TUGAS AKHIR
KAJIAN PENGARUH DILATASI PADA BANGUNAN PABRIK PT.
AGRI FIRST FLOUR MEDAN
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan sarjana Teknik Sipil
Handiman
08 0404 070
Dosen Pembimbing :
Ir. BESMAN SURBAKTI, MT
19541012 198003 1 004
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2012
ii
LEMBAR PENGESAHAN
KAJIAN PENGARUH DILATASI PADA BANGUNAN PABRIK PT. AGRI FIRST FLOUR MEDAN
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat dalam menempuh Colloqium Doctum/ Ujian Sarjana Teknik Sipil
Dikerjakan oleh:
HANDIMAN 08 0404 070
Pembimbing
Ir. Besman Surbakti, MT NIP:19541012 198003 1 004
Penguji I Penguji II Penguji III
Prof.Dr.Ing. Johannes Tarigan Ir. Daniel Rumbi Teruna,MT Ir. Chainul Mahni
NIP: 19561224 198103 1 002 NIP:19590707 198710 1 001 NIP:19500714 198003 1 002
Mengesahkan:
Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
Prof.Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP: 19561224 198103 1 002
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan anugrah, berkat dan karunia-Nya hingga terselesaikannya tugas akhir ini
dengan judul “Kajian Pengaruh Dilatasi pada Bangunan Pabrik PT. Agri First
Flour Medan”.
Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana
teknik sipil bidang studi struktur pada fakultas teknik Universitas Sumatera Utara
Medan. Penulis menyadari bahwa isi dari tugas akhir ini masih banyak
kekurangannya. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya
pemahaman penulis. Untuk penyempurnaannya, saran dan kritik dari bapak dan ibu
dosen serta rekan mahasiswa sangatlah penulis harapkan.
Penulis juga menyadari bahwa tanpa bimbingan, bantuan dan dorongan dari
berbagai pihak, tugas akhir ini tidak mungkin dapat diselesaikan dengan baik. Oleh
karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada kedua orang tua yang senantiasa penulis cintai yang dalam
keadaan sulit telah memperjuangkan hingga penulis dapat menyelesaikan
perkuliahan ini.
Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik USU serta selaku dosen pembanding yang telah memberikan
kritikan dan nasehat yang membangun.
2. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik USU.
iv
3. Bapak Ir. Besman Surbakti, MT selaku dosen pembimbing yang telah bersedia
meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk memberikan bimbingan dan saran
kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT selaku dosen pembanding yang telah
memberikan kritikan dan nasehat yang membangun.
5. Ibu Ir. Chainul Mahni selaku dosen pembanding yang telah memberikan kritikan
dan nasehat yang membangun.
6. Bapak/Ibu Dosen Staf Pengajar Jurusan teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
7. Kedua orang tua penulis yang turut mendukung segala kegiatan akademis
penulis dan selalu memberikan semangat kepada penulis.
8. Rekan-rekan mahasiswa yang telah memberikan masukan dan semangat kepada
penulis, stambuk 02, Herman, stambuk 04, Erwin, stambuk 06, Alexander,
Subroto, Diana, stambuk 07, Darwin, Ivan, Coandra, Effendy, stambuk 08,
Felix yang paling menginspirasi, Agus, Wira, Hendry, Edward, Randy, Iskandar,
Astri, Nurul, Dany, Jevri, Artur, Rosiva, David, dan teman – teman lain yang
tidak dapat disebutkan satu persatu semuanya, serta senior-senior dan adik-adik
yang memberikan dukungan serta info mengenai kegiatan sipil.
9. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dan kemudahan
v
Walaupun dalam menyusun Tugas akhir ini penulis telah berusaha untuk
mengkaji dan menyampaikan materi secara sistematis dan terstruktur, tetapi tentunya
Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Kritik dan saran yang membangun
tentulah sangat penulis harapkan di kemudian hari.
Medan, Mei 2012
Handiman 08 0404 070
vi
ΑΒSTRAK
Pada umumnya bangunan yang memiliki perbedaan panjang dengan lebar yang besar atau bentuk yang tidak beraturan seperti bentuk L, T, dan lain – lain, selalu dipakai pemisah atau dilatasi pada pertemuan bagian yang tidak beraturan.
Pada tugas akhir ini, penulis melakukan kajian tentang pengaruh dari sebuah bangunan pabrik PT. Agri First Flour Medan yang memakai dilatasi diubah menjadi bangunan yang tidak memakai dilatasi.
Dari kajian tersebut diperoleh bahwa bangunan yang tidak memakai dilatasi memiliki gaya – gaya dalam yang lebih besar terutama gaya geser, tulangan yang lebih besar terutama tulangan geser, gaya geser dasar yang lebih besar, dan memiliki drift antar tingkat yang lebih kecil, tetapi tidak memenuhi syarat dalam kondisi batas ultimit jika dibandingkan dengan bangunan yang memakai dilatasi, di mana hal tersebut diakibatkan oleh timbulnya torsi pada bangunan sebagai akibat bentuk bangunan yang tidak beraturan.
vii
II.2. Perencanaan Struktur Beton Bertulang ... 10
II.3. Kuat rencana... 19
II.4. Konsep Perencanaan Bangunan Terhadap Pengaruh Gaya Gempa ... 21
II.4.1. Pemakaian gaya horizontal akibat gaya gempa ... 21
II.4.2. Analisis beban ekivalen ... 22
II.4.3. Kondisi tanah ... 28
viii
II.4.4. Analisis gempa secara dinamik ... 34
II.4.5. Eksentrisitas rencana ... 34
II.4.6. Pembatasan penyimpangan lateral ... 35
II.5. Konsep Strong Column Weak Beam ... 36
II.6. Pendetailan kolom dn balok yang baik ... 37
II.7. Program finite element method... 42
II.7.1. Sistem sumbu koordinat ... 42
II.7.2. Metode matrik kekakuan ... 44
II.7.3. D.O.F ( Degree of Freedom ) ... 45
II.7.4. Element frame pada program finite element method 46 II.7.5. Element shell ... 53
BAB III APLIKASI ... 54
III.1. Data bangunan ... 54
III.2 Data beban – beban struktur ... 66
III.3 Kombinasi pembebanan ... 67
III.4 Analisa struktur ... 68
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ... 84
IV.1 Hasil Aplikasi ... 84
IV.1.1.Waktu getar alami struktur ... 86
IV.1.2.Gaya geser dasar ... 87
IV.1.3.Partisipasi massa ... 88
IV.1.4.Metode Penjumlahan respon ragam ... 89
IV.1.5.Simpangan struktur ... 91
ix
IV.3 Perbandingan drift antar tingkatdan gaya geser dasar... 121
IV.4 Checking beam column joint terhadap geser ... 123
IV.5 Perbandingan gaya dalam kolom pada daerah dilatasi ... 125
IV.6 Analisa dan pembahasan ... 143
BAB V Kesimpulan dan Saran ... 145
V.1 Kesimpulan ... 145
V.2 Saran ... 146
Daftar Pustaka ... xxi
Daftar Lampiran ... xxii
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Lendutan izin maksimum……….………... 17
Tabel 2.2 Jenis-jenis tanah ……….……… 28
Tabel 2.3 Faktor keutamaan I untuk berbagai kategori gedung dan bangunan ….. 31
Tabel 2.4 Faktor daktalitas maksimum, faktor reduksi gempa maksimum, faktor tahanan lebih struktur dan faktor tahanan lebih total beberapa jenis sistem dan subsistem bangunan gedung ……….…………... 32
Tabel 3.1 Penampang balok dan kolom ………..……….. 70
Tabel 3.2 Area Section ………... 71
Tabel 3.3 Data sondir pada titik pertama ………..…….………….... 73
Tabel 3.4 Data sondir pada titik kedua ………....……….…. 74
Tabel 3.5 Data sondir pada titik ketiga ……….………...….. 75
Tabel 3.6 Nilai 𝑁𝑁� dari ketiga titik penyondiran ………..…. 76
Tabel 3.7 Spektrum respon ……….……... 77
Tabel 4.1 Waktu getar alami struktur ………... 86
Tabel 4.2 Modal participating mass ratio ………... 88
Tabel 4.3 Selisih Periode Antar Mode yang Berdekatan ……….…..…….... 90
Tabel 4.4 Analisa Δs akibat arah gempa x pada bangunan Cleaning ……..….…. 92
Tabel 4.5 Analisa Δs akibat arah gempa y pada bangunan Cleaning ………..….. 93
Tabel 4.6 Analisa Δs akibat arah gempa x pada bangunan Mill ………….…..…. 94
Tabel 4.7 Analisa Δs akibat arah gempa y pada bangunan Mill ………….……... 96
Tabel 4.8 Analisa Δs akibat arah gempa x pada bangunan Finishing product…... 97
xi
Tabel 4.10 Simpangan maksimum antar tingkat arah x pada bangunan Cleaning.. 100 Tabel 4.11 Simpangan maksimum antar tingkat arah y pada bangunan Cleaning.. 101 Tabel 4.12 Simpangan maksimum antar tingkat arah x pada bangunan Mill ..…... 102 Tabel 4.13 Simpangan maksimum antar tingkat arah y pada bangunan Mill ..…... 103 Tabel 4.14 Simpangan maksimum antar tingkat arah x pada bangunan Finishing
product ……….. 104
Tabel 4.15 Simpangan maksimum antar tingkat arah y pada bangunan Finishing
product ……….. 105
Tabel 4.16 Penulangan kolom bangunan gedung dengan dilatasi.………...……... 107
Tabel 4.17 Tulangan longitudinal kolom pada bangunan tanpa dilatasi…………..109
Tabel 4.18 Tulangan sengkang kolom pada bangunan tanpa dilatasi……….. 110
Tabel 4.19 Perbedaan antara berat dari tulangan sengkang kolom bangunan dengan
dilatasi dibandingkan bangunan tanpa dilatasi ………..112
Tabel 4.20 Penulangan balok pada bangunan gedung dengan dilatasi …….……...113
Tabel 4.21 Tulangan longitudinal balok pada bangunan tanpa dilatasi …………...116
Tabel 4.22 Tulangan sengkang balok pada bangunan tanpa dilatasi ……....……...117
Tabel 4.23 Perbedaan antara berat dari tulangan sengkang balok bangunan dengan
dilatasi dibandingkan bangunan tanpa dilatasi………....……...120
Tabel 4.24 Perbedaan Drift Δs antar tingkat bangunan dengan dilatasi dibandingkan
bangunan tanpa dilatasi dalam kondisi Kinerja Batas Layan……..…. 121
Tabel 4.25 Perbedaan Drift Δm antar tingkat bangunan dengan dilatasi dibandingkan
bangunan tanpa dilatasi dalam kondisi Kinerja Batas Ultimit……..…. 122
Tabel 4.26 Gaya – gaya dalam kolom pada daerah dilatasi 1 dan tanpa dilatasi 1..127
Tabel 4.27 Gaya – gaya dalam kolom pada daerah dilatasi 2 dan tanpa dilatasi 2...132
xii
Tabel 4.28 Gaya – gaya dalam kolom pada daerah dilatasi 3 dan tanpa dilatasi 3...137
Tabel 4.29 Gaya dalam maksimum kolom pada daerah dilatasi ……….142
Tabel 4.30 Gaya dalam kolom maksimum pada daerah tanpa dilatasi ……..…….142
Tabel 4.31 Persen kenaikan gaya – gaya dalam bangunan yang tidak memakai
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Denah bangunan ... 3
Gambar 1.2 Potongan C – C bangunan ... 4
Gambar 2.1 Denah struktur bangunan tidak simetris ... 9
Gambar 2.2 Struktur SDOF dengan beban gempa ... 21
Gambar 2.3 Beban horizontal ekivalen ... 22
Gambar 2.4 Gaya geser dasar ... 24
Gambar 2.5 Peta wilayah gempa berdasarkan program Spektra Indo v1.0 beta .. 27
Gambar 2.6 Penulangan daktalitas pada kolom ... 41
Gambar 2.7 Deformasi pada nodal ... 45
Gambar 2.8 Tumpuan sebagai nodal dengan d.o.f ditahan ... 46
xiv
Gambar 3.23 Respon spectrum rencana ... 76
Gambar 3.24 Pemodelan struktur SDOF ... 78
Gambar 3.25 Struktur 3 DOF, Model matematik, dan free body diagram ... 79
Gambar 4.1 Denah struktur bangunan pada program finite element method ... 84
Gambar 4.2 Gambar potongan memanjang bangunan pada program finite element method ... 85
Gambar 4.3 Gambar potongan memanjang bangunan pada program finite element method ... 85
xv
Gambar 4.5 Potongan bangunan yang memakai dilatasi ( kolom ) ... 108
Gambar 4.6 Potongan bangunan yang tanpa dilatasi ( kolom ) ... 111
Gambar 4.7 Potongan memanjang bangunan yang memakai dilatasi ( balok ) ... 114
Gambar 4.8 Potongan melintang bangunan yang memakai dilatasi ( balok ) ... 115
Gambar 4.9 Potongan memanjang bangunan yang tanpa dilatasi ( balok ) ... 118
Gambar 4.10 Potongan melintang bangunan yang tanpa dilatasi ( balok ) ... 119
Gambar 4.11 Analisa geser dari HBK kolom tengah B3A pada grid 12E elevasi 4.50 m ... 123
Gambar 4.12 Potongan bangunan yang memakai dilatasi ... 125
Gambar 4.13 Potongan bangunan yang tanpa dilatasi ... 126
Gambar 4.14 Gambar momen pada bagian dilatasi 1 ( kN m ) ... 128
Gambar 4.15 Gambar momen pada bagian tanpa dilatasi 1 ( kN m ) ... 128
Gambar 4.16 Gambar lintang pada bagian dilatasi 1 ( kN ) ... 129
Gambar 4.17 Gambar lintang pada bagian tanpa dilatasi 1 ( kN ) ... 129
Gambar 4.18 Gambar normal pada bagian dilatasi 1 ( kN ) ... 130
Gambar 4.19 Gambar normal pada bagian tanpa dilatasi 1 ( kN ) ... 130
Gambar 4.20 Gambar torsi pada bagian dilatasi 1 ( kN m ) ... 131
Gambar 4.21 Gambar torsi pada bagian tanpa dilatasi 1 ( kN m ) ... 131
Gambar 4.22 Gambar momen pada bagian dilatasi 2 ( kN m ) ... 133
Gambar 4.23 Gambar momen pada bagian tanpa dilatasi 2 ( kN m ) ... 133
Gambar 4.24 Gambar lintang pada bagian dilatasi 2 ( kN ) ... 134
Gambar 4.25 Gambar lintang pada bagian tanpa dilatasi 2 ( kN ) ... 134
Gambar 4.26 Gambar normal pada bagian dilatasi 2 ( kN ) ... 135
Gambar 4.27 Gambar normal pada bagian tanpa dilatasi 2 ( kN ) ... 135
xvi
Gambar 4.28 Gambar torsi pada bagian dilatasi 2 ( kN m ) ... 136
Gambar 4.29 Gambar torsi pada bagian tanpa dilatasi 2 ( kN m ) ... 136
Gambar 4.30 Gambar momen pada bagian dilatasi 3 ( kN m ) ... 138
Gambar 4.31 Gambar momen pada bagian tanpa dilatasi 3 ( kN m ) ... 138
Gambar 4.32 Gambar lintang pada bagian dilatasi 3 ( kN ) ... 139
Gambar 4.33 Gambar lintang pada bagian tanpa dilatasi 3 ( kN ) ... 139
Gambar 4.34 Gambar normal pada bagian dilatasi 3 ( kN ) ... 140
Gambar 4.35 Gambar normal pada bagian tanpa dilatasi 3 ( kN ) ... 140
Gambar 4.36 Gambar torsi pada bagian dilatasi 3 ( kN m ) ... 141
xvii
ln = Panjang bentang bersih balok dalam arah melintang ( cm, mm )
β = Perbandingan antara bentang bersih dalam arah memanjang terhadap arah
melintang dari pelat dua arah
αm = Nilai rata-rata dari α
α = Rasio kekakuan lentur penampang balok terhadap kekakuan lentur pelat
dengan lebar yang dibatasi secara lateral oleh garis-garis sumbu tengah dari
panel-panel yang bersebelahan pada tiap sisi balok
fy = Kuat leleh baja ( MPa )
c = Koefisien lendutan
Ø = Koefisien reduksi
h = tebal total komponen struktur ( cm, mm )
d = Jarak dari serat tekan terluar ke pusat tulangan tekan ( cm, mm )
ds = Jarak dari serat tarik terluar ke pusat tulangan tarik (cm, mm )
Ag = Luas bruto penampang (mm2 )
xviii
Pb = Kuat aksial nominal pada kondisi rengangan seimbang ( N )
R = Faktor reduksi gempa
s
v = Kecepatan rambat gelombang geser rata – rata ( m/det )
N = Nilai hasil Test Penetrasi Standar rata - rata
u
S = Kuat geser niralir rata – rata ( kPa )
ti = Tebal lapisan tanah ke-I (cm )
Ni = Nilai hasil test penetrasi standart ke-i
qc = Perlawanan penetrasi konus ( kg/cm2 )
µ = Nilai faktor daktalitas struktur bangunan gedung
µm = Nilai faktor daktalitas maksimum struktur bangunan gedung
𝑅𝑅𝑚𝑚 = adalah faktor reduksi gempa maksimum
f1 = Faktor tahanan lebih beban dan bahan yang terkandung dalam struktur
gedung
xix
C = Nilai faktor respon spectrum
I = Faktor keutamaan bangunan
s = Spasi tulangan tranversal diukur sepanjang sumbu longitudinal komponen
struktur ( cm, mm )
s0 = Spasi maksimum tulangan tranversal ( cm, mm )
Ac = Luas inti komponen struktur tekan yang ditulangi tulangan spiral diukur
hingga diameter luar dari spiral ( mm2 )
ρs = Rasio volume tulangan spiral terhadap volume inti beton yang terkekang
oleh tulangan spiral (diukur dari sisi luar tulangan spiral)
Ash = Luas penampang total tulangan tranversal dalam rentang spasi s ( mm2 )
hc = Dimensi penampang inti kolom diukur dari sumbu ke sumbu tulangan
xx
