Perencanaan Bangunan Bertingkat

Perencanaan gedung bertingkat harus dipikirkan dengan matang karena menyangkut investasi dana yang jumlahnya tidak sedikit. Berbagai hal perlu ditinjau yang meliputi beberapa kriteria, yaitu 3S : strength, stiffness, dan serviceability. Analisis struktur gedung bertingkat dapat dilakukan dengan computer berbasis elemen hingga (finite element) dengan sofware yang telah umum digunakan oleh para perencana, misalnya : SAP (Structure Analysis Program) atau ETABS (Extended 3D Analysis Building Systems).  

Konsep perancangan konstruksi didasarkan pada analisis kekuatan batas (ultimate-strength) yang mempunyai daktilitas cukup untuk menyerap energi gempa sesuai peraturan yang berlaku. Berbagai macam kombinasi pembebanan yang meliputi beban mati, beban hidup, beban angin, dan beban gempa dihitung dengan pemodelan struktur 3-D (space-frame). Kombinasi pembebanan yang dimaksud adalah sebagai berikut : 

• 1,4DL
• 1,2DL + 1,6LL
• 1,2DL + 1LL + 1EX + 0,3EY
• 1,2DL + 1LL - 1EX + 0,3EY
• 1,2DL + 1LL + 1EX - 0,3EY
• 1,2DL + 1LL - 1EX - 0,3EY
• 1,2DL + 1LL + 0,3EX + 1EY
• 1,2DL + 1LL - 0,3EX + 1EY
• 1,2DL + 1LL + 0,3EX - 1EY
• 1,2DL + 1LL - 0,3EX - 1EY
•  0,9DL + 1EX + 0,3EY
•  0,9DL + 1EX - 0,3EY
•  0,9DL - 1EX + 0,3EY
•  0,9DL - 1EX - 0,3EY
•  0,9DL + 0,3EX + 1EY
•  0,9DL + 0,3EX - 1EY
•  0,9DL - 0,3EX + 1EY
•  0,9DL - 0,3EX - 1EY 

Keterangan :
DL =  Beban mati (Dead Load)
LL =  Beban Hidup (Live Load)
EX =  Beban gempa searah sumbu x (Earthquake- X)
EY =  Beban gempa searah sumbu y (Earthquake- Y)

Di negara Indonesia ada 3 jenis sistem struktur yang digunakan yaitu:

1. Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) atau Ordinary Moment Resisting Frame (OMRF)

Metode ini digunakan untuk perhitungan struktur gedung yang masuk di zona gempa 1 dan 2 yaitu wilayah dengan tingkat gempa rendah. Acuan perhitungan yang digunakan adalah SNI 03-2847-2002 pasal 3 sampai pasal 20.

2. Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) atau Intermediate Moment Resisting Frame (IMRF)

Metode ini digunakan untuk perhitungan struktur gedung yang masuk di zona gempa 3 dan 4 yaitu wilayah dengan tingkat gempaan sedang. Pasal- pasal yang digunakan dalam SNI 03-2847-2002 adalah Pasal 3 sampai pasal 20, ditambah dengan pasal 23.2 sampai dengan 23.10.2

3. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) atau Special Moment Resisting Frame (SMRF)

Metode ini digunakan untuk perhitungan struktur gedung yang masuk pada zona 5 dan 6 yaitu wilayah dengan tingkat gempaan tinggi atau diaplikasikan dalam perencanaan High Rise Building.

Langkah pertama yang harus diperhatikan dalam perencanaan gedung adalah pengumpulan data proyek yang meliputi :

• Data tanah dari hasil sondir dan boring,
• Data bangunan,
• Data gambar proyek, terdiri dari gambar arsitektur, gambar struktur, gambar potongan, dan denah lantai,
• Data lain yang menyangkut RKS (Rencana Kerja dan Syarat- syarat)

         

A. Peraturan dan Standar Perencanaan

1. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2847-1992) atau ACI 318- 2005. 
2. Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1727-1989-F) atau ASCE 7-10.
3. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002).
4. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002).

B. Bahan Struktur

1. Beton

Untuk struktur kolom, sloof, balok lantai dan plat lantai digunakan beton dengan kuat tekan beton yang disyaratkan, fc’ = 25 MPa (setara dengan beton K-300). Modulus elastis beton, Ec = 4700√(fc') = 2,35.104 MPa = 2,35.107 kN/m2 dengan angka poison = 0,20.

2. Baja Tulangan

Untuk baja tulangan dengan  D ≥ 12 mm digunakan baja tulangan ulir BJTD 40 dengan tegangan leleh baja, fy = 400 MPa. Untuk baja tulangan dengan D < 12 mm digunakan baja tulangan polos BJTP 24 dengan tegangan leleh baja, fy = 240 MPa. Modulus elastis baja, Es = 2,1.105 MPa.

3. Baja Profil

Mutu baja profil yang digunakan untuk struktur baja harus memenuhi persyaratan setara dengan BJ-37.

C. Pra-eliminari Desain:


1.  Perencanaan plat

• Penentuan dimensi terdiri dari dimensi plat dan dimensi plat atap. Masing- masing menggunakan SNI 03-2847-2002 dengan pasal :

• Perencanaan plat 1 arah : SNI 03-2847-2002 pasal 11.5.2 Tabel 8
• Perencanaan plat 2 arah : SNI 03-2847-2002 pasal 11.5.3
• Menganalisa gaya- gaya yang terjadi pada plat, digunakan Peraturan Beton Bertulang Indonesia (PBBI 1971 pasal.13.3 tabel 13.3.1 dan tabel 13.3.2), sedangkan perletakkan yang diasumsikan jepit penuh digunakan C.K Wang dan C.G Salmon jilid 2,
• Penulangan plat,
• Penulangan lentur, susut, dan suhu : SNI 03-2847-2002 pasal 9.12.2. 

2.   Penentuan dimensi balok dan kolom

•  Penentuan dimensi balok terdiri dari : Perencanaan lebar efektif balok (SNI 03-2847-2002 pasal 10.10.2),
•  Perhitungan penulangan geser : SNI 03-2847-2002 pasal.13.3.1(1)
•  Perhitungan penulangan torsi : SNI 03-2847-2002 pasal.13.6 

3. Struktur kolom, terdiri dari:

• Perencanaan kolom portal 
• Pengaruh kelangsingan kolom : SNI 03-2847-2002 pasal 12.12.2
• Perbesaran momen : SNI 03-2847-2002 pasal 12.13.3
• Perhitungan penulangan geser : SNI 03-2847-2002 psl.13.3.1(2) 

4. Analisa struktur bawah

• Perhitungan poer,
• Perhitungan pondasi tiang pancang,
• Perhitungan sloof.

5. Penulangan 

• Penulangan dihitung berdasarkan data-data yang diperoleh dari out put SAP atau ETABS.
• Dari out put SAP atau ETABS diperoleh nilai gaya geser (D), momen lentur (M), momen torsi (T), dan nilai gaya aksial (P). Kemudian dihitung kebutuhan tulangan pada balok, kolom dan pondasi.
• Perhitungan penulangan geser, lentur, dan puntir pada semua komponen struktur utama.
• Kontrol masing-masing perhitungan penulangan.
• Penabelan penulangan yang terpakai pada elemen struktur yang dihitung (struktur atas dan struktur
  bawah).
• Penggambaran detail penulangan.

D. Cek Persyaratan

1. Plat

• Kontrol jarak spasi tulangan : SNI 03-2847-2002 pasal.15.3.2
• Kontrol jarak spasi tulangan suhu dan susut.
• Kontrol perlu tulangan suhu dan susut : SNI 03-2847-2002 pasal 9.12.2.1 dan pasal 10.4.3
• Kontrol lendutan : SNI 03-2847-2002 pasal 11.5.3.4

2. Balok

• Kontrol Mnpasang ≥ Mn untuk tulangan lentur

3. Kolom

• Kontrol kemampuan kolom.
• Kontrol momen yang terjadi Mnpasang ≥ Mn

4. Poer

• Kontrol dimensi poer : SNI 03-2847-2002 pasal13.12.3. 1.(a), pasal.13.12.3. 1.(b), pasal.13.12.3.1.(c)
• Kontrol geser pons.
• Geser 1 arah : SNI 03-2847-2002 pasal.13.12.1.1
  Geser 2 arah : SNI 03-2847-2002 pasal.13.12.1.2

E. Gambar Perencanaan

1. Gambar arsitek terdiri dari :

• Gambar denah.
•  Gambar tampak.

2. Gambar struktur terdiri dari :

• Potongan memanjang.
• Potongan melintang.
• Gambar denah pondasi.
• Gambar denah sloof.
• Gambar denah pembalokan.
• Gambar denah rencana atap.

3. Gambar detail :

• Gambar detail panjang penyaluran.
• Gambar detail penjangkaran tulangan.
• Gambar detail pondasi dan poer.

F. Jenis Beban 

1. Beban mati (Dead load)

Beban mati yang merupakan berat sendiri konstruksi (specific gravity) menurut Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1727-1989-F), adalah seperti Tabel berikut :

 

No	Konstruksi	Berat	Satuan
1	Baja	7850	kg/m3
1	Beton bertulang	2400	kg/m3
2	Beton	2200	kg/m3
3	Dinding pas bata ½ bt	250	kg/m2
4	Dinding pas bata 1 bt	450	kg/m2
5	Curtain wall+rangka	60	kg/m2
6	Cladding + rangka	20	kg/m2
7	Pasangan batu kali	2200	kg/m3
8	Finishing lantai (tegel)	2200	kg/m3
9	Plafon+penggantung	20	kg/m2
10	Mortar	2200	kg/m3
11	Tanah, Pasir	1700	kg/m3
12	Air	1000	kg/m3
13	Kayu	900	kg/m3
14	Baja	7850	kg/m3
15	Aspal	1400	kg/m3
16	Instalasi plumbing	50	kg/m2

Untuk perencanaan beban bangunan di luar negeri, harus diperhitungkan juga beban banjir, beban suhu, beban Salju, dan beban Es. Semuanya ada di ASCE 7-10. 

2. Beban hidup (Live load)
 
Beban hidup yang bekerja pada lantai bangunan Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1727-1989-F), adalah sebagai berikut :

• Lantai dan rumah tinggal = 200 kg/m²
• Sekolah, kantor, toko, hotel, RS, restoran, asrama = 250 kg/m²
• Ruang olahraga = 400 kg/m²
• Ruang dansa = 500 kg/m²
• Balkon dan lantai dalam ruang pertemua = 400 kg/m² 

3. Beban gempa (Earthquake)

Wilayah Indonesia terdiri dari 6 wilayah gempa, dimana wilayah gempa 1 adalah wilayah kegempaan paling rendah dan wilayah gempa 6 adalah wilayah kegempaan paling tinggi. Pembagian wilayah gempa ini, didasarkan pada percepatan puncak batuan dasar akibat pengaruh gempa rencana dengan periode ulang 500 tahun dengan asumsi umur bangunan adalah 50 tahun.  Berikut adalah Gambar Pembagian Zona Gempa di Indonesia

Gambar Pembagian Zona Gempa di Indonesia

Analisis terhadap beban gempa digunakan cara statik ekivalen maupun dinamik (response spectrum analysis). Dari hasil analisis kedua cara tersebut diambil kondisi yang memberikan nilai gaya atau momen terbesar sebagai dasar perencanaan. Struktur bangunan dirancang mampu menahan gempa rencana sesuai peraturan yang berlaku yaitu SNI 03-1726-2002 tentang Tatacara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung. Dalam peraturan ini gempa rencana ditetapkan mempunyai periode ulang 500 tahun, sehingga probabilitas terjadinya terbatas pada 10 % selama umur gedung 50 tahun.  

a. Metode Statik Ekivalen
 
Gaya geser dasar nominal pada struktur akibat gempa dihitung dengan rumus :
V = C . I / R .Wt
Dimana :

• C= nilai faktor response gempa, yang ditentukan berdasarkan wilayah gempa kondisi tanah dan waktu getar alami.
•  R = faktor reduksi gempa representatif.
•  I = faktor keutamaan (diambil, I = 1 )
• Wt = jumlah beban mati dan beban hidup yang direduksi (faktor reduksi diambil = 0,5) yang bekerja di atas taraf penjepitan lateral.

Analisis statik dilakukan dengan meninjau secara bersamaan 100% gempa arah X dan 30% gempa arah Y, dan sebaliknya.


b. Metode Dinamik (Response Spectrum)

• Besar beban gempa ditentukan oleh percepatan gempa rencana dan massa total struktur. Massa total struktur terdiri dari berat sendiri struktur dan beban hidup yang dikalikan dengan faktor reduksi 0,5.

• Percepatan gempa diambil dari data zone Wilayah Gempa Indonesia menurut Tatacara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002) dengan memakai spektrum respons yang nilai ordinatnya dikalikan dengan koreksi I/R.