BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Umum
Dalam merencanakan bangunan baik gedung maupun jembatan ataupun jenis bangunan
lainnya, hal terpenting yang harus dijadikan pertimbangan oleh seorang insinyur bangunan
adalah beban yang akan dipikul oleh bangunan yang akan direncanakan tersebut. Beban ini
dapat berasal dari berat sendiri bangunan ataupun dari beban luar lainnya seperti beban hidup
yang berasal dari manusia ataupun benda yang bersifat sementara di dalam suatu bangunan
seperti perabotan ataupun dinding partisi yang bersifat sementara dan lain sebagainya.
Disamping itu, beberapa beban yang berasal dari alam seperti beban hujan, salju, angin,
gempa dan sebagainya, juga harus diperhitungkan di dalam mendesain sebuah bangunan.
Beban gempa merupakan salah satu beban yang memiliki tingkat ketidakpastian yang
tertinggi diantara beban-beban yang akan bekerja pada suatu bangunan karena sampai saat ini
masih belum terdapat metode yang cukup akurat untuk memprediksi waktu dan besarnya
kekuatan gempa yang mungkin terjadi pada suatu daerah tertentu. Oleh sebab itu, desain
terhadap gempa merupakan salah satu tantangan terbesar yang harus dihadapi oleh seorang
insinyur bangunan. Mengingat Indonesia terletak pada zona gempa yang cukup besar dimana
Indonesia terletak diantara beberapa lempeng aktif seperti lempeng Indo-Australia dan
lempeng samudra Pasifik, kejadian gempa menjadi tidak langka bagi Indonesia. Beberapa
gempa besar juga telah tercatat pernah terjadi di Indonesia dan menyebabkan kerusakan yang
cukup parah pada bangunan-bangunan pada daerah gempa tersebut. Beban gempa telah
menjadi perhatian besar yang harus diperhatikan oleh para insinyur bangunan di Indonesia.
jiwa pada saat terjadinya bencana gempa, struktur bangunan hendaknya memiliki kekuatan
dan kekakuan serta daktilitas yang cukup untuk dapat mengakomodasikan gempa yang
terjadi. Beberapa jenis sturktur bangunan yang sudah umum digunakan pada masa kini adalah
struktur baja dan struktur beton bertulang. Walaupun struktur baja merupakan salah satu
alternatif bangunan tahan gempa yang cukup baik dalam perihal daktilitas struktur jika
dibandingkan dengan struktur beton bertulang, namun penggunaan sistem struktur dari baja
masih jarang digunakan di Indonesia jika dibandingkan dengan struktur beton bertulang. Hal
ini dikarenakan diperlukannya modal pembangunan yang cukup tinggi untuk bangunan baja
mengingat masih kurangnya teknologi yang diperlukan untuk dapat mengakomodasikan
pembangunan bangunan baja dengan lebih ekonomis, disamping itu harga material untuk
bangunan baja juga masih relatif lebih mahal dibandingkan dengan struktur beton bertulang
di Indonesia.Oleh sebab itu, pada tugas akhir ini akan difokuskan kepada masalah yang
terdapat pada struktur beton bertulang dalam kaitannya sebagai struktur penahan beban
gempa.
Seiring dengan semakin berkembangnya dunia konstruksi bangunan, beberapa metode
telah digunakan dalam mendisain struktur bangunan.Beberapa diantaranya seperti metode
tegangan izin (working stress design), metode gaya (strength desing), metode disain
berdasarkan kapasitas komponen struktur (capacity design), metode disain plastis (plastic
design), dan yang metode disain yang berdasarkan kepada perpindahan struktur
(displacement design) serta metode disain berdasarkan kinerja bangunan (performance based
design). Metode tegangan izin merupakan metode yang diadopsi pada peraturan perencanaan
lama seperti PBI 71 untuk struktur beton bertulang. Metode gaya menjadi metode yang
sangat populer selama beberapa dekade ini yang sedang diadopsi di dalam standar peraturan
perencanaan yang sedang menjadi acuan pada masa sekarang yaitu SNI 03-2847-2002 untuk
menjadi perhatian dari perencana yaitu metode disain berdasarkan kinerja bangunan.Tujuan
dari metode ini adalah menghasilkan struktur dengan kinerja akibat beban gempa yang dapat
diprediksi agar pemilik bangunan dapat mendapatkan gambaran dan memutuskan untuk
memilih bentuk kerusakan struktur yang diharapkan pada saat terjadi bencana berupa gempa.
Metode disain berdasarkan kepada kinerja bangunan ini masih dalam masa perkembangan
pada saat ini, namun beberapa rekomendasi prosedur untuk melakukan disain dengan
menggunakan metode ini telah diterbitkan sejak beberapa tahun yang lalu seperti ATC 40,
FEMA 356 dan FEMA 440.FEMA 440 diterbitkan sebagai revisi atas beberapa koefisien
yang digunakan di dalam FEMA 356 dan ATC 40 yang dinilai masih kurang keandalaannya
untuk digunakan di dalam analisa struktur nonlinear statik. Namun, prosedur disain masih
mengacu kepada ATC 40 dan FEMA 356. Dalam tugas akhir ini, kedua prosedur analisis
yang terdapat dalam ATC 40 dan FEMA 356 akan digunakan untuk menilai kinerja bangunan
yang akan dianalisis. Koefisien yang diperlukan akan diadopsi dari FEMA 440.
1.2. Latar Belakang
Suatu hal yang perlu diperhatikan agar suatu bangunan dapat dikategorikan sebagai
bangunan tahan gempa yaitu bangunan hendaknya harus mampu mendisipasi energi akibat
gempa yang cukup besar. Salah satu cara agar bangunan dapat tetap kokoh atau tidak runtuh
ketika terjadi gempa besar yaitu dengan melalui pembentukan sendi plastis yang sebanyaknya
sebelum bangunan mengalami keruntuhan. Hal ini merupakan salah satu filosofi dalam
mendesain bangunan terhadap beban gempa dimana bangunan diizinkan untuk mengalami
kerusakan berat melalui terbentuknya sendi plastis yang tersebar cukup banyak di sepanjang
bangunan tetapi tidak diharapkan untuk runtuh pada batas beban gempa yang ditentukan.
Salah satu penyebab kerusakan gempa yang parah dengan kondisi detail yang buruk
terjadinya kegagalan pada daerah dilakukannya sambungan lewatan (lap splice) khususnya
yang dilakukan pada daerah sendi plastis seperti pada daerah ujung kolom tepat di atas pelat
lantai yang merupakan tempat yang paling berpotensi terjadinya sendi plastis pada saat beban
gempa bekerja karena memiliki tingkat momen yang cukup besar.
Kolom merupakan komponen tekan yang juga sekaligus memikul momen lentur pada
suatu sistem struktur bangunan. Momen lentur yang dipikul oleh kolom dalam suatu sistem
rangka pemikul momen pada saat beban gempa terjadi adalah cukup besar terutama pada
bagian ujung kolom. Hal ini mengakibatkan bagian pada ujung kolom menjadi daerah yang
paling berpotensi untuk terjadi deformasi plastis. Oleh sebab itu, pendetilan pada daerah ini
harus direncanakan sebaik-baiknya sehingga memungkinkan kolom untuk dapat mengalami
deformasi plastis yang cukup besar sebelum kolom tersebut mengalami kegagalan.
Sambungan lewatan yang umumnya digunakan pada kolom merupakan sambungan
lewatan tekan untuk tulangan berdiameter 20-24 danumumnya pendek, dan biasanya hanya
sedikit tulangan sengkang yang digunakan pada daerah sambungan lewatan tersebut. Pada
saat terjadi gempa, umumnya pada kolom terjadi peningkatan momen lentur yang signifikan
terutama pada bagian ujung kolom sehingga menyebabkan tulangan longitudinal di daerah
tersebut mengalami tegangan tarik yang relative besar (Sharmin R. Chowdhury, 2012).
Jika sambungan lewatan terletak pada daerah tersebut, contohnya di daerah tepat diatas
plat lantai, dimana hal tersebut masih banyak ditemui pada pelaksanaan konstruksi saat ini,
maka panjang penyaluran yang digunakan menjadi tidak cukup. Oleh karena itu diperlukan
panjang sambungan lewatan untuk tarik yang lebih panjang dibandingkan untuk
tekan.Kegagalan bond slip di sepanjang daerah sambungan lewatan ini mungkin saja dapat
terjadi pada tingkat beban yang lebih kecil dari yang diperlukan untuk mencapai kapasitas
rotasi, serta kemampuan disipasi enerjipada kolom. Kinerja atau performa dari sistem struktur
yang demikian adalah kurang baik.
Hubungan respon perpindahan akibat beban pada kolom harus dimengerti dengan lebih
baik, dimana terjadinya pengurangan kekuatan, kekakuan rotasi dan daktilitas pada kolom
yang berkaitan dengan kegagalan sambungan lewatan (lap splices failure) menjadikan hal ini
sangat menarik untuk diteliti. Akibat dari penurunan kapasitas ikatan dan meningkatnya
kemungkinan terjadinya deformasi slip terhadap keseluruhan respon kolom dengan
sambungan lewatan yang tidak cukup panjang harus dimodelkan dengan model analitis yang
cukup andal, khususnya untuk melakukan analisis dengan menggunakan metode analisis
nonlinear (nonlinear analysis methods) yang digunakan untuk memprediksi kinerja suatu
struktur bangunan dalam memikul beban gempa.
Oleh karena itu, sangat penting untuk diketahui bahwa sambungan lewatan memiliki
peranan yang penting dalam mempengaruhi prilaku struktur elemen lainnya, yang mungkin
dapat menyebabkan kegagalan dari keseluruhan sistem struktur bangunan. Perancangan
struktur yang menggunakan sambungan lewatan sangat penting untuk dipastikan bahwa
ikatan antara beton dan tulangan cukup kuat. Dikarenakan sambungan lewatan sangat kuat
pengaruhnya terhadap daktilitas kolom, dimana pada peraturan ACI 318-95 rincian bagian
21.4.3.2 disebutkan bahwa “sambungan lewatan tidak seharusnya digunakan pada sambungan
dan pada daerah sendi plastis yang diperkirakan”. Begitu juga pada SK-SNI-03-2847-2002
pada pasal 23.3 .2.3 disebutkan bahwa “sambungan lewatan (lap splice) tidak boleh
digunakan pada daerah hubungan balok kolom, pada daerah hingga jarak dua kali tinggi
balok dari muka kolom, dan pada tempat-tempat yang berdasarkan analisis, memperlihatkan
kemungkinan terjadinya leleh lentur akibat perpindahan lateral inelastic struktur rangka.”
daerah sendi plastis. Penempatan sambungan lewatan disarankan terletak pada tengah
bentang kolom ataupun pada lokasi dimana terjadi perubahan arah momen.
Tugas akhir ini akan memfokuskan pembahasan masalah sambungan lewatan karena
masalah ini berhubungan dengan kerusakan pada kolom dan dapat berakibat fatal terhadap
keseluruhan sistem bangunan. Salah satu alasan yang menyebabkan hal tersebut terjadi ialah
karena pelaksanaan pembuatan sambungan lewatan tengah kolom agak sulit karena tulangan
yang akan disambung perlu ditahan melayang di udara pada saat hendak disambungkan. Pada
konstruksi rumah tinggal umumnya tidak dilaksanakan karena pembangunan tersebut tidak
memakai mesin keran, namun pada proyek besar seharusnya tidak menjadi kendala karena
tulangan dapat dirakit terlebih dahulu dilokasi selanjutnya diangkat dengan menggunakan
mesin keran.
1.3. Studi Literatur
Penelitian Kim, T.H, dkk 2009 menunjukkan bahwa penggunaan sambungan lewatan
pada dasar kolom jembatan di daerah rawan gempa mengakibatkan kerusakan yang sangat
serius, karena dasar kolom jembatan tersebut merupakan zona sendi plastis. Kesalahan
tersebut berpotensi tinggi mengurangi kuat lentur dan daktilitas selama terjadi gempa. Hal
tersebut terjadi karena jembatan yang telah lama tersebut dirancang berdasarkan kondisi pada
peraturan gempa yang belum diperbaharui dengan performa gempa yang terbaru. Bahkan
pada saat gempa kecil atau pun sedang, tiang jembatan mengalami penurunan daktilitas yang
sangat signifikan karena kegagalan lekatan antara tulangan denga beton (bond failure) pada
sambungan lewatan (lap splice) dari tulangan memanjang disekitar daerah sendi plastis.
Gambar 1.1 memberikan gambaran perilaku histerisis dari kolom yang tidak menggunakan
sambungan lewatan pada ujung kolom dan yang menggunakan sambungan lewatan pada
(a) Tanpa sambungan lewatan pada ujung kolom
(b) Sambungan lewatan pada ujung kolom
Gambar 1.1 Kurva histerisis kolom (Sumber: Kim, T.H, dkk 2006)
Dari Gambar 1.1 dapat dilihat bahwa pada specimen yang tidak menggunakan
sambungan lewatan (lap splice) pada ujung kolom, daktilitas strukturnya lebih besar jika
dibandingkan dengan specimen yang menggunakan sambungan lewatan pada ujung kolom
dimana mengakibatkan daktilitas struktur menjadi sangat kecil. Dari hasil tersebut dapat
disimpulkan bahwa pada suatu struktur bangunan yang menggunakan sambungan lewatan
pada ujung kolom dapat menyebabkan struktur tersebut kehilangan sebagian besar
daktilitasnya, sehingga memungkinkan terjadinya kerusakan yang cukup parah ketika gempa
terjadi.
Dewasa ini, walaupun ketentuan untuk menghindari penggunaan sambungan lewatan
pada daerah sendi plastis, namun praktek lapangan seperti ini masih sering dijumpai. Di
samping menggunakan sambungan lewatan pada daerah sendi plastis, panjang sambungan
lewatan yang digunakan juga pada umumnya kurang panjang. Sebagai contohnya, pada
proyek gedung Telkom ditemukan bahwa terdapat beberapa kekurangan pada detail
strukturnya dimana penggunaan sambungan lewatan (lap splice) terletak pada ujung kolom
balok juga menjadi salah satu kendala dalam perencanaan struktur terhadap ketahanan
gempa. Hal ini mungkin akan menyebabkan perencana salah menafsirkan gaya gempa
rencana yang sesuai dengan ketentuan SNI karena penggunaan faktor reduksi gempa, R, yang
terlalu tinggi padahal jenis detail struktur dengan menggunakan sambungan lap splice pada
daerah sendi plastis dapat menghilangkan hampir seluruh sifat daktilitas yang ada pada
struktur. Hal ini dapat mengakibatkan kemungkinan komponen struktur menjadi tidak aman
untuk menahan beban gempa yang seharusnya direncanakan. Selain sambungan balok kolom
juga terdapat penggunaan panjang kait yang kurang panjang pada sengkang ikat dan letak
kait yang tidak memenuhi peraturan SNI.
1.4. Perumusan Masalah
Dalam tugas akhir ini, penulis akan melakukan evaluasi kinerja bangunan yang
menggunakan sambungan lewatan pada ujung kolom yang merupakan daerah yang paling
berpotensi untuk mengalami deformasi plastis pada saat beban gempa terjadi untuk
dibandingkan dengan kinerja bangunan yang menggunakan sambungan lewatan pada bagian
tengah kolom yang diyakini akan memberikan kinerja yang lebih baik. Kinerja bangunan ini
akan dinyatakan dalam bentuk perpindahan rencana (target displacement) yang akan dihitung
berdasarkan pedoman FEMA-356 dan dalam bentuk titik kinerja (performance point) yang
akan dihitung berdasarkan pedoman ATC-40.
Metode analisis yang akan digunakan dalam tugas akhir ini adalah metode analisis
nonlinear statik seperti yang tertera di dalam pedoman FEMA-356 dan ATC-40. Perpindahan
rencana akan dihitung dengan menggunakan metode koefisien (coefficient method) yang
direkomendasikan di dalam FEMA-356 sedangkan titik kinerja akan ditentukan dengan
menggunakan metode spektrum kapasitas (capacity spectrum) yang direkomendasikan di
akan di analisis perlu dilakukan untuk memperoleh kurva kapasitas (capacity curve) yang
akan diperlukan di dalam analisis dengan metode spektrum kapasitas. Parameter dan
koefisien yang diperlukan pada analisis dengan kedua metode ini akandiadopsi dari
FEMA-440 yang merupakan parameter yang telah direkomendasikan kembali sebagai revisi untuk
peningkatan tingkat keandalan analsisi dengan menggunakan metode statik nonlinier.
1.5. Pembatasan Masalah
Agar analisis dan pembahasan masalah dalam tugas akhir ini tidak terlalu luas, maka
perlu dilakukan beberapa pembatasan masalah sebagai berikut:
a. Pemodelan struktur berupa rangka beton bertulang terbuka tiga dimensi.
b. Pemodelan gedung tiga dimensi dengan ukuran tiap bentang untuk arah x dan y sepanjang
8 m.
c. Bangunan yang dianalisis adalah bangunan bertingkat 12 dengan elevasi tiap lantai 3.5 m.
d. Mutu beton yang digunakan adalah mutu beton fc’ = 30 MPa dan mutu baja yang
digunakan adalah mutu baja dengan tegangan leleh fy = 420 Mpa (ASTM A615 Gr.60).
e. Analisa beban gempa untuk merencanakan ukuran komponen struktur dengan
mengasumsikan:
1. Bangunan terletak di Medan
2. Bangunan berdiri di atas tanah sedang (kelas situs SD).
3. Fungsi gedung adalah bangunan perkantoran.
4. Beban gempa rencanaberdasarkan pada peraturan RSNI3 03-1726-201x, berdasarkan
peta respon spektra dengan probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun.
f. Analisis yang digunakan dalam studi ini adalah analisis statik nonlinier berupa analisis
beban dorong statik yang akan dilakukan dengan menggunakan bantuan program
dianalisis.
g. Properti sendi plastis untuk kolom dan balok yang akan digunakan dalam analisis beban
dorong akan didasarkan kepada nilai yang direkomendasikan di dalam FEMA-356.
h. Kinerja bangunan akan ditentukan berdasarkan pedoman yang tercantum di dalam
FEMA-356 dan ATC 40.
1.6. Maksud dan Tujuan Penelitian
Tugas akhir ini dimaksudkan untuk mengamati perilakustruktur bangunan yang
menggunakan sambungan lewatan (lap splice) pada daerah sendi plastis yang terdapat pada
ujung kolom tepat diatas pelat lantai serta kinerja bangunan tersebut akibat pengaruh gaya
gempa. Oleh sebab itu, maka dilakukan pengecekan terhadap kemungkinan terjadinya sendi
plastisdi kolom. Dari dalam tugas akhir ini, penulis juga akan membandingkan kinerja
bangunan yang sama jika memakai sambungan lewatan pada daerah tepat diatas plat lantai
dengan yang tanpa menggunakan sambungan lewatan.
1.7. Metodologi Penulisan
Dalam penulisan tugas akhir ini, metode penulisan yang digunakan oleh penulis adalah
dengan mengumpulkan teori-teori dan rumus-rumus yang dibutuhkan untuk melakukan
analisa melalui beberapa sumber antara lain: text book (buku-buku yang berkaitan dengan
tugas akhir ini), jurnal-jurnal, standar-standar yang berkaitan dengan tugas akhir ini dan
sebagainya. Kemudian, analisa dilakukan berdasarkan dengan teori-teori dan rumus-rumus
yang telah dikumpulkan. Dalam melakukan analisa tersebut, penulis akan menggunakan
bantuan perangkat lunak (software) SAP2000 untuk digunakan dalam perhitungan analisis
1.8. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan terdiri dari 5 bab, yaitu :
Bab I : Pendahuluan
Berisi tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, pembatasan masalah,
metode penulisan dan sistematika penulisan.
Bab II : Tinjauan Pustaka
Menjelaskan teori-teori yang akan menjadi acuan dalam pembahasan masalah
Bab III : Analisis Pushover
Mencakup dasar-dasar dan teori mengenai analisis pushover
Bab IV : Pembahasan
Mencakup pemodelan gedung 12 lantai 3D dan analisis untuk menentukan
kinerja bangunan.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Berisi tentang kesimpulan yang diperoleh dari hasil analisis dansaran atas hasil
