Desain Gedung Beton Bertulang Dengan Perencanaan Berbasis Perpindahan.

(1)

vii Universitas Kristen Maranatha

DESAIN GEDUNG BETON BERTULANG DENGAN

PERENCANAAN BERBASIS PERPINDAHAN

ELI NOFANOLO HIA

NRP : 0721046

Pembimbing : YOSAFAT AJI PRANATA, ST., MT.

ABSTRAK

Perencanaan struktur bangunan tahan gempa menjadi hal yang sangat penting untuk diperhitungkan agar bangunan yang dibangun dapat bertahan pada saat terjadinya gempa. Kerugian yang diakibatkan oleh gempa bumi tidak secara langsung disebabkan oleh gempa bumi, namun disebabkan oleh kerentanan bangunan sehingga terjadi kerusakan bahkan keruntuhan bangunan. Untuk mengantisipasi kerugian yang besar, baik dari segi materi maupun korban jiwa maka dibutuhkan peraturan yang dapat digunakan sebagai acuan untuk mengatur perencanaan struktur bangunan gedung tahan gempa.

Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah melakukan analisis struktur gedung beton bertulang tahan gempa dengan metode perpindahan berdasarkan peraturan FEMA 440, dan pembahasan meliputi gaya geser dasar yang dihasilkan berdasarkan perturan FEMA 440 dan SNI-1726-2002 sebagai pembanding, perencanaan meliputi penulangan lentur balok, kolom, dan tulangan geser serta mendapatkan kurva kapasitas struktur dari metode pushover, kemudian digunakan sebagai evaluasi struktur pada kondisi kinerja yang ditargetkan.

Hasil analisis memperlihatkan bahwa tulangan lentur yang dihasilkan dengan menggunakan peraturan FEMA 440 lebih banyak dibandingkan dengan menggunakan peraturan SNI-1726-2002 dengan persen beda antara 0 sampai 66,7 % . Hasil analisis metode perpindahan berdasarkan peraturan FEMA 440, SNI-1726-2002 sebagai pembanding memerlukan peningkatan jumlah tulangan lentur berkisar 33,3% hingga 66,7% untuk mencapai kinerja Immediate Occupancy.

Kata kunci: Gedung beton bertulang, perencanaan berbasis perpindahan,FEMA

(2)

viii Universitas Kristen Maranatha

REINFORCED CONCRETE BUILDING PLANNING

WITH DISPLACEMENT BASED DESIGN

ELI NOFANOLO HIA

NRP : 0721046

Supervisor : YOSAFAT AJI PRANATA, ST., MT.

ABSTRACT

Structural design of earthquake resistant buildings to be a very important thing to take into account that buildings are built to survive during the earthquake. Losses caused by earthquakes are not directly caused by earthquakes, but due to the vulnerability of the building, causing damage and even collapse of buildings. In anticipation of large losses, both in terms of material and loss of life it is necessary to rule that can be used as a reference to regulate the structural design of earthquake resistant buildings.

The purpose of this final project is to perform structural analysis of earthquake resistant reinforced concrete buildings with displacement method based on 440 FEMA regulations, and the discussion covers basic shear forces generated by FEMA 440 and SNI-1726-2002 as a comparison, the plan includes flexible reinforcement beams, columns , and shear reinforcement as well as gain the capacity curve of the structure of pushover methods, then used as an evaluation of the structure on the performance of the targeted conditions.

The results of the analysis showed that the flexural steel produced by using the FEMA regulations 440 more than using regulations SNI-1726-2002 with the percent difference between 0 to 66.7%. The results of the analysis method of displacement under the rules of FEMA 440, SNI-1726-2002 as a comparison requires an increase in the amount of flexural steel ranges from 33.3% to 66.7% to reach the Immediate Occupancy performance.

Keywords: Reinforced concrete building, Planing displacement based desaign,

(3)

ix Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN ... iii

PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN... iv

KATA PENGANTAR ... v

DAFTAR NOTASI ... xvi

DAFTAR LAMPIRAN ... xix

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 2

1.3 Ruang Lingkup Penelitian ... 2

1.4 Sistematika Penulisan ... 3

1.5 Metodologi Penelitian ... 3

BAB II TINJAUAN LITERATUR ... 4

2.1 Beton Bertulang... 4

2.1.1 Beton ... 4

2.1.2 Baja... 5

2.1.3 Beton Bertulang ... 6

2.2 Bangunan Gedung Beton Bertulang ... 7

2.2.1 Bangunan Gedung Beton Bertulang Beraturan ... 7

2.2.2 Bangunan yang Direncanakan Terhadap Beban Gempa ... 9

2.2.3 Perencanaan Tulangan Berdasarkan SNI 03-2847-2002 ... 10

2.3 Beban ... 15

2.3.1 Beban Gravitasi ... 15

2.3.2 Beban Gempa ... 17

2.4 Peraturan Gempa FEMA 440 ... 18

2.5 Peraturan Gempa SNI-1726-2002 ... 20

2.5.1 Gempa Rencana dan Kategori Gedung ... 20

2.5.2 Daktilitas Struktur Gedung ... 21

2.5.3 Wilayah Gempa ... 28

2.5.4 Pembatasan Waktu Getar Alami Fundamental ... 30

2.5.5 Beban Gempa Nominal Statik Ekuivalen... 30

2.5.6 Waktu Getar Alami Fundamental ... 33

2.5.7 Analisis Statik Ekuivalen ... 33

2.5.8 Kinerja Batas Layan ... 34

2.5.9 Kinerja Batas Ultimit ... 34

(4)

x Universitas Kristen Maranatha

2.7 Metode Capacity Spectrum (ATC-40) ... 39

2.8 Perangkat Lunak ... 39

BAB III STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN ... 41

3.1 Data Struktur ... 41

3.1.1 Data Gedung ... 46

3.1.2 Data Meterial ... 46

3.1.3 Diagram Alir Studi ... 47

3.2 Pemodelan Struktur ... 48

3.3 Analisis Struktur ... 55

3.4 Analasis Struktur Berdasarkan FEMA 440 ... 55

3.4.1 Syarat Analisis... 62

3.4.2 Perencanaan Tulangan... 68

3.5 Analisis Struktur Berdasarkan SNI-1726-2002... 73

3.5.1 Syarat Analisis... 78

3.5.2 Perencanaan Tulangan ... 83

3.6 Analisis Berbasis Perpindahan ... 88

3.6.1 Desain Elemen Struktur Akibat Sendi Plastis ... 96

3.7 Pembahasan ... 109

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN ... 114

4.1 Kesimpulan ... 114

4.2 Saran ... 115

DAFTAR PUSTAKA ... 116

(5)

xi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Penampang Balok Beton Bertulang Tulangan Ganda ... 11

Gembar 2.2 Konfigurasi Penulangan Sengkang Balok ... 12

Gembar 2.3 Konfigurasi Penulangan Sengkang Kolom ... 14

Gembar 2.4 Respons Spektrum Gempa Rencana ... 28

Gambar 2.5 Wilayah Gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar dengan perioda ulang 500 tahun ... 29

Gambar 2.6 Ilustrasi Penempatan Pusat Massa [Dewobroto,2005] ... 33

Gambar 2.7 Ilustrasi Rekayasa Gempa Berbasis Kinerja [ATC 58] ... 36

Gambar 2.8 Kurva kapasitas [ATC, 1996] ... 37

Gambar 2.9 Properti Sendi default-M3 dan default-PMM [CSI, 2006] ... 38

Gambar 3.1 Model 3D ... 41

Gambar 3.2 Denah Stuktur Lantai 3 ... 42

Gambar 3.5 Tampak Depan Stuktur ... 45

Gambar 3.6 Tampak Belakang Stuktur ... 45

Gambar 3.7 Tampak Samping Stuktur ... 46

Gambar 3.8 Diagram Alir Studi ... 47

Gambar 3.9 New Model Initialization ... 48

Gambar 3.10 Building Plan Grid (satuan m) ... 48

Gambar 3.11 Input Data Material (satuan Mpa) ... 49

Gambar 3.12 Input Balok (satuan mm) ... 49

Gambar 3.13 Input Kolom (satuan mm) ... 50

Gambar 3.14 Input Pelat (satuan mm) ... 50

Gambar 3.15 Input Beban ... 51

Gambar 3.16 Input Kombinasi Pembebanan ... 51

Gambar 3.17 Input Beban SDL (satuan kg/m2) ... 52

Gambar 3.18 Input Beban Hidup (satuan kg/m2) ... 52

Gambar 3.19 Input Beban Dinding (satuan kg/m) ... 52

Gambar 3.20 Input Reaksi perletakan rangka atap baja QLL; VA=VB (satuan kg) ... 53

Gambar 3.21 Input Reaksi perletakan rangka atap baja QDL; VA (satuan kg) ... 53

Gambar 3.22 Input Reaksi perletakan rangka atap baja QDL; VB (satuan kg) ... 53

Gambar 3.23 Input Perletakan ... 54

Gambar 3.24 Rigid Diaphragm Pelat Lantai dan Atap ... 54

Gambar 3.25 Rigid Diaphragm Tiap Lantai ... 54

Gambar 3.26 Run Analysis ... 55

Gambar 3.27 T Mode1 arah X = 0,4426 detik ... 56

Gambar 3.28 T Mode2 arah Y = 0,4304 detik ... 56

(6)

xii Universitas Kristen Maranatha

Gambar 3.30 Input Beban (Fx) ... 60

Gambar 3.31 Input Beban (Fy) ... 60

Gambar 3.32 Input Kombinasi Pembebanan ... 61

Gambar 3.33 Run Analysis ... 61

Gambar 3.34 Concrete Frame Design ... 62

Gambar 3.35 Start Design/Check of Structure ... 62

Gambar 3.36 Table Diapraghm CM Displacement ... 63

Gambar 3.37 Titik Simpangan Lantai yang ditinjau ... 65

Gambar 3.38 Table Point Displacement ... 65

Gambar 3.39 Titik simpangan antar tingkat yang ditinjau ... 66

Gambar 3.40 Table Point drift ... 66

Gambar 3.41 Balok dan Kolom yang direncanakan ... 69

Gambar 3.42 Konfigurasi Penulangan Lentur Balok ... 69

Gambar 3.43 Konfigurasi Penulangan Lentur Kolom ... 70

Gambar 3.44 Luas Tulangan Lentur Perlu Balok B2 dan Kolom C6 Hasil Analisis ETABS ... 70

Gambar 3.45 Penulangan Geser Balok ... 72

Gambar 3.46 Penulangan Geser Kolom ... 73

Gambar 3.47 Respons Spektrum Gempa Rencana ... 74

Gambar 3.48 Massa Bangunan ... 75

Gambar 3.49 Input Beban (Fx) ... 77

Gambar 3.50 Input Beban (Fy) ... 77

Gambar 3.51 Table Diapraghm CM Displacement ... 78

Gambar 3.52 Titik Simpangan Lantai yang ditinjau ... 80

Gambar 3.53 Table Point Displacement ... 80

Gambar 3.54 Titik simpangan Antar tingkat yang ditinjau ... 81

Gambar 3.55 Table Point drift ... 81

Gambar 3.56 Balok dan Kolom yang direncanakan ... 84

Gambar 3.59 Luas Tulangan Lentur Perlu Balok B2 dan Kolom C6 Hasil Analisis ETABS ... 85

Gambar 3.61 Penulangan Geser Kolom ... 88

Gambar 3.62 Penerapan Sendi Plastis Balok ... 89

Gambar 3.63 Penerapan Sendi Plastis Kolom ... 89

Gambar 3.64 Pemodelan Pola Beban Gravitasi PUSH1 ... 90

Gambar 3.65 Pemodelan Pola Beban Lateral PUSH2 ... 90

Gambar 3.66 Run Analisis Pushover ... 91

Gambar 3.67 Kurva Kapasitas Hasil Analisis ETABS ... 91

Gambar 3.68 Kurva Kapasitas ... 93

Gambar 3.69 Analisis Metode Capacity Spectrum (ATC-40) ... 94

Gambar 3.70 Ploting Pada Kurva Kapasitas ... 95

Gambar 3.71 Balok dan Kolom yang ditinjau ... 96

Gambar 3.72 Sendi Plastis pada Balok dan Kolom di Step 1 ... 97

(7)

xiii Universitas Kristen Maranatha

Gambar 3.81 Diagram Interksi Kolom ... 107

(8)

xiv Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen Gedung ... 16

Tabel 2.2 Beban Hidup pada Lantai Gedung ... 17

Tabel 2.3 Nilai Faktor Modifikasi C0 ... 18

Tabel 2.4 Koefisien Redaman Bs dan B1 ... 19

Tabel 2.5 Nilai Faktor Massa Efektif Cm ... 20

Tabel 2.6 Faktor Keutamaan I untuk Berbagai Kategori Gedung dan Bangunan ... 21

Tabel 2.7 Parameter Daktilitas Struktur Gedung ... 23

Tabel 2.8 Faktor Daktilitas Maksimum, Faktor Reduksi Gempa Maksimum, Faktor Tahanan Lebih Struktur Dan Faktor Tahanan Lebih Total Beberapa Jenis Sistem Dan Subsistem Struktur Gedung ... 24

Tabel 2.9 Spektrum Respons Gempa Rencana ... 29

Tabel 2.10 Koefisien Yang Membatasi Waktu Getar Alami Fundamental Struktur Gedung ... 30

Tabel 2.11 Kombinasi Pembebanan ... 31

Tabel 2.12 Klasifikasi Tingkat Keamanan [ATC, 1996] ... 37

Tabel 3.1 Dimensi Balok Lantai 3... 42

Tabel 3.2 Dimensi Balok Lantai 2... 43

Tabel 3.12 Tulangan Lentur Balok B2 ... 69

Tabel 3.13 Tulangan Lentur Kolom C6 ... 70

Tabel 3.14 Gaya Geser Dasar Nominal V Arah X ... 75

Tabel 3.24 Tulangan Lentur Balok B2 ... 84

Tabel 3.25 Tulangan Lentur Kolom C6 ... 85

(9)

xv Universitas Kristen Maranatha

Tabel 3.27 Gaya Momen Balok B2 ... 100 Tabel 3.28 Persen Beda Tulangan Lentur Balok Akibat Kombinasi

Pembebanan dan Akibat Sendi Plastis ... 109 Tabel 3.29 Persen Beda Tulangan Lentur Kolom Akibat Kombinasi

Pembebanan dan Akibat Sendi Plastis ... 110 Tabel 3.30 Persen Beda Jarak Tulangan Geser Balok Akibat

Kombinasi Pembebanan dan Akibat Sendi Plastis ... 110 Tabel 3.31 Persen Beda Jarak Tulangan Geser Kolom Akibat

Kombinasi Pembebanan dan Akibat Sendi Plastis ... 110 Tabel 3.32 Persen Peningkatan Gaya Geser Dasar Gedung SNI-1726-2002... 111 Tabel 3.33 Persen Peningkatan Jumlah Tulangan Lentur Balok

Gedung SNI-1726-2002 ... 112 Tabel 3.34 Persen Peningkatan Jumlah Tulangan Lentur Kolom

Gedung SNI-1726-2002 ... 112 Tabel 3.35 Persen Pengurangan Jarak Tulangan Geser Balok

Gedung SNI-1726-2002 ... 113 Tabel 3.36 Persen Pengurangan Jarak Tulangan Geser Kolom

(10)

xvi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR NOTASI

Ag : Luas bruto penampang, mm2

Am : Percepatan respons maksimum atau Faktor Respons Gempa Maksimum pada Spektrum Respon Gempa Rencana

Ar : Pembilang dalam persamaan hiperbola Faktor Respons Gempa C pada Spektrum Respons Gempa Rencana.

As : Luas tulangan yang diperlukan, mm2 Asmin : Luas tulangan minimum, mm2 Asmax : Luas tulangan maksimum, mm2 a : Nilai konstanta untuk site kategori

a : tinggi blok tegangan tekan ekivalen aktual, mm B1 : Koefisien redaman

b : Lebar balok, mm

C : Faktor respons gempa dinyatakan dalam percepatan gravitasi C0 : Faktor modifikasi

C1 : Faktor modifikasi untuk menghubungkan peralihan inelastik maksimum dengan peralihan respon elastik linier

C2 : Faktor modifikasi untuk mewakili efek dari pinched hysteresis shape

C3 : Faktor modifikasi untuk mewakili kenaikan peralihan akibat efek P-delta.

C : Nilai faktor respons gempa yang didapat dari spektrum respons Gempa rencana untuk Waktu getar alami fundamental dari struktur gedung

Cm : Nilai untuk Faktor Massa Efektif

D : Beban mati, atau momen gaya dalam yang berhubungan dengannya d : Tinggi efektif penampang, mm

(11)

xvii Universitas Kristen Maranatha

di : Simpangan horisontal lantai tingkat i dari hasil analisis 3 dimensi struktur gedung akibat beban gempa nominal statik ekuivalen yang menangkap pada pusat massa pada taraf lantai-lantai tingkat. E : Pengaruh beban gempa, atau momen dan gaya dalam yang

Berhubungan dengannya

Ec : Modulus elastisitas beton, MPa Es : Modulus elastisitas baja, MPa

e : Eksentrisitas teorites antara pusat massa dan pusat rotasi lantai tingkat struktur gedung; dalam subskrip menunjukan kondisi elastik penuh

ed : Eksentrisitas rencana antara pusat massa dan pusat rotasi lantai tingkat struktur gedung

fc’ : Kuat tekan beton yang disyaratkan, MPa

Fi : Beban gempa nominal statik ekuivalen Fx : Beban gempa nominal statik ekuivalen arah x Fy : Beban gempa nominal statik ekuivalen arah y fy : Kuat leleh tulangan lentur yang disyaratkan, MPa fys : Kuat leleh tulangan geser yang disyaratkan, MPa g : Percepatan gravitasi

I : Faktor keutamaan gedung

L : Beban hidup, atau momen dan gaya dalam yang berhubungan Dengan beban tersebut

ln : Bentang bersih, mm

lo : panjang manimum, diukur dari muka join sepanjang sumbu komponen struktur, dimana harus disediakan tulangan transversal Mu : Momen terfaktor pada penampang, kNm

Mn : Kuat momen nominal pada suatu penampang, kNm Pu : Beban aksial terfaktor, kg

R : Faktor reduksi gempa maksimum s : Spasi maksimum tulangan geser, mm

(12)

xviii Universitas Kristen Maranatha

so : Spasi maksimum tulangan geser, mm T : Waktu getar alami struktur, detik Te : Waktu getar alami efektif, detik

T1 : Waktu getar alami fundamental struktur gedung beraturan Maupun tidak beraturan dinyatakan dalam detik

Vc : Kuat geser nominal yang dipikul oleh beton, kg Vu : Gaya geser terfaktor pada penampang, kg V : Gaya geser rencana, kg

Vn : Kuat geser rencana nominal, kg Vs : Gaya geser, kg

Vs,max : Gaya geser maksimum, kg

Vy : Gaya geser dasar nominal akibat pengaruh Gempa Rencana Wi : Berat lantai tingkat ke-I, termasuk beban hidup yang sesuai zi : Ketinggian lantai tingkat ke-i suatu struktur gedung terhadap taraf

penjepitan lateral.

Β : Rasio bentang bersih dalam arah memanjang terhadap arah pendek memanjang terhadap arah memendek dari pelat dua arah

γbeton : Berat jenis beton

δt : target peralihan yang diharapkan

δm ( delta-m) : Simpangan maksimum struktur gedung akibat pengaruh Gempa Rencana pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan.

δy (delta-y) : Simpangan struktur gedung akibat pengaruh Gempa Rencana pada saat terjadinya pelelehan pertama.

µ : Faktor daktilitas struktur gedung µm : Faktor daktilitas maksimum

ρ : Rasio tulangan tarik non-prategang

ρ’ : Rasio tulangan tekan non-prategang : Faktor reduksi lentur

(13)

xix Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR LAMPIRAN

L.1 Surat Keterangan Tugas Akhir ... 117

L.2 Surat Keterangan Selesai Tugas Akhir ... 118

L.3 Preliminary Desain ... 119

L.4 Perencanaan Rangka Atap ... 126

(14)

117 Universitas Kristen Maranatha

LAMPIRAN 1

SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR

Sesuai dengan persetujuan dari ketua Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Kristen Maranatha, melalui surat No.1245/TA/FTS/UKM/II/2011 tanggal 23 Agustus 2011, dengan ini saya selaku Pembimbing Tugas Akhir memberikan tugas kepada:

Nama : Eli Nofanolo Hia

NRP : 0721046

Untuk membuat Tugas Akhir bidang struktur dengan judul:

DESAIN GEDUNG BETON BERTULANG DENGAN

PERENCANAAN BERBASIS PERPINDAHAN

Pokok pembahasan Tugas Akhir tersebut adalah sebagai berikut: 1. Pendahuluan

2. Tinjauan Literatur

3. Studi Kasus Dan Pembahasan 4. Kesimpulan Dan Saran

Hal-hal lain yang dianggap perlu dapat disertakan untuk melengkapi penulisan Tugas Akhir ini.

Bandung, 7 Februari 2011

Yosafat Aji Pranata, ST., MT.

(15)

LAMPIRAN 2

SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR

Yang bertanda tangan dibawah ini selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir dari mahasiswa:

Nama : Eli Nofanolo Hia

NRP : 0721046

Menyatakan bahwa Tugas Akhir dari mahasiswa diatas dengan judul:

DESAIN GEDUNG BETON BERTULANG DENGAN

PERENCANAAN BERBASIS PERPINDAHAN

dinyatakan selesai dan dapat diajukan Ujian Sidang Tugas Akhir (USTA)

Bandung, 16 Juli 2011

Yosafat Aji Pranata, ST., MT.

(16)

LAMPIRAN 3

PRELIMINARY DESAIN

a. Preliminary Desain Balok

1. Balok Induk dengan panjang bentang 5000 mm (B5I, B5E, B5J)

h ≥ b ≥ . b

h ≥ . 5000 b ≥ . 450 h ≥ 312,5 mm b ≥ 225 mm h = 450 mm b = 250 mm

2. Balok Induk dengan panjang bentang 6000 mm (B6I, B6E)

h ≥ b ≥ . b

h ≥ . 6000 b ≥ . 500 h ≥ 375 mm b ≥ 250 mm h = 500 mm b = 250 mm

3. Balok Balok Induk dengan panjang bentang 3000 mm (B3,B3E)

h ≥ b ≥ . b

h ≥ . 3000 b ≥ . 400 h ≥ 187,5 mm b ≥ 200 mm h = 400 mm b = 250 mm

4. Balok Induk dengan panjang bentang 4000 mm (B4)

h ≥ b ≥ . b

h ≥ . 4000 b ≥ . 400 h ≥ 250 mm b ≥ 200 mm h = 400 mm b = 250 mm

(17)

Tabel L1.1 Dimensi Balok

Nama Balok L (mm) b (mm) h (mm)

BI (B5I, B5E, B5J) 5000 250 500

BI (B6I, B6E) 6000 300 500

BI (B3I, B3E) 3000 250 400

BI (B4) 4000 250 400

b. Preliminary Desain Pelat

Dalam perancangan bangunan beton ini, untuk melakukan preliminary desain pelat lantai mengacu pada Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk Bangunan Beton [RSNI, 2002]. Preliminary desain pelat direncanakan untuk panel pelat yang mendapatkan beban terbesar pada lantai, di mana panel pelat yang mendapatkan beban terbesar dapat dilihat pada daerah yang dilingkari pada Gambar.

Bentang bersih masing-masing sisi pelat yaitu In1 dan In2 dihitung sebagai berikut: In1 = 6000 – 2 (1/2 . bB1) In2 = 5000 – 2 (1/2 . bB2)

= 6000 – 2 (1/2 . 250) = 5000 – 2 (1/2 . 200)

= 5750 mm = 4800 mm

Dari perhitungan bentang bersih pelat tersebut didapatkan besarnya bentang bersih terpanjang dan bentang bersih terpendek palat adalah sebagai berikut:

In1 (bentang bersih terpanjang) = 5750 In2 (bentang bersih terpendek) = 4800 mm

Didapat nilai rasio perbandingan antara bentang bersih terpanjang dan bentang bersih terpendek pelat adalah sebagai berikut:

= = = 1,1979 < 2 (pelat 2 arah)

Berdasarkan SNI 03-2847-2002 tebal minimun pelat yang diijinkan adalah sebagai berikut:

ht = In1 . = = = 9264 mm

(18)

c. Preliminary Desain Kolom

Data-data teknis untuk perhitungan dimensi awal kolom yang didapatkan dari perhitungan preliminary balok dan pelat sebelumnya adalah sebagai berikut:

- Tinggi kolom Lt 1 = 4000 mm

- Tinggi kolom Lt 2 = 4000 mm

- Tingggi kolom Lt 3 = 4000 mm

- Pelat lantai (ht) = 150 mm

Pembebanan Pada Kolom

Beban yang bekerja pada kolom lantai 1 diakumulasikan dengan beban-beban yang bekerja pada kolom lantai 2 dan lantai 3. Hal ini dilakukan agar dimensi kolom lantai 1 tidak lebih kecil dari dimensi kolom pada lantai 2 dan lantai 3.

a) Pembebanan Kolom Lantai 3

K3 Lantai 3(K3)

Perhitungan beban mati yang bekerja pada kolom adalah sebagai berikut: DLpelat = beban pelat atap

= A x x ht

= (5 x 6) x 2400 x 0,15 = 10800 kg

SDL = (5 x 6) x 1 x 21 = 630 kg

ME = 5 x 6 x 20 = 600 kg DLplafon = 5 x 6 x 14

= 420 kg

ƩDL = 1245

Data berat plafon dan penggantung, berat SDL (adukan dari semen) diperoleh dari Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, dimana:

Berat plafon+ penggantung = 14 kg/m2

(19)

Berat semen = 21 kg/m2

Berat keramik = 24 kg/m2

Total beban mati pada lantai 3K3 adalah: DL3 = DLpelat + SDL + ME + DLplafon

= 12450 kg

Beban hidup yang bekerja pada lantai dan membebani kolom di lantai dua ini adalah:

PLL = 250 kg/m2 x 5 x 6 = 7500 kg

Nilai beban hidup diperoleh dari Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, bangunan tersebut berfungsi sebagai rumah tinggal dan mempunyai nilai beban hidup sebesar 250 kg/m2.

Maka beban yang terjadi pada kolom lantai 3 seluruhnya dapat dihitung dengan kombinasi pembebanan, sehingga beban pada kolom lantai 3 adalah :

WDL3 = 1,2 DL + 1,6 PLL = 1,2 . 12450 + 1,6 . 7500 = 26940 KG

= 2649400 N

Dimensi Kolom Lantai 3 K3

Dimensi kolom lantai 3K3 dihitung sebagai berikut :

Beban yang bekerja pada kolom lantai 3 (WDL) = 269400 N

A =

=

= 29933,33 mm2

a ≥

(20)

a ≥ 173,01 mm

Dimensi kolom diambil 400 mm x 400 mm

K3 Lantai 2

DLpelat = beban pelat atap = A x x tpatap

= (5 x 6) x 2400 x 0,15 = 10800 kg

SDL = 5 x 6 x {(3 x 21) + (2 x 24)} = 3330 kg

= 420 kg

= 15150 kg

WDL2 = 1,2 DL + 1,6 PLL

= 1,2 x 15150 + 1,6 x 7500 = 30180 kg

= 301800 N

Dimensi kolom lantai 2 K3

Beban yang bekerja pada kolom lantai 2 (WDL) = 301800 N

P = WDL3 + WDL2

= 269400 + 301800 = 571200 N

A =

(21)

= 63466,67 mm2

a ≥

a ≥ 251,93 mm

Dimensi kolom diambil 400 mmx 600 mm

K3 Lantai 1

DLpelat = beban pelat atap = A x x tpatap

= (5 x 6) x 2400 x 0,15 = 10800 kg

SDL = 5 x 6 x {(3 x 21) + (2 x 24)} = 3330 kg

= 420 kg

= 15150 kg

WDL1 = 1,2 DL + 1,6 PLL

= 1,2 x 15150 + 1,6 x 7500 = 30180 kg

= 301800 N

Dimensi kolom lantai 1 K3

Beban yang bekerja pada kolom lantai 1 (WDL) = 301800 N

P = WDL3 + WDL2 + WDL1

(22)

A = =

= 97000 mm2

a ≥

a ≥ 311,45 mm

Dimensi kolom diambil 400 mm x 800 mm

Tabel L1.2 Dimensi Kolom

Lantai Kolom b (mm) h (mm)

3 K3I, K3E 400 400

2 K2I, K2E, K2B, K2J 400 600

(23)

LAMPIRAN 4

PERENCANAAN RANGKA ATAP

Data Perencanaan Rangka Atap Baja :

Diketahui :

Bentang (L) = 20 m

H = 2 m

Kemiringan atap = tan α = = = 5,710 Jarak antar rangka atap (J) = 4 m

Beban angin = 30 kg/m2

Baban pekerja = 100 kg

Jenis penutup atap = ALSPAN ; 3,42 kg/m2 plafond + penggantung = 14 kg/m2

Mutu Bahan :

Baja Profil BJ.37 fu = 370 Mpa fy = 240 Mpa Menentukan jarak gording (d)

Kuda-kuda direncanakan dengan jumlah segmen (n) = 10 = = 2 m

Asumsi :

Semua rangka batang menggunakan profil IWF 100.100.6.8, sedangkan gording menggunakan profil IWF 100.50.5.7, dengan pembebanan sebagai berikut:

Pada Batang Atas

Deadload atap (DL) = Berat penutup atap. Panjang batang atas(d) = 3,42 kg/m2. 2,1 m

(24)

Sehingga Deadload atap adalah berat sendiri penutup atap + berat gording, seperti pada gambar berikut :

Gambar L4.1 Pembebanan Pada Gording

QDL atap = Deadload atap (DL) + berat gording (IWF100.50.5.7) = (7,182 + 9,3) kg/m

= 16,482 kg/m

Berat sendiri atap = Berat penutup atap . J. Panjang batang atas = 3,42. 4. 2,1 = 28,728 kg

Berat sendiri gording = q x j = 9,3 . 4 = 37,2 kg

DA = Berat sendiri atap + Berat sendiri gording = 28,728 + 37,2

= 65,928 kg

Pada Batang Bawah

Berat sendiri plafond = (Berat plafond+penggantung). L batang bawah. j = 14. 2. 4

= 112 kg

Berat ME = 10 kg/m2 . L batang bawah . j = 10 . 2 . 4

= 80 kg

DB = BS Plafond + B ME

= 112 + 80 = 192 kg

(25)

Dari hasil analisis SAP2000 V.14.1.0 diperoleh reaksi tumpuan seperti pada gambar berikut:

Gambar L4.2 Profil yang direncanakan Hasil Analisis SAP2000 V.14.1.0.

(26)

Gambar L4.4 Reaksi Tumpuan Akibat HA, PL.

Diperoleh reaksi perletakan sebagai berikut:

Akibat kombinasi 1: Dead, DA, DB (QDL) Va = 1960,5 kg, Vb = 2091,14 kg

(27)

LAMPIRAN 5

PERENCANAAN TULANGAN LENTUR HASIL

ANALISIS ETABS

Berikut ini adalah tabel tulangan lentur hasil analisis ETABS berdasarkan FEMA 440.

Tabel L5.1 Tabel Tulangan Lentur Balok FEMA 440

(28)

Tabel L5.1 Tabel Tulangan Lentur Balok FEMA 440 (Lanjutan)

(29)

(30)

(31)

(32)

Tabel L5.2 Tabel Tulangan Lentur Kolom FEMA 440

(33)

Berikut ini adalah tabel tulangan lentur hasil analisis ETABS berdasarkan SNI-1726-2002.

Tabel L5.3 Tabel Tulangan Lentur Balok SNI-1726-2002

(34)

Tabel L5.3 Tabel Tulangan Lentur Balok SNI-1726-2002 (Lanjutan)

(35)

(36)

(37)

(38)

Tabel L5.4 Tabel Tulangan Lentur Kolom SNI-1726-2002

(39)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan daerah yang rawan terjadi gempa, baik gempa tektonik maupun vulkanik. Hal ini disebabkan karena Indonesia terletak pada tiga lempeng kerak bumi yakni lempeng Indo-Australia, lempeng Eurasia dan lempeng Pasifik. Lempeng Indo-Australia bertumbukan dengan lempeng Eurasia di lepas pantai Sumatera, Jawa dan Nusa Tenggara sedangkan lempeng Pasifik di utara Papua dan Maluku Utara. Terjadinya gempa juga bisa disebabkan oleh longsoran lapisan batuan atau tanah, dan akibat tumbukan benda ruang angkasa dengan bumi.

Perencanaan struktur bangunan tahan gempa menjadi hal yang sangat penting untuk diperhitungkan agar bangunan yang dibangun dapat bertahan pada saat terjadinya gempa. Kerugian yang diakibatkan oleh gempa bumi tidak secara langsung disebabkan oleh gempa bumi, namun disebabkan oleh kerentanan bangunan sehingga terjadi kerusakan bahkan keruntuhan bangunan. Untuk mengantisipasi kerugian yang besar, baik dari segi materi maupun korban jiwa maka dibutuhkan peraturan yang dapat digunakan sebagai acuan untuk mengatur perencanaan struktur bangunan gedung tahan gempa. Adapun peraturan yang dibuat oleh pemerintah Indonesia yang diwakili oleh Badan Standarisasi Nasional adalah Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung SNI–1726–2002.

Ada beberapa metode dalam perencanaan gedung tahan gempa, antara lain: Analisis Statik Ekuivalen Pada Struktur Gedung Beraturan, Analisis Statik Ekuivalen Pada Struktur Gedung Tidak Beraturan, Analisis Respons Dinamik Riwayat Waktu Linier dan Analisis Berbasis Perpindahan.

(40)

struktur didorong secara bertahap sampai melampaui pembebanan yang menyebabkan terjadinya pelelehan (sendi plastis) pertama di dalam struktur bangunan gedung, kemudian dengan peningkatan beban lebih lanjut mengalami perubahan bentuk pasca-elastik yang besar sampai mencapai kondisi plastik.

Metode perencanaan berbasis perpindahan memberi gambaran kinerja struktur pada saat terjadinya gempa rencana. Dalam hal perencanaan sebelum gedung dibangun maupun setelah terjadi gempa, dengan melakukan analisis beban dorong diperoleh simulasi terjadinya sendi plastis pada struktur sehingga dapat dilakukan perkuatan pada bagian struktur yang akan atau telah mengalami kerusakan.

Seiring perkembangan teknologi maka dalam melakukan perencanaan gedung tahan gempa berbasis perpindahan, digunakan program komputer ETABS Nonlinear V.9.7.1 untuk mempermudah analisis struktur.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Melakukan analisis struktur gedung beton bertulang tahan gempa dengan metode perpindahan.

2. Mendapatkan kurva kapasitas dari metode Pushover, kemudian digunakan evaluasi struktur pada kondisi kinerja yang ditarget.

1.3 Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup dari penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Bangunan yang ditinjau adalah bangunan beton bertulang.

2. Bangunan terletak di Bandung, Wilayah Gempa 4, lokasi tanah keras. 3. Peraturan gempa yang digunakan adalah SNI-1726-2002.

4. Peraturan beton yang digunakan adalah SNI 03-2847-2002. 5. Metode perpindahan menggunakan acuan FEMA 440.

6. Perangkat lunak yang digunakan untuk menganalisis struktur adalah ETABS Nonlinier V.9.7. 1.

(41)

8. Rangka atap menggunakan struktur rangka batang baja.

9. Perangkat lunak yang digunakan untuk merencanakan rangka atap baja adalah SAP2000 V.14.

1.4 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan adalah sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang, tujuan penelitian, ruang lingkup penelitian, sistematika penulisan, Metodologi Penelitian.

BAB II TINJAUAN LITERATUR

Bab ini berisi tentang Gedung Beton Bertulang Beraturan, beban gravitasi, beban gempa, Peraturan gempa FEMA 440, Peraturan gempa SNI-1726-2002, perencanaan berbasis perpindahan, perangkat lunak ETABS.

BAB III STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang studi kasus, analisis, penulangan, pembahasan. BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan, saran.

1.5 Metodologi Penelitian

Metodologi yang digunakan dalam penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Tahap pertama adalah studi literatur, yaitu berupa literatur dari buku, jurnal, dan sumber-sumber ilmiah dari website.

2. Tahap kedua adalah studi kasus, yaitu mempelajari denah bangunan gedung yang akan digunakan sebagai studi kasus.

3. Tahap ketiga adalah melakukan preliminary analisis, yaitu mempelajari dimensi dan ukuran penampang balok, kolom, dan pelat, yang akan digunakan.

4. Tahap keempat adalah analisis dan desain struktur bangunan gedung. 5. Tahap kelima adalah pembahasan hasil analisis disertai penyusunan

(42)

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Dari hasil analisis berbasis perpindahan setelah dilakukan pushover pada gedung FEMA 440 diperoleh nilai simpangan struktur pada saat terjadi

pelehan pertama (δy) = 95,8 mm dan simpangan maksimum struktur pada saat

mencapai kondisi diambang keruntuhan (δm) = 258,3 mm.

2. Dari hasil analisis berbasis perpindahan setelah dilakukan pushover pada gedung FEMA 440 diperoleh nilai daktilitas peralihan aktual struktur (Δμ) = 2,696 dan faktor reduksi gempa aktual (R) = 4,314.

3. Dari hasil analisis diperoleh persen peningkatan gaya geser dasar gedung SNI-1726-2002 untuk mencapai kinerja gedung FEMA 440 pada level Immediate Occupancy. Nilai gaya geser dasar nominal Vx memberi peningkatan sebesar 87,4% sedangkan untuk Vy memberi peningkatan sebesar 88,0%.

4. Dari hasil analisis diperoleh persen peningkatan jumlah tulangan lentur balok B2 gedung SNI-1726-2002 untuk mencapai kinerja struktur pada level Immediate Occupancy. Jumlah tulangan lentur balok yang digunakan memberi peningkatan berkisar 33,3% - 50%.

5. Dari hasil analisis diperoleh persen peningkatan jumlah tulangan lentur kolom C6 gedung SNI-1726-2002 untuk mencapai kinerja struktur pada level Immediate Occupancy. Jumlah tulangan lentur kolom memberi peningkatan sebesar 66,7%.

(43)

Immediate Occupancy. Jarak tulangan geser balok memberi pengurangan berkisar 20% - 25%.

7. Dari hasil analisis diperoleh persen pengurangan jarak tulangan geser kolom C6 gedung SNI-1726-2002 untuk mencapai kinerja struktur pada level Immediate Occupancy. Jarak tulangan geser kolom memberi pengurangan berkisar 33,3% - 40%.

4.2 Saran

Adapun saran yang diambil dari penelitian Tugas Akhir ini adalah :

1. Perlu dilakukan studi lanjut analisis gempa berdasarkan SNI-1726-2002 dan FEMA 440 dengan menggunakan dinding geser.

2. Melakukan studi lanjut analisis gempa berdasarkan SNI-1726-2002 dan FEMA 440 pada gedung tidak beraturan.

3. Melakukan studi lanjut analisis gempa berdasarkan SNI-1726-2002 dan FEMA 440 pada wilayah gempa yang berbeda.

(44)

DAFTAR PUSTAKA

1. Badan Standardisasi Nasional, 2002, Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk bangunan gedung, SNI 03-2847-2002.

2. Badan Standardisasi Nasional, 2002, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk bangunan gedung, SNI-1726-2002.

3. MacGregor, J.G., Wight, J.K., 2009. Reinforced Concrete Mechanics And Design, 5th Edition, Prentice-Hall, Inc.

4. Wight, James K. and MacGregor, James G., 2009, Reinforced Concrete Fifth Edition, Pearson International Education, United States of Amerika.

5. Computer and Structures, Inc. (2010), ETABS Manual, version 9.7.1, Integrated Building Design Software, California, Berkeley.

6. Computer and Structures, Inc. (2010), SAP2000 V.14 , Integrated Building Design Software, California, Berkeley.

7. pcaColumn (tm) 2004, Design and Investigation of Reinforced Concrete Column Sections.

8. Dewobroto, W. 2005. Evaluasi Kinerja Struktur Baja Tahan Gempa dengan Analisa Pushover, Seminar Bidang Kajian 1, Program Doktor Teknik Sipil, Universitas Parahyangan, Bandung.

9. Applied Technology Council. 2004. FEMA 440 – Improvement of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedure, Applied Technology Council, California. 10. Standar Konstruksi Bangunan Indonesia. 1987. Pedoman Perencanaan

Pembebanan untuk Rumah dan Gedung.

11. Imran, I ; Hendrik, F, 2010, Perencanaan Struktur Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa.

12. Pamungkas, A ; Harianti, E, 2009, Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa. 13. Tavio; Kusuma, B, Desain Sistem Rangka Pemikul Momen dan Dinding

Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa.