Review Structure Design Power House BLDG Concept Design Parametric [PDF]

Citation preview

REVIEW DESIGN STRUKTUR BANGUNAN POWER HOUSE A.



Konsep Desain Konsep Review Design Struktur yang dilakukan terhadap Struktur Bangunan Power House ini adalah melakukan analisa struktur terhadap semua bagian struktur bangunan Power House akibat perbahan konfigurasi bentuk yang merubah bentuk distribusi beban pada setiap elemen balok dan kolom bangunan dan analisa terhadap kondisi tanah dilokasi baru akibat perpindahan lokasi tapak bangunan power house dari rencana lokasi serta yang paling utama adalah melakukan melakukan perencanaan detail struktur pondasi bangunan Power House (baik dimensi dan detail tulangan) yang tidak terdapat didalam perencanaan detail struktur pondasi bangunan Power House sehingga gambar bangunan power house tersebut dapat dianggap layak untuk dilaksanakan dan tentu saja demi keamanan dan kenyamanan pengguna bangunan Power House ini nantinya sesuai dengan ketentuan menjadi konsensus perencanaan struktur bangunan yang diberlakukan diseluruh dunia. Berikut ini adalah display perbandingan antara kondisi awal dan review struktur yang dilakukan. No. Uraian 1 Lokasi rencana tapak bangunan 2 Elevasi muka atas pelat atap 3 Detail penulangan pelat atap 4 Detail penulangan plat listplank 5 Det. penulangan blk. induk atap 6 Det. penulangan blk. induk atap 7 Detail penulangan balok lintel 8 Det. penulangan Kolom utama 9 Det. penulangan Kolom praktis 10 Detail dimensi Pondasi Tapak 11 Detail penulangan Pon. Tapak 12 Detail penulangan Pon. Genset 13 Jenis pelat lantai dasar 14 Jenis Pondasi menerus 15 Mutu beton yang dipergunakan 16 Mutu besi baja tulangan beton



Gbr. Kontrak Depan Bangunan Power house lama Elevasi sama pada semua bagian Tidak ditemukan dalam gambar Tidak ditemukan dalam gambar Tidak ditemukan dalam gambar Tidak ditemukan dalam gambar Tidak ditemukan dalam gambar Tidak ditemukan dalam gambar Tidak ditemukan dalam gambar Tidak ditemukan dalam gambar Tidak ditemukan dalam gambar Tidak ditemukan dalam gambar Lantai beton rabat Pondasi Strouss K - 225 U-24 dan U-39



Revisi Samping Bangunan Laboratorium Elevasi berbeda (lihat gbr………… Dihitung untuk ditambahkan dig Dihitung untuk ditambahkan dig Dihitung untuk ditambahkan dig Dihitung untuk ditambahkan dig Dihitung untuk ditambahkan dig Dihitung untuk ditambahkan dig Dihitung untuk ditambahkan dig Dihitung untuk ditambahkan dig Dihitung untuk ditambahkan dig Dihitung untuk ditambahkan dig Akan diganti dengan pelat lantai beton bertulangan. Akan dihilangkan K - 225 Ø ≤ 12 mm,dengan U-24 (Polos) Ø ≥ 12 mm,dengan U-39 (Ulir)



Review design struktur dilakukan dengan metode LRFD (Load and Resistance Factor Design) yang dianut oleh Standard Nasional Indonesia yang terbaru yang menjadi acuan konsep design struktural bangunan yang diberlakukan saat ini. Analisa dilakukan sampai dengan elemen hingga (finite element analysis) dengan menggunakan bantuan program SAP2000 versi 12. B.



Parameter Desain



1 Material yang dipergunakan Standard material minimum yang direncanakan akan dipakai pada bangunan Power House ini nantinya adalah sebagai berikut : a. Material Beton : K-225, f'c (MPa) 18.70 = 225.00 Kg/cm2 (K x 0,83)/10…….(MP Modulus elastisitas E = 20324.44 Mpa = 207,251.6 Kg/cm2; 4700 √f'c SNI 03-2847-2002 (Ps.10.5) c Modulus geser G = 8,468.52 Mpa = 86,354.9 Kg/cm2; G = Ec/[2(1+ Nisbah poisson μ = 0.20



Koefisien pemuaian α Berat jenis beton λc Berat jenis beton λc b. Material Besi



:



Ø ≤ 12 mm, U - 24



Tulangan baja



D > 12 mm, U - 39



SNI 03-2847-2002 (Ps.10.5.1)



= = = =



fy fye = fu = fue =



0.0000099 /oC (9,90 x 10-6)



2375.3 Kg/m3 2380.4 Kg/m3 240 MPa



fy = fye = fu = fue =



Modulus elastisitas



Es



Modulus geser Nisbah poisson



= 0.0023753 Kg/cm3 (K-225) = 0.0023804 Kg/cm3 (K-300) = 2447.32 Kg/cm2 POLO



264 MPa 360 MPa



= =



2692.05 Kg/cm2 3670.98 Kg/cm2



396 MPa



=



4038.08 Kg/cm2



390 MPa



=



3976.89 Kg/cm2



429 MPa 585 MPa



= =



4374.58 Kg/cm 5965.34 Kg/cm2



643.5 MPa



=



6561.87 Kg/cm2



G μ



= = =



200,000 MPa 80,000 MPa 0.30



Koefisien pemuaian α Berat jenis baja λs



= =



0.000012 /oC (12 x 10-6) 7850 Kg/m3



ULIR



2



= 2039432.43 Kg/cm2 = 815772.97 Kg/cm2



2 Fungsi Gedung Fungsi Gedung yang akan direncanakan berfungsi sebagai Ruang perletakan mesin Genset kapasitas dengan panel elektrikal serta ruang kerja bagi para petugasnya.



KVA dan lengka



3 Peraturan Yang Digunakan Peraturan-peraturan yang digunakan dalam perhitungan ini adalah peraturan-peraturan yang masih berlaku seperti yang terdapat dibawah ini, kecuali Peraturan tentang Pedoman Perencanaan Pembebanan SNI 03-1727-1989-F yang sangat sulit kami dapatkan, sehingga untuk dapat menyelesaikan perhitungan ini, kami terpaksa merujuk pada peraturan sebelumnya yaitu PPPURG 1987. SNI 03-1726-2002 Standard Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung SNI 03-2847-2002 Standard Perencanaan Struktur Beton Bertulang SNI 07-2052-2002 Standard Baja Tulangan Beton SNI 03-1727-1989-F Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung PPPURG 1987 Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung ACI 318-99 (American Concrete Institute)



4 Penentuan Bentuk Konfigurasi Bangunan yang Direncanakan



Untuk menentukan jenis analisis pembebanan gempa dan besarnya beban gempa yang akan diaplikasikan pada bangunan Power House ini, harus terlebih dahulu melakukan pemeriksaan bentuk konfigurasi bangunan sesuai dengan denah dan potongan memanjang bangunan dibawah ini : Ketentuan SNI 03-1726-2002 (Ps Ukuran Induk Bangunan (m) : 400 x 800 Bid. terbesar searah tonjolan (Tb Tb = 1800 cm Tonjolan denah Tt < 25 % x Tb



Tt % Tt



= =



150 cm 8.33 %



Bid. terbesar searah coakan (Cb Cb = 900 cm Coakan denah Ct < 15 % x Cb Ct = 100 cm % Ct = 11.11 % Gambar Denah Bangunan Power House



7 4 5



Gambar Potongan Memanjang Bangunan Power House H ≤ 40 m, (terhitung dari penjepitan lateral terendah) Hb = 7.30 m ≤ 40 m OK !!! Loncatan bidang muka > 75 % panjang denah bangunan dibawahnya Ukuran denah terbesar dibagian bawah (Tb) Tb = 800 cm Loncatan denah Lt > 75 % x Tb Lt = 240 cm % Lt = 30.00 % % Not OK !!! 5 Penentuan Wilayah Gempa Lokasi Bangunan yang Direncanakan Lokasi Bangunan yang berada dikota Medan tepatnya didaerah Cemara, masuk dalam wilayah gempa 3 dengan Resiko Gempa Menengah



Gambar 1.1. Peta Gempa Indonesia Untuk Wilayah Medan dan Sekitarnya sesuai SNI 1726 - 2002 Grafik Respon spektrum gempa rencana untuk masing-masing wilayah gempa dan untuk masing-masing jenis tanah ditunjukkan dalam gambar 2 pada Peraturan SNI 03-1726-2002. Percepatan puncak muka tanah untuk masing-masing wilayah gempa dan untuk masing-masing jenis tanah ditunjukkan dalam tabel 5 pada Peraturan SNI 03-1726-2002. Tabel 5. Percepatan puncak batuan dasar dan percepatan puncak muka tanah untuk masing-masing Wilayah Gempa Indonesia.



Wilayah Gempa 1 2 3 4 5 6



Percepatan puncak batuan dasar (‘g’) 0,03 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30



Percepatan puncak muka tanah Ao (‘g’) Tanah Keras 0,04 0,12 0,18 0,24 0,28 0,33



Tanah Sedang 0,05 0,15 0,23 0,28 0,32 0,36



Tanah Lunak 0,08 0,20 0,30 0,34 0,36 0,38



Tanah Khusus Diperlukan evaluasi khusus disetiap lokasi



Berdasarkan tabel 5 diatas dan sesuai dengan jenis tanah lokasi rencana bangunan Power House yaitu "Tanah Sedang", diperoleh nilai-nilai sebagai berikut : 1. Percepatan puncak batuan dasar (g) = 0,15 2. Percepatan puncak muka tanah (Ao) = 0,23 7 Penentuan Jenis Tanah Lokasi Rencana Tapak Bangunan yang Direncanakan Sesuai dengan ketentuan pada Tabel 4. Pasal 4.6 SNI 03-1726-2002 sebagai berikut :



Jenis Tanah Tanah Keras



Tabel 4 Jenis-jenis tanah Kecepatan rambat Nilai hasil Test gelombang geser Penetrasi Standar rata-rata rata-rata, vs N (m/det) vs > 350 N > 50



Kuat geser niralir rata-rata Su (kPa) Su > 100



Tanah Sedang Tanah Lunak Tanah Khusus



175 < vs < 350 15 < N < 50 50 < Su < 100 vs < 175 N < 15 Su < 50 atau, setiap profil dengan tanah lunak yang tebal total lebih dari 3 m dengan PI > 20, wn > 40 % dan Su < 25 kPa Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi



Berdasarkan hasil pemeriksaan tanah yang dilakukan pada lokasi UASB yang dianggap sama kondisinya dengan lokasi bangunan SDB, jenis tanah dilokasi SDB ditentukan berdasarkan nilai N dan kuat geser tanah (Su) sebagai berikut :



Penentuan Jenis Tanah berdasarkan nilai SPT (N) Data hasil boring dilapangan dan SPT yang dilakukan, (dipilih hasil boring pada titik renc. Bangunan UASB dengan asumsi kesamaan topography dan kondisi tanah s/d kedalaman 10 m saja, diperoleh data-data sbb.: No. 1 2 3 4 5



Depth range 2 - 2.45 4 - 4.45 6 - 6.45 8 - 8.45 10 - 10.45 ∑ N



Dengan nilai N = 23,4 ---------------->



Nilai N 14 21 30 31 21 117 23.4 15 < N < 50



Keterangan



lap. lensa, diambil 50% saja



masuk "Tanah Sedang"



Penentuan Jenis Tanah berdasarkan kuat geser niralir rata-rata (kPa) Besarnya kekuatan geser tanah (Su) untuk setiap lapisan, dapat dihitung dengan rumus shear strenght of soil , S = C + γ h tan Ø γ = 1,807 gr/cm3 Ø = 12 ͦ 4' 11.96" C = 0,165 kg/cm2



h1 = 10m



Nilai kekuatan geser untuk setiap lapisan tanah dihitung sebagai berikut : S = C + γ h tan Ø Namun, karena data yang diperoleh dari hasil Lab. Hasil pemeriksaan tanah yang dilakukan pada lokasi tersebut diatas hanya 1 kali untuk keseluruhan lapisan tanah sedalam 10m, maka perhitungan Su hanya dilakukan sebanyak 1 kali saja. Lapis 1 (total) : Su1 = 0,165 + ( 0,001807 . 1000 ). tan 12 ͦ 4' 11.96" Su1 = 0,165 + ( 0,001807 . 1000 ). 0.213834 Su1 = 0.551398 kg/cm2



Kekuatan geser niralir : (Su x h) / h = (0.551398 x 1000)/1000 = 0.551398 kg/cm2 = 55.1398 kPa Dengan nilai Su = 55.1398 -----------> 50 < Su < 100 masuk "Tanah Sedang" Dari kedua kriteria penentuan diatas maka ditetapkan bahwa jenis tanah lokasi rencana bangunan Power House tersebu adalah TANAH SEDANG.



7 Kombinasi Pembebanan yang Digunakan a. Sesuai SNI 03-2847-2002 (Ps.11.2), Kuat Perlu yang harus diperhitungkan adalah sebagai berikut : COMBO1 = D 1.40 COMBO2 = D 1.20 + 1.60 L + 0.50 A :Beban Atap R (A/R) D: Bbn. Mati L :Bbn. Hidup COMBO3 = D 1.20 + 1.00 L ± 1.60 W+ 0.50 A :Beban Atap R (A/R) W : Angin COMBO4 = D 0.90 ± 1.60 W COMBO5 = D 1.20 + 1.00 L ± 1.00 E E :Beban Gempa COMBO6 = D 0.90 ± 1.00 E Bila Ketahanan terhadap tekanan tanah (H) diperhitungkan dalam perencanaan, maka nilai 1,60 H ditambahkan pada COMBO2-1 = D 1.20 + 1.60 L + 0.50 1.60 H H :Beban Tek. Tanah A/R+ COMBO4-1 = D 0.90 ± 1.60 W+ 1.60 H COMBO6-1 = D 0.90 ± 1.00 E+ 1.60 H Bila Ketahanan terhadap pembebanan akibat berat dan tekanan Fluida (F)diperhitungkan dalam perencanaan, maka nilai 1,40 H ditambahkan pada: COMBO1-1 = D 1.40 + 1.40 F D :Beban Mati F : Bbn. Fluida COMBO2-2 = D 1.20 + 1.60 L + 0.50 + 1.20 F Bila pengaruh gaya Kejut diperhitungkan dalam perenc., maka gaya K tersebut diperhitungkan dalam beban hidup (L) Bila pengaruh Struktural (T) dari perbedaan penurunan Pondasi, Rangkak, Susut, Expansi beton atau perubahan suhu sangat menetukan dalam perencanaan, maka : COMBO7 = D+T 1.20 + 1.60 L + 0.50 (A/R) Untuk perencanaan daerah pengangkuran pasca tarik harus digunakan faktor beban 1.20 terhadap gaya penarikan tendon maksimum yang terjadi. Bila terjadi benturan pada bangunan sebesar (P) yang diperhitungkan dalam perenc., maka gaya P tersebut di x 1.20 Catatan :



1. Faktor beban W boleh dikurangi menjadi 1.30 jika beban W belum direduksi 2. Faktor beban L boleh direduksi menjadi 0.50, kecuali untuk ruangan Garasi, Pertemuan dan semua ruangan yang beban hidupnya (L) > 500 kg/m2 3. Faktor beban E ditetapkan berdasarkan ketentuan SNI 03-1726-1989-F atau penggantinya.



b. Sesuai Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (PPPURG 1987), dimana Struktur bangunan harus direncanakan kekuatannya terhadap kombinasi pembebanan yang harus ditinjau seeperti dibawah ini : Pembebanan Tetap COMBO2 = D 1.20 Pembebanan Sementara COMBO3 = D COMBO4 = D COMBO5 = D COMBO6 = D COMBO2-1 = D Pembebanan Khusus



COMBO4-1 COMBO6-1 COMBO1-1 COMBO2-2 COMBO7



= = = = =



D D D D D+T



1.20 0.90 1.20 0.90 1.20



0.90 0.90 1.40 1.20 1.20



+



+ ± + ± +



± ± + + +



M 1.60 M M 1.00 1.60 1.00 1.00 1.60 M M M 1.60 1.00 1.40 1.60 1.60



+ L + + + L ± W L ± E L + + + + W+ E+ F L + L +



H 0.50 H H 1.60 1.00 0.50 H H H 1.60 1.60 0.50 0.50



M :Bbn. Mati H :Bbn. Hidup (A/R) D: Bbn. Mati L :Bbn. Hidup + A + G W+ 0.50 (A/R) W : Angin E A/R+



:Beban Atap R :Beban Angin :Beban Gempa :Beban Atap R



E :Beban gempa 1.60 K A G



+ + + H H D :Beban Mati + 1.20 (A/R)



A A G A



H + +



H :Beban Tek. Tanah K K



F : Bbn. Fluida F



Dari keseluruhan kombinasi pembebanan diatas, yang akan dipakai dalam review design ini adalah COMBO01 s/d COMBO07 8 Kuat Rencana (φRn) tidak kurang dari pengaruh aksi terfaktor (Ru), yaitu: Ru < φRn. 9 Faktor Reduksi (φ) yang tercantum pada Tabel 6.4-2; Kuat rencana untuk Komponen struktur yang memikul lentur: • balok • balok pelat berdinding penuh • pelat badan yang memikul geser • pelat badan pada tumpuan • pengaku



Butir



Faktor reduksi (φ )



8.1, 8.2 & 8.3 8.4 8.8 & 8.9 8.1 8.11, 8.12, & 8.13



0,90 0,90 0,90 0,90 0,90



Komponen struktur yang memikul gaya tekan aksial: • kuat penampang • kuat komponen struktur



9.1 & 9.2 9.1 & 9.3



0,85 0,85



Komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial: • terhadap kuat tarik leleh • terhadap kuat tarik fraktur



10.1 & 10.2 10.1 & 10.2



0,90 0,75



Komponen struktur yang memikul aksi-aksi kombinasi: • kuat lentur atau geser • kuat tarik • kuat tekan



11.3 & 11.4 11.3 & 11.4 11.3 & 11.4



0,90 0,90 0,85



Komponen struktur komposit: • kuat tekan • kuat tumpu beton • kuat lentur dengan distribusi tegangan plastis • kuat lentur dengan distribusi tegangan elastik



12 12.3.4 12.4.2.1 & 12.4.2.3 12.4.2.1 & 12.4.3



0,85 0,60 0,85 0,90



Sambungan baut: • baut yang memikul geser • baut yang memikul tarik • baut yang memikul kombinasi geser dan tarik • lapis yang memikul tumpu



13.2.2.1 13.2.2.2 13.2.2.3 13.2.2.4



0,75 0,75 0,75 0,75



Sambungan las: • las tumpul penetrasi penuh • las sudut dan las tumpul penetrasi sebagian • las pengisi



13.5.2.7 13.5.3.10 13.5.4



0,90 0,75 0,75



10 Pelindung Beton Untuk Tulangan



Tebal selimut beton minimum yang direncanakan dalam review design ini mengikuti ketentuan Peraturan SNI-03-28472002 Pasal 9.7 sebagai berikut : Tebal selimut mi Uraian Jenis Beton (mm)



11 Tebal Minimum Balok Non-Prategang atau Pelat Tebal minimum balok non-prategang atau pelat satu arah bila lendutan tidak dihitung direncanakan mengikuti ketentuan dalam Peraturan SNI-03-2847-2002 Tabel 8 sebagai berikut :



12 Lendutan Izin Maksimum Lendutan izin maksimum pelat direncanakan mengikuti ketentuan dalam Peraturan SNI-03-2847-2002 Tabel 9 sebagai berikut :



bentuk



idalam



ratorium r……………) hkan digambar hkan digambar hkan digambar hkan digambar hkan digambar hkan digambar hkan digambar hkan digambar hkan digambar hkan digambar at lantai



(Polos)



…….(MPa)



c/[2(1+ μ)]



POLOS



ULIR



lengkap



2002 (Ps. 4.2.1)



olan (Tb)



OK !!!



kan (Cb)



OK !!!



2



jukkan



asumsi



tersebut



: Hujan : Hujan



n pada:



dup (L) n suhu



ngunan



: Hujan



: Hujan



mut minimum (mm)



tentuan