontrol Penampang
• Pelat Sayap
λ < λp Penampang Kompak (OK)
• Pelat Badan
λ < λp Penampang Kompak (OK)
CONTOH PERHITUNGAN CS
• Perhitungan Dimensi Profil Castellated
( Berdasarkan Jurnal Opened Web Expanded Beams and Girder )Asumsi, K1 = 1,5
h = d (K1 – 1 )= 390 ( 1,5 – 1 ) = 195 mm
dg = d + h = 390+ 195 = 585 mmb =
dT =
ho = 2h = 390 mme = 0,25 ho = 97,5 mmao = 2b + e = 322,93 mm
CONTOH PERHITUNGAN CS
Maka, profil wide flange menjadi profil Castellated dengan data-
data sebagai berikut :
dg = 585 mm ho = 390 mmtw = 10 mm ao = 322,93 mmbf = 300 mm r = 22 mmtf = 16 mmh = d – 2(tf + r ) = 509 mm
Potongan Memanjang Castellated Beam
CONTOH PERHITUNGAN CS
• Mencari Ix dan Zx pada profil castellated
Pada bagian tanpa lubang
= 918158180,8 mm4
= 91815,81808 cm4
= 3495722,5 mm3
= 3495,7225 cm3
CONTOH PERHITUNGAN CS
Pada bagian berlubang
= 868725680,8 mm4
= 86872,56808 cm4
= 3115472,5 mm3
= 3115,4725 cm3
CONTOH PERHITUNGAN CSKontrol Penampang :
• Pelat Sayap
λ < λp Penampang Kompak (OK)
λ < λp Penampang Kompak (OK)
• Pelat Badan Ketika Solid
CONTOH PERHITUNGAN CS
Dari kombinasi pembebanan didapat,Mu = 30499,92 Kgm = 3049992 KgcmKarena penampang kompak, maka : Mn = Mp
Mn = Fy x Zx= 2500 x 3495,722= 8739305 kgcm
Δ As = ho x tw = 390 x 10= 3900 mm2 = 39 cm2
Momen Lentur Nominal (berdasarkan ASCE journal
page 3327
Mn =
= 8739305 - 97500 ( 9,75 )= 7788680 kgcm
Φ Mn = 0,9 x 7788680= 7009812 kgcm
Φ Mn ≥ Mu7009812 kgcm ≥ 3049992 kgcm (OK)
CONTOH PERHITUNGAN CS
•Pelat Badan ketika berlubang
Didapat, λ < λp Penampang Kompak (OK)
Mn = Fy x Zx= 2500 x 3115,472= 3534162,5 kgcm
Φ Mn = 0,9 x 3534162.5= 3180746,25 kgcm
Φ Mn ≥ Mu3180746,25 kgcm ≥ 2540861 kgcm (OK)
CONTOH PERHITUNGAN CS
( nilai 5,6 adalah untuk balok non komposit )
Kontrol Kuat Geser :
Kontrol Tekuk Badan (berdasarkan ASCE journal page 3319)
• ao = 322,93 mm• ho = 390 mm
CONTOH PERHITUNGAN CS
Untuk tee atas dan bawah :
μ = 0
= 0,43 x 117635,11 = 50601,420 Kg
Vnt ≤ Vpt 50601,42 kg ≤ 117635,11 kg
Vn = ∑ Vnt = 2 x Vnt = 101202,84 kgΦ Vn = ∑ Vnt = 0,9 x Vn = 0,9 x 101202,84
= 91082,55 kg
Φ Vn ≥ Vu91082,55 kg ≥ 18017,18 kg
CONTOH PERHITUNGAN CS
Persamaan Interaksi :
= 0,29 ≤ 1,0 .............. OK
Kontrol Jarak Antar Lubang (berdasarkan ASCE
journal page 3320):
S = 2 (b+e) = 2 (113+97,5) = 420,43 mmS ≥ ho = 420,43 mm ≥ 390 mm ........ OK
S ≥ ao
≥ 32,2942,04 cm ≥ 6,715 cm ................. OK
CONTOH PERHITUNGAN CS
Kontrol Lendutan
cm 2,22360
800
360
Lf
Lendutan yang terjadi (hasil etabs) :f ° = 0,726 cm
f ° < fijin ...............OK
Jadi,Profil Balok Induk Interior yang digunakan untuk lantai 1
CS 585 x 300 x 10 x 16
PERENCANAAN PONDASI
Kriteria Desain
Tiang pancang yang direncanakan adalah menggunakanalternative jenis tiang dengan spesifikasi WIKA Pilesebagai berikut :•Diameter tiang : 500 mm•Tebal tiang : 90 mm•Type : A3•P : 178,2 ton
D 32 - 200
Kolom Pedestal 1150 x 1150
Tiang Pancang D50
King Cross
900x450x16x38
Base Plate
1000
1500 1500
HASIL PERHITUNGAN dan ANALISA
Dari hasil perhitungan dan analisa yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan antara lain :1. Dilakukan perhitungan struktur sekunder terlebih dahulu
seperti perhitungan pelat atap, pelat lantai, balok anak, tangga dan balok lift terhadap beban-beban yang bekerja baik beban mati, beban hidup maupun beban terpusat.
2. Analisa balok Castellated Beam dihitung terhadap kontrol penampang (local buckling dan lateral buckling), kontrol geser dan kontrol lendutan .
3. Dilakukan kontrol kekuatan struktur kolom King Cross dan Queen Cross yang meliputi kontrol penampang, perhitungan kuat tekan aksial kolom, perhitungan kuat lentur kolom, dan kontrol kombinasi tekan aksial dan lentur.
4. Dari hasil pehitungan didapatkan hasil perencanaan sebagai berikut :
Tebal PelatTebal Pelat Atap : 9 cmTebal Pelat Lantai : 11 cm
HASIL PERHITUNGAN dan ANALISA
Dimensi Profil
Tabel 8.1 Dimensi Profil Balok Anak
Tabel 8.2 Dimensi Profil Balok Induk
L
(m)
1
2 s.d 3
4 s.d 10
11 s.d 17
Lantai Profil Castellated
Balok Anak
7,8
447 x 200 x 9 x 14
450 x 300 x 10 x 15
L
(m)
Interior 585 x 300 x 10 x 16
Eksterior 585 x 300 x 10 x 16
Interior 585 x 300 x 10 x 16
Eksterior 585 x 300 x 10 x 16
Interior 585 x 300 x 10 x 16
Eksterior 585 x 300 x 10 x 16
Interior 585 x 300 x 10 x 16
Eksterior 585 x 300 x 10 x 16
1
2 s.d 3
4 s.d 10
11 s.d 17
8
Lantai Profil CastellatedBalok Induk
HASIL PERHITUNGAN dan ANALISA
Tabel 8.3 Dimensi Profil Kolom Interior
L
(m)
1 Interior 5,5 900 x 450 x 16 x 38
2 s.d 3 Interior 4 800 x 450 x 16 x 38
4 s.d 10 Interior 3 700 x 300 x 12 x 32
11 s.d 17 Interior 3 600 x 350 x 12 x 25
Profil King CrossLantai Kolom
Tabel 8.4 Dimensi Profil Kolom Eksterior
L
(m)
1 Eksterior 5,5 900 x 450 x 16 x 38
2 s.d 3 Eksterior 4 800 x 400 x 16 x 38
4 s.d 10 Eksterior 3 750 x 400 x 12 x 32
11 s.d 17 Eksterior 3 600 x 400 x 12 x 25
Lantai Kolom Profil Queen Cross
No.Gambar Jmlh.Gambar
SKALA
JUDUL GAMBAR
NAMA MAHASISWA
NAMA DOSEN
Ir. HEPPY KRISTIJANTO,MS
FAHMI RAKHMAN
1 : 200
JURUSAN
TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL
DAN PERENCANAAN
DENAH
DENAH TAMPAK ATAS
SKALA 1 : 100
LAMPIRAN GAMBAR
LAMPIRAN GAMBAR
No.Gambar Jmlh.Gambar
SKALA
JUDUL GAMBAR
NAMA MAHASISWA
NAMA DOSEN
Ir. HEPPY KRISTIJANTO,MS
FAHMI RAKHMAN
1 : 100
JURUSAN
TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL
DAN PERENCANAAN
DENAH KOLOM &PEMBALOKAN
VOID
LIFT
LIFT
DENAH KOLOM & PEMBALOKAN
SKALA 1 : 100
LANTAI 1- 3
LAMPIRAN GAMBAR
No.Gambar Jmlh.Gambar
SKALA
JUDUL GAMBAR
NAMA MAHASISWA
NAMA DOSEN
Ir. HEPPY KRISTIJANTO,MS
FAHMI RAKHMAN
1 : 100
JURUSAN
TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL
DAN PERENCANAANVOID
LIFT
LIFT
DENAH KOLOM & PEMBALOKAN
SKALA 1 : 100
LANTAI 4 - 17
DENAH KOLOM &PEMBALOKAN
LAMPIRAN GAMBAR
No.Gambar Jmlh.Gambar
SKALA
JUDUL GAMBAR
NAMA MAHASISWA
NAMA DOSEN
Ir. HEPPY KRISTIJANTO,MS
FAHMI RAKHMAN
1 : 100
JURUSAN
TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL
DAN PERENCANAAN
POTONGAN MELINTANG
POTONGAN A - A
SKALA 1 : 100
LAMPIRAN GAMBAR
POTONGAN B - B
SKALA 1 : 100
No.Gambar Jmlh.Gambar
SKALA
JUDUL GAMBAR
NAMA MAHASISWA
NAMA DOSEN
Ir. HEPPY KRISTIJANTO,MS
FAHMI RAKHMAN
DETAIL TANGGA
1 : 500
JURUSAN
TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL
DAN PERENCANAAN
GAMBAR DETAIL
30
30
50
Balok Induk Interior
CS 585x300x10x16Balok Anak
CS 447x200x9x14
Baut D16
Profil Siku
60x60x6
30
30
50
Balok Anak
CS 447x200x9x14
Profil Siku
60x60x6
30
30
50
Balok Induk
CS 585x300x10x16Balok Anak
CS 447x200x9x14
Baut D16
Profil Siku
60x60x6
1. Sambungan Balok Anak dengan Balok Induk Interior (Lt 1)
GAMBAR DETAIL
2. Sambungan Balok Induk dengan Kolom Eksterior (Lt 1)
Balok Induk Interior
CS 585x300x10x16
Queen Cross
900x450x16x38
40
40
80
40808080
80
40
40
40 80 80 40
80
Baut D25
Queen Cross
900x450x16x38
GAMBAR DETAIL
3. Sambungan Antar Kolom (Lt 2-3)
King Cross
800x450x16x38
50
100
50
BautD 30
Pelat 16 mm
100
100
100
100
100
100
100
100
BautD 30
10050 50
GAMBAR DETAIL
4. Tangga
GAMBAR DETAIL
5. Detail Tangga
Balok IndukWF 585x300x10x16
BalokTanggaWF 200x100x5,5x8
Profil siku 60 x 60 x 6
DETAIL A
SKALA 1 : 500
BalokTanggaWF 200x100x5,5x8
BalokBordesWF 350x175x7x11
DETAIL B
SKALA 1 : 500
GAMBAR DETAIL
6. Pondasi
0,75 1,50
0,75
1,50
4,50
4,50
A A1,15
1,15
Tiang Pancang D50
D 32 - 200
Kolom Pedestal 1150 x 1150
Tiang Pancang D50
King Cross
900x450x16x38
Base Plate
1000
1500 1500