REDESAIN BANGUNAN TAHAN GEMPA
MENGGUNAKAN SRPM
( Studi Kasus Gedung Pendidikan Vokasi Universitas Brawijaya)
SkripsiDiajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik
Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik
Disusun Oleh :
Diza Wahyu Ananta
201110340311147
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
iv
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji syukur kehadirat Allah SWT. Tuhan penguasa alam semesta yang telah memberikan kenikmatan kepada seluruh hamba-Nya. Sholawat dan salam tetap tercurahkan kepada junjungan Nabi Besar kita, Nabi Muhammad Saw. Yang telah membimbing para umatnya menuju jalan yang diRidhoi Allah SWT.
Dan tak lupa kupersembahkan Karya Ilmiah ini kepada :
1. Bapak dan Ibu tercinta, terkasih dan segalanya atas doa yang tulus ikhlas serta motivasi, dukungan materil dan non materil tentunya, sampai akhirnya skripsi ini dapat selesai sampai mendapatkan gelar strata 1 ( Sarjana Teknik ).
2. Saudara ku mbak Viamalla dan seluruh keluarga besar di Gilang. Pakdhe , Budhe , Om , Tante , Semua Sepupu, serta keponakan yang selalu memberikan semangat dan doanya.
3. Sahabat - sahabatku yang selalu ada Fariz Rizal sebagai partner diskusi, Tika dan Anak Layangan Squad ( Rizka, Yudhatara, Aji Syarifah), Blok M Squad (Firman,Sangek, Erent, Dodok), Virgo, Estyningtyas (partner bimbingan bareng) dan 6S squad. Terimakasih sudah kasih saya support serta perhatian dan doanya sampai pada akhirnya skripsi ini selesai. 4. Sahabat dan teman-teman Teknik Sipil 2011, khususnya D squad
semuanya yang selalu kompak dan pantang menyerah menghadapi tugas-tugas Teknik Sipil di kampus. Semoga kalian semua cepat menyusul lulus dan menjadi insinyur sipil yang handal dan sukses.
v
KATA PENGANTAR
Bismillaahirrohmaanirrahim Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillahirobbill’aalamiin, puji syukur kehadirat Allah SWT. yang telah memberikan limpahan nikmat keimanan, kesehatan, dan juga kesempatan kepada penulis sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik, lancar dan tepat pada waktu nya.
Shalawat dan salam semoga tetap tercurahkan kepada Nabi Besar Muhammad Saw. yang menuntun kita menuju jalan yang diridhoi-Nya.
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh oleh mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang sebagai salah satu syarat mencapai derajat kesarjanaan.
Selanjutnya ucapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada :
1. Bapak Drs. Fauzan, MPd. selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Malang
2. Bapak Ir. Sudarman, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik
3. Ibu Ir. Rofikatul Karimah, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil dan dosen pembimbing I, yang senantiasa selalu sabar memberikan bimbingan , masukan dan arahan serta kesabarannya memberi nasehat dan saran dalam proses bimbingan yang sangat berarti bagi penulis
4. Almarhum Bapak Yusuf Wahyudi, ST. MT, selaku dosen pembimbing II yang selalu sabar memberikan bimbingan, masukan dan arahan yang berarti dan meluangkan waktunya untuk membimbing penulis. Dan senantiasa dengan kesabaran memberi nasehat dan saran dalam bimbingan yang sangat berarti bagi penulis. Semoga disana bapak diberi tempat terbaik disisi-Nya
5. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Sipil yang dengan kesabarannya memberikasn ilmu pengetahuan sehingga penulis mampu menyelesaikan studi dan Tugas Akhir ini
vi
6. Teman-teman Mahasiswa Teknik Sipil khususnya angkatan 2011 yang telah banyak memberikan masukan kepada penulis baik selama mengikuti perkuliahan maupun dalam penulisan Tugas Akhir ini 7. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang
telah membantu dalam menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini. Terima kasih atas bimbingan, saran dan petunjuk yang diberikan sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan sesuai dengan waktu yang diharapkan. Akhir kata Penyusun berharap agar tugas akhir ini dapat dijadikan bahan studi bagi siapa saja yang memerlukan dan bermanfaat bagi pembaca semua.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Malang, 22 Oktober 2016
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
SURAT PERNYATAAN ... iii
LEMBAR PERSEMBAHAN ... iv
KATA PENGANTAR ... v
ABSTRAK ... vii
ABSTRACT ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR GAMBAR ... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 2 1.3 Batasan Masalah ... 2 1.4 Tujuan ... 3 1.5 Manfaat ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Umum ... 4
2.2 Tegangan Regangan Beton dan Baja Tulangan ... 4
2.3 Pembebanan Struktur ... 6 2.3.1 Beban Hidup ( L ) ... 6 2.3.2 Beban Mati ( D ) ... 6 2.3.3 Beban Berfaktor ... 7 2.3.4 Beban Gempa ... 8 2.4 Beton Bertulang ... 9 2.5 Perencanaan Struktur ... 11 2.5.1 Perencanaan Pelat ... 11
2.5.1.1 Struktur Pelat lantai ... 11
2.5.1.2 Struktur Plat Satu Arah ... 11
x 2.5.2 Perencanaan Balok ... 15 2.5.2.1 Tulangan Lentur ... 16 2.5.2.1 Tulangan Geser ... 17 2.5.3 Perencanaan Kolom ... 18 2.5.3.1 Kelangsingan Kolom ... 20
2.5.3.2 Kuat Beban Aksial Maksimum ... 21
2.5.3.3 Gaya Geser Rencana ... 22
2.5.3.4 Tulangan Transversal Kolom ... 23
2.5.3.5 Kuat Rencana ... 23
2.5.3.6 Batas Dari Tulangan Komponen Struktural ... 24
2.6 Sistem Rangka Pemikul Momen ... 25
2.6.1 Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus ... 26
2.7 Pengekangan ( Confinement ) ... 27
2.7.1 Tulangan Transversal ... 27
2.7.2 Spasi Tulangan Transversal ... 28
2.7.3 Persyaratan Kuat Geser ... 29
2.7.4 Luas Penampang Pengekangan ... 30
2.8 Hubungan Balok Kolom pada SRPMK ... 30
2.9 Kategori Resiko Gempa ... 31
2.9.1 Faktor Keutamaan Gempa ... 33
2.10 Klasifikasi Situs ... 33
2.10.1 Definisi Kelas Situs... 34
2.10.2 Koefisien Situs (Fa) ... 35
2.11 Kecepatan Rata-Rata Gelombang Geser ... 36
2.12 Pengaruh Beban Gempa ... 36
2.12.1 Pengaruh Beban Gempa Horizontal ... 37
2.12.2 Pengaruh Beban Gempa Vertikal ... 37
2.13 Geser Dasar Seismik ... 38
2.14 Koefisien Respon Seismik ... 38
2.15 Periode Fundamental Pendekatan ... 38
2.16 Distribusi Vertikal Gaya Gempa ... 39
xi
2.18 Sistem Dilatasi Bangunan ... 40
2.18.1 Penerapan Sistem Dilatasi... 41
2.18.2 Macam-macam Dilatasi ... 41
BAB III METODE PERENCANAAN ... 44
3.1 Lokasi Perencanaan ... 44
3.2 Pengumpulan Data ... 44
3.3 Data Perencanaan ... 44
3.4 Diagram Alir ... 46
3.5 Pendimensian Awal Struktur ... 47
3.5.1 Perencanaan dimensi Pelat ... 47
3.5.2 Perencanan dimensi Balok ... 48
3.5.3 Perencanaan Dimensi Kolom ... 49
3.6 Perencanan Pembebanan Pelat ... 50
3.6.1 Perhitungan pembebanan pada pelat atap ... 50
3.6.2 Perhitungan pelat lt. 2 -5 (ruang kelas ) ... 50
BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR ... 52
4.1 Perencanaan pembebanan pelat ... 52
4.1.1 Perhitungan pembebanan pada pelat atap ... 52
4.1.2 Perhitungan pembebanan pelat lantai 2 – 5 (ruang kelas) .... 52
4.2 Perhitungan tulangan pelat ... 53
4.3 Perhitungan balok anak ... 60
4.3.1 Pendistribusian pembebanan dari pelat ke balok anak ... 60
4.3.2 Perhitungan pembebanan balok anak lt.6/Rooftop ... 61
4.3.2.1 Balok anak melintang A ... 61
4.3.2.2 Balok anak melintang B ... 63
4.3.2.3 Balok anak memanjang B ... 65
4.3.3 Perhitungan balok anak lt.2-5 ( Ruang kelas) ... 66
4.3.3.1 Balok anak melintang A ... 66
4.3.3.2 Balok anak melintang B ... 68
4.3.3.3 Balok anak memanjang B ... 70
4.4 Perencanaan penulangan balok anak ... 72
xii
4.4.2 Balok anak melintang B ... 72
4.4.3 Balok anak memanjang B ... 73
4.4.4 Perhitungan penulangan balok anak ... 74
4.4.4.1 Perhitungan tulangan lt.6 ( Rooftop) ... 75
4.5 Perhitungan tulangan geser / sengkang ... 79
4.5.1 Balok anak melintang A (atap) ... 79
4.6 Perencanaan balok induk ... 84
4.6.1 Pendistribusian pembebanan dari pelat ke balok induk untuk fungsi lantai sebgaai ruang kelas dan atap ( rooftop ) ... 84
4.6.2 Pembebanan ... 84
4.6.2.1 Pembebanan pelat atap /lt.6 ( Rooftop) ... 84
4.6.2.2 Pembebanan pelat lantai 2-5 (ruang kelas) ... 85
4.6.3 Perhitungan pembebanan balok induk lt.6 (rofftop) ... 86
4.6.3.1 Bangunan A dimensi balok induk ( 250x500) ... 86
4.6.3.2 Bangunan B dimensi balok induk (250x500) ... 90
4.6.4 Perhitungan pembebanan balok induk lt1-5 (ruang kelas) .... 92
4.6.4.1 Bangunan A dimensi balok induk ( 250x500) ... 92
4.6.4.2 Bangunan B dimensi balok induk (250x500) ... 96
4.7 Perhitungan beban gempa ... 98
4.7.1 Perhitungan berat gedung sektor A ... 98
4.7.2 Perhitungan berat gedung sektor B ... 101
4.7.3 Jumlah berat total bangunan tiap lantai ... 104
4.8 Analisis gempa static ekivalen ... 105
4.8.1 Kategori resiko gempa ... 105
4.8.2 faktor keutamaan gempa ... 105
4.8.3 Parameter percepatan (Ss,S1) ... 105
4.8.4 Klasifikasi kelas situs (SA,SB,SC,SD,SE, dan SF) ... 106
4.8.5 Faktor koefisien ... 107
4.8.6 Parameter percepatan desain (SDs, SD1) ... 107
4.8.7 Parameter percepatan (Ss,S1) ... 108
xiii
4.8.9 Faktor koefisien modifikasi respons, kuat lebih system
pembesaran defleksi ... 110
4.8.10 Koefisien respon seismic (Cs) dan gaya dasar sesmik (V) .... 110
4.8.11 Distribusi beban gempa pada struktur bangunan ... 111
4.8.12 Perencanaan dilatasi ... 115
4.9 Analisis perhitungan menggunaan StaadPro ... 116
4.10 Perencanaan balok induk ... 117
4.10.1 Pembebanan pada pelat atap lt.6 (RoofTop) ... 117
4.10.2 Pembebanan pada pelat atap lt.2-5 (ruang kelas) ... 118
4.10.3 Perhitungan pembebanan balok induk lt.6 (Rooftop) ... 119
4.10.3.1 Bangunan A dimensi balok induk ( 250x500) ... 119
4.10.3.2 Bangunan B dimensi balok induk ( 250x500) ... 122
4.10.4 Perhitungan pembebanan balok induk lt.1-5 (ruang kelas) .. 123
4.10.4.1 Bangunan A dimensi balok induk ( 250x500) ... 123
4.10.3.1 Bangunan B dimensi balok induk ( 250x500) ... 126
4.10.5 Perencanaan balok induk sektor A ... 129
4.10.5.1 Perencanaan sengkang pada balok induk sektor A ... 135
4.10.6 Perencanaan balok induk sektor B ... 137
4.10.6.1 Perencanaan sengkang pada balok induk sektor B ... 143
4.11 Perencanaan Kolom ... 145
4.11.1 Kontrol perencanaan SRPMK ... 152
4.11.2 Kuat kolom untuk SRPMK ... 152
4.11.3 Pengekangan kolom ... 153
4.11.4 Desain hubungan balok kolom SRPMK ... 155
BAB V PENUTUP ... 157
5.1 Kesimpulan ... 157
5.2 Saran ... 158
DAFTAR PUSTAKA ... 159 LAMPIRAN DATA
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Faktor Reduksi Kekuatan ... 8
Tabel 2.2 Tebal pelat minimum balok non prategang ... 12
Tabel 2.3 Distribusi momen pada pelat dua arah ... 15
Tabel 2.4 Faktor panjang efektif kolom ... 21
Tabel 2.5 Kategori resiko gempa ... 31
Tabel 2.6 Faktor keutamaan gempa ... 33
Tabel 2.7 Kelas situs ... 34
Tabel 2.8 Koefisien situs ... 35
Tabel 2.9 Nilai parameter periode pendekatan Ct, dan x ... 39
Tabel 4.1 Pembebanan pelat lantai dan pelat atap ... 53
Tabel 4.2 Kebutuhan tulangan pelat lantai 6/ Atap ( Rooftop) ... 59
Tabel 4.3 Kebutuhan tulangan pelat lantai 2-5 (ruang kelas) ... 60
Tabel 4.4 Momen balok anak melintang sektor A ... 75
Tabel 4.5 Momen balok anak melintang sektor B ... 75
Tabel 4.6 Momen balok anak memanjang sektor B ... 75
Tabel 4.7 Kebutuhan tulangan balok anak melintang A ... 81
Tabel 4.8 Kebutuhan tulangan balok anak melintang B ... 82
Tabel 4.9 Kebutuhan tulangan balok anak memanjang B ... 83
Tabel 4.10 Berat bangunan sektor A lantai 1 ... 98
Tabel 4.11 Berat bangunan sektor A lantai 2-5... 99
Tabel 4.12 Berat bangunan sektor A Rooftop ... 100
xv
Tabel 4.14 Berat bangunan sektor B lantai 2-5 ... 102
Tabel 4.15 Berat bangunan sektor B Rooftop ... 103
Tabel 4.16 Rekapitulasi berat bangunan sektor A dan B ... 104
Tabel 4.17 Klasifikasi situs ... 106
Tabel 4.18 Koefisien situs, Fa ... 107
Tabel 4.19 Koefisien situs, Fv ... 107
Tabel 4.20 Kategori desain seismic parameter percepatan periode pendek .... 108
Tabel 4.21 Kategori desain seismic berdasarkan parameter percepatan periode 1 detik ... 108
Tabel 4.22 Nilai parameter pendekatan Ct dan x ... 109
Tabel 4.23 Koefisien untuk batas atas pada periode yang dihitung ... 109
Tabel 4.24 R, Cd, dan Ω0 untuk sistem penahan gaya gempa (lanjutan) ... 110
Tabel 4.25 Analisis gempa tiap lantai bangunan sektor A ... 112
Tabel 4.26 Analisis gempa tiap lantai banguann sektor B ... 113
Tabel 4.27 Distribusi beban gempa gedung sektor A ... 113
Tabel 4.28 Distribusi beban gempa gedung sektor B ... 114
Tabel 4.29 Distribusi gempa antar lantai banguann sektor A ... 114
Tabel 4.30 Distribusi gempa antar lantai banguan sektor B ... 115
Tabel 4.31 Momen terbesar tiap lantai bangunan sektor A ... 116
Tabel 4.32 Momen terbesar tiap lantai banguanna sektor B ... 117
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram kesetimbangan tegangan dan regangan tulangan ... 5
Gambar 2.2 Perilaku material baja tulangan dalam hubungan tegangan regangan ... 5
Gambar 2.3 Tegangan tekan benda uji beton ... 10
Gambar 2.4 Contoh distribusi tegangan regangan beton bertulang ... 10
Gambar 2.5 Pelat satu arah... 11
Gambar 2.6 Contoh gambar pelat ... 14
Gambar 2.7 Diagram tegangan regangan pada pelat ... 14
Gambar 2.8 Distribusi momen static total menjadi momen positif dan negatif ... 15
Gambar 2.9 Balok beton bertulang ... 16
Gambar 2.10 Diagram tegangan dan regangan balok (a)pot. balok (b) diagram regangan (c)diagram tegangan ... 17
Gambar 2.11 Gambar tulangan geser pada baok ... 18
Gambar 2.12 Macam – macam kolom ... 19
Gambar 2.13 Diagram tegangan regangan dan gaya dalam penampang kolom (a) penampang kolom(b)diagram regangan(c)diagram tegangan(d)diagram kesetimbangan gaya ... 22
Gambar 2.14 Contoh sengkang tertutup saling tumpuk ... 28
Gambar 2.15 Perhitungan kuat geser balok dengan memperhitungkan Mpr ... 29
xvii
Gambar 2.17 Spektrum respon desain ... 37
Gambar 2.18 Contoh bentuk bangunan dilatasi ... 41
Gambar 2.19 Dilatasi dengan dua kolom ... 42
Gambar 2.20 Dilatasi dengan kantilever ... 42
Gambar 2.21 Dilatasi dengan system balok gerber ... 43
Gambar 2.22 Sistem dilatasi dengan konsol ... 43
Gambar 4.1 Distribusi pembebanan pelat ke balok anak ... 60
Gambar 4.2 Momen perletakan balok anak melintang A atap ... 72
Gambar 4.3 Momen perletakan balok anak melintang A lantai ... 72
Gambar 4.4 Momen perletakan balok anak melintang B atap ... 72
Gambar 4.5 Momen perletakan balok anak melintang B lantai ... 73
Gambar 4.6 Momen perletakan balok anak memanjang B atap ... 73
Gambar 4.7 Momen perletakan balok anak memanjang B lantai ... 73
Gambar 4.8 Momen untuk tulangan geser ... 79
Gambar 4.9 Distribusi pembebanan dari pelat ke balok induk ... 84
Gambar 4.10 Ss, gempa maksimum yang dipertimbangkan resiko tertarget (MCER) kelas situs SB ... 105
Gambar 4.11 S1, gempa maksimum yang dipertimbangkan resiko tertarget (MCER) kelas situs SB ... 106
159
DAFTAR PUSTAKA
Ahyinustyane, Elsya.2015. “Perencanaan Ulang Beton Bertulang Pada
Bangunan Atas The Malioboro Haritage Hill Yogyakarta Dengan Menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen Terhadap Ketahanan GempaBerdasarkan SNI 1726:2012”.
Badan Standarisasi Nasional, 2012. SNI 1726 – 2012 Tata Cara Perencanaan
Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung. Bandung, Indonesia.
Badan Standarisasi Nasional, 2013. SNI 2847 – 2013 Tata Cara Perencanaan
Struktur Beton untuk Gedung.Bandung, Indonesia.
Dipohusodo, Istimawan., 1994. Struktur Beton Bertulang, Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama.
Himawan Indarto, Hanggoro Tri Cahyo A dan Kukuh C Adi Putra, 2013. Aplikasi
SNI Gempa 1726:2012 for Dummies. Semarang, Indonesia.
McCORMAC, JACK C.2003.Desain Beton Bertulang. Erlangga: Jakarta.
Prihatmoko Wibowo, Amdhani. 2012. http://eprints.uny.ac.id/1967/1/Tugas
AkhirAmdhaniPrihatmokoWibowo07510134005.pdf/ Diakses
pada hari jumat, 18 September 2015, jam 21.15 WIB.
Sudarmoko. 1996. Perancangan Dan Analisis Kolom Beton Bertulang
