BAB II
LANDASAN TEORI 2.1 Metode Top Down
Pengerjaan struktur basement dapat dikerjakan dari atas ke bawah bahkan jika king post kuat, bersamaan dengan pengerjaan struktur atas nya, metode ini disebut metode konstruksi Top Down. Pada awal konstruksi, dinding basement dikerjakan terlebih dahulu menggunakan sistem diaphragm wall. Selanjutnya dilakukan pemasangan king post bersamaan dengan pengerjaan bored pile. Fungsi dari king post tersebut adalah untuk mendukung penyelesaian balok dan plat lantai yang akan dikerjakan dari atas ke bawah. Excavator ukuran kecil biasanya akan digunakan untuk melakukan pekerjaan galian pada basement. Pekerjaan galian juga dapat dikerjakan untuk dua lantai sekaligus bila cukup banyak seperti lima lantai sehingga ruang untuk proses penggalian cukup tinggi. Nantinya tiang-tiang king post akan dicor dan dijadikan kolom utama bangunan, pemberian tulangan dan angkur juga dilakukan jika dibutuhkan. Hingga pada akhir pengerjaan, lubang-lubang yang awalnya digunakan untuk mengangkut tanah dari basement akan ditutup kembali. Setelah pengerjaan basement selesai, maka pengerjaan struktur atas dapat dilaksanakan sebagaimana umumnya yaitu dari bawah ke atas.
2.2 Perencanaan Struktur 2.2.1 Struktur Tekan
Batang tekan ialah komponen struktur yang menahan gaya tekan yang terletak tepat pada titik berat penampang atau pada kolom bangunan. Gaya yang bekerja pada batang tekan hanyalah gaya aksial. Hanya tegangan leleh bahan baja, Fy yang terpenting dalam penentuan batang tekan pada bagian material, hal tersebut dikarenakan tegangan ultimit bahan baja, Fu tidak pernah tercapai. Selain itu ukuran dari luas penampang atau bentuk fisik dari penampang dapat mempengaruhi kekuatan dari batang tekan. Tidak hanya itu, panjang dan bentuk penampang berpengaruh pada
kekuatan lentur, dan panjang bentang kolom serta sambungan-sambungan juga mempengaruhi kuat tekan dari batang tekan
Menurut SNI 1729 2015 ketentuan umum dalam perencanaan kekuatan tekan desain (ϕc Pn), dan kekuatan tekan tersedia (Pn Ωc) yaitu kuat tekan nominal (Pn) ditentukan berdasarkan keadaan batas tekuk lentur, tekuk orsi, dan tekuk torsi-lentur ada nilai terendah.
2.2.1.1 Panjang Efektif
Panjang efektif (KL/r) dimana L panjang komponen struktur tanpa dibresing lateral, K yaitu Panjang efektif, dan r radius girasi.
Menurut Wiryanto Dewobroto (2015) (dikutip dari AISC 2010) nilai K untuk jepit-jepit yaitu 0,50 (teoritis) atau 0,65 (jika kondisi ideal hanya pendekatan), sendi- jepit yaitu 0,70 (teoritis) atau 0,80 (jika kondisi ideal hanya pendekatan), dan sendi- sendi yaitu 1.
2.2.1.2 Panjang Tekuk.
Panjang tekuk (Lk) batang tekan sangat tergantung kepada jenis perletakannya, seperti kolom dengan tumpuan jepit dapat mengekang ujungnya dari berotasi dan translasi, sehingga mampu menahan beban yang lebih besar dibandingkan tumpuan sendi. Panjang tekuk dihitung seperti berikut,
Apabila Lk = k.L, dimana k faktor panjang tekuk, maka nilai k dapat dilihat pada Tabel 2. 1
Gambar 2. 1 Garis Lentur Akibat Tekuk Berdasarkan Jenis Perletakan
Tabel 2. 1 Faktor Panjang Tekuk
Jepit-
jepit
Jepit- sendi
Jepit-rol tanpa rotasi
Sendi- sendi
Jepit- lepas
Sendi-rol tanpa rotasi
k teoritis 0.5 √21 1 1 2 2
k desain 0.65 0.8 1.2 1 2.1 2
Sumber : SNI 03-1729-2002
Untuk kolom pada struktur portal, faktor panjang tekuknya (k) dipengaruhi oleh nilai G pada ujung-ujung kolom. Nilai G pada salah satu ujung adalah ratio jumlah kekakuan semua kolom terhadap jumlah kekakuan semua balok yang bertemu di ujung tersebut yang ditulis dengan rumus
Gambar 2. 2 Kolom dan Balok Portal GA = ∑(𝐼𝑐𝑎/𝐿𝑐𝑎)
∑(𝐼𝑏𝑎/𝐿𝑏𝑎) ………2.1
GB = ∑(𝐼𝑐𝑏/𝐿𝑐𝑏)
∑(𝐼𝑏𝑏/𝐿𝑏𝑏)………... …...2.2
Lk = k . L………. …...2.3
Dimana :
IcA = Momen inertia kolom yang bertemu di titik A IcB = Momen inertia kolom yang bertemu di titik B LcA = Panjang kolom yang bertemu di titik A LcB = Panjang kolom yang bertemu di titik B IbA = Momen inertia balok yang bertemu di titik A IbB = Momen inertia balok yang bertemu di titik B LbA = Panjang balok yang bertemu di titik A LbB = Panjang balok yang bertemu di titik B Untuk tumpuan jepit nilai G = 1
Untuk tumpuan sendi nilai G = 10
Faktor panjang tekuk (k) dihitung dengan memasukan nilai G kedua ujung- ujungnya pada nomogram Gambar 2. 3. Dari kedua titik nilai G tersebut ditarik garis yang memotong garis skala k. Titik potong ini menunjukan nilai k dari kolom tersebut.
Perlu diperhatikan bahwa ada dua nomogram, yaitu untuk struktur tak bergoyang dan untuk struktur bergoyang. Struktur tak bergoyang artinya jika ujung-ujung dari kolom yang ditinjau tidak dapat berpindah kearah lateral.
2.2.1.3 Batas Kelangsingan Batang Tekan.
Untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tekan, angka perbandingan kelangsingan,
ℷ = Lk/r < 200………..2.4 Dimana :
Lk = panjang tekuk = k . L R = jari-jari inertia.
Gambar 2. 3 Nomogram faktor panjang tekuk kolom portal 2.2.1.3 Kuat Tekan Nominal
Terdapat tiga perilaku tekuk pada kekuatan batang tekan yang ditentukan oleh kapasitas tekuknya. Perilaku tekuk tersebut ialah tekuk torsi, tekuk lentur, dan tekuk lentur-torsi. Adapun tekuk global atau lokal, Tekuk lokal adalah keadaan dimana salah satu elemen batang tekan tertekuk lebih dahulu. Keadaan ini dapat tercapai bila salah satu elemen penampang merupakan elemen langsing.
Dalam menentukan kuat nominal batang tekan (Pn) digunakan rumus sebagai berikut,
Pn = Fcr . Ag……….2.5 Dimana Fcr adalah tegangan kritis, dan Ag adalah luas penampang utuh atau gross.
1). Tekuk lentur
Tekuk lentur adalah tekuk global yang terjadi pada penampang tidak langsing.
Tegangan kritis (Fcr) dihitung berdasarkan syarat berikut, bila (a). 𝐾 𝐿
𝑟 ≤ 4,71 √𝐸𝐸
𝑦 atau 𝐹𝑦
𝐹𝑒 ≤ 2,25
maka 𝐹𝑐𝑟 = [0,658𝐹𝑦𝐹𝑒] . 𝐹𝑦………2.6
Gambar 2. 4 Kurva panjang batang/kolom versus kekuatan kritis
Fenomena keruntuhan pada daerah kelangsingan ini disebut dengan tekuk inelastis. Tegangan residu, dan kondisi dimana batang tidak lurus atau yang bisa disebut kondisi imperfection dari batang tersebut banyak mempengaruhi tegangan kritis dari batang. Dikembangkannya rumus euler ini dengan teori Double Modulus
(Considere) dan Modulus Tangent (Engesser) secara terpisah dikarenakan rumus Euler ini tidak dapat meramalkan tekuk jenis tersebut. Namun hasil dari teori ini masih perlu dikoreksi berlandaskan pada data hasil uji empiris yang diolah secara statistik.
(b). 𝐾 𝐿
𝑟 > 4,71 √𝐸𝐸
𝑦 atau 𝐹𝑦
𝐹𝑒 > 2,25 maka 𝐹𝑐𝑟 = 0,887. 𝐹𝑒………2.7 Fe=𝜋
2𝐸
(𝐾𝐿𝑟)2 ...2.8
Grafik yang menggambarkan hubungan tegangan – kelangsingan dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. 5 Grafik hubungan antara tegangan dan kelangsingan
Pada wilayah kelangsingan ini terdapat tegangan kritis yang disebut dengan tekuk elastis. Dikarena belum memperhitungkan imperfection, maka rumus Euler tidak bisa dipakai secara langsung.
2.3.Kolom Baja
Berdasarkan buku Struktut Baja I ISBN : 979-8382-51-X berdasarkan kelangsingannya, batang tekan atau kolom dapat digolongkan menjadi 3 macam, yaitu kolom langsing (slender column), kolom sedang (medium column), dan kolom gemuk (stocky column) semakin langsing suatu kolom kuat tekannya akan semakin kecil.
Tegangan yang terjadi pada kolom gemuk pada saat kegagalan akibat tekuk cukup besar dan dapat melampaui tegangan batas elastis, sehingga kegagalan akibat tekuk ini sering disebut dengan tekuk inelastis (inelastic buckling).
2.4. Konstruksi Baja Komposit
Konstruksi baja komposit adalah alternatif dari beberapa perencanaan konstruksi yang ada. Konstruksi struktur baja komposit merupakan struktur yang terdiri dari 2 material ataupun lebih dengan sifat bahan yang berbeda dan membentuk satu kesatuan sehingga menghasilkan sifat gabungan yang lebih baik dari sebelumnya. Komposit baja dengan beton memiliki dasar pada kemampuan dari beton yang mempunyai perilaku yang menguntungkan ketika menerima beban tekan dan perilaku yang kurang menguntungkan ketika menerima beban tarik. Sedangkan untuk baja mempunyai kemampuan bahan yang sama baik untuk beban tarik dan tekan tetapi harus diwaspadai terhadap bahaya tekuk ketika menerima beban tekan.
Dengan memanfaatkan kemampuan kedua material tersebut, maka jika digabungkan untuk memperoleh masing-masing keunggulan dari baja dan beton didapatkan suatu konstruksi yang ideal, aman, ekonomis, kuat, dan tahan lama.
Pada umumnya struktur komposit berupa sebagai berikut : 1. Kolom baja terbungkus beton (a, c)
2. Kolom baja berisi beton (b)
3. Balok baja menagan slab beton (d)
Gambar 2. 6 Gambar Macam-Macam Struktur Komposit
Dengan memanfaatkan kelebihan sistem komposit, maka dapat mereduksi berat baja sebesar 20% - 30%. Adanya reduksi berat ini maka secara langsung juga dapat mengurangi tinggi profil baja yang digunakan.
Perencanaan struktur dikatakan optimum apabila memenuhi kriteria : biaya yang minimum, berat yang minimum, waktu konstruksi yang minimum, tenaga kerja yang minimum, biaya manufaktur yang minimum, sedangkan manfaat yang maksimum sepanjang masa layan. (Agus Setiawan, 2008:2)
Metode LRFD (Load and Resistance Factor Design) adalah spesifikasi yang dikeluarkan oleh Amerika yang dijadikan acuan oleh SNI 03-1729-2002 untuk desain konstruksi baja, berdasarkan ketahanan metode kekakuan metode plastis (Ultimate).
Secara umum, perencanaan struktur baja menggunakan standar peraturan dari SNI 03- 1729-2002.
2.5. Konsep Pembebanan
Beban adalah gaya luar yang bekerja pada suatu struktur. Pada umumnya penentuan besarnya beban hanya dalam bentuk prakiraan saja. Beban yang bekerja pada struktur diatur oleh peraturan pembebanan yang telah berlaku, sedangkan untuk masalah kombinasi dari beban yang bekerja telah diatur dalam SNI. Dalam fungsi kerjanya setiap struktur akan menerima pengaruh dari luar yang perlu dipikul. Selain pengaruh dari luar, sistem struktur juga terbuat dari material yang memiliki massa tersendiri yang mengakibatkan pemikulan berat sendiri akibat pengaruh gravitasi. Beberapa jenis beban antara lain :
2.5.1. Pembebanan Struktur
Pembebanan adalah gaya luar yang bekerja pada suatu struktur. Pada umumnya penentuan besarnya beban struktur merupakan estimasi saja. Beban yang bekerja pada suatu struktur diatur oleh peraturan pembebanan yang berlaku. Beban struktur juga memiliki beban alami yaitu beban gravitasi. Beban gravitasi adalah beban yang secara
alami bekerja pada gedung dan mengarah vertikal ke arah bumi dari atas menuju bawah. Beban yang bekerja pada struktur gedung yang terkena beban gravitasi yaitu seperti :
1. Beban Mati (Dead Load)
Beban mati adalah beban yang diakibatkan oleh berat konstruksi. Beban mati yang diperhitungkan dalam struktur ini adalah beban elemen struktur gedung yang memiliki fungsi struktural maupun non struktural. Untuk menghitung besarnya beban mati pada suatu elemen struktur dilakukan dengan cara meninjau berat satuan material tersebut berdasarkan volume elemen. Berat sendiri atau berat
satuan dari beberapa material konstruksi dan komponen bangunan gedung dapat ditentukan dari peraturan yang berlaku di Indonesia yaitu Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983. Informasi mengenai berat satuan dari berbagai material konstruksi yang dapat digunakan sebagai rujukan perhitungan beban mati adalah sebagai berikut :
1) Beton bertulang = 2400 kg/m³ 2) Baja = 7850 kg/m³
3) Kayu = 1000 kg/m³
4) Dinding ½ bata = 250 kg/m² 5) Lantai keramik = 24 kg/m² 6) Plafond = 18 kg/m²
2. Beban Hidup (Live Load)
Fungsi dari elemen struktur khususnya bagian plat lantai, adalah pendukung beban- beban hidup yang terdapat diatasnya seperti orang, perabotan, mesin, peralatan, serta barang lainnya sehingga mengakibatkan perubahan dalam pembebanan lantai serta atap
tersebut. Beban hidup adalah beban ada atau tidaknya tergantung pada suatu waktu yang diberikan kepada struktur tersebut. Perencanaan pembebanan pada beban hidup disesuaikan dengan standar pembebanan yang telah ditetapkan dalam SNI 1727:2013.
Berikut merupakan contoh beban hidup yang direncanakan bekerja pada struktur gedung :
1) Beban hidup lantai gedung untuk kantor sebesar 2,40 kN/m² 2) Beban hidup atap datar sebesar 0,96 kN/m²
3) Beban hidup lantai gedung untuk lobi sebesar 4,79 kN/m² 4) Beban hidup lantai gedung untuk gudang sebesar 6,00 kN/m²
3. Beban Angin (Wind Load)
Beban angin adalah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang disebabkan oleh selisih dari tekanan udara tinggi ke tekanan udara yang rendah serta bergerak secara horizontal. Besar dari tekanan tiup minimum diambil sebesar 25 kg/m².
Parameter yang digunakan untuk penentuan beban angin yang bekerja pada struktur gedung menurut SNI 1727:2013 sebagai berikut :
a) Kecapatan Angin Dasar (V)
Kecepatan angin dasar berupa kecepatan angin rata-rata yang terjadi setiap periode pada suatu wilayah. Angin harus diasumsikan dating dari segala arah berupa arah horizontal.
b) Kategori Eksposur (Kh)
Eksposur arah angin ditentukan dari kekasaran permukaan tanah yang ditentukan dari topografi alam, vegetasi dan fasilitas bangunan.
c) Koefisien Tekan Internal
Koefisien tekan internal dengan klasifikasi desain gedung yang tertutup penuh menurut tabel 26.11-1 pada SNI 1727:2013.
Tabel 2. 2 Koefisien tekanan internal
d) Koefisien Tekan Dinding
Harga dari koefisien tekan akibat gaya angin pada dinding gedung menurut SNI 1727:2013 adalah sebagai berikut :
Tabel 2. 3 Koefisien tekan dinding
Permukaan L/B Cp
Dinding di sisi angin datang
Seluruh nilai 0,8
Dinding di sisi angin pergi
0 – 1 2
>4
-0,5 -0,3 -0,2 Dinding tepi Seluruh nilai -0,7
4. Beban Hujan (Rain Load)
Pada setiap bagian dari suatu atap harus dirancang mampu menahan beban dari semua air hujan yang terkumpul. Apabila sistem drainase primer untuk bagian tersebut tertutup, maka ditambahkan beban merata yang disebabkan oleh kenaikan air di atas
Klasifikasi Ketertutupan (GCp) Bangunan gedung terbuka 0 Bangunan gedung tertutup
sebagian
0,55 -0,55 Bangunan gedung tertutup 0,18 -0,18
lubang masuk sistem drainase sekunder pada aliran rencananya. Menurut SNI 1727:2013 (8;3) pembebanan air hujan pada atap gedung dihitung sebagai berikut:
RL = 0,0098 . (ds + dh) ...2.9
*Keterangan :
R = Beban air hujan terkumpul pada atap yang tidak melendut (kN/m² )
ds = Kedalaman air pada atap yang tidak melendut melimpah ke lubang masuk sistem drainase sekunder apabila drainase primer tertutup (mm).
dh = Tambahan kedalaman air pada atap yang tidak melendut diatas lubang masuk sistem drainase sekunder pada aliran air rencana (mm).
5. Beban Gempa (Earthquake Load)
Beban gempa adalah semua beban statistik ekuivalen yang bekerja pada struktu gedung yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa. Dalam hal ini pengaruh gempa pada struktur gedung ditentukan berdasarkan gaya-gaya yang berada di dalam struktur tersebut yang berakibat pada gerakan tanah.
2.5.2. Ketegori Resiko Struktur Bangunan
Beban gempa memiliki kategori resiko struktur bangunan yang sangat dipengaruhi oleh jenis pemanfaatan serta fungsi bangunan tersebut. Berdasarkan SNI 1726:2012 tata cara perencanaan ketahanan gempa pada struktur bangunan gedung dan non gedung, seperti pada tabel berikut :
Tabel 2. 4 Ketegori resiko bangunan pada gedung dan non gedung untuk gempa
Jenis Pemanfaatan Kategori
Risiko Gedung dan non gedung yang memiliki risiko rendah terhadap jiwa
manusia pada saat terjadinya kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk, antara lain :
I
o Fasilitas pada pertanian, perkebunan, pertemakan, dan perikanan o Fasilitas yang hanya sementara
o Gedung seperti gudang penyimpanan o Rumah jaga dan struktur kecil lainnya
Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk di dalam kategori risiko I,II,III,dan IV termasuk, tapi tidak dibatasi untuk : o Perumahan
o Rumah toko ataupun rumah kantor o Pasar modern ataupun pasar tradisional o Gedung perkantoran
o Gedung apartemen ataupun rumah susun o Pusat perbelanjaan mall
o Bangunan industri o Fasilitas manufaktur o Pabrik
Gedung dan non gedung yang memiliki risiko tinggi terhadap jiwa manusia pada saat terjadinya kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk :
o Gedung bioskop o Gedung pertemuan o Lapangan stadion
o Fasilitas kesehatan yang tidak memiliki unit bedah serta unit gawat darurat
o Tempat penitipan anak o Penjara
o Rumah jompo
II
Gedung dan non gedung yang tidak termasuk kedalam kategori risiko IV atau yang memiliki potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang besar serta gangguan massal terhadap kehidupan masyarakat sehari-hari bila terjadinya kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk :
o Pusat pembangkit listrik o Fasilitas penanganan untuk air o Fasilitas penanganan untuk limbah o Pusat telekomunikasi
Gedung dan non gedung yang tidak termasuk dalam kategori risiko IV, termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas manufaktur, proses, penanganan, penyimpanan, penggunaan atau tempat pembuangan bahan bakar berbahaya, bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya, atau bahan yang mudah meledak yang
mengandung bahan beracun atau peiedak dimana memiliki jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang disyaratkan oleh instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat jika terjadinya kebocoran atau kerusakan.
Gedung dan non gedung yang ditunjukkan sebagai fasilitas yang penting, termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk : o Bangunan monumental
o Gedung sekolah serta fasilitas pendidikan
o Rumah sakit serta fasilitas kesehatan lainnya yang memiliki fasilitas bedah dan unit gawat darurat
III
o Fasilitas seperti pemadam kebakaran, ambulans, dan kantor polisi, serta garasi kendaraan darurat
o Tempat perlindungan dari gempa bumi, angin badai, dan tempat perlindungan darurat yang lainnya
o Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi dan fasilitas lainnya untuk tanggap darurat
o Pusat pembangkit energi dan fasilitas publik lainnya yang dibutuhkan pada saat keadaan darurat
Gedung dan non gedung yang dibutuhkan untuk
mempertahankan fungsi struktur bangunan lain yang masuk kedalam kategori dengan risiko IV.
IV
Sumber : SNI 1726:2012
Tabel 2. 5 Faktor keutamaan gempa
Katagori Risiko Faktor Keutamaan Gempa, Ie
I atau II 1,0
III 1,25
IV 1,50
Sumber : SNI 1726:2012
2.5.3. Parameter Spektrum Respons
Penentuan parameter percepatan tanah SS (Percepatan batuan dasar periode pendek 0,2 detik) dan S1 (Percepatan batuan dasar periode 1,0 detik). Parameter SS dan S1 ditetapkan berdasarkan respons spectrum percepatan 0,2 detik dan 1 detik dalam peta gerak tanah seismic dengan kemungkinan 2 persen terlampaui dalam 50 tahun sesuai dengan lokasi yang ditinjau. Contoh untuk Sidoarjo, maka SS = 0,7 g dan S1 = 0,25 g.
Berikut adalah contoh peta gempa untuk SS percepatan pada perioda pendek dan perioda 1 detik (S1).
Gambar 2. 7 SS Gempa maksimum yang dipertimbangkan memiliki risiko bertarget (MCER), kelas situs SB
Sumber : SNI 1726:2012
Gambar 2. 8 S1 Gempa maksimum yang dipertimbangkan memiliki risiko bertarget (MCER), kelas situs SB
Sumber : SNI 1726:2012 2.5.4. Kelas Situs
Berdasarkan sifat-sifat tanah pada situs, maka tanah tersebut diklasifikasikan dalam berbagai kelas situs SA, SB, SC, SD, SE atau SF. Jika sifat-sifat tanah tidak teridentifikasi secara jelas sehingga tidak bisa ditentukan kelas situs-nya, maka kelas situs SE dapat digunakan kecuali jika pihak yang berwenang mempunyai data geoteknik yang dapat digunakan untuk menentukan kelas situs SF.
Tabel 2. 6 Klasifikasi situs
Sumber : SNI 1726:2012
2.5.5. Gaya Geser Dasar Akibat Gempa
Besarnya gaya geser dasar ditentukan berdasarkan persamaan sebagai berikut ini : V = CS . W ... 2.10 Dimana :
Cs = Koefisien respon dari gempa W = Berat dari bangunan
Koefisien Respon Gempa
Koefisien respon gempa ditentukan dengan persamaan sebagai berikut ini :
CS = 𝑆𝐷𝑆(𝑅𝐼𝑒) ... 2.11 Dimana :
Kelas Situs (m/detik) Vs atau ch N N (kPa) u S
SA (bebatuan keras) > 1500 N/A N/A
SB (bebatuan) 750 sampai 1500 N/A N/A
SD (tanah yang sedang) 175 sampai 350 15 sampai 50 50 sampai 100
< 175 <15 < 50
SE (tanah yang lunak)
dari karakteristik berikut:
1. Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat beban gempa seperti mudah likuifaksi, lempung sangat sensitif, tanah tersementasi lemah,
2. Lempung sangat organik dan/atau gambut (ketebalan H > 3 m), 3. Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H > 7,5 m dengan
Indeks Plasitisitas, PI > 75),
4. Lapisan Lempung lunak ataupun medium kaku dengan ketebalan H > 35 m
dengan u S < 50 kPa.
SF (tanah khusus,yang membutuhkan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respon spesifik dari
Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau lebih SC (tanah yang keras,sangat
padat dan batuan lunak)
Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3 m tanah dengan
karateristik sebagai berikut : 1. Indeks plastisitas, PI > 20, 2. Kadar air, w > 40 %, dan 3. Kuat geser niralir u S <25 kPa
350 sampai 750 >50 > 100
SDS = Parameter dari percepatan spectrum desain R = Faktor modifikasi respon
Ie = Faktor keutamaan dari gempa 2.5.6. Distribusi Vertikal Gaya Gempa
Gaya lateral dari gempa (Fx) dengan satuan (kN) yang timbul di semua tingkat harus ditentukan dari persamaan berikut ini :
FX = CVX . V ... 2.12 dan
CVX = 𝑊𝑥 ℎ𝑥𝑘Σ(𝑊𝑖 ℎ𝑖𝑘) ... 2.13 Dimana :
CVX = Faktor distribusi vertikal
V = Gaya lateral desain total geser pada dasar struktur, (kN) Wi dan Wx = Berat efektif dari total struktur pada tingkat yang ditinjau hi dan hx = Tinggi dasar struktur sampai tingkat yang ditinjau
k = Eksponen terkait dengan periode struktur sebagai berikut:
T ≤ 0,5 detik, maka k = 1 ; T ≥ 2,5 detik, maka k = 2
Jika T antara 0,5 – 2,5 detik, maka harus dilakukan dengan interpolasi 2.5.7. Kombinasi Pembebanan
Menurut peraturan yang berlaku pada SNI 1727:2013 tentang beban minimum untuk perancangan suatu bangunan gedung dan struktur lain, maka digunakan kombinasi dasar pembebanan metode desain kekuatan sebagai berikut :
1) 1,4D
2) 1,2D + 1,6L + 0,5(Lr atau R)
3) 1,2D ± 1,6(Lr atau R) + (L atau 0.5W) 4) 1,2D ± 1,0W + L + 0.5(Lr atau R) 5) 1,2D ± 1,0E + L
6) 0,9D ± 1,0W
7) 0,9D ± (1,3W atau 1,0E)
Dimana :
D = Beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi
E = Beban gempa, atau bisa diganti dengan, γL = 0,5 bila L< 5 kPa, dan γL = 1 bila L≥ 5 kPa.
L = Beban hidup yang diakibatkan oleh penggunaan gedung Lr = Beban hidup dari atap selama perawatan
R = Beban hujan (Tidak termasuk yang diakibatkan oleh genangan air) W = Beban angin yang diakibatkan oleh tekanan udara
2.6. Metode Perhitungan Statika
Untuk menyelesaikan perhitungan statika dalam tugas akhir ini penulis akan memanfaatkan teknologi, yaitu dengan bantuan program komputer analisa struktur yaitu STAAD-Pro V8i
2.7. Struktur Bawah
Struktur bawah adalah seluruh bagian struktur gedung atau bangunan yang berada di bawah pemukaan tanah, dapat berupa basement dan/atau sistem pondasi. Perencanaan struktur bawah untuk suatu konstruksi bangunan dengan tepat mutlak dipertukan untuk dapat menjaga kestabitan konstruksi yang ditahan. Kesalahan dalam perhitungan struktur bawah akan menyebabkan bangunan yang kokoh pada struktur atas menjadi runtuh dan berakibat fatal bagi penghuninya.
Struktur bawah memikul beban-beban dari struktur atas sehingga struktur bawah tidak boteh gagal lebih dahulu dari struktur atas. Beban-beban tersebut dapat berupa beban mati (DL), beban hidup (LL), beban gempa (E), beban angin, dan lain-lain. Dalam merencanakan struktur bawah dipertukan data-data mengenai karakteristik tanah
tempat struktur tersebut berada dan beban struktur yang bekerja di atas struktur bawah yang direncanakan. Karakteristik tanah metiputi jenis lapisan tanah di bawah permukaan tanah, kadar air, tinggi muka air tanah, dtt. Beban struktur yang bekerja tergantung dari jenis materiaI yang digunakan, jumtah tingkat bangunan, jenis-jenis beban yang bekerja pada struktur tersebut, dan lain-lain. Jenis pondasi ditentukan dengan mempertimbangkan kondisi lingkungan tempat berdirinya bangunan dan usutan jenis pondasi serta karakteristik tanah yang dilaporkan oleh soil engineer.
Hasil dari penyelidikan tanah yang dilaporkan oleh soil engineer antara lain:
a. Kondisi tanah dasar yang.menjelaskan jenis lapisan tanah pada beberapa lapisan kedalaman.
b. Analisis daya dukung tanah.
c. Besar nitai SPT (Standard Penetration Test) dari beberapa titik bor.
d. Besar tahanan ujung konus dan jumtah hambatan petekat dari beberapa titik sondir.
e. Hasil tes laboratorium tanah untuk mengetahui berat jenis tanah, dan lain-lain.
f. Analisis daya dukung tiang pondasi berdasarkan data-data tanah (apabila menggunakan pondasi tiang).
2.7.1 Tekanan Tanah Lateral
Tekanan tanah lateral adalah sebuah parameter perencanaan yang penting di dalam sejumlah sejumlah persoalan teknik pondasi. Dinding penahan dan dinding turap (sheet pile wall), galian yang diperkokoh (braced excavation) dan galian tidak diperkokoh (unbraced excavation), tekanan tanah (grain pressure) pada diaphragm wall, dan lain-lain. Semuanya ini memerlukan perkiraan tekanan lateral secara kuantitatif pada pekerjaan konstruksi, baik untuk analisa perencanaan maupun analisa stabilitas (Joseph E. Bowles,1988). Tekanan tanah lateral dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu :
• Jika dinding tidak bergerak K menjadi koefisien tekanan tanah diam (K0)
• Jika dinding bergerak menekan ke arah tanah hingga runtuh, koefisien K mencapai nilai maksimum yang disebut tekanan tanah pasif (Kp)
• Jika dinding menjauhi tanah, hingga terjadi keruntuhan, maka nilai K mencapai minimum yang disebut tekanan tanah aktif (Ka)
Gambar 2. mendeskripsikan tentang arah pergerakan dinding menurut tekanan lateral yang bekerja
Gambar 2. 9 Jenis Tekanan Tanah Berdasarkan Arah Pergerakan Dinding Sumber : Weber, 2010
Menurut Teori Rankie (1987)
1. Teori Rankine berasumsi bahwa :
• Tidak ada adhesi atau friksi antar dinding dengan tanah (friksi sangat kecil sehingga diabaikan).
• Tekanan lateral terbatas hanya untuk dinding vertical 90o.
• Kelongsoran terjadi sebagai akibat dari pergeseran tanah yang ditentukan oleh sudut geser tanah (∅).
• Tekanan lateral bervariasi linier terhadap kedalaman dan resultan tekanan yang berada pada sepertiga tinggi dinding, diukur dari dasar dinding.
• Resultan gaya bersifat pararel terhadap permukaan urugan.
2. Tekanan Tanah Aktif (Ka) Menurut Rankine
Disebut tekanan tanah aktif jika tekanan yang bekerja mengakibatkan dinding menjauhi tanah yang ditahan, seperti ditunjukkan oleh gambar di bawah ini:
Gambar 2. 10 Tekanan Tanah Aktif
Keruntuhan tanah mengikuti prinsip lingkaran Mohr (Mohr-Coulomb). Jika pergerakan dinding membuat Δx semakin besar, maka pada akhirnya, lingkaran Mohr akan menyentuh garis keruntuhan (Menurut Rankine, sudut keruntuhan adalah sebesar 45 + 2 'φ, sehingga keruntuhan akan terjadi. Tahanan geser tanah
mengikuti persamaan:
τf = c´ + σv´ tan ϕ´………... 2.14 Dimana :
τf = tahanan geser tanah σ´v = tekanan efektif tanah c´ = kohesi tanah
ϕ´ = sudut geser tanah Tekanan tanah aktif berkohesi
Kohesi (kelekatan tanah) mempunyai pengaruh mengurangi tekanan aktif tanah sebesar2cK. Jadi dapat dirumuskan menjadi seperti berikut ini :
Pa = Ka . γ . H − 2c √Ka……….. 2.15
3. Tekanan Tanah Pasif (Kp) Menurut Rankine
Pada dinding penahan tanah menerima tekanan tanah pasif yang dapat menahan tekanan tanah aktif. Tekanan tanah pasif (Kp) yang besarnya sebagai berikut Pada dinding penahan tanah menerima tekanan tanah pasif yang dapat menahan tekanan tanah aktif. Tekanan tanah pasif (Kp) yang besarnya sebagai berikut :
Kp = 1−sin∅
1+sin∅ = tan2 (45+∅
2)………. 2.16
Maka tahanan pasif suatu tanah datar tanpa kohesi (C=0) Pp = 1
2 Kp γ H2 ……….... 2.17
Tahanan pasif suatu tanah datar dengan kohesi
Pp = Kp γ H2 −2c√Kp ………. 2.18
2.7.2 Diaphragm wall
Diaphragm wall adalah selaput beton bertulang yang relatif tipis (30 cm-120 cm) yang dicor ke dalam suatu lubang galian, dimana sisi–sisi galian tersebut sebelum dicor didukung oleh tekanan hidrostatik dari air yang dicampur dengan bentonite (lempung montmorilonit). Bila dicampur dengan air, bentonite dengan cepat akan menyebar untuk membentuk suspense koloid yang memiliki sifat-sifat tiksotropik (membentuk gel jika tidak digerakan) (R.F.Craig:1987).
Merencanakan diaphragm wall terdiri dari perencanaan ketebalan dinding dan penulangannya. Ketebalan dinding biasanya ditentukan melalui analisa tegangan, analisa deformasi dinding, dan studi kelayakan detailing penulangan dinding. Menutrut Chang Yu-Qu (2006), ketebalan dinding dapat diasumsikan sebasar 5% dari kedalaman galian di preliminary design. Perhitungan penulangan diaphragm wall secara umum mengikuti metode LFRD.
2.7.3 Pondasi Bored Pile
Berdasarkan struktur beton bertulang, pondasi berfungsi untuk :
1. Mendistribusikan dan memindahkan beban-beban yang bekerja pada struktur bangunan di atasnya ke lapisan tanah dasar yang dapat mendukung struktur tersebut.
2. Mengatasi penurunan yang berlebihan dan penurunan yang tidak sama pada struktur di atasnya.
3. 3. Memberi kestabilan pada struktur dalam memikul beban horizontal akibat angin, gempa bumi dan sebagainya. Pondasi bangunan dibedakan atas dua bagian yaitu pondasi dangkal (shallow foundation) dan pondasi dalam (deep foundation), tergantung dari letak tanah kerasnya dan perbandinagn kedalaman dengan lebar pondasi. Pondasi dangkal kedalamnya kurang atau sama dengan lebar pondasi (D < B) dan dapat digunakan jka lapisan tanah kerasnya terletak dekat dengan permukaan tanah. Sedangkan pondasi dalam digunakan jika lapisan tanah keras berada jauh dari permukaan tanah. Keuntungan penggunaan pondasi tiang bor dalam konstruksi, antara lain :
a. Tiang bor tunggal dapat digunakan pada tiang kelompok atau pile cap b. Kedalaman tiang dapat divariasikan.
c. Tiang bor dapat dikerjakan sebelum penyelesaian tahapan selanjutnya dalam konstruksi.
d. Proses pengerjaan tiang bor dapat menghidari kerusakan bangunan yang ada disekitarnya.
e. Pada pondasi tiang pancang, proses pemancangan pada tanah lempung akan membuat tanah bergelombang dan menyebabkan tiang pancang sebelumnya bergerak ke samping. Hal ini tidak terjadi pada konstruksi tiang bor.
f. Selama pelaksanaan pondasi tiang bor tidak ada suara yang ditimbulkan oleh alat pancang seperti yang terjadi pada pelaksanaan pondasi tiang pancang.
g. Karena dasar dari tiang bor dapat diperbesar, hal ini memberikan ketahanan yang besar untuk daya dukung.
h. Permukaan diatas dimana dasar tiang bor didirikan dapat diperiksa secara langsung.
i. Pondasi tiang bor mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap beban lateral.
2.7.3.1 Perhitungan Daya Dukung Pondasi Bored Pile
Kapasitas daya dukung bored pile dari data parameter kuat geser tanah. Daya dukung ujung pondasi bored pile (end bearing).
A. Nilai Tahanan Ujung pada Tanah Kohesif
Qp = Ap . cu . Nc*……….. 2.19
Dimana :
Qp = Tahanan ujung per satuan luas (ton) Ap = Luas penampang bore pile (m2) cu = Undrained cohesion (ton/m2)
Nc* = Faktor daya dukung tanah, untuk pondasi bored pile nilai Nc*=9 B. Nilai Tahanan Ujung pada Tanah Non-Kohesif
Untuk tanah non kohesif :
Qp = Ap . q’ (Nq* - 1)……… 2.20
Dimana :
Qp = Tahanan ujung per satuan luas (ton) Ap = Luas penampang bore pile (m2) q’ = Tekanan vertikal efektif (ton/m2) Nq* = Faktor daya dukung tanah
Vesic (1976) mengusulkan korelasi antara (Φ)dan Nq* seperti terlihat pada Gambar 2.
Gambar 2. 11 Grafik Hubungan Φ dan Nq
