Pemodelan Numerik Metode Elemen Hingga Rumah Tinggal Terhadap Beban Gempa.

(1)

x Universitas Kristen Maranatha

PEMODELAN NUMERIK

METODE ELEMEN HINGGA

RUMAH TINGGAL TERHADAP BEBAN GEMPA

LENY ELVIRA NRP: 0821019

Pembimbing : Dr. YOSAFAT AJI PRANATA, S.T., M.T.

ABSTRAK

Hampir seluruh wilayah di Indonesia mempunyai resiko gempa yang cukup tinggi. Kerusakan terbanyak akibat gempa di Indonesia terjadi pada bangunan sederhana, mengingat bangunan yang ada di Indonesia sebagian besar adalah bangunan bertingkat rendah seperti rumah sederhana satu tingkat dan dua tingkat. Dari segi struktur, rumah sederhana terdiri dari kolom praktis, balok, dan dinding bata. Namun, fungsi dinding bata sebagai komponen non-struktural

dalam peraturan tingkat Nasional (SNI 03-2847 2002) mengakibatkan pengaruh kekuatan dan kekakuan dinding bata sering tidak diperhitungkan dalam perencanaan suatu bangunan.

Tujuan dari penelitian ini adalah membuat model rumah 3D yang sudah ada dengan menggunakan program SAP2000. Pemodelan menggunakan metode numerik yaitu metode elemen hingga. Analisis dibuat dengan pemodelan dua dimensi (elemen shell). Rumah tinggal yang dipilih adalah rumah dua lantai. Pemodelan rumah tinggal meliputi balok, kolom, pelat lantai, dinding bata, kusen dan tulangan balok. Beban yang direncanakan adalah beban gravitasi dan beban gempa, sehingga dapat diketahui pengaruhnya terhadap struktur rumah tinggal. Kemudian akan dipelajari dan dianalisis deformasi pada balok dan tegangan S11 yang terjadi pada balok, pelat lantai, dinding bata, kolom dan kusen.

Kesimpulan hasil penelitian adalah hasil simulasi memperlihatkan bahwa lendutan yang terjadi pada semua balok masih memenuhi batasan lendutan ijin. Hasil simulasi memperlihatkan bahwa terjadi kegagalan pada beberapa daerah balok, dinding, dan lantai. Hal ini dapat diketahui dari informasi besarnya tegangan (S11) yang terjadi telah melebihi batasan kuat tekan beton yaitu fc’ sebesar 25 MPa. Hasil simulasi memperlihatkan bahwa tegangan (S22) yang terjadi pada kolom masih lebih kecil daripada nilai kuat tekan beton, sehingga kolom masih dalam kondisi kuat. Hasil simulasi memperlihatkan bahwa tegangan yang terjadi pada kusen lebih kecil daripada nilai kuat tarik dan kuat tekan kayu jenis red meranti, sehingga kusen masih dalam kondisi utuh. Informasi kegagalan struktur pada bagian dinding bata menggambarkan bahayanya kerusakan rumah tinggal akibat gempa. Oleh karena itu diperlukan perkuatan-perkuatan, sebagai contoh antara lain dipasang kolom praktis pada lokasi yang diperlukan.

(2)

xi Universitas Kristen Maranatha

NUMERICAL MODELING

FINITE ELEMENT METHOD OF

HOUSE DUE TO EARTHQUAKE LOAD

LENY ELVIRA NRP: 0821019

Supervisor : Dr. YOSAFAT AJI PRANATA, S.T., M.T.

ABSTRACT

Almost all regions in Indonesia have a high seismic risk. Most damage caused by the earthquake in Indonesia occurred in a simple building, given the existing buildings in Indonesia are mostly low-rise buildings such as the simple building one-level and two levels. in terms of a structure, the simple house consists of practical columns, beams, and brick walls. However, the brick wall as a function of non-structural components in the regulation of the National level (SNI 03-2847 2002) made the influence of the strength and stiffness of the brick walls are usually not taken into the planning of a building.

The purpose of this study is to create a 3D model of an existing home using the SAP2000 program. Modeling using numerical methods, namely the finite element method. analysis was made with two-dimensional modeling (shell elements). The selected houses are two-story house. modeling of the house include beams, columns, slab floors, brick walls, sills and reinforcement beam. The planned load is the load of gravity and earthquake loads, so as to know its influence on the structure of the house. Then be studied and analyzed the deformation of the beam and S11 stress that occurs in the beam, slab floors, brick walls, columns and frames.

The conclusion of this study is the simulation results showed the deflection that occurs in all beam deflection still meet permit limits. The simulation results showed that there is a failure in some parts of beams, walls, and floors. This can be seen from the stress magnitude information (S11) has exceeded the limits occurring compressive strength of concrete which is fc'of 25 MPa. The simulation results showed that the stress (S22) occurring in the columns is smaller than the compressive strength of concrete, so the columns is still in strong condition. The simulation results showed that the stress occurring on the sills is smaller than the tensile strength and compressive strength of red meranti wood type, so the sills is still in the intact condition. Failure of structural information on the brick walls illustrated the danger of damage to the house caused by the earthquake. Therefore, it needs strengthening, retrofitting, for example, include a column mounted practically on the required location.

(3)

xii Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN ... iii

PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN... iv

SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR ... v

SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

ABSTRAK ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xxiii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 2

1.3 Ruang Lingkup Penelitian ... 2

1.4 Sistematika Penulisan... 3

1.5 Lisensi Perangkat Lunak ... 3

1.6 Metodologi Penelitian ... 3

BAB II STUDI LITERATUR 2.1 Struktur Beton Bertulang ... 4

2.1.1 Beton ... 5

2.1.2 Baja Tulangan ... 5

(4)

xiii Universitas Kristen Maranatha

2.2 Dinding Batu Bata ... 7

2.3 Kayu ... 8

2.4 Beban... 10

2.4.1 Beban Gravitasi ... 10

2.4.2 Beban Gempa ... 11

2.5 Peraturan Gempa SNI 03-1726-2002 ... 12

2.5.1 Beban Gempa Nominal Statik Ekivalen ... 13

2.5.2 Wilayah Gempa ... 17

2.5.3 Analisis Statik Ekivalen ... 18

2.6 Pondasi ... 18

2.6.1 Klasifikasi Pondasi Tiang... 19

2.6.2 Perhitungan Daya Dukung Pondasi Tiang dengan Uji Sondir ... 20

2.6.3 Desain Pondasi ... 20

2.6.4 Hubungan Parameter Nilai Tahanan Ujung (qc) dengan NSPT ... 22

2.7 Metode Elemen Hingga... 23

2.7.1 Elemen Shell ... 26

2.7.2 Program SAP2000 v.15 ... 27

BAB III STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN 3.1 Data Struktur ... 28

3.1.1 Data Gedung... 28

3.1.2 Data Material ... 41

3.1.3 Data Tanah ... 41

3.2 Perencanaan Rumah Tinggal Dua Lantai ... 41

3.2.1 Pemodelan 3D ... 42

3.2.2 Pemodelan Beban ... 49

3.2.3 Pemodelan Beban Gempa ... 51

3.3 Simulasi Metode Elemen Hingga... 55

3.3.1 Membagi Area (Divide Area)... 55

(5)

xiv Universitas Kristen Maranatha

3.4 Pembahasan Struktur Atas ... 57

3.4.1 Lendutan pada Balok... 57

3.4.2 Tegangan pada Balok ... 59

3.4.3 Tegangan Area Lantai ... 68

3.4.4 Tegangan Area Dinding ... 72

3.4.5 Tegangan Area Kolom ... 76

3.4.6 Tegangan Area Kusen ... 78

3.5 Perencanaan Pondasi ... 79

3.5.1 Perencanaan Pilecap ... 81

3.5.2 Perencanaan Pondasi ... 83

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan ... 84

4.2 Saran ... 85

DAFTAR PUSTAKA ... 86

(6)

xv Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Respons Spektrum Gempa Rencana ... 17

Gambar 2.2 Wilayah Gempa Indonesia Dengan Percepatan Puncak Batuan Dengan Dasar Periode Ulang 500 Tahun ... 18

Gambar 2.3 Pilecap ... 21

Gambar 2.4 Diskretisasi Suatu Kontinum pada Metode Elemen Hingga .... 24

Gambar 2.5 Divide Area ... 25

Gambar 2.6 Dua Macam Sistem Penomoran ... 25

Gambar 3.1 Tampak Depan ... 29

Gambar 3.9 Denah Pembalokan Lantai 1 ... 34

Gambar 3.10 Denah Pembalokan Lantai 2 ... 34

(7)

xvi Universitas Kristen Maranatha

Gambar 3.23 Detail Kusen Tipe P3 ... 40

Gambar 3.24 Tampilan Quick Grid Lines ... 42

Gambar 3.25 Tampilan Default Grid SAP2000 ... 42

Gambar 3.26 Tampilan Define Grid System Data ... 43

Gambar 3.27 Mendefinisikan Material Beton ... 43

Gambar 3.28 Mendefinisikan Material Bata ... 43

Gambar 3.29 Mendefinisikan Material Kayu ... 44

Gambar 3.30 Mendefinisikan Material Baja Tulangan ... 44

Gambar 3.31 Mendefinisikan Balok B1 ... 44

Gambar 3.32 Mendefinisikan Balok B2 ... 45

Gambar 3.33 Mendefinisikan Kolom 15/30 (K1) ... 45

Gambar 3.34 Mendefinisikan Kolom 15/15 (K2) ... 45

Gambar 3.35 Mendefinisikan Kusen ... 46

Gambar 3.36 Mendefinisikan Lantai ... 46

Gambar 3.37 Mendefinisikan Dinding ... 46

Gambar 3.38 Mendefinisikan Tulangan 3D10 ... 47

Gambar 3.39 Mendefinisikan Tulangan 2D10 ... 47

Gambar 3.40 Jenis Perletakan ... 48

Gambar 3.41 Pemodelan Rumah Tinggal 3-D ... 48

Gambar 3.42 Tampilan Define Load Patterns ... 48

Gambar 3.43 Tampilan Load Combinations Data ... 49

Gambar 3.44 Input Nilai Beban SDL Lantai ... 50

Gambar 3.45 Input Nilai Beban SDL Dak ... 50

Gambar 3.46 Input Nilai Beban LL Lantai ... 51

Gambar 3.47 Input Nilai Beban LL Dak ... 51

Gambar 3.48 Respons Spektrum Gempa Rencana Wilayah 4 ... 52

Gambar 3.49 Input Nilai Beban Fx Lantai 1 ... 54

Gambar 3.50 Input Nilai Beban Fy Lantai 1 ... 54

Gambar 3.51 Input Nilai Beban Fx Lantai 2 ... 55

Gambar 3.52 Input Nilai Beban Fy Lantai 2 ... 55

Gambar 3.53 Tampilan Divide Selected Areas ... 55

(8)

xvii Universitas Kristen Maranatha

Gambar 3.60 Penomoran Nodal Area Elemen ... 60

Gambar 3.61 Potongan Lokasi Balok B7 Portal 4 ... 60

Gambar 3.62 Tegangan S11 Balok B7 ... 61

Gambar 3.63 Detail Tegangan S11 Tumpuan Balok B7 (a) ... 61

Gambar 3.64 Detail Tegangan S11 Lapangan Balok B7(b) ... 63

Gambar 3.65 Grafik Tegangan S11 Tumpuan Balok B7(Tanpa Skala) ... 65

Gambar 3.66 Grafik Tegangan S11 Lapangan Balok B7 (Tanpa Skala) ... 65

Gambar 3.67 Detail Tegangan S11 (c) ... 65

Gambar 3.68 Detail Tegangan S11 (d) ... 66

Gambar 3.69 Lokasi Lantai yang Ditinjau ... 68

Gambar 3.70 Tegangan S11 Lantai 1 yang Ditinjau ... 69

Gambar 3.71 Detail Tegangan S11 Lantai (a) ... 69

Gambar 3.72 Detail Tegangan S11 Lantai (b) ... 70

Gambar 3.73 Lokasi Portal 4 ... 72

Gambar 3.74 Tegangan S11 Dinding Portal 4 ... 73

Gambar 3.75 Tegangan S11 Dinding pada Portal 4 yang Ditinjau ... 73

Gambar 3.76 Detail Tegangan S11 Dinding Portal 4 (a) ... 73

Gambar 3.77 Detail Tegangan S11 Dinding pada Portal 4 (b) dan (c) ... 75

Gambar 3.78 Denah Kolom ... 76

Gambar 3.79 Lokasi Kolom yang Ditinjau (Portal 4) ... 77

Gambar 3.80 Detail Tegangan S22 Kolom yang Ditinjau ... 77

Gambar 3.81 Lokasi Kusen yang Ditinjau ... 78

Gambar 3.82 Potongan Lokasi Kusen yang Ditinjau ... 79

Gambar 3.83 Detail Tegangan S11 Kusen (COMB 2) ... 79

Gambar 3.84 Detail Tegangan S22 Kusen (COMB 2) ... 79

Gambar 3.85 Lokasi Kolom C10 pada Denah ... 80

(9)

xviii Universitas Kristen Maranatha

Gambar 3.87 Joint Reactions Kolom C10 ... 81 Gambar 3.88 Tampilan Program Concrete Pilecap Design ... 82 Gambar 3.89 Ukuran PileCap Berdasarkan Program Concrete PileCap

(10)

xix Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat Mekanis Baja Struktural (SNI Baja 03-1729-2002) ... 6

Tabel 2.2 Lendutan Izin Maksimum (SNI Beton 03-2847-2002) ... 7

Tabel 2.3 Modulus Elastisitas Pasangan Bata Merah Berdasarkan Penelitian di Indonesia ... 8

Tabel 2.4 Mekanikal Properti Kayu (Pranata et,al.,2011) ... 9

Tabel 2.5 Komponen Beban Mati Gedung (PBI, 1987) ... 10

Tabel 2.6 Beban Hidup Lantai Gedung (PBI, 1987) ... 11

Tabel 2.7 Kombinasi Pembebanan ... 13

Tabel 2.8 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung dan Bangunan ... 14

Tabel 2.9 Faktor Daktilitas Maksimum, Faktor Reduksi Gempa, Faktor Tahanan Lebih Struktur dan Faktor Tahanan Lebih Total Beberapa Jenis Sistem dan Subsistem Struktur Gedung ... 15

Tabel 3.1 Berat Struktur Lantai 1 ... 52

Tabel 3.2 Berat Struktur Lantai 2 ... 52

Tabel 3.3 Nilai Beban Geser Dasar Nominal Statik Ekivalen Arah x ... 53

Tabel 3.4 Nilai Beban Geser Dasar Nominal Statik Ekivalen Arah y ... 53

Tabel 3.5 Nilai Beban Gempa Nominal Statik Ekivalen Arah x ... 53

Tabel 3.6 Nilai Beban Gempa Nominal Statik Ekivalen Arah y ... 53

Tabel 3.7 Nilai Beban Gempa Nominal Statik Ekivalen yang Diinputkan pada SAP2000 ... 54

Tabel 3.8 Lendutan Balok ... 58

Tabel 3.9 Nilai Tegangan S11 Tumpuan Balok B7 (a) ... 61

Tabel 3.10 Nilai Tegangan S11 Lapangan Balok B7 (b) ... 63

Tabel 3.11 Nilai Tegangan S11 (c) ... 66

Tabel 3.12 Nilai Tegangan S11 (d) ... 67

(11)

xx Universitas Kristen Maranatha

Tabel 3.14 Nilai Tegangan S11 Lantai (b) ... 71

Tabel 3.15 Nilai Tegangan S11 Dinding (a) ... 74

Tabel 3.16 Nilai Tegangan S11 Dinding (b) ... 75

Tabel 3.17 Nilai Tegangan S11 Dinding (c) ... 75

(12)

xxi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR NOTASI

Ag Luas bruto penampang (mm2) Ap Luas penampang tiang pancang

Ast Luas total tulangan longitudinal (batang tulangan atau baja profil)

b Lebar balok (mm)

C Faktor Respons Gempa dinyatakan dalam percepaan gravitasi yang nilainya bergantung pada waktu getar alami struktur gedung dan kurvanya ditampilkan dalam Spektrum Respons Gempa Rencana Eb Modulus elastisitas batu bata (MPa)

Ec Modulus elastisitas beton (MPa) Es Modulus elastisitas baja (MPa) fbc Kuat tekan batu bata (MPa) fc’ Kuat tekan beton (MPa)

Fi Beban gempa nominal statik ekuivalen lantai ke-i 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

H Tinggi total gedung

hi Tinggi lantai gedung ke-i

I Faktor Keutamaan gedung, faktor pengali dari pengaruh Gempa Rencana pada berbagai kategori gedung, untuk menyesuaikan perioda ulang gempa yang berkaitan dengan penyesuaian probabilitas dilampauinya pengaruh tersebut selama umur gedung itu dan penyesuaian umur gedung itu

JHP Jumlah hambatan pelekat

(13)

xxii Universitas Kristen Maranatha

qc Tahanan ujung konus (kg/cm2)

R Faktor reduksi gempa, rasio antara beban gempa maksimum akibat pengaruh Gempa Rencana pada struktur gedung elastic penuh dan beban gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana pada struktur gedung daktail, bergantung pada faktor daktilitas struktur gedung tersebut, faktor reduksi gempa representative struktur gedung tidak beraturan

T Waktu getar alami struktur gedung dinyatakan dalam detik yang menentukan besarnya Faktor Respons Gempa Struktur Gedung dan kurvanya ditampilkan dalam Spektrum Respons Gempa Rencana T1 Waktu getar alami fundamental struktur gedung beraturan maupun

tidak beraturan dinyatakan dalam detik

V Beban (gaya) geser dasar nominal statik ekuivalen akibat pengaruh Gempa Rencana yang bekerja di tingkat dasar struktur gedung beraturan dengan tingkat daktilitas umum, dihitung berdasarkan waktu getar alami fundamental struktur gedung beraturan tersebut (kg)

Wi Berat lantai tingkat ke-i

Wt Massa gedung dikalikan gravitasi (kg)

zi Ketinggian lantai tingkat ke-i suatu struktur gedung terhadap taraf penjepitan lateral.

(14)

xxiii Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Diagram Penelitian Tugas Akhir ... 88

Lampiran Periode Getar ... 89

Lampiran Pengujian Kuat Tekan Batu Bata... 96

Lampiran Data Tanah ... 99

Lampiran Hasil Output Concrete PileCap Design... 103

(15)

88 Universitas Kristen Maranatha

LAMPIRAN I

DIAGRAM ALIR PENELITIAN TUGAS AKHIR

Mulai

Studi Literatur

Data Struktur Data Material

Pemodelan Metode Elemen Hingga

Mengetahui Perilaku: A. Balok B. Kolom C. Dinding

D. Pelat E. Kusen

Kesimpulan

Selesai

Simulasi Terhadap Beban Gravitasi & Beban Gempa

Perencanaan Pondasi

(16)

LAMPIRAN 2

PERIODE GETAR

Dalam perhitungan beban gempa untuk struktur rumah tinggal, dibutuhkan nilai periode getar T1. Nilai T1 dicari dengan menggunakan program ETABS v.9.7.2. Pemodelan pada ETABS hanya memodelkan bentuk tiga dimensi rumah tinggal dalam bentuk frame dengan material dan dimensi balok, kolom, serta lantai disamakan. Langkah-langkah dalam pemodelan struktur rumah tinggal adalah sebagai berikut:

1. Input Grid Data

Aktifkan program ETABSNonlinear V.9.7.2 Pilih File, New Model kemudian klick No untuk membuat desain dari awal.

Gambar L.2.1 Tampilan New Model Initialization

Kemudian akan muncul tampilan sebagai berikut.

Gambar L.2.2 Tampilan Pembuatan Grid

(17)

Gambar L.2.3 Input Plan Grid Secara Manual

2. Input Data Material

Pilih Define, Material Properties, Add New Material. Kemudian muncul tampilan seperti dibawah. Input data-data material yang telah ditentukan. Klick Ok.

Gambar L.2.4 Mendefinisikan Material

Gambar L.2.5 Input Data Properti Material

3. Mendefinisikan Frame Section

(18)

a. Balok B1 = 15 cm x 15 cm b. Balok B2 = 15 cm x 30 cm c. Kolom K1 = 15 cm x 15 cm d. Kolom K2 = 15 cm x 30 cm

Pilih Define, Frame ditentukan pada perhitungan. Kemudian pilih Section…, Add Rectangular. Masukan data-data kolom dan balok yang sudah ditentukan.

Gambar L.2.6 Mendefinisikan Balok B1

Gambar L.2.7 Mendefinisikan Balok B2

(19)

Gambar L.2.9 Mendefinisikan Kolom K2

4. Mendefinisikan Wall/Slab/Deck Section

Pilih Define, Wall/Slab/Deck Section, Add New Slab lalu kemudian masukan ukuran pelat lantai yang direncanakan yaitu 12 cm.

Gambar L.2.10 Mendefinisikan Jenis Pelat

Gambar L.2.11 Mendefinisikan Ukuran Pelat

(20)

pilih Assign, Joint/Point, Restraints (Supports, kemudian akan muncul tampilan seperti dibawah ini, pilih jenis perletakan Jepit (ujung kiri).

Gambar L.2.12 Model Struktur Gedung Tiga Dimensi

Gambar L.2.13 Reaksi Perletakan

6. Mengubah properti lantai rigid diaphragm sehingga beban lateral yang diterima bangunan akan diterima langsung dipusat masssa tiap lantai.

(21)

Gambar L.2.15 Rigid Diaphragm Pada Lantai 1 dan Lantai 2

7. Periode Getar

Untuk mendapatkan nilai periode getar, maka lakukan Run Analysis

dengan cara Analyze, Run Analysis. Kemudian pilh Display, Show Tables

untuk mendapatkan nilai periode getar T1.

Gambar L.2.16 Tampilan Run Analysis

(22)

Tabel L.2.1 Modal Participating Mass Ratio

Mode Period UX UY

1 0,529163 0,0064 74,9442 2 0,382435 64,8671 1,5123 3 0,357632 11,7964 8,3598 4 0,227595 0,0481 14,6824 5 0,144028 0,0757 0,2625

6 0,135977 23,202 0

7 0,103628 0,0017 0,2389

8 0,075923 0,0001 0

9 0,024124 0,0012 0

10 0,016726 0,0013 0

11 0,013608 0 0

(23)

LAMPIRAN 3

PENGUJIAN KUAT TEKAN BATU BATA

Tanggal Pengujian : 01 Mei 2012

Tempat Pengujian : Laboratorium Struktur Universitas Kristen Maranatha Pengujian dilakukan 3 kali dengan penempatan penampang batu bata yang berbeda-beda. Masing-masing pengujian menggunakan 3 buah batu bata yang kemudian hasilnya adalah rata-rata dari ketiga batu bata. Batu bata yang digunakan adalah batu bata buatan daerah setempat.

Pengujian 1

Gambar L.3.1 Posisi Batu Bata Pengujian 1

Tabel L.3.1 Hasil Kuat Tekan Batu Bata Pengujian 1 Bata b

(mm) h (mm)

A

(mm2) Gaya (N)

Kuat Tekan (N/mm2)

1 52 96 4992 5886 1,18

2 51 97 4947 4905 0,99

3 52 96 4992 5395,5 1,08

(24)

Pengujian 2

Gambar L.3.2 Posisi Batu Bata Pengujian 2

(mm) h (mm)

A

(mm2) Gaya (N)

1 51 198 10098 19620 1,94

2 52 199 10348 24525 2,37

3 52 197 10244 19620 1,92

Rata-rata 2,08

Pengujian 3

(25)

(mm) h (mm)

A

(mm2) Gaya (N)

1 98 200 19600 156960 8,01

2 98 198 19404 147150 7,58

3 97 200 19400 161865 8,34

Rata-rata 7,98

(26)

LAMPIRAN 4

DATA TANAH

LABORATORIUM MEKANIKA TANAH FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA Jl. Prof. Drg. Soeria Soemantri No. 65 Bandung 40164

(27)

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Terzaghi dan Peck (1984) dan Rony Ardiansyah (2010) didapatkan nilai perlawanan konus (qc) dari percobaan CPT adalah sebesar empat kali nilai N pada percobaan SPT. Nilai ini dipakai untuk mendapatkan nilai N dari data qc sehingga dapat diketahui jenis tanahnya. Uji NSPT memberikan nilai banyaknya pukulan dalam suatu kedalaman tertentu. Nilai hasil tes penetrasi standar rata-rata ( N) dihitung dengan persamaan:

i lapisan tanah ke-i. Nilai N dapat dilihat pada Tabel L.4.1 di bawah ini.

Tabel L.4.1 Perhitungan Nilai N

(28)

(29)

Berdasarkan tabel L4.2 dapat diketahui bahwa nilai N < 15, dan wn ≥ 40% yang berarti bahwa tanah termasuk ke dalam jenis tanah lunak.

(30)

LAMPIRAN 5

HASIL OUTPUT CONCRETE PILECAP DESIGN

(31)

(32)

LAMPIRAN 6

VERIFIKASI SOFTWARE

1. Verifikasi Gaya Reaksi Portal

Data material dan data penampang sebagai berikut: E = 2000000000 kg/m2

(33)

19200 0 48000 19200 0 48000

0 12.10 0 0 12.10 0

48000 0 160000 48000 0 80000 K

19200 0 48000 19200 0 48000

0 12.10 0 0 12.10 0

48000 0 80000 48000 0 160000

(34)

0 19200 48000 0 19200 48000

0 48000 160000 0 48000 80000 K

12.10 0 0 12.10 0 0

0 19200 48000 0 19200 48000

0 48000 80000 0 48000 160000

  

0 19200 48000 0 19200 48000

0 48000 160000 0 48000 80000 K

12.10 0 0 12.10 0 0

0 19200 48000 0 19200 48000

0 48000 80000 0 48000 160000

(35)

6 6

3

6 6

19200 0 48000 19200 0 48000

0 12.10 0 0 12.10 0

48000 0 160000 48000 0 80000 K

19200 0 48000 19200 0 48000

0 12.10 0 0 12.10 0

48000 0 80000 48000 0 160000 

b. Merakit matriks kekakuan (1) (2) (3)

K K K K

12019200 0 48000 12000000 0 0

0 12019200 48000 0 19200 48000

48000 48000 320000 0 48000 80000

K

12000000 0 0 12019200 0 48000

0 19200 48000 0 12019200 48000

0 48000 80000 48000 48000 320000

  

c. Merakit matrik beban  Beban pada titik nodal

(36)

 Beban pada elemen

2

(37)

g. Hasil Gaya Reaksi pada SAP2000

(38)

(39)

Hasil Tegangan pada SAP2000:

Gambar L.6.2 Tegangan S11 Portal pada SAP2000

(40)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Letak Indonesia yang merupakan pertemuan tiga lempeng yaitu lempeng Indo-Australia, lempeng Pasifik dan lempeng Eurasia, menyebabkan hampir semua wilayah Indonesia mempunyai resiko gempa tektonik tinggi. Karena letaknya yang demikian, Indonesia seakan-akan berada di dalam lingkaran api yang terus membara.

Sejatinya, rumah adalah tempat perlindungan. Namun hal itu tidak berlaku ketika terjadi gempa. Rumah justru menjelma menjadi senjata pembunuh yang mematikan saat terjadi gempa. Hampir di setiap kejadian gempa, di wilayah manapun, penyebab jatuhnya banyak korban (tewas maupun yang luka), pada umumnya karena tertimpa reruntuhan bangunan (Feri Yunus, 2010).

Kerusakan terbanyak akibat gempa di Indonesia terjadi pada bangunan sederhana, mengingat bangunan sipil yang ada di Indonesia sebagian besar adalah bangunan bertingkat rendah seperti rumah sederhana satu tingkat dan dua tingkat. Bangunan sederhana di Indonesia pada umumnya dibangun tanpa bantuan seorang ahli bangunan dan struktur, atau hanya dibuat berdasarkan pengalaman para tukang lokal atau setempat, sehingga rumah tersebut tidak memiliki kinerja yang memadai dalam menahan beban gempa atau disebut non engineering building

(Rany, 2011).

(41)

kolom, dan dinding bata) yang menggunakan metode elemen hingga pada analisis strukturnya.

Metode elemen hingga, pada prinsipnya membagi sebuah kontinum menjadi bagian-bagian kecil yang disebut elemen, sehingga solusi tiap bagian kecil dapat diselesaikan dengan lebih sederhana. Penerapan metode elemen hingga diterapkan untuk menghitung peninjauan tegangan, lendutan dan gaya reaksi.

Pada tugas akhir ini, rumah tinggal yang sudah ada akan dimodelkan kembali menggunakan program SAP2000. Rumah tinggal yang dipilih adalah rumah tinggal dua lantai. Pemodelan rumah tinggal meliputi balok, kolom, pelat lantai, dinding bata dan kusen yang kemudian diberikan beban gravitasi dan beban gempa sehingga dapat diketahui pengaruhnya terhadap struktur gedung. Analisis struktur yang digunakan adalah metode numerik yaitu metode elemen hingga

(finite element method). Hasil analisis struktur rumah tinggal ditinjau dengan cara melihat hasil tegangan, lendutan dan hasil reaksi dasar yang terjadi pada struktur rumah tinggal.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Melakukan analisis metode elemen hingga model struktur bangunan gedung akibat beban gravitasi dan beban lateral (beban gempa).

2. Mempelajari perilaku gedung, meliputi lendutan balok, hasil tegangan pada balok, kolom, pelat lantai, dinding bata dan kusen serta reaksi tumpuan.

1.3 Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitian adalah sebagai berikut:

1. Bangunan yang ditinjau adalah rumah tinggal bertingkat, dengan jumlah lantai dua (PT. Panorama Citra Utama).

2. Bangunan terletak di Bandung, termasuk ke dalam wilayah gempa empat di Indonesia, jenis tanah lunak.

3. Peraturan yang digunakan peraturan beton Indonesia SNI 2847-2002 dan peraturan gempa Indonesia SNI 1726-2002.

(42)

5. Pembahasan yang dipelajari adalah lendutan balok, tegangan pada balok, kolom, pelat, dinding, kusen, dan perencanaan pondasi.

6. Data tanah diambil dari data penelitian Laboratorium Universitas Kristen Maranatha.

1.4 Sistematika Penelitian

Sistematika penelitian adalah sebagai berikut:

BAB I, berisi Pendahuluan yang terdiri dari Latar Belakang, Tujuan Penelitian, Ruang Lingkup Penelitian, Sistematika Penelitian, Lisensi Perangkat Lunak, dan Metodologi Penelitian.

BAB II, berisi Studi Literatur yang terdiri dari Struktur Beton Bertulang, Dinding Batu Bata, Kayu, Beban, Peraturan Gempa SNI 03-1726-2002, Pondasi Tiang dan Metode Elemen Hingga.

BAB III, berisi Data Struktur, Perencanaan Rumah Tinggal Dua Lantai, Simulasi Metode Elemen Hingga, Pembahasan Struktur Atas, dan Perencanaan Pondasi. BAB IV, berisi Kesimpulan dan Saran.

1.5 Lisensi Perangkat Lunak

Sifat lisensi perangkat lunak yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah

SAP2000 versi 15, dengan sifat lisensi akademik student version.

1.6 Metodologi Penelitian

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

1. Tahap pertama adalah studi literatur yang didapat dari jurnal buku maupun dari internet.

2. Tahap kedua mengumpulkan data-data pendukung yang diperlukan untuk penelitian Tugas Akhir, yaitu data bangunan gedung dan data material yang digunakan serta melakukan perencanaan rumah tinggal bertingkat dua lantai. 3. Tahap ketiga adalah melakukan analisis struktur rumah tinggal menggunakan

(43)

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1. Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh dari hasil analisis pemodelan numerik metode elemen hingga adalah:

1. Perangkat lunak SAP2000 dapat digunakan untuk melakukan simulasi numerikal metode elemen hingga struktur bangunan gedung, untuk mengetahui perilaku kekakuan dan kekuatan struktur akibat beban-beban yang bekerja, terutama beban gempa.

2. Hasil simulasi memperlihatkan bahwa lendutan yang terjadi pada semua balok masih memenuhi batasan lendutan ijin.

3. Hasil simulasi memperlihatkan bahwa terjadi kegagalan pada beberapa bagian balok, dinding, dan lantai. Hal ini dapat diketahui dari informasi besarnya tegangan (S11) yang terjadi telah melebihi batasan kuat tekan material beton yaitu fc’ sebesar 25 MPa.

4. Hasil simulasi memperlihatkan bahwa tegangan (S22) yang terjadi pada kolom masih lebih kecil daripada nilai kuat tekan beton, sehingga kolom masih dalam kondisi kuat.

5. Hasil simulasi memperlihatkan bahwa tegangan yang terjadi pada kusen lebih kecil daripada nilai kuat tarik dan kuat tekan kayu jenis red meranti, sehingga kusen masih dalam kondisi utuh.

(44)

4.2. Saran

Saran yang dapat disampaikan untuk penelitian selanjutnya adalah:

1. Melakukan studi yang serupa untuk untuk rumah tinggal dengan model atap terbuat dari rangka batang dengan material kayu.

(45)

DAFTAR PUSTAKA

1. Ardiansyah, Rony, (2010), ”Korelasi Hasil Percobaan CPT Dengan SPT Pada Lokasi Pusat Kota Pekanbaru”, Universitas Islam Riau, Bandung. 2. Badan Standardisasi Nasional, (2002), ”Standar Perencanaan Ketahanan

Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI 1726-2002“), BSN, Bandung. 3. Badan Standardisasi Nasional, (2002), ”Peraturan Beton Bertulang Indonesia

(SNI 2847-2002)“, BSN, Bandung.

4. Barggess, M.F., Lesmana, C., dan Tallar, R.Y., (2008), ”Analisis Struktur Bendung Dengan Metode Elemen Hingga”, Universitas Kristen Maranatha, Bandung.

5. Boen, T., “Engineering the Non Engineered Houses for Better Earthquake Resistance in Indonesia”, Bandung.

6. Cahya, D. Chandra., (2008), “Analisis Kapasitas Dukung Pondasi Tiang Pancang Pada Pembangunan Pabrik Coil Spring Plant PT. APM Armada

Suspension di Karawang (Jawa Barat)”, Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta.

7. Computers and Structures, Inc, (1998), ”SAP2000 Basic Analysis References”, California, Berkeley.

8. Cook, D. Robert, (1990), ”Konsep dan Aplikasi Metode Elemen Hingga”, Bandung: PT. ERESCO Bandung.

9. Dewi, R.R., ”Studi Perilaku Model Panel Dinding Bata Pengisi Pada Struktur Beton Bertulang”, Institut Teknologi Surabaya, Surabaya.

10. Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan, (1987), “Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung”, Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, Bandung.

(46)

12. Erfandhari, R.D., (2010), ”Perencanaan Gedung Beton Bertulang Tidak Beraturan Berdasarkan SNI 02-1726-2002 dan FEMA 450”, Universitas Kristen Maranatha, Bandung.

13. Hadipratomo, Winarni dan Paulus P. Raharjo, (1985), ”Pengenalan Metoda Elemen Hingga Pada Teknik Sipi”l, Bandung: NOVA.

14. Holzer, SM., (1985), “Computer Analysis of Structures. Matrix Structural Analysis Structured Programming”, Elsevier, New York,

15. Imran, I., Hendrik, F., (2010), “Perencanaan Struktur Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa”, ITB, Bandung, Indonesia.

16. Latana, Boris., (2011), “Perencanaan Struktur Portal Dengan Balok Prategang”, Universitas Kristen Maranatha, Bandung.

17. Pranata, Y.A., Suryoatmono, B., dan Tjondro, J.A., (2011), “The Flexural Ratio of Indonesian Timber Bolt-Laminated Beam”, Universitas Kristen Maranatha dan Universitas Katolik Parahyangan, Bandung.

18. PT. Teddy Boen Konsultan, (2008), ”Structural Analysis SDN Padasuka II Sukamulya Village Soreang Regency Bandung”, PT. Teddy Boen Konsultan, Jakarta.

19. Rahardjo, P.P., (2008), “Penyelidikan Geoteknik Dengan Uji In-Situ”, Geotechnical Engineering Center Universitas Katolik Parahyangan, Bandung. 20. Siregar, Y.A.N., (2010), ”Bab 2 Dasar Teori (Efek Dinding...)”, Universitas

Indonesia, Jakarta.