TUGAS AKHIR
STUDI ANALISIS PERFORMANCE GEDUNG BERTINGKAT DENGAN LAHAN PARKIR DI BASEMENT, MIDDLE FLOOR, DAN TOP FLOOR
Diajukan sebagai persyaratan untuk meraih gelar Strata 1 (S-1)
Dosen Pembimbing : Fajar Triwardono, ST,. MT. Disusun Oleh :
UNIVERSITAS MERCU BUANA
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
2017
NAMA : FAJAR SIDIK
V
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan berkat dan karunia-Nya, sehingga Tugas Akhir “Studi Analisis Performance Gedung Bertingkat Dengan Lahan Parkir di Basement, Middle Floor Dan Top Floor” dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk meraih gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Universitas Mercu Buana. Dengan adanya Tugas Akhir ini diharapkan dapat menambah pengetahuan dan pengalaman mengenai Perencanaan Struktur Gedung bagi penulis maupun pembaca. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyusunan dan pengerjaan Tugas Akhir ini. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tua saya yaitu Bapak Yaji dan Ibu Bariyah yang senantiasa memberikan support dan doa yang tiada henti, serta dukungan fasilitas dan financial kepada saya.
2. Fajar Triwardono, ST., MT. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir yang dengan sabar membimbing saya serta memberikan masukan-masukan dan saran yang berguna bagi saya dalam menyusun tugas akhir ini.
3. Acep Hidayat, ST., MT. Selaku Kaprodi Teknik Sipil Universitas Mercu Buana.
4. Ir. Desiana Vidayanti, MT. Selaku Pembimbing Akademik saya di Teknik Sipil Universitas Mercu Buana.
VI
5. Semua Dosen dan Staff Jurusan Teknik Sipil, yang tidak bisa disebutkan satu-persatu namanya, mudah-mudahan tidak mengurangi rasa hormat saya. 6. Khusus untuk Yuli Santosa terima kasih atas dukungan dan motivasi agar
cepat merampungkan Tugas Akhir ini.
7. Semua teman-teman seperjuangan saya S1 Teknik Sipil angkatan 2013 yang sudah lulus maupun yang sedang menjalankan masa studinya.. Saya ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada kalian semua yang telah bersama-sama dengan saya di jurusan ini dalam keadaan senang maupun susah tetap selalu bersama-sama berjuang. Mohon maaf apabila perbuatan saya kurang berkenan kepada teman-teman semua. Saya doakan kalian sukses dengan jalan yang kalian pilih masing-masing. Maafkan jika tidak disebutkan satu persatu namanya, mudah-mudahan kalian tidak bawa perasaan.
8. Dan semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah memberikan bantuan baik secara langsung maupun tidak langsung dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini masih jauh untuk dikatakan sempurna. Oleh karena itu kritik serta saran yang membangun akan sangat membantu sekali. Semoga laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, Amin
Jakarta, 24 Agustus 2017
VII DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ... I LEMBAR PERNYATAAN ... II ABSTRAK ... III KATA PENGANTAR ... V DAFTAR ISI ... VII DAFTAR GAMBAR ... XI DAFTAR TABEL ... XIV BAB I PENDAHULUAN ... I-1
1.1. Latar Belakang ... I-1 1.2. Identifikasi Masalah ... I-3 1.3. Rumusan Masalah ... I-3 1.4. Maksud dan Tujuan Perancangan ... I-3 1.5. Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ... I-3 1.6. Manfaat Penelitian ... I-4 1.7. Sistematika Penulisan ... I-4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1
2.1. Referensi/Topik Penelitian ... II-1 2.2. Umum ... II-2 2.3. Analisis Pembebanan ... II-3 2.3.1. Beban Mati (Dead Load) ... II-4 2.3.2. Beban Hidup (Live Load) ... II-4 2.3.3. Beban Gempa ... II-4 2.3.4. Kombinasi Pembebanan ... II-5
VIII
2.3.5 Kombinasi Beban Seismik ... II-6 2.4. Daktilitas Bangunan Tinggi ... II-6 2.5. Prelimenary Desain ... II-7 2.5.1. Pelat Lantai ... II-7 2.5.2. Balok ... II-10 2.5.3. Kolom ... II-12 2.5.4. Dinding Geser (Shear Wall) ... II-13 2.6. Ketentuan Analisis Respons Dinamik ... II-14 2.7. Analisis Linier ... II-14 2.7.1. Analisis Statik Ekivalen ... II-15 2.7.2. Analisis Dinamik Respons Spektrum ... II-16 2.7.2.1 Kategori Resiko Bangunan ... II-17 2.7.2.2 Faktor Keutamaan Gempa ... II-18 2.7.2.3 Kategori Desain Seismik ... II-18 2.7.2.4 Klasifikasi Situs ... II-21 2.7.2.5 Koefisien modifi respon (R) ... II-17 2.8. Analisis Non Linier ... II-21 2.8.1. Analisis Statik Push Over ... II-21 2.9. Kinerja Struktur Gedung ... II-24 2.9.1. Kinerja Batas Berdasarkan SNI 1726:2012 ... II-24 2.9.2. Kinerja Batas Berdasarkan PBD ATC-40 ... II-25 BAB III METODE PENELITIAN ... III-1
3.1. Metode Pemikiran dan Kerangka Berpikir ... III-1 3.2. Waktu Penelitian ... III-3 3.3. Populasi dan Instrumen Penelitian ... III-4
IX
3.3.1. Populasi ... III-4 3.3.2. Instrumen ... III-4 BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... IV-1 4.1. Model dan Data Struktur ... IV-1 4.2. Perhitungan Pelat ... IV-2 4.2.1. Pelat Tengah ... IV-3 4.2.2. Pelat Pinggir ... IV-5 4.2.3. Pelat Sudut ... IV-10 4.3. Perhitungan Balok ... IV-14 4.3.1. Balok Tengah ... IV-15 4.3.2. Balok Pinggir ... IV-24 4.4. Perhitungan Kolom ... IV-34 4.4.1. Kolom Tengah ... IV-36 4.4.2. Kolom Tepi ... IV-43 4.4.3. Kolom Sudut ... IV-52 4.5. Perhitungan Dinding Geser ( Shear Wall ) ... IV-60 4.6. Kesimpulan Prarencana ... IV-61 4.7. Input Beban Statis ... IV-63 4.8. Pembebanan Struktur Dengan ETABS ... IV-66 4.9. Analisa Struktur Dari Pengaruh gempa ... IV-67 4.9.1. Data Struktur dan Tanah ... IV-67 4.9.2. Kategori Desain Seismik ... IV-68 4.9.3. Karakteristik Struktur ... IV-69 4.9.4. Analisis Periode Struktur (T) ... IV-70 4.9.5. Penetapan Prosedur Analisis ... IV-72
X
4.10. Berat Struktur ... IV-73 4.11. Prosedur Gaya Lateral Ekivalen... IV-74 4.11.1. Koefisien Respons Seismik ... IV-74 4.11.2. Geser Dasar Seismik ... IV-75 4.11.3. Distribusi Gaya Gempa ... IV-76 4.11.4. Menentukan Eksentrisitas Rencana (ed) ... IV-77
4.12. Analisis Respon Dinamik ... IV-79 4.12.1. Gaya Geser Dasar Nominal, V (Base Shear) ... IV-79 4.12.2. Simpangan Struktur ... IV-81 4.13. Analisis Push Over ... IV-84 4.13.1. Sendi Plastis Simultan ... IV-84 4.13.2. Pembebanan Akibat Beban Gravitasi ... IV-86 4.13.3. Pembebanan Akibat Beban Lateral ... IV-86 4.13.4. Perilaku Struktur Non-Linear Pushover Simultan ... IV-88 4.13.5Performance Point ETABS ... IV-90 4.13.6. Perhitungan titik kinerjaberdasarkan ATC-40 ... IV-92 4.13.7. Perbandingan titik kinerja ETABS dengan perhitungan
titik kinerja berdasarkan ATC-40 ... IV-98 4.13.8. Simpangan dan level kinerja struktur ... IV-98 BAB V KESIMPULAN & SARAN ... V-1
5.1. Kesimpulan ... V-1 5.2. Saran ... V-2 DAFTAR PUSTAKA ... XVII
XI
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pelat Satu Arah dan Dua Arah ... II-8 Gambar 2.2 Lokasi Balok T dan Balok L ... II-8 Gambar 2.3 Bagian Pelat yang diperhitungkan ... II-9 Gambar 2.4 Bagian Pelat Dengan Balok T dan L ... II-9 Gambar 2.5 Bagian Yang Membebani Balok ... II-10 Gambar 2.6 Daerah Beban Pelat Terhadap Balok ... II-11 Gambar 2.7 Tiga Lokasi Pembebanan Kolom ... II-12 Gambar 2.8 Skema distribusi beban statik ekivalen ASCE 7-10 ... II-16 Gambar 2.9 Nilai SS Pada Peta Gempa ... II-20 Gambar 2.10 Nilai S1 Pada Peta Gempa ... II-20 Gambar 2.11 Data Ss dan S1 serta parameter-parameter turunannya
dan Grafik ... II-20 Gambar 2.12 Ilustrasi rekayasa gempa berbasis kinerja ... II-26 Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan ... III-2 Gambar 4.1 Model Struktur ... IV-2 Gambar 4.2 Lokasi Rencana Pelat ... IV-2 Gambar 4.3 Rencana Balok Tengah ... IV-14 Gambar 4.4 Rencana Balok Pinggir ... IV-14 Gambar 4.5 Balok As 10 Bentang A-K ... IV-15 Gambar 4.6 Balok As A Bentang 1-16 ... IV-24 Gambar 4.7 Rencana Kolom ... IV-34 Gambar 4.8 P dan L Area Beban 4x4 ... IV-36 Gambar 4.9 P dan L Area Beban 2x4 ... IV-44 Gambar 4.10 P dan L Area Beban 2x2 ... IV-52 Gambar 4.11 Layout denah Shear Wall ... IV-61
XII
Gambar 4.12 Lokasi Tangga ... IV-63 Gambar 4.13 Model Struktur ... IV-68 Gambar 4.14 Parameter respons spectrum ... IV-69 Gambar 4.15 Waktu Getar Struktur Mode 1 (Arah Y) dengan
T1 = 0,8543 detik ... IV-71
Gambar 4.16 Waktu Getar Struktur Mode 1 (Arah X) dengan
T1 = 0,8231 detik ... IV-71
Gambar 4.17 Diafragma Struktur ... IV-78
Gambar 4.18 Input Faktor Skala Respon Spektrum Arah X dan Y ... IV-80
Gambar 4.19 Grafik Simpangan Antar Lantai Arah X ... IV-83 Gambar 4.20 Grafik Simpangan Antar Lantai Arah Y ... IV-83 Gambar 4.21 Memasukkan Sendi Plastis pada Balok (Default-M3) ... IV-84 Gambar 4.22 Memasukkan Sendi Plastis pada Kolom (Default-PMM) ... IV-85 Gambar 4.23 Sendi Plastis pada Struktur ... IV-85 Gambar 4.24 Pushover Case untuk Beban Gravitasi (PUSH1) ... IV-86 Gambar 4.25 Pushover Case untuk Beban Lateral Arah X (PUSH2) ... IV-87 Gambar 4.26 Pushover Case untuk Beban Lateral Arah Y (PUSH2) ... IV-88 Gambar 4.27 Hasil Running PUSH2 Arah X Step 0 ... IV-88 Gambar 4.28 Hasil Running PUSH2 Arah X Step 1 ... IV-88 Gambar 4.29 Hasil Running PUSH2 Arah X Step 2 ... IV-89 Gambar 4.30 Hasil Running PUSH2 Arah Y Step 0 ... IV-89 Gambar 4.31 Hasil Running PUSH2 Arah Y Step 1 ... IV-89 Gambar 4.32 Hasil Running PUSH2 Arah Y Step 2 ... IV-90 Gambar 4.33 Contoh Input pada program ETABS ... IV-91 Gambar 4.34 Base Shear dan Displacement Arah X Struktur dari
XIII
Gambar 4.35 Base Shear dan Displacement Arah Y Struktur dari Analisis Statis Non-Linear Pushover ... IV-92
Gambar 4.36 Kurva Spektrum Kapasitas Format ADRS Mode X dan Y ... IV-94 Gambar 4.37 Titik Kinerja Arah X ... IV-96 Gambar 4.38 Titik Kinerja Arah Y ... IV-97 Gambar 4.39 Kurva Kapasitas dan Definisi Daerah Kinerja (ATC-40) ... IV-98
XIV
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tebal Minimum h. ... II-11 Tabel 2.2 Beban minimum lahan parkir ... II-12 Tabel 2.3 Prosedur Analisis Yang Boleh digunakan ... II-14 Tabel 2.4 Kategori dan Risiko Jenis Bangunan ... II-17 Tabel 2.5 Faktor keutamaan gempa I ... II-18 Tabel 2.6 Kategori Desain Seismik Periode Pendek ... II-18 Tabel 2.7 Kategori Desain Seismik Periode 1 Detik ... II-18 Tabel 2.8 Koefisien Situs Fa ... II-19 Tabel 2.9 Koefisien Situs Fv ... II-19 Tabel 2.10 Klasifikasi situs ... II-21 Tabel 2.11 Simpangan ijin antar lantai SNI 1726:2012 ... II-25 Tabel 2.12 Simpangan dan level kinerja berdasarkan ATC-40 ... II-26 Tabel 4.1 Nilai n Optimum Untuk Gedung di Wilayah 3 dan 4,
dengan Tinggi Tingkat 4 m ... IV-35 Tabel 4.2 Nilai n Optimum Untuk Gedung di Wilayah 3 dan 4,
dengan Tinggi Tingkat 3,5 m ... IV-35 Tabel 4.3 Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respons
Percepatan pada Perioda Pendek ... IV-69 Tabel 4.4 Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respons
Percepatan pada Perioda 1 Detik ... IV-69 Tabel 4.5 Periode Getar Struktur ... IV-70
Tabel 4.6 Nilai Parameter Pendekatan untuk Ct dan x ... IV-71 Tabel 4.7 Koefisien Batas Atas Periode yang Dihitung ... IV-72
Tabel 4.8 Prosedur Analisis Yang Boleh digunakan ... IV-73 Tabel 4.9 Ketidakberaturan Horizontal Pada Struktur ... IV-73 Tabel 4.10 Berat Massa dan Berat Sendiri Gedung ... IV-74
XV
Tabel 4.1 Faktor R, Cd, dan Ω Untuk Sistem Penahan Gaya Gempa ... IV-75 Tabel 4.12 Faktor Keutamaan Gempa ... IV-75 Tabel 4.13 Distribusi Gaya Gempa tiap Lantai ... IV-76 Tabel 4.14 Perhitungan Gaya Gempa Arah X dan Y ... IV-77 Tabel 4.15 Output Nilai Pusat Massa dan Nilai Pusat Rotasi ... IV-78 Tabel 4.16 Perhitungan Eksentrisitas Rencana (ed) ... IV-79 Tabel 4.17 Gaya Geser Dasar Dinamik Arah X dan Y ... IV-79 Tabel 4.18 Perbandingan Gaya Geser Dasar Dinamik dengan
Statik Ekivalen ... IV-80 Tabel 4.19 Point Displacements Arah X dan Y ... IV-81 Tabel 4.20 Simpangan Antar Lantai Ijin Δ ... IV-81 Tabel 4.21 Simpangan Arah X ... IV-82 Tabel 4.22 Simpangan Arah Y ... IV-82 Tabel 4.23 Simpangan Arah X dengan Faktor Redundansi ρ = 1,3 ... IV-82
Tabel 4.24 Simpangan Arah Y dengan Faktor Redundansi ρ = 1,3 ... IV-83
Tabel 4.25 Tipe Bangunan Berdasarkan ATC-40 (1997) ... IV-90 Tabel 4.26 Perhitungan MPF dan MMPF Mode X dan Y(1997) ... IV-92 Tabel 4.27 Perhitungan Transformasi Kurva Kapasitas Format
ADRS Mode-X ... IV-93 Tabel 4.28 Perhitungan Transformasi Kurva Kapasitas Format
ADRS Mode-Y ... IV-93 Tabel 4.29 Kurva Spektrum Kebutuhan Redaman 5% (1) ... IV-94 Tabel 4.29 Kurva Spektrum Kebutuhan Redaman 5% (2) ... IV-95 Tabel 4.30 Parameter Pembentukan Kurva Kapasitas Arah X ... IV-96 Tabel 4.31 Parameter Pembentukan Kurva Kapasitas Arah Y ... IV-97 Tabel 4.32 Perbandingan titik kinerja ETABS dengan ATC-40 ... IV-98 Tabel 4.33 Limit Deformasi/Perpindahan ... IV-98
XVI
Tabel 4.34 Simpangan Total dan Level Kinerja Struktur Arah X ... IV-99 Tabel 4.35 Simpangan Total dan Level Kinerja Struktur Arah Y ... IV-99
