Struktur Struktur Struktur: Di Susun Oleh: Di Susun Oleh: Di Susun Oleh [PDF]

Citation preview

STRUKTUR JURNAL TEKNIK SIPIL DESAIN SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN KHUSUS PADA BANGUNAN YANG MEMILIKI KETIDAKBERATURAN GEOMETRI VERTIKAL SETBACK TAHAN GEMPA MENGGUNAKAN SNI 031726-2012 DAN SNI 03-2847-2013



DI SUSUN OLEH :



YOSEF LEONARDI TAS’AU NOMOR REGISTRASI:



211 11 092 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL – FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDIRA KUPANG 2017



DESAIN SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN KHUSUS PADA BANGUNAN YANG MEMILIKI KETIDAKBERATURAN GEOMETRI VERTIKAL SETBACK TAHAN GEMPA MENGGUNAKAN SNI 031726 2012 DAN SNI 03-2847-2017 Yosef Leonardi Tas’au Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Katolik Widya Mandira Kupang e-mail: Ardicivil92gmail.com Abstraksi Salah satu kriteria dalam perencanaan bangunan tahan gempa adalah memiliki konfigurasi yang beraturan. Pada bangunan yang memiliki konfigurasi yang tidak beraturan akan menghasilkan gaya yang tidak merata pada elemen struktur bangunan. Salah satu bangunan yang memiliki ketidakberaturan dalam arah vertikal adalah bangunan setback. Pada bangunan setback bentuk ukuran denah tiap lantainya mengalami pengurangan ukuran sehingga menyababkan letak pusat massa dan kekakuan mengalami pergeseran sehingga menyebabkan gaya torsi.Gaya torsi tersebut mempengaruhi distribusi gaya dalam menjadi tidak merata yang dapat berpengaruh terhadap kinerja struktur dan pembesian pada balok, kolom dan join balok kolom. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui metode analisis yang akan digunakan untuk menganalisis gaya-gaya dalam yang terjadi untuk mengetahui kinerja struktur bangunan setback serta memperoleh kebutuhan tulangan yang sesuai dengan bangunan setback Hasil penelitian menunjukan bahwa bangunan hanya dapat dianalisis menggunakan metode analisis dinamis. Kinerja struktur yang dihasilkan sudah memenuhi syarat yang ditentukan dimana waktu getar struktur dalam arah X dan Y sudah kurang dari waktu getar maksimum, perpindahan yang terjadi pada struktur sudah kurang dari batas yang ditetapkan dan bangunan sudah cukup stabil dalam menerima beban vertikal yang terjadi. Apabila ditinjau dari kebutuhan tulangan yang diperoleh tulangan balok hasil desain memiliki pola atau jumlah tulangan yang hampir sama ditiap lantainya. Kondisi ini disebabkan oleh terdistribusinya gaya dalam yang tidak merata akibat gaya torsi yang terjadi pada bangunan. Jumlah tulangan yang diperoleh tersebut sudah kurang dari rasio tulangan maksimum yaitu 2.5%. Untuk hasil desain tulangan kolom jumlah tulangan yang diperoleh sudah memenuhi syarat rasio tulangan minimum (1%) dan rasio tulangan maksimum (4%). Sedangan gaya geser yang terjadi pada hubungan join balok sudah memenuhi syarat yang ditentukan yaitu gaya geser pada join yang harus lebih besar dari gaya geser yang dihasilkan oleh tulangan tarik dan tekan pada balok dan gaya geser pada kolom Kata Kunci : Setback, Gaya Torsi, Konfigurasi, Kinerja struktur, Waktu getar, Rasio tulangan



1



PENDAHULUAN Latar Belakang Salah satu kriteria dalam perencanaan bangunan bertingkat banyak tahan gempa adalah memiliki konfigurasi yang beraturan. Bangunan dengan konfigurasi yang tidak beraturan dalam arah vertikal atau horisontal umumnya akan berperilaku/berrespon dengan buruk pada saat terjadi gempa. Ini dikarenakan bangunan dengan konfigurasi yang tidak beraturan memiliki pusat massa yang berbeda-beda ditiap lantainya yang merupakan titik tangkap gempa pada saat terjadi gempa. Salah satu gedung dengan ketidakberaturan dalam arah vertikal adalah bangunan setback Bangunan setback adalah bangunan dengan bagian lantai diatasnya menjorok kedalam baik dalam arah X maupun Y. Dalam SNI Gempa 03- 1726-2012, bangunan setback dikategorikan dalam ketidakberaturan geometri vertikal. Suatu bangunan dikatakan memiliki ketidakberaturan geometri vertikal bila dimensi horisontal sistem penahan gaya gempa disemua tingkat lebih dari 130 persen dimensi horisontal sistem penahan gaya gempa tingkat diatasnya. Pada bangunan setback ukuran denah dalam arah tertentu berbeda-beda antar lantai satu dengan lantai lainnya yang akan semakin mengecil pada lantai-lantai diatasnya. Perbedaan ukuran denah ini menyebabkan adanya perbedaan massa dan kekakuan antar lantai, yang akan menyebabkan tidak meratanya distribusi massa dan kekakuan kearah vertikal maupun horisontal.



pembesian. Gaya gempa tersebut kemudian dipakai untuk mendesain elemen bangunan sesuai dengan SNI Beton 03-2847-2013 sehingga menghasilkan dimensi elemen struktur dan penulangan yang sesuai dengan bangunan setback yang tahan terhadap gaya gempa. Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam penulisan tugas akhir ini adalah : a. Metode analisis apakah yang dapat digunakan untuk menganalisa gaya-gaya dalam yang terjadi pada bangunan setback b. Bagaimana kinerja struktur akibat beban gempa pada bangunan setback c. Bagaimana kebutuhan tulangan pada bangunan serta pendetailan struktur pada bangunan setback



Maksud dan Tujuan Penulisan Maksud dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk merencanakan sistem rangka pemikul momen khusus pada bangunan yang memiliki ketidakberaturan geometri vertikal setback tahan gempa menggunakan SNI 031726-2012 dan SNI 03-2847-2013 Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah : a. Memperoleh metode analisis yang akan digunakan dalam menganalisis gaya-gaya dalam yang terjadi pada bangunan setback b. Memperoleh kinerja struktur dari bangunan setback yang tahan terhadap pengaruh beban gempa c. Memperoleh kebutuhan tulangan dan pendetailan struktur yang sesuai dengan bangunan setback Batasan Masalah



Pada saat gempa terjadi, titik tangkap gaya gempa terhadap bangunan berada pada pusat massanya, sedangkan perlawanan yang dilakukan oleh bangunan berpusat pada pusat kekakuannya. Apabila pusat massa dan pusat kekakuan tidak berhimpit, akan terjadi torsi pada bangunan. Tidak berhimpitnya pusat massa dan kekakuan pada bangunan setback menimbulkan torsi pada arah gempa tertentu terhadap sumbu bangunan. Gaya torsi tersebut menimbulkan distribusi gaya yang tidak merata pada elemen-elemen bangunan yang berpengaruh pada dimensi balok, dimensi kolom, join balok kolom dan



a. Bangunan yang dianalisa adalah 10 lantai yang merupakan bangunan fiktif yang memiliki ketidakberaturan geometri vertikal setback. b. Gedung termasuk dalam kategori gedung apartemen c. Analisa gaya-gaya gempa dilakukan mengunakan program ETABS 2013 d. Desain hanya dilakukan terhadap komponen struktur utama (portal terpilih), meliputi: balok, kolom, joint balok-kolom dan dinding geser.



2



LANDASAN TEORI



Perencanaan Level Beban Gempa



Konsep Bangunan Tahan Gempa



a. Wilayah Gempa



Secara umum bangunan tahan gempa diartikan sebagai bangunan yang direncanakan untuk dapat meminimalisir dampak atau kerusakan yang ditimbulkan saat terjadi gempa. Untuk menjamin kekuatan struktur tersebut bangunan tahan gempa harus direncanakan untuk tidak terlalu lemah agar dapat menjamin kenyamanan dan keselamatan penghuninya, akan tetapi tidak boleh terlalu boros yang akan berdampak pada biaya yang tidak ekonomis. Filosofi bangunan tahan gempa modern pada dasarnya memiliki tiga aspek utama yakni, mampu mempertahankan bangunan tanpa mengalami kerusakan pada elemen non struktural dan struktur pada saat terjadi gempa ringan, pada gempa sedang kerusakan hanya boleh terjadi pada elemen non struktur,sedangkan pada gempa kuat kerusakan terjadi pada elemen non struktural dan struktur akan tetapi tidak sampai meruntuhkan bangunan. Aplikasi konsep bangunan tahan gempa diatas dapat dicapai melalui: (1) pengaturan konfigurasi bangunan; (2) pengaturan level beban gempa; (3) pemilihan metode analisis (4) pemilihan sistem struktur; dan (5) pendetailan elemen struktur bangunan Konfigurasi Bangunan Konfigurasi bangunan menjadi aspek yang sangat penting dalam desain bangunan tahan gempa. Tingkat kompleksitas konfigurasi tertentu akan menentukan metode analisis struktur yang akan digunakan, terutama konfigurasi bangunan baik dilihat dalam arah horizontal maupun vertikal. Bangunan-bangunan yang berkonfigurasi sederhana umumnya dapat dianalisis dengan pendekatan metode statik ekuivalen. Sedangkan untuk bangunanbangunan yang diklasifikasikan sebagai bangunan tidak sederhana, harus dianalisis dengan pendekatan metode dinamis, khusunya dalam memperhitungkan gayagaya gempa yang terjadi pada elemenelemen struktur. Secara umum SNI gempa 2012 mengatur secara rinci batasan konfigurasi bangunan tahan gempa seperti yang diperlihatkan pada tabel 2 dan tabel 3 SNI 03-1726-2012



Wilayah Gempa Indonesia ditetapkan bardasarkan parameter SS (percepatan batuan dasar pada periode pendek 0,2 detik) dan S1 (percepatan batuan dasar pada periode 1 detik) b. Kelas Situs Proses perencanaan ketahanan gempa sangat dipengaruhi oleh lokasi serta kondisi tanah. Penentuan kelas situs dari suatu wilayah ditentukan berdasarkan data tanah hasil penelitian. Berdasarkan sifat-sifat tanah maka SNI gempa 2012 mengklasifikasikan kelas situs sebagai kelas situs SA (batuan keras), SB (batuan), SC (tanah keras sangat padat dan batuan lunak), SD (tanah sedang), SE (tanah lunak), dan SF (Tanah khusus). c. Respon spektrum desain Respon spektrum desain merupakan kurva yang mengambarkan hubungan antara periode getar struktur dengan percepatan gempa desain. Kurva ini digunakan untuk menentukan nilai percepatan gempa yang akan digunakan didalam proses desain. Secara umum spektrum respon desain merupakan fungsi dari jenis tanah dasar (kelas situs) dan zona gempa atau parameter respon spektra d. Faktor Modifikasi Respon (R) Dalam peraturan gempa 2012, gempa rencana yang akan dipakai dalam disain adalah gempa rencana yang diperoleh berdasarkan percepatan gempa yang terjadi pada gempa tertimbang maksimun (MCE), 2% terlampaui dalam 50 tahun. Pada saat struktur mengalami guncangan gempa dengan kekuatan sebesar gempa maksimun yang dipertimbankan (MCE), dan jika struktur memiliki kekuatan tidak terbatas, maka struktur ini akan menerima gaya lateral maksimun sebesar gaya lateral elastik VE. Namun karena gaya elastik sangat besar dan hanya terjadi pada propabilitas 2% terlampaunya 50 tahun maka SNI Gempa 2012 mengurangi gaya gempa desain VN dengan membagi gaya elastik VE dengan nilai koefisien modifikasi respon gempa R. Dengan demikian faktor modifikasi dapat dinyatakan dalam persamaan berituk R=VE/VN



3



e. Kategori disain gempa Dalam SNI 03-1726-2012, ditetapkan bahwa resiko suatu bangunnan ditentukan oleh dua aspek utama yakni : 1. Intensitas guncangan tanah dan efek gempa yang mungkin terjadi pada bangunan 2. Fungsi bangunan termasuk jumlah jiwa yang akan terpengaruh akibat kegagalan bangunan dan persyaratan efektifitas pengunaan bangunan (sesuai dengan peruntukanya) setelah gempa Metode Analisis SNI 03-1726-2012 merekomendasikan 3 metode yang dapat digunakan untuk melakukan analisis gaya dalam pada suatau sistem struktur. Ketiga metode yang direkomendasikan tersebut adalah: metode analisis gaya lateral ekivalen (static equivalen), analisis spektrum respon ragam (respon spektrum) dan metode analisis riwayat respon gempa (respon riwayat waktu).



P o rta l te rbterbuka uka PPola o la g o yGoyangan angan Portal Gambar 1. Pola Simpangan Pada Portal



b. Dinding Geser (Sistem Dinding Struktur) Dalam SNI Beton 2002 disebutkan, dinding geser merupakan komponen struktur yang berfungsi untuk meningkatkan kekakuan struktur dan menahan gaya–gaya leteral Jenis. Dinding geser yang relatif langsing umumnya akan berperilaku seperti batang kantilever yaitu berperilaku menurut lentur. Pada bagian bawah hanya terjadi simpangan yang relatif kecil, tetapi akan terjadi simpangan yang cukup besar pada bagian atas (Widodo, 2012).



Sistem Struktur Bangunan Tahan Gempa SNI gempa 2012, membagi sistem struktur kedalam 8 kelompok utama seperti yang diuraikan dalam pasal 7.2.1 dan Tabel 8. Dari keragaman kelompok sistem struktur tersebut sesungguhnya dapat diringkas menjadi 4 type utama yakni Sistem Rangka Pemikul Momen, Dinding Geser, Rangka Pengaku atau bresing dan Sistem Ganda (Kombinasi sistem rangka pemikul momen dan dinding geser). a. Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM) Rangka pemikul momen atau portal merupakan gabungan antara balok dan kolom yang dihubungkan secara kaku atau bersifat jepit penuh. Portal akan berdeformasi utamanya secara horisontal akibat shear deformation atau struktur berdeformasi menurut sifat-sifat elemen atau bangunan geser. Pola goyangan type itu mengakibatkan simpangan antara-tingkat  (interstory drift) pada tingkat-tingkat bawah akan sangat besar dan akan semakin besar pada bangunan yang semaking tinggi dan sebaliknya simpangan antara-tingkat akan semakin mengecil pada tingkat-tingkat diatasnya,



Dinding Geser Pola Goyangan Gambar 2. Pola Simpangan Pada Dinding Geser



c.



Rangka pengaku Braced frame merupakan sistem penahan gaya lateral berupa balok dan kolom yang ditambahkan balok diagonal, dengan karakteristik kekakuan elastik yang tinggi. Kekakuan yang tinggi diperoleh dari diagonal brace yang menahan gaya lateral pada struktur frame yang meningkatkan aksi gaya dalam aksial dan aksi lentur yang kecil. Dari segi arsitektur panambahan pengaku berupa balok diagonal dapat menurunkan fungsi ruang sehingga sistem ini menjadi jarang digunakan para arsitektur dalam perencanaan bangunan bertingkah.



4



Gambar 3. Sistem Struktur Rangka Pengaku (Braced Frame)



d. Sistem Ganda Sistem Ganda (kombinasi sistem rangka beton bertulang dan dinding geser) merupakan salah satu sistem struktur tahan gempa untuk daerah resiko gempa kuat yang memiliki 3 ciri dasar. Yaitu 1, rangka ruang lengkap berupa sistem rangka pemikul momen khusus (SRPMK) yang penting berfungsi memikul beban gravitasi. 2, pemikul beban lateral dilakukan oleh dinding struktural dan sistem rangka pemikul momen khusus (SRPMK) dimana SRPMK harus mampu menahan paling sedikit 25 persen gaya gempa desain. 3, dinding struktural dan sistem rangka pemikul momen khusus (SRPMK) direncanakan untuk menahan beban dasar geser nominal secara proporsional berdasarkan kekakuan relatifnya. Interaksi antara pola simpangan tersebut adalah seperti Gambar dibawah ini .



Shear mode



Flexmode



Convlict of deflected



balok sebagai elemen utama pemancar energi gempa dan yang kedua adalah faktor pengaruh beban dinamis pada kolom. 1. Faktor Peningkat Kuat Lentur Balok Guna memperhitungkan adanya kemungkinan peningkat kuat lentur penampang balok didaerah sendi plastis, SNI Beton 2002 menentukan faktor penambahan kekuatan (Over Strength Factor) o sebesar 1,25. Selanjutnya kapasitas penampang balok dapat dihitung sebesar : Mkap,b =∅. Mnak,b 2. Faktor Pengaruh Beban Dinamis Kolom Pada mekanisme dektail yang dikehendaki untuk portal rangka terbuka, sebagian besar sendi plastis terjadi pada ujung-ujung akhir bentang balok. Bila daerah sendi plastis ini sudah direncanakan penulanganya, maka momen kapasitas balok dapat diperhitungkan sebagai momen rencana yang bekerja pada kolom. Untuk mencapai maksud ini dapat digunakan persamaan : Mg ≥ (6/5)Mg



Framewall interaction



Gambar 4. Interaksi Dinding Geser Dan Portal Terbuka



Konsep Desain Kapasitas Pada konsep desain kapasitas tidak semua elemen struktur dibuat sama kuat terhadap gaya dalam yang direncanakan, tetapi ada elemen-elemen struktur atau titik pada struktur yang dibuat lebih lemah dibanding dengan yang lain. Hal ini dibuat demikian agar di elemen atau titik tersebutlah kegagalan struktur akan terjadi di saat beban maksimum bekerja pada sturktur. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan agar mekanisme ini dapat dijamin tercapai adalah pertama faktor penigkat kuat lentur



5



RANCANGAN PENELITIAN



b. Pemodelan struktur A



Mulai



6 5



D



C



E



F



H



G



I



J



K 250 375



Data Umum Bangunan dan Pemodelan struktur Preliminari Desain 1



B



250 750



375 4 2500 500 3



Evaluasi Kualitatif bangunan 1.Ketidakberaturan horisontal (1,2,3,4,dan 5) 2.Ketidakberaturan vertical (1, 2,3, 4 5 )



500 375



750 375 2 1



250



250 600



Penentuan Metode Analisis



600



600



600



600 600 6000



600



600



600



600



Gambar 6. Denah lantai 1 bangunan Preliminari Desain 2



Penentuan Kategori Desain Seismik 3.75



Penentuan Redundansi



3.75



Estimasi Dimensi Awal dan Pembebanan



3.75 3.75



Analisis Dinamis dengan Program ETABS



Analisis Statik Ekivalen



3.75 3.75 3.75



Tidak



3.75



Evaluasi 1.Modal participating Massa (MPM ≥ 90%) 2.Gaya Geser Dasar Dinamis (Vd ≥ 85% Vs)



3.75 4.5 6m



Ya Evaluasi Kinerja Struktur 1.Waktu Getar (TMin ≤ TETABS ≤ TMax 2.Story drift (a) (a ≤ i) 3.Efek P-delta (θ) (θ ≤ 0.1



6m



6m



6m



6m



6m



6m



6m



6m



6m



Gambr 7. Elevasi Frame As bangunan Tidak



Evaluasi Kuantitatif bangunan 1.Ketidakberaturan horisontal (1 2,3,4,dan 5) 2.Ketidakberaturan vertical (1 2,3, 4, dan 5)



Penentuan Metode Analisis Akhir Final Desain Output Gaya Dalam



Desain Balok 1.Desain tulangan memanjang 2.Desain tulangan geser 3.Pendetailan



Desain Kolom 1.Desain tulangan memanjang 2.Desain tulangan geser 3.Pendetailan



Desain Join Balok Kolom 1.Desain tulangan geser 2.Pendetailan Kesimpulan Selesai



Gambar 5. Diagram alir penelitian



ANALISA DAN PEMBAHASAN Data umum banunan dan pemodelan struktur a. Data umum bangunan 1. Lokasi Bangunan :Kabupaten Alor 2. Kondisi tanah : Tanah keras 3. Fungsi bangunan : Apartemen 4. Jumlah lantai 10 5. Kuat tekan beton (fc) : 30 Mpa 6. Kuat leleh baja : 400 Mpa



Evaluasi Kualitatif Bangunan Evaluasi ini bertujuan untuk menentukan tipe-tipe ketidakberaturan yang ada pada bangunan tanpa melakukan analisis yang mendalam terhadap syarat-syarat ketidakberaturan yang ada. Hasil analisis menunjukan bahwa bangunan diasumsi memiliki ketidakberaturan horisontal tipe 1 (ketidakberaturan torsi) dan ketidakberaturan vertikal tipe 2 (ketidakberaturan berat/massa) dan tipe 3 (ketidakberaturan geometri vertikal) Metode Analisis Metode analisis ditentukan berdasarkan hasil analisis kualitatif bangunan dimana apabila bangunan yang ditinjau memiliki ketidakberaturan horisontal tipe 1 dan vertikal tipe I, II dan III maka metode analisis yang dapat digunakan adalah metode analisis dinamis. Hasil analisis menunjukan bahwa bangunan yang ditinjau memilki ketidakberaturan horisontal tipe I dan vertikal tipe II dan III sehingga disimpulkan bahwa metode analisis yang dapat digunakan adalah metode analisis dinamis. Kategori Desain Seismik (KDS) Kategori desain seismik sangat ditentukan oleh dua aspek utama yakni intesitas guncangan tanah dan fungsi bangunan termasuk jumlah orang yang tinggal didalamnya. Hasil analisa menunjukan KDS yang digunakan dalam



6



bangunan ini adalah kategori D dengan sistem struktur yang direkomendasi oleh SNI beton 2013 adalah sistem rangka pemikul momen khusus (SRPMK). Kategori desain ini diperoleh berdasarkan nilai percepatan respon spektra desain yaitu: SDS = 1 dan SD1= 0.52 yang diperoleh berdasarkan percepatan batuan dasar pada periode pendek SS = 1.5 g dan pada periode satu detik S1 = 0.6 g serta kategori resiko bangunan Faktor Redudansi Nilai faktor redudansi ditentukan berdasarkan kategori desain seismik dari struktur. Fungsi dari faktor redudansi adalah untuk meningkatkan gaya geser dasar struktur. Berdasarkan hasil analisis penentuan kategori desain seismik diperoleh nilai kategori desain seismik D maka nilai faktor redudansi untuk kategori desain tersebut adalah 1.3 Estimasi Dimensi Awal Estimasi dimensi awal komponen struktur dianalisa secara manual dengan dimensi komponen struktur berupa balok, kolom dan dinding geser serata palat lantai dan balok anak. Tabel 1. Dimensi Awal Struktur



Pembebanan Pada Struktur Pembebanan pada struktur berupa beban mati, beban hidup dan beban gempa. Beban mati pada struktur terdiri dari beban mati akibat berat sendiri yaitu akibat berat sendiri kolom, berat balok dan berat pelat dan beban mati tambahan yaitu beban selain berat sendiri komponen elemen. Beban hidup ditentukan berdasarkan fungsi ruangan yang ditinjau berdasarkan PPURG 1997. Sedangkan beban gempa merupakan besaran dari kurva respon spektrum desain. Analisa Model Dengan Etabs Analisis dinamis dengan program ETABS dimaksudkan untuk mendapatkan respon struktur akibat beban yang bekerja pada struktur bangunan. Analisis Statik Ekivalen Analisis statik ekivalen dilakukan untuk mengontrol nilai gaya geser hasil analisis



dinamis agar tidak kurang dari 85% statik ekivalen



Evaluasi Kinerja Struktur Evaluasi kinerja sturktur dimaksudkan untuk mengetahui kemampuan struktur dalam menerima beban gempa, dimana kinerja struktur ini ditentukan oleh waktu getar (To) dan story drift (o) dan koefisien stabilias struktur (θ). Sebelum dilakukan evaluasi terhadap kinerja struktur perlu di cek keakuratan analisa gaya gempa dengan metode dinamis, dengan melakuakan evaluasi terhadap faktor partisipasi massa (FPM) dan gaya geser dasar dinamis (VD). 1. Cek Keakuratan Metode Dinamis a. Faktor partisipasi massa (FPM) SNI gempa 2012 membatasi jumlah ragam (mode) dalam analisa model harus mencukupi, sehingga partisipasi massa dalam menghasilkan respon total minimal harus mencapai 90% dari massa aktual dalam masing-masing arah yang ditinjau Bila partisipasi masa belom mencapai 90% maka jumlah ragam harus ditambah. Tabel 2. Faktor Partisipasi Massa



Dari Tabel diatas terlihat bahwa kolom SumUX dan SumUY untuk mode terakhir (mode ke-12), yang tertera nilai masingmasing sumUX=99.71 dan sumUY = 99.36 yang berarti sudah memenuhi syarat minimun 90%. Jika dicermati lagi pada mode ke-7 dan 8 sudah bisa mencukupi syarat minimal sehingga untuk analisa ini sebenarnya cukup minimal 8 ragam yang perlu ditinjau. b.



Gaya geser dasar



7



Nilai Akhir (Gaya geser dasar) Respon dinamik (VD) pengaruh beban gempa rencana tidak boleh diambil kurang dari 85% gaya geser dasar statik ekuivalen (VS).



40 x 65 cm. Berikut merupakan tabel revisi waktu getarnya Tabel 6. Revisi 1 Waktu Getar Bangunan



Tabel 3. Faktor Partisipasi Massa



dari hasil hitungan tersebut, tampak bahwa gaya geser dasar dinamis X dan Y masih dibawah syarat 85% dari gaya geser dasar statik ekuivalen, oleh karena itu analisa respon dinamik perlu diberikan tambahan faktor pengali sebesar (85% x VS/VD) sebagai berikut : Faktor skala arah X = 85% x 4627.16 / 3323.45 = 1.18 Faktor skala arah Y = 85% x 4627.16 / 3357.37 = 1.17 Tabel 4. Gaya Geser Dinamis dikali faktor skala



Berdasarkan Tabel di atas, T-Etabs dalam kedua arah sudah kuran dari waktu getar maksimum sehingga dapat dilanjutkan pada proses selanjutnya. 2. Simpangan antar lantai Drift pada bangunan perlu dibatasi untuk menghindari timbulnya momen tambahan akibat P- efek yang mungkin terjadi. SNI menyaratkan kinerja batas ultimit struktur gedung tidak boleh melampau persamaan berikut : o ≤ 0.02 x hx/ρ Grafik dibawah ini menunjukan hasil perhitungan simpangan antar lantai dalam arah X dan Y.



Kinerja Struktur 1. Periode struktur (To) Agar struktur tidak terlalu fleksibel dan tidak terlalu kaku dalam menahan pengaruh beban gempa rencana, maka SNI 03-17262012, membatasi periode struktur dengan dua pendekatan yakni periode pendekatan x batas minimun (Tamin=Ct*hn ) dan periode pendekatan batas maksimun (Tamax =Cu*Tamin). Dengan demikian periode struktur hasil analisa tiga dimensi etabs harus memenuhi syarat berikut: Jika Tetabs > Tmax maka To = Tmax, Jika Tetabs < Tmin maka To = Tmin Berikut ini merupakan Tabel antara periode pendekatan dan periode hasil analisa program ETABS. Tabel 5. Evaluasi Waktu Getar Bangunan



Berdasarkan Tabel 4.10 diatas, T-Etabs lebih besar dari Tmax dalam arah X hal ini menunjukan bahwa kekakuan bangunan kurang dalam arah tersebut, sehingga kekakuan dalam arah tersebut perlu ditingkatkan dengan cara menaikan dimensi balok dalam arah X dari 40 x 60 cm menjadi



Grafik 1. Simpangan Antar Lantai Berdasarkan grafik di atas terlihat bahwa simpangan yang terjadi dalam arah Y lebih dari simpangan yang di ijinkan sehingga kekakuan dalam arah tersebut perlu ditingkatkan dengan cara mengubah dimensi kolom menjadi 70 x 90 cm dan 60 x 80 cm dengan arah memanjang dipasang dalam arah Y. berikut merupakan distribusi pembagian kolom



8



Evaluasi ini dilakukan untuk mengecek momen tambahan yang mungkin terjadi akibat beban vertikal yang bekerja pada saat struktur mengalami perpindahan. Evaluasi ini diawali dengan mengecek stabilitas struktur dimama apabila koefisien stabilitas lebih dari 0.1 maka efek p-delta dapat ditinjau. berikut merupakan tabel evaluasi stabilitas struktur



3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 4.5 6m Ket :



6m



6m



6m



6m



6m



6m



6m



6m



6m



70 x 90 cm 60 x 80 cm



Tabel 8. Evaluasi Stabilitas Struktur



Gambar 6. Distribusi Dimensi Kolom



Berdasarkan distribusi dimensi kolom diatas diperleh waktu getar baru yang sudah memenuhi syarat batas atas dan bawa untuk waktu getarnya.



Tabel 7. Revisi 2 Waktu Getar Bangunan



Berdasarkan tabel diatas nilai koefisien stabilitas kurang dari 0.1. kondisi ini menunjukan bahwa bangunan sudah stabil sehingga efek p-delta tidak perlu ditinjau. .Tabel diatas menunjukan waktu getar dalam kedua arah sudah memenuhi syarat sehingga dapat dilanjutkan pada evaluasi simpangan antar lantai tingkat. Berikut merupakan grafik evaluasi simpangan antar lantai tingkat



Gambar 7. Distribusi Dimensi Kolom



Dari diagram perpindahan story drift diatas menunjukan bahawa portal dalam arah X dan Y sudah memenuhi syarat yang ditetapkan sehingga dapat dilanjutan pada evaluasi efek p-delta.



Evaluasi Kuantitatif Bangunan Evaluasi kuantitatif bangunan dilakukan untuk membuktikan asumsi ketidakberaturan pada evaluasi kualitatif bangunan. Berikut merupakan tipe-tipe ketidakberaturan yang terjadi pada bangunan yang ditinjau 1. Ketidakberaturan torsi Ketidakberaturan ini ada bila simpangan antar lantai maksimum lebih besar dari 1.2 kali rata-rata simpangan antar lantai tingkat yang terjadi. Berikut merupakan tabel evalausi ketidakberaturan torsi Tabel 9. Evaluasi Ketidakberaturan torsi



2. Ketidakberaturan Berat/Massa Ketidakberaturan ini ada bila berat/massa pada suatu tingkat lebih dari 150% tingkat didekatnya Tabel 10. Evaluasi Ketidakberaturan Berat



3. Efek P-Delta



9



3. Ketidakberaturan Geometri Vertikal Ketidakberaturan ini ada bila dimensi horisontal sistem penahan gaya gempa disemua tingkat lebih dari 130% dimensi sistem penahan gaya gempa tingkat didekatnya berikut merupakan tabel evaluasi ketidakberaturan geometri vertikal Tabel 11. Evaluasi Geometri Vertikal



Penentuan Metode Analisis Akhir Berdasarkan hasil analisis evaluasi kuantitaif maka diperoleh ketidakberaturan yang terjadi pada bangunan adalah ketidakberaturan torsi, ketidakberaturan berat/massa, dan ketidakberaturan geometri vertikal dengan KDS D dan resiko bangunan terhadap bahaya gempa adalah II maka berdasarkan tabel 13 SNI gempa 2012 maka metode analasis yang direkomendasikan adalah metode analisis dinamis sedangkan metode analisis statik ekivalen tidak diijinkan. Final Desain 1. Desain Tulangan Memanjang Balok Perencanaan tulangan memanjang balok dilakukan dengan tujuan untuk menahan momen yang terjadi pada balok. Prinsip desain tulangan balok menggunakan metode ultimit. Prinsip dasar desain ultimit adalah momen nominal terpasang harus lebih besar daripada momen nominal desain (Mnt ≥ Mnd) Prinsip ini juga berlaku untuk desain tulangan geser balok sedangkan momen terpasang diperoleh berdasarkan analisis penampang yaitu analisis yang bertujuan untuk menghitung kapasitas atau kekuatan penampang berdasarkan dimensi dan tulangan terpasang pada balok. Berdasarkan hasil analisis diperoleh tipe-tipe tulangan memanjang balok adalah sebagai berikut :



Berdasarkan tipe tulangan diatas kemudian dihitung momen kapasitas berdasarkan metode analisis penampang. Tabel 13 dibawah ini menunjukan momen kapasitas Tabel 13. Tipe Tulangan Terpasang



Momen kapasitas tulangan terpasang diatas kemudian dievaluasi terhadap momen nominal desain pada setiap balok dengan ketentuan Mnt ≥ Mnd apabila momen terpasang akibat tulangan tipe tidak memenuhi syarat maka diganti dengan momen terpasang akibat tulangan tipe II apabila tipe II tidak memenuhi maka diganti dengan tipe I. hasil analisis menunjukan bahwa tulangan hasil desain yang diperoleh memiliki pola distribusi yang hampir sama ditiap tingkatnya. Kondisi ini dipengaruhi oleh terdistribusinya gaya dalam yang tidak merata yang dipengaruhi gaya torsi yang terjadi pada bangunan serta pergeseran letak pusat massa dan kekakuan pada bangunan. 2. Desain Tulangan Geser Balok Desain tulangan geser balok ditentukan oleh besar gaya geser akibat beban gravitasi ditambah gaya geser akibat gempa secara bolak balik. Konsep desain tulangan geser balok dapat dilihat pada gambar 8



Tabel 12. Tipe Tulangan Terpasang Gambar 8. Gaya Geser Rencana Balok



10



Gaya geser rencana pada balok dibagi menjadi 3 zona desain berdasarkan besarnya gaya geser reancana yang terjadi pada penampang balok



diijinkan dipasang pada stengah tinggi kolom



Gambar 9. Zona Gaya Geser Desain



3. Detailing Tulangan Balok Pendetailan tulangan balok terdiri dari pemutusan dan penyaluran tulangan, sambungan tulangan, jarak antar tulangan dan panjang penyaluran kait 90.



Gambar 10. Detailing Tulangan Kolom Gambar 11. Detailing Tulangan Kolom 4. Desain Tulangan Memanjang Kolom Berdasarkan SNI 03-2847-2013 Ps.21.6.2 kekuatan lentur kolom harus memenuhi syarat : ΣMnc ≥ 1.2 ΣM nb Dimana : ΣMnc = Jumlah Kekuatan lentur nominal kolom pada join yang dievaluasi dimuka join ΣMnb = Jumlah Kekuatan lentur nominal balok pada join yang dievaluasi dimuka join 5. Gaya Geser Kolom Berdasarkan SNI 03-2847-2013 Ps.21.6.2 gaya geser kolom ditentukan berdasarkan persamaan : Ve = (Mpr-top + Mpr-botom)/ Ln Dimana : Mpr = Kekuatan lentur mungkin pada ujung-ujung kolom Ln = Jarak bersih kolom Kontribusi kekuatan geser yang disumbangkan oleh penampang beton boleh diabaikan bila memenuhi syarat berikut ini : 1. Nilai Ve≥ 50% kuat geser sepanjang lo 2. Nilai Pu < 0.1AgFc



7. Desain Join Balok Kolom Gaya geser yang terjadi pada hubungan join balok kolom ditentukan berdasarkan persamaan berikut : Vu = (1.25 x Ast x Fy – Vu-kolom) Kuat geser yang ditentukan berdasarkan persamaan diatas tidak boleh lebih besar dari persamaan berikut : Untuk join yang terkekang pada 4 sisi 1.7 √Fc.Aj.ɸ Untuk join yang terkekang pada 3 sisi 1.2 √Fc.Aj.ɸ Untuk join kasus lainnya 1 √Fc.Aj.ɸ 8. Detailing Join Balok Kolom Panjang penyaluran dan penjangkaran tulangan balok pada join eksterior tidak boleh diambil lebih kecil dari 8db, 150 mm dan nilai yang ditentukan berdasarkan Persamaan idh = (fy x db)/(5.4 x √fc).



6. Detailing Kolom Sambungan kolom berdasarkan SNI 032847-2013 menyatakan bahwa sambungan lewatan pada kolom hanya



11



idh = 450 mm



Gambar 11. Detailing Tulangan Kolom Kesimpulan Dari hasil analisa dan pembahasan pada bab IV sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai maka dibuat beberapa kesimpulan diantaranya : Metode Analisis Berdasaran hasil evaluasi terhadap kategori desain seismik dan ketidakberaturan menunjukan bahwa bangunan masuk dalam kategori desain seismik D dan memiliki ketidakberaturan torsi, ketidakberaturan berat/massa dan ketidakberaturan geometri vertikal sehingga dapat disimpulkan bahwa metode analisis yang digunakan adalah metode analisis dinamis. Evaluasi Kinerja Struktur Secara keseluruhan struktur sudah memiliki kinerja yang cukup dalam menerima beban yang terjadi pada struktur hal ini dapat terlihat dari evaluasi terhadap kriteria kinerja struktur yang sudah memenuhi syarat yang ditentukan. Waktu Getar Struktur Hasil analisis waktu getar bangunan berdasarkan dimensi struktur terpakai diperoleh waktu getar hasil output ETABS dalam arah X dan Y sebesar 1.718 detik dan 1.615 detik Waktu getar tersebut berada dalam interval batas minimum dan maksimum dari syarat yang ditentukan yaitu T-min = 1.24 detik dan T-max 1.733 detik. Sehingga disimpulkan bahwa secara keseluruhan struktur dikategorikan memiliki kekakuan yang cukup dalam kedua arah yang ditinjau. Simpangan Antar Lantai Tingkat Hasil analisis terhadap simpangan antar lantai tingkat diperoleh perpindahan maksimum yang terjadi pada bangunan dalam arah X sebesar 53.35 mm dan arah Y



sebesar 56.65 mm. Perpindahan yang terjadi dalam arah Y lebih besar dari arah X hal ini disebabkan oleh jumlah elemen penahan gaya gempa dalam arah Y lebih sedikit dari arah X. Akan tetapi perpindahan yang terjadi pada struktur tersebut kurang dari perpindahan yang diijinkan yaitu sebesar 57.69 mm untuk lantai 2 -10 dan 69.23 mm untuk lantai 1. sehingga disimpulkan bahwa simpangan antar lantai yang terjadi pada bangunan sudah memenuhi syarat. Efek P-Delta Berdasarkan hasil analisis terhadap stabilitas struktur menunjukan bahwa nilai koefisien stabilitas untuk kedua arah kurang dari 0.1 sehingga disimpulkan bahwa bangunan sudah memiliki stabilitas yang cukup untuk menahan beban vertikal yang terjadi. Kebutuhan Tulangan Balok, Kolom dan Join Balok-Kolom Kebutuhan Tulangan Memanjang dan Transversal Balok Masing – masing tipe kebutuhan tulangan memanjang balok yang digunakan, telah memenuhi persyaratan yang ditetapkan berdasarkan SNI 2847-2013. Rasio tulangan memanjang untuk tipe 1 adalah  0.0127, tipe 2  0.0111 dan tipe 3  0.0095. Semua rasio tulangan yang diperoleh berada antara rasio tulangan minimum (min=0.0035) dan rasio tulangan maksimum ( max=0.025). Jarak tulangan transversal yang diperoleh pada daerah sendi plastis yang terbesar adalah 100 mm dan diluar daerah sendi plastis adalah 150 mm. Jarak tersebut masih kurang dari jarak maksimun yang ditetakan pada daerah sendi plastis dan luar daerah sendi plastis yaitu 144.25 mm dan 288.5 mm. Detail Tulangan Balok a. Pemutusan Tulangan dan Panjang Penyaluran Tulangan Berdasarkan hasil analisis pemutusan tulangan dilakukan pada jarak 2 m. Lokasi pemutusan tersebut memenuhi syarat yang ditetapkan yaitu berada diluar lokasi yang dapat menyebabkan sendi plastis (2h) b. Sambungan Tulangan Berdasarkan hasil analisis panjang sambungan tulangan yang diperoleh adalah 700 mm sudah memenuhi panjang minimum



12



sambungan tulangan yaitu 300 mm. lokasi sambungan tersebut dilakukan pada jarak 1.5 m diluar daerah sendi plastis (2h) 1.3 m. sehingga disimpulkan bahwa sambungan tulangan pada balok memenuhi syarat. c. Jarak Antar Tulangan dan Panjang penyaluran Kait 90 Berdasarkan gambar detail jarak minimum tulangan yang diperoleh adalah 30 mm jarak tersebut lebih besar dari syarat jarak antar tulangan memanjang yaitu 25 mm. sedangkan pangjang penyaluran kait 90 450 mm. jarak tersebut kurang dari jarak minimumnya yaitu 18db =176 mm sehingga disimpulkan bahwa jarak antar tulangan dan panjang penyaluran kait 90 memenuhi syarat. Kebutuhan Tulangan Memanjang dan Transversal Kolom Luas dan jumlah tulangan yang diperlukan untuk memikul gaya-gaya yang bekerja pada elemen kolom (baik gaya lentur, gaya aksial dan gaya geser) telah memenuhi kriteria persyaratan SNI 28472013 dimana rasio tulangan memanjang minimum diperoleh sebesar 2.05% dan maksimum sebesar 2.25%, untuk dimensi kolom 80 x 60 cm dan 2.03 % tulangan minimum dan 2.34 % rasio tulangan maksimum untuk dimensi kolom 90 x 70 cm. Semua rasio tulangan yang diperoleh berada dalam rentangan rasio tulangan minimum (min = 1%) rasio tulangan maksimum (max = 4%). Tulangan transversal pada daerah lo dan daerah diluar lo memenuhi persyaratan terhadap jarak dengan jumlah kaki berdasarkan ketentuan SNI 2847-2013 yang disyaratkan Detailing Kolom Berdasarkan hasil analisis sambungan tulangan diperoleh panjang sambungan tulangan adalah 1200 mm. panjang sambungan tersebut lebih dari syarat minimum panjang sambungan pada kolom yaitu 300 mm. sehingga dapat disimpulkan bahwa panjang sambungan pada kolom sudah memenuhi syarat. Kebutuhan Tulangan Join Balok Kolom Berdasarkan hasil analisis gaya geser yang ditimbulkan oleh balok dan kolom pada join eksterior,join interior dan join corner sudah memenuhi syarat kuat geser pada join. Dimensi join balok kolom, Luas kebutuhan tulangan dan jumlah tulangan



serta jarak tulangan yang dipakai pada daerah join balok kolom sama untuk luas tulangan dan jumlah tulangan pada kolom daerah lo. Dimensi join, luas tulangan dan jumlah tulangan geser yang diperoleh serta gaya geser yang terjadi pada hubungan join balok kolom sudah memenuhi persyaratan yang ditetapkan SNI 03-2847-2013. Saran Berdasarkan hasil dari penelitian yang dilakukan maka dibuat beberapa saran yang dapat direkomendasikan untuk penelitianpenelitian lanjutan pada bangunan yang memiliki ketidakberaturan geometri vertikal pada daerah gempa kuat : 1. Untuk mengontrol besarnya gaya geser yang terjadi akibat metode analisis dinamis maka metode analisis statik ekivalen harus tetap dilakukan sehingga gaya geser akibat analisis dinamis bisa memenuhi syarat yang ditetapkan 2. Desain bangunan tingggi yang memiliki ketidakberaturan geometri vertikal pada daerah gempa kuat kemungkinan akan menghasilkan waktu getar yang lebih besar dari waktu getar maksimum. Oleh karena itu dimensi bangunan harus direvisi sehingga pada saat mengevaluasi simpangan antar tingkat yang terjadi pada struktur bisa memenuhi syarat. 3. Tulangan hasil desain yang akan diperoleh pada bangunan dengan ketidakberaturan geometri vertikal memiliki jumlah tulangan pada lantai diatas lebih banyak pada lantai dibawahnya sehingga pengaturan tulangan perlu dilakukan untuk menghindari kerusakan yang akan terjadi akibat gempa kuat. 4. Untuk dapat melihat perbandingan jumlah tulangan antara portal yang mengalami setback dan portal non setback maka pada penelitian selanjutnya direkomendasikan untuk meninjauh kedua arah porta yang ditinjau. Untuk dapat melihat pola kerusakan yang terjadi pada bangunan dengan ketidakberaturan geometri vertikal maka direkomendasikan untuk dilakukan peninjaun terhadap respon in-elastis dengan analisis beban dorong (analysis pushover)



13



DAFTAR PUSTAKA Anonimus, 1987. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung, Departemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik, Bandung. Anonimus, 2012. SNI-1726-2012, Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung, Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah, Bandung. Anonimus, 2013. SNI 03-2847-2013, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, Beta Version, Bandung. Computer and Structure Inc. (2013). CSI Analysis Reference Manual For SAP 2000, ETABS,SAFE, and CSIBridge. California 94704 USA : University Avenue Berkeley Federal Emergency Management Agency 356. (2000) Washington, D.C. Prestandard And Comentary For The Seismic Rehabilitation of Buildings. Washington D.C : American Society of Civil Engineers. Imran,



I,



2010. Perencanaan Struktur Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa SNI 03-28472002, Deptartemen Of Civil Enginnering Institut Teknologi Bandung, Bandung.



Kusuma, G.H. & Vis, W.C. (1997). DasarDasar Perencanaan Beton Bertulang Berdasarkan SKSNI T-15-1991-03 (Seri Beton 1). Jakarta : Erlangga. Pawirodikromo, Widodo, (2012). Seismologi Teknik Dan Rekayasa Kegempaan, Pustaka Pelajar (Anggota IKAPI), Yogyakarta



14