analisis desain gedung whiz hotel metode sistem rangka pemikul
advertisement
ANALISIS DESAIN GEDUNG WHIZ HOTEL METODE SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN KHUSUS Oleh : LEXONO NADEAK FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS LAMPUNG 2016 ABSTRAK ANALISIS DESAIN GEDUNG WHIZ HOTEL METODE SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN KHUSUS OLEH LEXONO NADEAK Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) merupakan sistem dengan daktilitas tertinggi dan memiliki persyaratan yang detail dalam perhitungan penulangan komponen struktur aksial, lentur dan geser untuk elemen balok dan kolom, serta ketentuan mengenai hubungan balok kolom yang akan mempengaruhi kinerja bangunan secara keseluruhan ketika menerima beban gempa. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui detail persyaratan sistem rangka pemikul momen khusus sesuai dengan SNI 2847-2013 dan evaluasi kinerja struktur dengan pushover analysis. Berdasarkan hasil studi, level kinerja struktur sesuai dengan titik kinerja yang didapat menunjukkan nilai dari target perpindahan untuk arah x sebesar 0,048m dan arah y sebesar 0,416 m. Nilai dari titik kinerja juga menunjukkan bahwa bangunan yang di desain berada pada kondisi Immediate Occupancy dimana kondisi gedung saat menerima beban gempa diharapkan struktur tidak akan mengalami kerusakan. Distribusi sendi plastis tidak sesuai yang diharapkan yaitu kolom kuat dan balok lemah karena terbentuknya sendi plastis diawali dari elemen kolom terlebih dahulu kemudian diikuti elemen balok. Dari hasil analisis pushover didapat nilai faktor reduksi gempa (R) aktual arah x sebesar 9,0 dan arah y sebesar 7,8, sedangkan nilai faktor kuat lebih sistem (Ωo) aktual arah x sebesar 4,7 dan arah y sebesar 6,1 dan nilai faktor pembesaran defleksi (Rd) aktual arah x sebesar 6,0 dan arah y sebesar 5,2. Kata kunci : SRPMK, titik kinerja, sendi plastis, analisis pushover ABSTRACT BUILDING DESIGN ANALYSIS OF WHIZ HOTEL WITH SPECIAL MOMENT RESISTING FRAME SYSTEM METHOD By LEXONO NADEAK Special Moment Resisting Frame System (SMRFS) is a system with the highest ductility and that has detail requirements in the calculation of structural reinforcement components of axial, bending and shear of beam and columns elements, as well as provisions regarding the beam column connection that will affect the overall performance building when receiving earthquake load. This study aims to determine the detail requirements of special moment resisting frame system in accordance with SNI 2847-2013 and performance evaluation of structures with pushover analysis. Based on study results, the level of structure performance in accordance with the performance point obtained shows that the values of the displacement target are 0.048 m in x-direction and 0.416 m in y-direction. The value of the performance point also shows that the building is designed in the Immediate Occupancy condition that is while the building receives the earthquake load, it is expected that the structure will not be damaged. Distribution of plastic hinge is not appropriate to the expectation that is the strong column and the weak beam because plastic hinge formation begins from the column element then the beam element. From the pushover analysis, it is obtained the value of the actual reduction factors (R) are 9.0 in x-direction and 7.8 in y-direction, while the values of the actual system over strength factor (Ωo) are 4.7 in x-direction and 6.1 in ydirection and the values of actual deflection magnification factor (Rd) are 6.0 in x-direction and 5.2 in y-direction. Keywords : SMRFS, performance point, plastic hinge, pushover analysis ANALISIS DESAIN GEDUNG WHIZ HOTEL METODE SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN KHUSUS Oleh LEXONO NADEAK Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2016 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Sidikalang, Sumatera Utara pada tanggal 25 Maret 1994 sebagai anak pertama dari empat bersaudara pasangan Bapak Jalasman Nadeak dan Ibu Linceria Sihotang. Penulis menempuh pendidikan dasar di Sekolah Dasar (SD) Negeri 033916 Siarung-arung yang diselesaikan pada tahun 2006, Sekolah Menengah Pertama (SMP) Negeri 1 Sidikalang yang diselesaikan pada tahun 2009, Sekolah Menengah Atas (SMA) Negeri 1 Sidikalang yang diselesaikan pada tahun 2012. Pada tahun 2012 penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) Tertulis. Penulis telah melakukan Praktik Kerja pada Proyek Pembangunan Hotel Whiz Prime Lampung selama 3 bulan. Penulis juga telah mengikuti Kuliah Kerja Nyata (KKN) di Gedung Aji, Kecamatan Selagai Lingga, Kabupaten Lampung Tengah selama 40 hari pada periode Januari-Maret 2015. Penulis mengambil tugas akhir dengan judul Analisis Desain Gedung Whiz Hotel Metode Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus. Selama menjadi mahasiswa penulis aktif dalam Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil (HIMATEKS) Universitas Lampung sebagai anggota Divisi Penelitian dan Pengembangan Masa Bakti 2014-2015. Penulis pernah mengikuti Lomba Ketekniksipilan Nasional "Inovasi Desain Emerged Breakwater" dalam DEDIKASI Himpunan Mahasiswa Sipil Universitas Hasanuddin pada tahun 2015. MOTTO Success needs a process. (Anonim) Ucapkanlah syukur dalam segala hal. (1 Tesalonika 5 : 18) Telling the truth is a simple way to have a peaceful of life. (Anonim) Always be yourself no matter what they say and never be anyone else even if they look better than you. (Anonim) Banyaklah rancangan di hati manusia, tetapi keputusan Tuhanlah yang terlaksana (Amsal 19 : 21) Anda tidak akan mencapai garis finish bila tidak meninggalkan garis start. (Anonim) Kesuksesan tidak pernah final, kegagalan tidak pernah fatal, keberanian yang utama. (Anonim) SANWACANA Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan berkat dan kasih-Nya dan membukakan jalan pikiran, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Analisis Desain Gedung Whiz Hotel Metode Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus yang merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Sarjana Teknik Sipil Universitas Lampung ini. Secara tulus penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada mereka yang penuh kesabaran telah membantu penulis dalam proses penyelesaian skripsi ini : 1. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung. 2. Bapak Gatot Eko Susilo, S.T., M.Sc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung. 3. Bapak Suyadi, S.T., M.T., sebagai pembimbing I yang selalu memberikan bimbingan, saran, nasehat dan semangat dalam penyelesaian skripsi ini. 4. Ibu Dr. Ir. Ratna Widyawati, M.T., sebagai pembimbing II yang selalu memberikan bimbingan, saran, dan semangat dalam penyelesaian skripsi ini. 5. Bapak Bayzoni, S.T., M.T., sebagai Dosen penguji skripsi yang telah memberikan saran dan kritik dalam menyempurnakan skripsi ini. 6. Bapak Ir. Andi Kusnadi, M.T., selaku Pembimbing Akademik. untuk waktu konsultasi dan nasehatnya. 7. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Sipil Universitas Lampung atas ilmu dan pembelajaran yang telah diberikan selama masa perkuliahan. 8. Keluarga tercinta, bapak Jalasman Nadeak dan Ibu Linceria Sihotang, adikku Widovo, Emelia Agata, dan Seryn Ulsi dan Kekasihku Regina Asri yang tidak henti-hentinya memberikan semangat dan motivasi 9. Rekan seperjuanganku yang tidak bisa kusebutkan satu persatu di Teknik Sipil Universitas Lampung Angkatan 2012, sampai bertemu di medan pertempuran yang sesungguhnya. 10. Rekan-rekan di proyek pembangunan hotel whiz, Pak Sigit, Pak Edi, Pak Doni, dan bang Ucok yang telah membimbing dan memotivasi penulis. 11. Teman- teman Purken Crew yang membuat penulis selalu ceria dan tetap bersemangat. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih memiliki banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Tuhan Yesus Memberkati. Bandar Lampung, Penulis Lexono Nadeak Juni 2016 Persembahan Untuk Bapakku Tercinta Jalasman Nadeak Untuk Mamakku tercinta Linceria Sihotang Untuk Adikku tersayang Widovo Nadeak, Emelia Agata Nadeak, Seryn Ulsi Nadeak dan Kekasihku Regina Asri Cahyaningtyas. Untuk semua guru-guru dan dosen-dosen yang telah mengajarkan banyak hal. Terima kasih untuk ilmu, pengetahuan dan pelajaran hidup yang sudah diberikan. Untuk sahabat-sahabat baikku, keluarga baruku, rekan seperjuanganku, Teknik Sipil Universitas Lampung Angkatan 2012,Kalian luar biasa. Dan Almamater Tercinta DAFTAR ISI DAFTAR ISI ...............................................................................................v DAFTAR TABEL........................................................................................viii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................x DAFTAR ISTILAH.....................................................................................xiii I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang................................................................................... 1 B. Rumusan Masalah .............................................................................. 3 C. Batasan Masalah ................................................................................ 3 D. Tujuan Peneletian .............................................................................. 4 E. Manfaat Penelitian ............................................................................. 4 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Balok ................................................................................................. 5 B. Detail Penulangan Komponen Struktur Pemikul Lentur ..................... 8 C. Kolom................................................................................................ 12 D. Komponen Struktur Pemikul Kombinasi Lentur dan Aksial ............... 16 E. Sambungan Balok Kolom .................................................................. 20 F. Komponen Struktur Joint Balok Kolom ............................................. 21 G. Pembebanan....................................................................................... 24 H. Kombinasi Pembebanan ..................................................................... 39 vi I. Analisa Beban Dorong Statik (Static Push Over Analysis) ................. 40 J. Evaluasi Kinerja Struktur dengan Metode Capacity Spectrum ............ 44 III. METODOLOGI PENELITIAN A. Pendekatan Penelitian .......................................................................... 52 B. Lokasi Penelitian ................................................................................. 52 C. Data Penelitian..................................................................................... 52 D. Prosedur Penelitian .............................................................................. 55 E. Kerangka Penelitian ............................................................................. 57 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Konfigurasi Gedung ............................................................................. 58 B. Material Struktur .................................................................................. 59 C. Detail Elemen Struktur......................................................................... 59 D. Jenis Pembebanan………………………………………... ................... 62 E. Kombinasi Pembebanan ....................................................................... 76 F. Pemodelan Struktur.............................................................................. 76 G. Perencanaan Penulangan Lentur ........................................................... 79 H. Kontrol Syarat Komponen Lentur Sesuai SRPMK ............................... 93 I. Perencanaan Penulangan Kolom .......................................................... 95 J. Kontrol Syarat Komponen Lentur dan Aksial sesuai SRPMK .............. 112 K. Perencanaan Sambungan Balok Kolom ................................................ 113 L. Perhitungan Kapasitas Dengan Metode Pushover ................................. 129 vii V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan.......................................................................................... 146 B. Saran ................................................................................................... 148 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DAFTAR TABEL Tabel 1. Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen Gedung ................ 25 Tabel 2. Beban Hidup Pada Lantai Gedung ................................................. 25 Tabel 3. Faktor Keutamaan dan Kategori Resiko Struktur .......................... 27 Tabel 4. KDS Parameter Respon Percepatan Periode Pendek ...................... 28 Tabel 5. KDS Parameter Respon Percepatan Periode 1 detik ....................... 28 Tabel 6. Klasifikasi Kelas Situs................................................................... 29 Tabel 7. Faktor R, Ωo dan Cd Untuk Sistem Penahan Gaya Seismik ........... 30 Tabel 8. Nilai Parameter Periode Pendekatan Ct dan X ............................... 32 Tabel 9. Penentuan Nilai K ......................................................................... 33 Tabel 10. Faktor Amplifikasi Fa Percepatan Respons Spektrum Faktor ......... 34 Tabel 11. Faktor Amplifikasi Fv Percepatan Respons Spektrum Faktor ........ 34 Tabel 12. Batasan Tipe Bangunan ................................................................. 51 Tabel 13. Batasan Rasio Drift Atap ............................................................... 51 Tabel 14. Konfigurasi Elevasi Bangunan ...................................................... 58 Tabel 15. Jenis dan Dimensi Balok Struktur .................................................. 60 Tabel 16. Pembagian Kode Struktur Kolom .................................................. 60 Tabel 17. Beban Dinding Pada Balok ............................................................ 64 Tabel 18. Data N-SPT Whiz Prime Lampung................................................ 66 Tabel 19. Hasil Perhitungan Respon Spektrum Bandar Lampung .................. 68 ix Tabel 20. Akumulasi Berat Lantai Struktur ................................................... 70 Tabel 21. Distribusi Gaya Lateral Gempa ..................................................... 71 Tabel 22. Pembacaan Beban Angin Untuk Dinding A ................................... 73 Tabel 23. Pembacaan Beban Angin Untuk Dinding B ................................... 75 Tabel 24. Momen Maksimum Pada Balok..................................................... 79 Tabel 25. Nilai Momen Ultimate Balok Terpasang ....................................... 90 Tabel 26. Momen M1, M2 dan Gaya Aksial Pada Kolom K1B1 ................... 96 Tabel 27. Gaya dan Momen Beton Tekan Menentukan ................................. 102 Tabel 28. Gaya dan Momen Pada Keadaan Seimbang ................................... 103 Tabel 29. Gaya dan Momen Tarik Menentukan............................................. 104 Tabel 30. Hasil Hitungan Nilai Q dan R Untuk Perencanaan Kolom ............. 107 Tabel 31. Data Tulangan Longitudinal Balok ................................................ 131 Tabel 32. Data Tulangan Longitudinal Kolom .............................................. 131 Tabel 33. Perbandingan Hasil Penulangan Balok Manual dan SAP 2000....... 132 Tabel 34. Perbandingan Hasil Penulangan Kolom Manual dan SAP 2000 ..... 133 Tabel 35. Nilai Performance Point Arah X dan Y ......................................... 143 Tabel 36. Hasil Perhitungan Faktor Daktilitas Struktur.................................. 145 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Faktor Penting Dalam Desain Balok ......................................... 5 Gambar 2. Distribusi Tegangan Regangan Balok Beton Bertulang ............ 6 Gambar 3. Detail Penulangan Sengkang ..................................................... 10 Gambar 4. Detail Penulangan Geser ........................................................... 11 Gambar 5. Jenis Kolom Berdasarkan Bentuk dan Susunan Kolom ............. 13 Gambar 6. Jenis Kolom Berdasarkan Letak Beban Aksial .......................... 13 Gambar 7. Penampang Kolom, Diagram Tegangan dan Regangan ............. 14 Gambar 8. Detail Tulangan Transversal Kolom .......................................... 18 Gambar 9. Geometris Sambungan Balok Kolom Interior ............................ 20 Gambar 10. Luas Joint Efektif ..................................................................... 23 Gambar 11. Response Spectrum Berdasarkan SNI 1726:2012 ...................... 36 Gambar 12. Pembagian Tekanan Angin Pada Dinding ................................. 38 Gambar 13. Posisi Sumbu Lokal Balok ........................................................ 41 Gambar 14. Posisi Sumbu Lokal Kolom ...................................................... 42 Gambar 15. Sendi Plastis Pada Balok dan Kolom ......................................... 42 Gambar 16. Kurva Kapasitas........................................................................ 45 Gambar 17. Modifikasi Kurva Kapasitas Menjadi Spektrum Kapasitas ........ 46 Gambar 18. Perubahan Format Respon Percepatan Menjadi ADRS ............. 47 Gambar 19. Reduksi Grafik Respon Spektrum ............................................. 47 xi Gambar 20. Menentukan Performance Point ................................................ 49 Gambar 21. Defenisi Faktor Daktilitas Struktur dari kurva ADRS ................ 49 Gambar 22. Denah Gedung Whiz Prime....................................................... 53 Gambar 23. Tampak Potongan Gedung Whiz Prime .................................... 54 Gambar 24. Kerangka Penelitian ................................................................. 57 Gambar 25. Tampak Potongan Gedung Whiz Prime Lampung ..................... 61 Gambar 26. Respon Spektra Kota Bandar Lampung..................................... 69 Gambar 27. Transfer Beban Angin Tipe A ................................................... 72 Gambar 28. Transfer Beban Angin Tipe B ................................................... 72 Gambar 29. Transfer Beban Angin Tipe C ................................................... 74 Gambar 30. Transfer Beban Angin Tipe D ................................................... 74 Gambar 31. Pemodelan Material Beton f’c 35 .............................................. 77 Gambar 32. Pemodelan Material Baja Tulangan........................................... 77 Gambar 33. Penampang Balok Tumpuan Kiri .............................................. 83 Gambar 34. Penampang Balok Lapangan ..................................................... 86 Gambar 35. Penampang Balok Tumpuan Kanan .......................................... 89 Gambar 36. Detail Penulangan Sengkang ..................................................... 93 Gambar 37. Nomogram Komponen Struktur ................................................ 98 Gambar 38. Diagram Interaksi Penulangan Kolom ....................................... 107 Gambar 39. Penulangan Penampang Kolom ................................................. 108 Gambar 40. Detail Penulangan Sengkang Kolom ......................................... 111 Gambar 41. Input Data Penulangan Balok .................................................... 130 Gambar 42. Input Data Penulangan Kolom .................................................. 130 Gambar 43. Input Grav Case ....................................................................... 134 xii Gambar 44. Input Push Respon Spektrum arah X dan Y............................... 135 Gambar 45. Input Push Statik Ekivalen arah X dan Y .................................. 135 Gambar 46. Kurva Kapasitas Respon Spektra Arah X .................................. 136 Gambar 47. Kurva Kapasitas Respon Spektra Arah Y .................................. 136 Gambar 48. Sendi Plastis Akibat Beban Respon Spektrum arah X ............... 137 Gambar 49. Sendi Plastis Akibat Beban Statik Ekivalen arah X ................... 138 Gambar 50. Sendi Plastis Akibat Beban Respon Spektrum arah Y ............... 139 Gambar 51. Sendi Plastis Akibat Beban Statik Ekivalen arah Y ................... 140 Gambar 52. Titik Kinerja Arah X ................................................................. 142 Gambar 53. Titik Kinerja Arah Y ................................................................. 142 DAFTAR ISTILAH a = Tinggi blok tegangan persegi Ach = Luas inti penampang kolom Ab Ag = Luas dasar struktur = Luas penampang beton Aj = Luas efektif dari penampang suatu joint As’ = Luas tulangan tekan Ast = Luas total tulangan longitudinal As Ash = Luas tulangan tarik = Luas tulangan transversal yang diisyaratkan b = Lebar muka tekan komponen struktur bj = Lebar efektif hubungan balok kolom bc bw = Lebar inti kolom yang diukur dari as tulangan longitudinal = Lebar badan C = Resultan gaya tekan pada beton Cd = Koefisien Pembesaran Momen Cc Cs Cs = Kuat tekan akibat beton = Koefisien response seismic = Kuat tekan akibat tulangan Ct = Koefisien d = Jarak serat tekan ke pusat tulangan tarik db = Diameter tulangan D d’ = Beban Mati = Jarak serat tekan ke pusat tulangan tekan xiv di = Ketebalan lapisan ds = kedalaman air atap ke lubang masuk sistem drainase sekunder E = Beban gempa dh E Fa = Tambahan kedalaman air pada atap pada lubang sistem drainase = Modulus Elastisitas = Faktor amplifikasi Fv = Faktor amplifikasi fy = Kuat leleh tulangan baja h = Panjang penampang hi/hx = Tinggi dari dasar tingkat I atau x f’c H hc hj hn h1,h2 I I K k = Kuat tekan beton = Tinggi = Tinggi efektif kolom pada hubungan balok kolom = Tinggi joint = Ketinggian struktur = Tinggi kolom = Momen Inersia = Faktor keutamaan = Kekakuan = eksponen yang terikat pada struktur L = Beban hidup Lr = Beban hidup atap Ldh = Panjang penyaluran Mn = Momen nominal Mpr- = Kekuatan lentur komponen struktur balok tulangan tekan Mpr+ Nn = Kekuatan lentur komponen struktur balok tulangan tarik = Nilai N-SPT rata-rata = Gaya aksial nominal kolom xv Pn = Kekuatan aksial nominal penampang Pu = Gaya aksial terfaktor Po = Kekuatan aksial R = Faktor modifikasi respon s = Jarak antar tulangan transversal R = beban air hujan pada atap yang tidak melendut S = Beban salju Sds = Parameter percepatan response spectrum periode pendek Sa Sd1 = Spectrum response = Parameter percepatan response spectrum periode 1 detik Smax = Besarnya gaya geser dasar struktur saat mengalami leleh Sm1 = Parameter response spectrum periode 1 detik Sms SMT = Parameter response spectrum periode pendek = Nilai Sa dari gempa periode ulang 2500 tahun T = Kuat tarik tulangan Ta = Periode fundamental pendekatan T = Periode fundamental T0 = Periode awal Vc = Gaya geser V Ve Vn Vu W W = Gaya geser dasar = Gaya geser desain pada penampang = Tegangan geser nominal = Gaya geser terfaktor = Berat lantai = Beban angin Wi/Wx = Bagian seismik efektif total struktur pada tingkat I dan x x = Jarak serat atas ke garis netral Wu = Beban terfaktor per satuan panjang balok xvi ԑs = Regangan pada baja ρ = Rasio tulangan Ωo = Faktor kuat lebih sistem ℓn Ø = Panjang bentang bersih = Faktor reduksi I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Kejadian gempa bumi menjadi suatu fenomena yang menarik untuk diteliti. Hingga saat ini dengan perkembangan teknologi yang cukup pesat namun belum satu pun gempa bumi yang dapat diprediksi kapan dan seberapa besar intensitas gempa yang terjadi. Fenomena ini menjadi bagian penting dan menarik bagi perencana teknik sipil dalam mendesain bangunan yang dapat bertahan dari pergerakan tanah yang disebabkan oleh gempa bumi. Konsep terbaru dalam perencanaan gempa saat ini adalah perencanaan berbasis kinerja yang dikenal dengan Performance Based Earthquake Engineering (PBEE). Konsep perencanaan berbasis kinerja merupakan kombinasi dari aspek tahanan dan aspek layan. Konsep PBEE dapat digunakan untuk mendesain bangunan baru (Performanced Based Seismic Design) maupun mengevaluasi bangunan yang sudah ada (Performanced Based Seismic Evaluation). Dalam mendesain suatu struktur bangunan beton bertulang tahan gempa pada umumnya menggunakan konsep daktilitas, dimana dengan konsep ini suatu taraf pembebanan dengan faktor reduksi terhadap beban gempa maksimum dapat dipakai sebagai beban gempa rencana, sehingga struktur dapat di desain secara lebih ekonomis. 2 Peraturan gempa yang berlaku saat ini yaitu SNI 03-1726-2012 mengatur daktilitas berdasarkan faktor modifikasi respon (R), faktor pembesaran simpangan lateral (Cd), dan faktor kuat lebih (Ωo). Dalam analisis ini akan mengkaji kapasitas aktual struktur gedung yang di desain menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK). SRPMK merupakan sistem dengan daktilitas tertinggi dan memiliki persyaratan yang detail dalam perhitungan penulangan komponen struktur aksial, lentur dan geser untuk elemen balok dan kolom, serta ketentuan mengenai hubungan balok-kolom yang akan mempengaruhi kinerja bangunan secara keseluruhan ketika menerima beban gempa. Metode analisis pushover menjadi pilihan yang menarik dalam mengkaji kapasitas aktual struktur bangunan karena menggunakan konsep PBEE sehingga dapat diketahui kinerja seismik dari suatu struktur. Prosedur analisis pushover sesuai konsep PBEE yaitu Capacity Spectrum Method (CMS) berdasarkan tata cara ATC-40 dan Displacement Coefficient Method (DCM) berdasarkan tata cara FEMA 356 dan FEMA 440. Dari hasil analisis, dapat digambarkan hubungan antara base shear dan roof displacement, hubungan tersebut kemudian dipetakan sebagai kurva kapasitas struktur. Selain itu, analisis pushover juga dapat memperlihatkan secara visual perilaku struktur saat kondisi elastis, plastis dan sampai terjadi keruntuhan pada elemen strukturnya. 3 B. Rumusan Masalah Rumusan masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui besaran gaya dalam, detail penulangan dan kapasitas aktual struktur yang didesain dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus. C. Batasan Masalah Adapun batasan masalah dalam penelitian ini antara lain: 1. Desain penulangan sistem SRPMK menggunakan Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung SNI 2847 : 2013 2. Pembebanan menggunakan Beban Minimum untuk Perencanaan Bangunan Gedung dan Struktur Lain SNI 1727 : 2013. 3. Beban gempa yang digunakan berdasarkan Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung SNI 1726 : 2012. 4. Perhitungan struktur menggunakan bantuan program SAP 2000 Ver. 14. 5. Data struktur bangunan yang digunakan merupakan data struktur pembangunan hotel Whiz Prime Lampung. 6. Dinding tembok adalah non-struktural dan hanya berfungsi sebagai pemisah ruangan. 7. Pondasi dianggap jepit sempurna 8. Penulangan balok dan kolom dengan dimensi yang sama dirancang memiliki jumlah tulangan yang sama. 9. Tinjauan yang dianalisis pada joint balok kolom yaitu joint eksterior, roof eksterior, interior, roof interior, corner dan roof corner 4 10. Penulangan lentur tidak didesain dengan Probable Moment Capacities. 11. Data struktur hotel whiz hanya digunakan sebagai model untuk konfigurasi pemodelan saja dan bukan merupakan kondisi aktual lapangan. D. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Untuk mengetahui pemodelan struktur gedung yang didesain dengan metode sistem rangka pemikul momen khusus. 2. Untuk mengetahui detail dan persyaratan dalam penentuan sistem rangka pemikul momen khusus 3. Untuk merencanakan dimensi dan komponen struktur gedung beton bertulang tahan gempa dengan sistem rangka pemikul momen khusus 4. Untuk memperlihatkan kurva kapasitas dan pola keruntuhan yang terjadi sehingga dapat diketahui bagian struktur yang mengalami kerusakan E. Manfaat Penelitian Hasil dari penelitian ini diharapkan memberikan manfaat sebagai berikut: 1. Memberikan informasi dalam melakukan desain dengan sistem rangka pemikul momen khusus. 2. Menambah pengetahuan serta memberikan alternatif dalam perencanaan struktur tahan gempa. 3. Memberikan pengetahuan mengenai kinerja seismik suatu gedung yang direncanakan dengan sistem rangka pemikul momen khusus II. TINJAUAN PUSTAKA A. Balok Balok beton adalah bagian dari struktur yang berfungsi sebagai penyalur momen menuju struktur kolom. Balok dikenal sebagai elemen lentur, yaitu elemen struktur yang dominan memikul gaya dalam berupa momen lentur dan gaya geser. Menurut Daniel L. Schodek dalam buku “Struktur” tinggi suatu elemen struktur juga akan mempengaruhi kemampuannya untuk menahan beban lentur, semakin tinggi suatu elemen maka semakin kuat kemampuannya menahan lentur seperti terlihat pada Gambar 1(a). Kondisi tumpuan juga sangat penting, elemen struktur yang ujung-ujungnya dijepit lebih kaku daripada yang ujung-ujungnya dapat berputar bebas dapat dilihat Gambar 1(b). Gambar 1. Faktor Penting Dalam Desain Balok 6 Pada Gambar 2 dapat dilihat distribusi tegangan dan regangan, dimana apabila kapasitas batas kekuatan beton terlampaui dan tulangan baja mencapai leleh, balok akan mengalai keruntuhan. Ada dua jenis keruntuhan balok beton bertulang yaitu: 1. Keruntuhan Lentur Gambar 2. Distribusi Tegangan Regangan Balok Beton Bertulang Keterangan: As = Luas Tulangan tarik C = Resultan gaya tekan pada beton T = Resultan gaya tarik pada tulangan a = Tinggi blok tegangan persegi Resultan gaya tekan pada beton: C = 0,85.f’c.b.a ....................................................................................2.1 Dimana: C = Resultan gaya tekan pada beton f’c = Kuat tekan beton b = Lebar muka tekan komponen struktur a = Tinggi tegangan pada beton Resultan gaya tarik pada tulangan: T = As.fy ……………………………....................................................2.2 Dimana: T = Resultan gaya tarik pada tulangan 7 As = Luas tulangan tarik fy = Kuat leleh tulangan baja (tulangan kondisi leleh) Ditinjau dalam kondisi under reinforced, keruntuhan lentur dimulai dari tulangan baja yang mengalami leleh. Dengan nilai C = T didapat persamaan: = Dimana: .fy ( – /2) ..............................................................................2.3 As = Luas tulangan tarik fy = Kuat leleh tulangan baja d = Jarak serat tekan ke pusat tulangan tarik a = Tinggi blok tegangan persegi Dengan: = Dimana: 2. 0,85 ′ ………………………………………………….. 2.4 a = Tinggi balok tegangan persegi ekivalen As = Luas tulangan tarik fy = Kuat leleh tulangan baja f’c = Kuat tekan beton b = Lebar muka tekan komponen struktur Keruntuhan Geser Gaya geser pada balok sepenuhnya dipikul oleh beton, sedangkan gaya setelah terjadi retak geser lentur maka retak akan merambat sepanjang tulangan lentur, keretakan ini akan melepaskan lekatan tulangan memanjang dengan beton. Balok akan berperilaku seperti busur dua sendi, yang kemudian diakhiri dengan hancurnya beton tekan. Geser nominal yang dapat disumbangkan beton adalah: 8 =1/6√ ’ Dimana: …………..……………………………………… 2.5 Vc = Gaya geser f’c = Kuat tekan beton bw = Lebar badan d = Jarak dari serat tekan ke pusat tulangan tekan B. Detail Penulangan Komponen Struktur Pemikul Lentur Berikut ini adalah beberapa ketentuan yang berlaku untuk komponenkomponen struktur pada sistem rangka pemikul momen khusus yang memikul gaya akibat gempa dan direncanakan untuk memikul lentur sesuai dengan SNI 2847-2013 pasal 21.5. 1. Ruang Lingkup Komponen struktur lentur pada SRPMK harus memenuhi syarat-syarat dibawah ini: 1. Gaya tekan aksial terfaktor pada komponen struktur, Pu < Agf’c/10. 2. Bentang bersih komponen untuk komponen struktur, Ln ≥ 4d. 3. Lebar komponen, bw ≥ 0,3h dan 250 mm. 4. Lebar komponen struktur, bw ≤ C2 ditambah suatu jarak pada masing- masing sisi komponen struktur penumpu yang lebih kecil atau sama dengan : a. Lebar komponen struktur penumpu, C2 b. 0,75 kali dimensi keseluruhan komponen struktur penumpu, C1. 9 2. Tulangan Longitudinal 1. Jumlah tulangan atas maupun bawah: a. Tidak boleh kurang dari 1,4bwd/fy b. Rasio tulangan ρ tidak boleh melebihi 0,025. c. Paling sedikit 2 batang tulangan harus disediakan menerus pada kedua sisi atas dan bawah. 2. Kekuatan M+ pada muka joint > ½ kuat lentur n[egatif pada muka joint tersebut. Baik kekuatan M+ atau M- pada penampang > ¼ Mmax pada muka salah satu joint tersebut. 3. Sambungan lewatan tulangan lentur hanya diizinkan jika ada tulangan spiral atau sengkang disediakan sepanjang panjang sambungan. Spasi tulangan transversal tidak melebihi d/4 atau 100 mm. Sambungan lewatan tidak boleh digunakan: a. Dalam joint; b. Dalam jarak dua kali tinggi komponen struktur dari muka joint; c. Bila analisis menunjukkan pelelehan lentur diakibatkan oleh perpindahan lateral inelastis rangka. 3. Tulangan Transversal Sengkang harus dipasang pada daerah komponen struktur rangka berikut seperti terlihat pada Gambar 3 : a. Sepanjang dua kali tinggi komponen struktur penumpu ke arah tengah bentang, di kedua ujung komponen struktur lentur. 10 b. Sepanjang dua kali tinggi komponen struktur di kedua sisi penampang dimana pelelehan lentur terjadi. c. Sengkang tertutup pertama harus dipasang tidak melebihi 50 mm dari muka komponen struktur penumpu. d. e. Spasi sengkang tertutup tidak boleh melebihi: 1. d/4; 2. 6d terkecil tulangan lentur utama; 3. 150 mm. Spasi batang tulangan lentur yang tertumpu secara transversal tidak boleh melebihi 350 mm. f. Pada daerah yang tidak memerlukan sengkang tertutup, kait gempa pada kedua ujungnya harus dipasang dengan spasi < d/2 g. Sengkang atau pengikat yang diperlukan untuk menahan geser harus dipasang di sepanjang komponen struktur. h. Sengkang terbentuk dari dua potong tulangan, yaitu: sengkang dengan kait gempa pada kedua ujung dan ditutup oleh pengikat silang. Gambar 3. Detail Penulangan Sengkang 11 4. Persyaratan Kuat Geser 1. Gaya Desain Gaya geser desain, Ve ditinjau dari gaya statis pada bagian komponen struktur antara dua muka-muka joint. Dapat dilihat pada Gambar 4, momen-momen dengan tanda berlawanan yang berhubungan dengan kekuatan momen lentur yang mungkin, Mpr bekerja pada muka-muka joint, dan komponen struktur tersebut dibebani dengan beban gravitasi terfaktor disepanjang bentangnya. 2. Tulangan Transversal Tulangan transversal sepanjang daerah yang ditentukan harus dirancang untuk menahan geser gempa dengan menganggap Vc = 0, bila: a. Gaya geser akibat gempa yang dihitung sesuai dengan gaya rencana mewakili setengah atau lebih daripada kuat geser perlu maksimum. b. Gaya aksial tekan terfaktor, Pu termasuk akibat gempa, < Agf’c/20. Gambar 4. Detail Penulangan Geser 12 Keterangan: Ve = Gaya geser desain pada penampang Mpr = Kekuatan lentur mungkin komponen struktur Pu = Gaya aksial terfaktor Wu = Beban terfaktor per satuan panjang balok ℓn = Panjang bentang bersih C. Kolom Pada suatu konstruksi bangunan gedung, kolom berfungsi sebagai pendukung beban-beban dari balok dan pelat, dan diteruskan ke tanah dasar melalui pondasi. Beban dari balok dan pelat ini berupa beban aksial tekan serta momen lentur. Ali Asroni Dalam buku “Kolom Pondasi & Balok T Beton Bertulang” menjelaskan jenis-jenis kolom pada struktur beton bertulang antara lain: Kolom dibedakan beberapa jenis menurut bentuk dan susunan tulangan, letak/posisi beban aksial pada penampang kolom. Juga dibedakan menurut ukuran panjang pendeknya kolom dalam hubungan dengan dimensi lateral. a. Jenis kolom berdasarkan bentuk dan susunan tulangan 1. Kolom segi empat, baik berbentuk empat persegi panjang maupun bujur sangkar, dengan tulangan memanjang dan sengkang 2. Kolom bulat dengan tulangan memanjang dan sengkang atau spiral 3. Kolom komposit, yaitu kolom yang terdiri atas beton dan profil baja struktural yang berada dalam beton 13 Gambar 5. Jenis Kolom Berdasarkan Bentuk dan Susunan Kolom b. Jenis kolom berdasarkan letak/posisi beban aksial Berdasarkan letak beban aksial yang bekerja pada penampang kolom, kolom dibedakan menjadi 2 macam,yaitu : 1. Kolom dengan posisi beban sentris, berarti kolom ini menahan beban aksial tepat pada sumbu kolom. Pada keadaan ini seluruh permukaan penampang beton menahan beban tekan seperti pada Gambar 5(a). 2. Kolom dengan beban eksentris, berarti beban aksial bekerja di luar sumbu kolom dengan eksentrisitas sebesar e. Beban aksial P dan eksentrisitas e ini akan menimbulkan momen sebesar M= P.e. seperti terlihat pada Gambar 5(b). Gambar 6. Jenis Kolom Bedasarkan Letak Beban Aksial 14 c. Jenis kolom berdasarkan panjang kolom Berdasarkan ukuran panjang dan pendeknya, kolom dibedakan atas 2 macam: 1. Kolom panjang (Kolom langsing) Beban yang terjadi pada kolom panjang, menyebabkan terjadi kegagalan kolom akibat kehilangan stabilitas lateral karena bahaya tekuk. 2. Kolom pendek Kehilangan stabilitas lateral karena tekuk Kegagalan pada kolom pendek sering disebabkan oleh kegagalan materialnya. Istimawan Dipohusodo dalam buku “ Struktur Beton Bertulang “ menjelaskan hampir tidak pernah ditemukan kolom yang menopang beban aksial secara konsentris, bahkan kombinasi beban aksial dengan eksentrisitas kecil jarang ditemukan. Namun untuk mengetahui dasar perilaku kolom pada waktu menahan beban dan timbulnya momen pada kolom, maka perlu ditinjau kolom dengan beban aksial tekan eksentrisitas kecil sesuai Gambar 7. Gambar 7. Penampang Kolom, Diagram Tegangan dan Regangan 15 Keterangan: As = Luas tulangan tarik baja tulangan As’ = Luas tulangan tekan baja tulagan Cc = Kuat tekan akibat beton Cs = Kuat tekan akibat tulangan T = Kuat tarik tulangan Pada kondisi beban sentris (Po) dengan menganggap baja tulangan dalam kondisis leleh dapat di analisis seperti berikut : C1 = 0,85 f’c (Ag-Ast) ………………...………………..………………. 2.6 C2 = fy.As …………………………………..…………….………………. 2.7 C3 = fy.As’…………………..……………………………………………. 2.8 Dimana: C = Resultan gaya fy = Kuat leleh baja tulangan As = Luas tulangan tarik baja As’ = Luas tulangan tekan baja Ast = Luas total tulangan longitudinal f’c = Kuat tekan beton bertulang Karena kesetimbangan gaya vertikal harus nol, maka diperoleh : Po = C1+C2+C3 Po = 0,85 f’c (Ag-Ast) + Ast.fy. ……………………………………….… 2.9 фPn maks = 0,85ф[0,85 f’c (Ag-Ast) + fy.Ast] untuk tulangan spiral .... 2.10 фPn maks = 0,80ф[0,85 f’c (Ag-Ast) + fy.Ast] untuk sengkang ….…… 2.11 dimana: Pn = Kekuatan aksial nominal penampang Po = Kekuatan aksial nominal f’c = Kekuatan tekan beton 16 fy = Kekuatan leleh baja tulanagan Ag = Luas penampang beton Ast = Luas total tulangan longitudinal D. Komponen Struktur Pemikul Kombinasi Lentur dan Aksial Berikut ini adalah ketentuan yang berlaku untuk komponen-komponen struktur pemikul kombinasi lentur dan aksial pada sistem rangka pemikul momen khusus sesuai dengan SNI 2847-2013 pasal 21.6. 1. Ruang Lingkup Persyaratan dalam pasal ini berlaku untuk SRPMK harus membentuk bagian sistem penahan gaya gempa dengan syarat sebagai berikut: a. Menahan gaya tekan aksial terfaktor, Pu ≥ Agf’c/10. b. Ukuran penampang terkecil, diukur pada garis lurus yang melalui titik pusat geometris penampang, tidak kurang dari 300 mm; c. 2. b berbanding h ≥ 0,4. Kuat Lentur Minimum Kolom 1. Kuat lentur kolom harus memenuhi Σ Σ ≥ (1,2)Σ …….……...…………………………..........2.12 Jumlah kuat lentur nominal kolom yang merangka ke dalam joint, yang dievaluasi di muka-muka joint. Kuat lentur kolom dihitung untuk gaya aksial terfaktor, dengan arah gaya-gaya lateral yang ditinjau. Σ Jumlah kekuatan nominal balok yang merangka ke dalam joint yang dievaluasi di muka-muka joint. 17 2. Jika persamaan tersebut tidak dipenuhi pada hubungan balok-kolom dipasang tulangan transversal disepanjang tinggi kolom. 3. Tulangan Memanjang 1. Luas tulangan memanjang, 0,01 ≤ A ≤ 0,06 2. Pada kolom dengan sengkang tertutup bulat, jumlah batangan . tulangan longitudinal minimum harus 6. 4. Tulangan Transversal 1. Harus dipasang sepanjang panjang ℓ dari setiap muka joint dan pada kedua sisi sebarang penampang. Panjang ℓ tidak boleh kurang dari: 2. a. Tinggi komponen struktur pada muka joint; b. Seperenam bentang bersih komponen struktur; c. 450 mm. Setiap ujung pengikat silang harus memegang batang tulangan longitudinal terluar. Spasi pengikat silang atau kaki-kaki sengkang persegi ℎ dalam komponen struktur ≤ 350 mm dari pusat ke pusat, dapat dilihat pada Gambar 11. 3. Spasi tulangan transversal sepanjang panjang ℓ komponen struktur tidak boleh melebihi yang terkecil dari: a. 1/4 dimensi komponen struktur minimum b. 6 kali diameter batang tulangan longitudinal terkecil c. seperti didefenisikan oleh persamaan berikut = 100 + Nilai 100 ≤ ……………………………...…….....2.13 ≤ 150 mm. 18 Gambar 8. Detail Tulangan Transversal Kolom 4. Luas total penampang tulangan sengkang persegi tidak boleh kurang dari persamaan dibawah ini 5. = 0,3 = 0,09 ……………………………..………...…...…...2.15 Diluar panjang ℓ − 1 …..……………………………..…2.14 yang ditetapkan kolom harus mengandung tulangan spiral atau sengkang dengan spasi pusat ke pusat, S ≤ 6Ø tulangan kolom longitudinal terkecil dan 150 mm. 6. Kolom yang menumpu reaksi dari komponen struktur kaku yang tak menerus seperti dinding, harus memenuhi: a. Tulangan transversal disediakan sepanjang tinggi keseluruhannya jika gaya tekan aksial terfaktor melebihi Agf’c/10. Bilamana gaya desain telah diperbesar untuk kekuatan lebih elemen vertikal sistem penahan gempa maka batasan harus ditingkatkan menjadi Agf’c/4. 19 b. Tulangan transversal harus menerus sejarak sama dengan ℓ , bilamana ujung bawah kolom berhenti pada suatu dinding tulangan transversal harus menerus kedalam dinding paling sedikit ℓ dari batang tulangan kolom longitudinal terbesar di titik pemutusan. 7. Bila selimut beton diluar tulangan transversal pengekang yang ditetapkan diatas melebihi 100 mm, tulangan transversal tambahan harus disediakan. Selimut beton untuk tulangan transversal tambahan tidak boleh melebihi 300 mm. 5. Persyaratan Kuat Geser 1. Gaya-gaya rencana Gaya geser rencana, Ve, harus ditentukan dari peninjauan gaya-gaya maksimum di muka-muka pertemuan (joints) di setiap ujung komponen struktur. Gaya-gaya pada joint tersebut harus ditentukan menggunakan kuat momen maksimum, Mpr, dari komponen struktur tersebut yang terkait dengan rentang beban-beban aksial terfaktor Pu yang bekerja pada komponen struktur. Gaya geser rencana, Ve, tidak boleh lebih kecil daripada geser terfaktor hasil perhitungan analisis struktur. 2. Tulangan transversal sepanjang panjang ℓ , harus direncanakan untuk memikul geser dengan menganggap Vc = 0, bila: a. Gaya geser akibat gempa mewakili 50% kuat geser maksimum b. Gaya tekan aksial terfaktor Pu tidak melampaui Agf’c/10. 20 E. Sambungan Balok Kolom Pada pertemuan sambungan balok kolom tersebut memiliki konsentrasi tegangan yang tinggi dari gaya gempa yang ada. Tulangan atas balok pada suatu sisi kolom mengalami tegangan tarik dan bersamaan dengan itu tulangan atas balok pada sisi yang lain mengalami tulangan tekan. Dengan memberikan perhatian yang sebaik-baiknya pada pertemuan balok dan kolom akan mencegah terbentuknya sendi plastis dan terjadinya kehancuran pada daerah pertemuan tersebut. Gambaran geometris pertemuan balok dan kolom dapat dilihat pada Gambar 9. Gambar 9. Geometris Sambungan Balok Kolom Interior Keterangan: Mux = Momen terfaktor pada penampang arah x Muy = Momen terfaktor pada penampang arah y Vux = Gaya geser terfaktor pada penampang arah x Vuy = Gaya geser terfaktor pada penampang arah y Pu = Gaya aksial tekan kolom 21 F. Komponen Struktur Joint Balok Kolom Berikut ini adalah ketentuan yang berlaku untuk komponen struktur joint balok dan kolom pada sistem rangka pemikul momen khusus sesuai dengan SNI 2847-2013 pasal 21.7. 1. Ketentuaan Umum 1. Tegangan pada tulangan tarik lentur adalah 1,25fy. 2. Tulangan longitudinal balok harus diteruskan hingga mencapai sisi jauh dari inti kolom terkekang dan diangkur dalam kondisi tarik. 3. Dimensi kolom yang sejajar terhadap tulangan longitudinal balok > 20 kali Ø terbesar tul. longitudinal balok untuk beton normal. 2. Tulangan Transversal 1. Tulangan berbentuk sengkang tertutup harus dipasang dalam daerah hubungan balok-kolom. 2. Pada hubungan balok-kolom, dengan lebar setidak- tidaknya sebesar ¾ lebar kolom, merangka pada keempat sisinya, harus dipasang tulangan transversal setidak-tidaknya sejumlah ½ dari yang ditentukan. Pada daerah tersebut, spasi tulangan transversal diperbesar menjadi 150 mm. 3. Pada hubungan balok-kolom, tulangan transversal harus dipasang untuk memberikan kekangan terhadap tulangan longitudinal balok yang berada diluar daerah inti kolom. 3. Kuat Geser 1. Untuk beton berat normal, Kuat geser nominal Vn joint tidak boleh diambil lebih besar daripada ketentuan berikut ini: 22 Untuk joint yang terkekang oleh balok-balok pada semua empat muka 1,7 ′ ……………………..……...…………………………2.16 Untuk joint yang terkekang oleh balok-balok pada tiga muka atau dua muka yang berlawanan 1,2 ′ ………………….…………………...……………....2.17 Untuk kasus kasus lainnya 1,0 ′ Dimana : …….………………………………………...………2.18 f’c = Mutu beton bertulang Aj = Luas efektif dari penampang suatu joint Suatu balok yang merangka pada suatu balok-kolom dianggap memberikan kekangan bila setidak-tidaknya ¾ bidang muka joint tersebut tertutupi oleh balok yang merangka tersebut. Luas joint efektif dapat dilihat pada Gambar 12. Lebar joint efektif harus lebih besar dari: a. Lebar balok ditambah tinggi joint b. Dua kali jarak tegak lurus yang lebih kecil dari sumbu longitudinal balok ke sisi kolom. 2. Untuk beton ringan, kuat geser nominal hubungan joint tidak boleh diambil lebih besar daripada ¾ nilai-nilai ketentuan kuat geser. 23 Gambar 10. Luas Joint Efektif 4. Panjang Penyaluran Tulangan Tarik 1. Untuk ukuran batang tulangan Ø 10 mm - D 36 mm, panjang penyaluran tulangan tarik ℓ untuk tulangan dengan kait standar 90° ≥ 8db, 150 mm, dan nilai yang ditentukan oleh persamaan 2.22 : ℓ = 0,3 Dimana ℓ 2. , …………………………...……………...…….2.19 : Panjang penyaluran fy : Mutu baja tulangan db : Diameter tulangan f’c : Mutu beton Untuk ukuran batang tulangan Ø 10 mm - D 36 mm, panjang penyaluran tulangan ℓ tidak boleh diambil lebih kecil daripada a. 2½ ℓ , bila ketebalan pengecoran beton < 300 mm, b. 3½ ℓ , bila ketebalan pengecoran beton > 300 mm. 24 G. Pembebanan Berdasarkan Kamus Besar Bahasa Indonesia, Pembebanan berarti proses, cara, perbuatan membebani atau membebankan. Dalam hal ini yaitu suatu proses atau cara membebankan suatu elemen struktur terhadap tinjauan tertentu. 1. Beban Mati Beban mati adalah semua beban yang berasal dari berat bangunan, termasuk segala unsur tambahan tetap yang merupakan satu kesatuan dengannya. Dalam hal ini dapat berupa: a. Beban mati akibat berat sendiri Beban mati didefinisikan sebagai beban yang ditimbulkan oleh elemen-elemen struktur bangunan yang terdiri dari balok, kolom,dan pelat lantai. Beban ini akan dihitung secara otomatis oleh program SAP 2000 Versi. 14. b. Beban mati tambahan Beban mati tambahan didefinisikan sebagai beban mati yang diakibatkan oleh berat dari bahan bangunan dan komponen gedung tambahan atau finishing yang bersifat permanen. Berat sendiri bahan bangunan dan komponen gedung dapat dilihat pada Tabel 1. 25 Tabel 1. Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen Gedung Beban Mati Besar Beban Batu Alam 2600 kg/m³ Beton Bertulang 2400 kg/m³ Spesi per cm tebal 21 kg/cm² Dinding Pasangan ½ Bata 250 kg/m² Langit-langit + penggantung 18 kg/m² Penutup lantai dari Semen Portland 24 kg/m² Sumber : Standart Nasional Indonesia 1727-2013 2. Beban Hidup Beban hidup didefinisikan sebagai beban yang sifatnya tidak membebani struktur secara permanen. Beban hidup dapat terjadi akibat penghuni atau penggunaan suatu gedung termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari barang yang dapat berpindah, mesin-mesin serta peralatan yang merupakan bagian gedung. Tabel 2. Beban Hidup Pada Lantai Gedung No Hunian atau Penggunaan 1 Rumah tinggal semua ruang kecuali tangga dan balkon 2 Tangga dan jalan keluar 3 Sistem lantai akses Ruang kantor Ruang komputer 4 Sekolah Ruang kelas Koridor diatas lantai pertama Koridor lantai pertama 5 Rumah sakit Ruang operasi Ruang pasien 6 Perpustakaan Ruang baca Beban Merata 200 kg/m² 500 kg/m² 250 kg/m² 500 kg/m² 200 kg/m² 400 kg/m² 500 kg/m² 300 kg/m² 200 kg/m² 300 kg/m² 26 Ruang penyimpanan 7 Pabrik Ringan Berat 8 Gedung Perkantoran Lobi dan koridor lantai pertama Kantor Koridor diatas lantai pertama 12 Tempat rekreasi Kolam renang Ruang dansa Stadium dan tribun Sumber : Standart Nasional Indonesia 1727-2013 3. 800 kg/m² 650 kg/m² 1300 kg/m² 500 kg/m² 250 kg/m² 400 kg/m² 400 kg/m² 500 kg/m² 300 kg/m² Beban Gempa Beban gempa adalah semua beban yang bekerja pada bangunan atau bagian bangunan dari pergerakan tanah akibat gempa itu. Pengaruh gempa pada struktur ditentukan berdasarkan analisa dinamik, maka yang diartikan dalam beban gempa itu gaya-gaya di dalam struktur tersebut yang terjadi oleh tanah akibat gempa itu sendiri. Beban gempa yang dimaksud meliputi: a. Faktor Keutamaan dan Kategori Resiko Bangunan Standar ini menentukan pengaruh gempa rencana yang harus ditinjau dalam perencanan struktur gedung serta berbagai bagian dan peralatannya secara umum. Akibat pengaruh gempa rencana, struktur gedung secara keseluruhan harus masih berdiri, walaupun sudah berada dalam kondisi di ambang keruntuhan. Untuk berbagai kategori resiko bangunan gedung dan non gedung, pengaruh gempa rencana harus dikalikan dengan suatu faktor keutamaan (I). 27 Tabel 3. Faktor Keutamaan dan Kategori Resiko Bangunan Jenis Pemanfaatan Gedung dan non gedung yang memiliki resiko terhadap jiwa manusia pada saat kegagalan, termasuk tapi tidak dibatasi untuk, antara lain: - Fasilitas pertanian, perkebunan dan peternakan - Fasilitas Sementara, - Gedung penyimpanan - Rumah jaga dan struktur kecil lainnya Semua gedung dan struktur lain kecuali yang termasuk dalam kategori I,II,IV termasuk, tapi tidak dibatasi untuk: - Perumahan, - Rumah toko dan rumah kantor - Pasar - Gedung Perkantoran - Apartemen/ rumah susun - Bangunan Industri Gedung dan non gedung yang memiliki i resiko tinggi terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk - Bioskop, - Gedung pertemuan - Stadion - Penjara Gedung dan non gedung yang tidak termasuk dalam kategori IV yang memili potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang besar dan atau gangguan masal terhadap kehidupan masyarakat sehari-hari jika terjadi kegagalan tapi tidak dibatasi untuk - Pusat pembangkit listrik biasa - Fasilitas penanganan air - Fasilitas penanganan limbah - Pusat telekomunikasi Gedung dan non gedung yang ditunjukan sebagai fasilitas penting, termasuk tetapi tidak dibatasi untuk bangunan monumental, Gedung sekolah, Rumah sakit dan fasilitas kesehatan, Fasilitas pemadam kebakaran, tempat perlindungan terhadap gempa bumi Sumber: Standart Nasional Indonesia 1726-2012 Kategori Resiko Faktor Keutamaan I 1,0 II 1,0 III 1,25 IV 1,50 28 b. Kategori Desain Seismik Struktur harus ditetapkan memiliki suatu kategori desain seismik. Struktur dengan kategori resiko I, II, atau III dimana parameter S1 ≥ 0,75 ditetapkan sebagai struktur dengan kategori desain seismik E. Struktur yang berkategori resiko IV dimana S1 ≥ 0,75 ditetapkan sebagai struktur dengan kategori desain seismik F. Semua struktur lainnya harus ditetapkan kategori desain seismiknya berdasarkan kategori resikonya dan parameter respon spektral percepatan desainnya ( SDS dan SD1). Kategori desain seismik dapat dilihat pada Tabel 5 dan Tabel 6. Tabel 4. KDS Parameter Respon Percepatan Periode Pendek Kategori Resiko Nilai SDS I atau II atau III IV SDS < 0,167 A A 0,167 ≤ SDS < 0,33 B C 0,33 ≤ SDS < 0,50 C D 0,50 ≤ SDS D D Sumber : Standar Nasional Indonesia 1726-2012 Tabel 5. KDS Parameter Respon Percepatan Periode 1 detik Kategori Resiko Nilai SD1 I atau II atau III IV SD1 < 0,167 A A 0,167 ≤ SD1 < 0,133 B C 0,133 ≤ SDS < 0,20 C D 0,20 ≤ SDS D D Sumber : Standar Nasional Indonesia 1726-2012 29 c. Klasifikasi Situs Struktur Dalam perumusan kriteria desain seismik suatu bangunan di permukaan tanah untuk suatu situs, maka situs tersebut harus diklasifikasikan terlebih dahulu. Profil tanah di situs harus di klasifikasikan sesuai Tabel 4 berdasarkan profil tanah lapisan 30 m paling atas. Jenis tanah dikelompokkan menjadi 6 bagian, dengan pembagiannya berdasarkan besaran kecepatan rambat gelombang geser rata-rata (Vs), nilai hasil test penetrasi standar rata-rata (N), dan kuat geser niralir rata-rata ̅u. Tabel 6. Klasifikasi Kelas Situs Kelas Situs s (m/detik) atau ch u (kPa) SA (batuan keras) >1500 N/A N/A SB (batuan) 750 sampai 150 N/A N/A SC(tanah keras,sangat 350 sampai 750 padat dan batuan lunak) >50 ≥ 100 175 sampai 350 15 sampai 50 50 sampai 100 < 175 <15 <50 SD (tanah sedang) SE (tanah lunak) SF Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3m tanah dengan karakteristik sebagai berikut: 1. Indeks plastisitas, PI > 20 2. Kadar air, w ≥ 40 % 3. Kuat geser niralir ̅u < 25 kPa Dibutuhkan investigasi khusus Sumber : Standart Nasional Indonesia 1726-2012 30 d. Sistem Struktur Sistem penahan gaya gempa lateral dan vertikal dasar harus memenuhi salah satu dari tipe yang ditunjukkan dalam Tabel 7. Pembagian setiap tipe berdasarkan pada elemen vertikal yang digunakan untuk menahan gaya gempa lateral. Sistem struktur yang digunakan harus sesuai dengan batasan sistem struktur dan batasan ketinggian struktur. Koefisien modifikasi respon (R), faktor kuat lebih sistem (Ωo), dan koefisien amplifikasi defleksi (Cd) harus digunakan dalam penentuan geser dasar, gaya desain elemen, dan simpangan antar lantai desain. Tabel 7. Faktor R, Ωo, dan Cd Untuk Sistem Penahan Gaya Seismik Faktor Faktor Koefisien Kuat Pembesa Modifikasi Lebih Sistem Penahan Gaya Seismik ran Respon Sistem Defleksi (R) (Ωo) (Cd) Kategori Desain Seismik B C Dd Ed Fd C. Sistem Rangka Pemikul Momen 1. Rangka baja pemikul momen khusus 8 3 5½ TB TB TB TB TB 2. Rangka baja pemikul momen menengah 4½ 3 4 TB TB 10h,i TIh TIh 3. Rangka baja pemikul momen biasa 3½ 3 3 TB 4. Rangka beton bertulang pemikul momen khusus 8 3 5½ TB TB TB TB TB 5. Rangka beton bertulang pemikul momen menengah 5 3 4½ TB TB TI TI TI 6. Rangka beton bertulang pemikul momen biasa 3 3 2½ TB TI Sumber: Standart Nasional Indonesia 1726-2012 TI TIh TIh TI TI TI TIi 31 e. Analisa Statik Ekivalen Analisa statik ekivalen pada prinsipnya adalah menggantikan beban gempa dengan gaya-gaya statik yang bertujuan menyederhanakan dan memudahkan perhitungan. Metode ini disebut juga Metode Gaya Lateral Ekivalen (Equivalent Lateral Force Method), yang mengasumsikan besarnya gaya gempa berdasarkan hasil perkalian suatu konstanta massa dari elemen tersebut. Berdasarkan SNI 1726-2012 Gaya geser horisontal akibat gempa yang bekerja pada struktur bangunan dalam arah sumbu X (Vx) dan sumbu Y (Vy), ditentukan dari persamaan : = . ………………………………………………………2.20 Dimana : V = Gaya geser dasar Cs = Koefisien Response Seismic W = Berat lantai Koefisien respon seismik ditentukan dengan persamaan sebagai berikut: = …………………………...……...………………….…2.21 Nilai Cs yang dihitung tidak perlu melebihi : = ……………………………………………………..…2.22 Dan Cs harus tidak kurang dari: = 0,044 . ≥ 0,01 …………………………………..…2.23 Sedangkan daerah dimana s1 ≥ 0,6 g maka Cs harus tidak kurang: 32 = , Dimana: Sds ………………………………………………….…2.24 = Parameter percepatan respon spektrum desain pendek Sd1 = Parameter percepatan respon spektrum periode 1detik I = Faktor keutamaan gedung R = Faktor modifikasi response T = Perioda fundamental struktur Cs = Koefisien response seismic Periode fundamental pendekatan (T) harus ditentukan dari persamaan berikut: Ta= Ct hnx…….……………………………………………….…2.25 dimana: Ta = Perioda fundamental pendekatan Ct = Koefisien (Tabel 8) x = Koefisien (Tabel 8) hn = Ketinggian struktur Tabel 8. Nilai Parameter Periode Pendekatan Ct dan X Tipe Struktur Ct X Rangka baja pemikul momen 0,0724a 0,8 Rangka beton pemikul momen 0,0466a 0,9 Rangka baja dengan brecing eksentris 0,0731a 0,75 Rangka baja dengan brecing terkekang terhadap tekuk 0,0731a 0,75 Semua sistem struktur lainnya 0,0488a 0,75 Sumber: Standart Nasional Indonesia 1726-2012 33 Gaya gempa lateral (Fx) yang timbul di semua tingkat harus ditentukan dari persamaan berikut: Fx = Cvx V…………………………………..………………..…2.26 Untuk menentukan Cvx menggunakan persamaan berikut: Cvx = ∑ Dimana : …………………………………………..…..…2.27 Cvx = faktor distribusi vertikal V = Gaya lateral desain total atau geser dasar struktur wi dan wx = bagian seismik efektif total struktur W yang dikenakan pada tingkat I dan x hi dan hx = tinggi dari dasar tingkat I atau x k = eksponen yang terikat pada struktur Tabel 9. Penentuan Nilai k Perioda k Kurang dari 0,5 detik 1 2,5 detik atau lebih 2 0,5 detik – 2,5 detik Interpolasi Sumber: Standart Nasional Indonesia 1726:2012 f. Desain Spektra Desain spektra untuk beban gempa SNI 2012 dihasilkan melalui pengolahan nilai respons spektra di batuan dasar pada periode 0,2 detik (Ss) dan 1 detik (S1). Nilai ini diperoleh melalui pembacaan peta gempa SNI 2012 untuk 0,2 detik dan 1 detik. 34 Untuk menghasilkan respons spektra di permukaan, nilai Ss dan S1 kemudian dikalikan dengan faktor amplifikasi sehingga dihasilkan nilai respons spektra permukaan SMS dan SM1. = . 1= ………………………………………………..…2.28 . 1 …………………………………………………..2.29 Dimana = Sms = parameter response spectrum perioda pendek Sm1 = parameter response spectrum perioda 1 detik Fa = Faktor amplifikasi (Tabel 8) Fv = Faktor amplifikasi (Tabel 9) Tabel 10. Faktor Amplifikasi Fa Percepatan Respons Spektrum Faktor Site Class Ss < 0,25 Ss = 0,5 Ss = 0,75 Ss = 1 Ss > 1,25 A 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 B 1 1 1 1 1 C 1,2 1,2 1,1 1 1 D 1,6 1,4 1,2 1,1 1 E 2,5 1,7 1,2 0,9 0,9 Sumber : Standart Nasional Indonesia 1726:2012 Tabel 11. Faktor Amplifikasi Fv Percepatan Respons Spektrum Faktor Site Class S1 < 0,1 S1 = 0,2 S1 = 0,3 S1 = 0,4 S1 > 0,5 A 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 B 1 1 1 1 1 C 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 D 2,4 2 1,8 1,6 1,5 E 3,5 3,2 2,8 2,4 2,4 Sumber : Standart Nasional Indonesia 1726:2012 35 Nilai SMS dan SM1 terlebih dahulu dikalikan dengan 2/3, menghasilkan nilai respons spektra baru dengan sebutan SDS dan SD1. 2 Sd1= 3 .Sm1 ………………………………………….......……2.30 2 Sds= 3 .Sms………………………………………………….....2.31 Dimana : Sds= Parameter percepatan response spectrum perioda pendek Sd1= Parameter percepatan response spectrum perioda 1 detik Untuk menentukan desain spektra harus mengetahui periode fundamental struktur bangunan dengan persamaan sebagai berikut: 0 = 0.2 = …………………………………………………2.32 ……………………………...………………….......2.33 Dimana : To Ts = Periode awal = Periode Fundamental Struktur Setelah mengetahui priode fundamental struktur tersebut maka Untuk menentukan kurva response spectrum desain menggunakan ketentuan: 1. Untuk perioda < To, = 2. 0.4 + 0.6 ………………………………….2.34 Untuk perioda Ts ≥ T ≤ T0, response spectrum percepatan desain Sa sama dengan Sds 3. Untuk perioda > Ts, = …………………………………………...……………2.35 36 Maka response spectra akan terbentuk seperti gambar berikut: Gambar 11. Response spectrum Berdasarkan SNI 1726:2012 4. Beban Hujan Setiap bagian dari suatu atap harus dirancang mampu menahan beban dari semua air hujan yang terkumpul apabila sistem drainase primer untuk bagian tersebut tertutup ditambah beban merata yang disebabkan oleh kenaikan air diatas lubang masuk sekunder sesuai dengan persamaan berikut: R = 0,0098 (ds + dh) ………………………………………....……………2.36 Dimana: R = beban air hujan pada atap yang tidak melendut (kN/m2) ds = kedalaman air atap yang tidak melendut meningkat ke lubang masuk sistem drainase sekunder (mm) dh = tambahan kedalaman air pada atap yang tidak melendut diatas lubang masuk sistem drainase sekunder pada aliran air rencana 37 5. Beban Angin Beban angin merupakan beban yang diakibatkan oleh faktor lingkungan yaitu faktor angin itu sendiri. Adapun parameter dalam perencanaan beban angin adalah: kecepatan angin, faktor arah angin, kategori eksopur, faktor topografi, faktor ketertutupan, koefisien efek tiupan, klasifikasi tekanan internal. Adapun perencanaan beban angin berdasarkan SNI 1727:2013 yaitu sebagai berikut: a. Menentukan Kecepatan Angin Dasar, V Dalam perencanaan kecepatan angin harus di rencanakan minimal sebesar 110 mph (49,1744 m/s) b. Menentukan Parameter Beban Angin Kategori Eksopur Eksposur B : Untuk bangunan gedung dengan tinggi atap rata-rata kurang dari atau sama dengan 30ft (9,1m), eksposur B berlaku, sebagaimana ditentukan oleh kekasaran permukaan B, berlaku diarah lawan angin untuk jarak yang lebih besar dari 1.500ft (457m). Eksposur C : Eksposur C berlaku untuk semua kasus di mana eksposur B atau D tidak berlaku. Eksposur D: Eksposur D berlaku bilamana kekasaran permukaan tanah, sebagaimana ditentukan oleh kekasaran permukaan, berlaku diarah lawan angin untuk jarak yang lebih besar dari 5.000ft (1.524m) atau 20 kali tinggi bangunan, pilih yang terbesar. 38 Untuk situs yang terletak di zona transisi antara katagori eksposur, harus menggunakan hasil kategori di gaya angin terbesar. Masuk ke Tabel ekposur untuk menentukan tekanan neto dinding a. Dari tabel untuk setiap Eksoposur (B,C,D), tabel ini dapat dilihat pada Lampiran. Lihat nilai V, L/B dan h, tentukan Pn (angka atas) dan Po (angka bawah) tekanan dinding angin horizontal. Pembagian tekanan angin pada dinding dapat dilihat pada Gambar 13. b. Distribusi tekanan dinding harus berdasarkan distribusi linier dari tekanan neto total dengan tinggi bangunan gedung dan tekanan dinding eksternal di sisi angin pergi dianggap terdistribusi merata sepanjang permukaan dinding di sisi angin pergi yang bekerja kearah luar pada 38% dari Ph untuk 1,0 ≤ L/B ≤ 2,0 dan 27% dari Ph untuk 2,0 ≤ L/B ≤ 5,0. Gambar 12. Pembagian Tekanan Angin Pada Dinding 39 H. Kombinasi Pembebanan Berdasarkan Beban Minimum untuk Perencanaan Bangunan Gedung dan Struktur Lain SNI 1727:2013 menjelaskan konsep kombinasi pembebanan antara lain: 1. U = 1.4D ……………………………………………………………..2.37 2. U = 1.2D + 1.6L +0.5 (Lr atau S atau R) …………………………….2.38 3. U = 1.2D + 1,6 (Lr atau S atau R)+ 0.5 (L atau 0,5W) ………………2.39 4. U = 1,2 D+ 1,0 W + L + 0,5 (Lr atau S atau R) ……………………..2.40 5. U = 1.2D + 1.0L +1.0E +0,2S ……………………………..…………2.41 6. U = 0.9D + 1.0E ……………………………………………………...2.42 7. U = 0.9D + 1.0W …………………………………………………….2.43 Dimana: D : Beban Mati E : Beban Gempa L : Beban Hidup Lr : Beban Hidup atap R : Beban Hujan W : Beban Angin S : Beban Salju 40 I. Analisa Beban Dorong Statik (Static Push Over Analysis) Analisa beban dorong statik (static push over analysis) adalah suatu cara analisis statik non-linear yang merupakan penyederhanaan dari analisis nonlinear riwayat waktu (time history). Menurut SNI 03-1726-2002, analisa beban dorong statik (Pushover) adalah suatu cara analisis statik 2 dimensi atau 3 dimensi linear dan non-linear, dimana pengaruh gempa rencana terhadap struktur gedung dianggap sebagai beban-beban statik yang menangkap pada pusat massa masing-masing lantai, yang nilainya ditingkatkan secara berangsur-angsur sampai melampaui pembebanan yang menyebabkan terjadinya pelelehan (sendi plastis) pertama di dalam struktur gedung, kemudian dengan peningkatan beban lebih lanjut mengalami perubahan bentuk elasto-plastis yang besar sapai mencapai kondisi diambang keruntuhan. Analisis pushover bertujuan untuk mengevaluasi perilaku seismik struktur terhadap beban gempa rencana dengan: 1. Menentukan performance level dari struktur yang dianalisis 2. Memperlihatkan skema kelelehan (formasi sendi plastis) yang terjadi 3. Memperoleh nilai koefisien modifikasi respon(R), Kuat lebih sistem (Ωo), dan faktor pembesaran (Cd) Karena yang dievaluasi adalah komponen maka jumlahnya relatif sangat banyak, oleh karena itu analisa pushover sepenuhnya harus dikerjakan oleh komputer (fasilitas pushover dan evaluasi kinerja yang terdapat 41 secara built-in pada program SAP2000, mengacu pada FEMA-356). Adapun tahapan utama dalam analisa pushover adalah: 1. Menentukan Hinge Properties Pemodelan sendi dilakukan untuk mendefenisikan perilaku non-linear force displacement dan/atau momen rotasi yang dapat ditempatkan pada beberapa tempat di sepanjang bentang balok atau kolom. Sendi plastis yang digunakan dalam pemodelan adalah: a. Balok Sendi plastis pada elemen balok menggunakan default-M3 sesuai program SAP 2000 dengan nilai Relative Distance-nya 0,(0,5), dan 1. Hal ini dilakukan dengan alasan bahwa balok akan efektif menahan momen pada arah sumbu kuatnya (sumbu 3, lihat Gambar 13), oleh sebab itu sumbu inilah yang akan mengalami sendi plastis pada balok Gambar 13. Posisi Sumbu Lokal Balok b. Kolom Sendi plastis pada elemen kolom menggunakan Default-P-M-M sesuai program SAP 2000 dengan nilai Relative Distance-nya 0 dan 1. Hal ini dilakukan dengan alasan bahwa pada elemen kolom 42 terdapat interaksi antara gaya aksial (P) dan momen (M) sumbu lokal 2 dan sumbu lokal 3, posisi sumbu lokal dapat dilihat pada Gambar 14 berikut. Gambar 14. Posisi Sumbu Lokal Kolom Sendi plastis merupakan bentuk ketidakmampuan elemen struktur (balok dan kolom) menahan gaya dalam. Perencanaan suatu bangunan harus sesuai dengan konsep desain kolom kuat dan balok lemah. Apabila terjadi keruntuhan struktur, maka yang runtuh adalah baloknya dahulu. Apabila kolomnya runtuh maka struktur langsung hancur. Sendi plastis yang terjadi pada balok dan kolom dapat dilihat pada Gambar 15. Gambar 15. Sendi Plastis Pada Balok dan Kolom 43 2. Menentukan Titik Kontrol Menentukan titik kontrol untuk memonitor besarnya perpindahan struktur. Titik kontrol yang digunakan terletak pada lantai atap. Rekaman besarnya perpindahan titik kontrol dan gaya geser dasar digunakan untuk menyusun kurva pushover. 3. Load Application Control Analisa pushover dilakukan setelah struktur dibebani oleh beban gravitasi yang direncanakan. Setelah dibebani oleh beban gravitasi, beban statik lateral diberikan secara berangsur-angsur untuk mencapai target displacement tertentu. Terdapat 2 macam bentuk load application control untuk analisa statis non-linear yaitu: a. A load-controlled dipakai apabila kita tahu pembesaran beban yang akan diberikan dapat menahan beban tersebut, contohnya adalah beban gravitasi. Pada load-controlled semua beban akan ditambahkan dari nol hingga pembesaran yang diinginkan. b. Displacement-controlled dipakai apabila kita mengetahui sejauh mana struktur kita bergerak tetapi kita tidak tahu beban yang harus dimasukkan. Ini sangat berguna untuk mengetahui perilaku struktur tidak stabil dan mungkin kehilangan kapasitas pembawa beban selama analisa dilakukan. 4. Membuat Kurva Pushover Dalam membuat kurva pushover secara khusus telah built-in dalam program SAP2000, proses konversi kurva pushover dan kurva respon spektrum yang direduksi dikerjakan otomatis dalam program. Kurva ini 44 menggambarkan hubungan hubungan gaya geser dasar dengan perpindahan lateral titik kontrol dan hasilnya disebut sebagai kurva kapasitas struktur. 5. Evaluasi Kinerja Struktur Evaluasi level kinerja struktur ketika titik kontrol tepat berada pada target perpindahan merupakan hal utama dari perencanaan barbasis kinerja. Komponen struktur dan aksi perilakunya dapat dianggap memuaskan jika memenuhi kriteria yang dari awal sudah ditetapkan, baik terhadap persyaratan deformasi maupun kekuatan. J. Evaluasi Kinerja Struktur dengan Metode Capacity Spectrum Capacity Spectrum Method (CSM) merupakan salah satu cara untuk mengetahui kinerja suatu struktur. Dari analisis statik pushover nonlinear didapatkan kurva kapasitas yang kemudian diolah lebih lanjut dengan metode Capacity Spectrum Method [ ATC-40, 1996; ATC-55,2005 ]. 1. Kurva Kapasitas Hasil analisis statis pushover nonlinier adalah kurva yang menunjukkan hubungan antara gaya geser dasar (Base Shear) dan simpangan atap (Roof Displacement) seperti ditujukkan pada Gambar 16. Hubungan tersebut kemudian dipetakan menjadi suatu kurva yang dinamakan kurva kapasitas struktur. 45 Gambar 16. Kurva Kapasitas Kurva kapasitas hasil pushover diubah menjadi spektrum kapasitas seperti pada Gambar 17 melalui persamaan 2.44 sampai 2.47 (ATC40,1996) V W …………………………………………………….....…..2.44 α1 Sa = Sd = PF1∅roof,1………………………………….…………..….…..2.45 PF = α1 = ∆roof Dimana: ∑N i=1 (wi∅i1)/g 2 ∑N i=1 (wi∅i1 )/g ...………………………………………....…..2.46 ∑N i=1 (wi∅i1)/g 2 N 2 ∑N i=1 (wi)/g ∑i=1 (wi∅i1 )/g ...………………..……….……...…..2.47 Sa = Spectral acceleration Sd = Spectral displacement PF1 = Modal participation untuk modal pertama α1 = Modal mass coefficient untuk modal pertama Øi1 = Amplitude of first untuk level i V = Gaya geser dasar W = Berat mati bangunan ditambah beban hidup Δ roof = roof displacement wi/g = massa pada level i 46 a. Kurva Kapasitas (format standar) b. Spektrum Kapasitas (format ADRS) Gambar 17. Modifikasi Kurva Kapasitas Menjadi Spektrum Kapasitas 2. Demand Spektrum Respons spektrum elastik adalah kurva yang menunjukkan hubungan antara koefisien gempa ( C ) dengan waktu getar struktur ( T ) yang nilainya ditentukan oleh koefisien Ca (percepatan tanah puncak, PGA ) dan Cv (nilai koefisien gempa pada waktu periode struktur tanah adalah 1 detik ). Nilai Ca dan Cv ini berbeda-beda untuk masing-masing jenis tanah. Agar dapat respons spectrum dibandingkan dengan kurva kapasitas, maka perlu dirubah formatnya menjadi Acceleration Displacement Response Spectrum (ADRS) melalui persamaan 2.48 sebagai berikut: Sd = T 2 2π .Sa...………………………..…..….………….…….…..2.48 Dimana T adalah waktu getar alami dari struktur bangunan. Perubahan format ini dapat dilihat pada Gambar 18. 47 Gambar 18. Perubahan Format Respon Percepatan Menjadi ADRS Respons spectrum dalam format ADRS ini mempunyai tingkat redaman (damping) sebesar 5%. Setelah struktur leleh, nilai redaman ini perlu direduksi dengan konstanta agar sesuai dengan effective viscous damping dari struktur seperti pada Gambar 19. Gambar 19. Reduksi Grafik Respon Spektrum Untuk respons spektrum dengan percepatan yang konstan direduksi dengan SRA, sedangkan untuk respons spektrum dengan kecepatan yang konstan direduksi dengan SRV dimana: 3.21-0.68ln SRA = 63.7K(aydy-dyapi) +5 apiay 2.12 ...…………..….……………...…..2.49 48 2.31-0.41ln SRV = 63.7K(aydy-dyapi) +5 apiay 1.65 ...…………..….………….….…..2.50 atau dapat ditulis dalam bentuk yang lebih sederhana: 3.21-0.68 ln βeff SRA = 2.12 ...…………..….………….………………….…..2.51 2.31-0.68 ln βeff SRV = 1.65 Dimana ay , dy ...…………..….………….……………………..2.52 = Koordinat titil leleh efektif dari kurva kapasitas api , dpi = Koordinat percobaan titik performa K = Faktor modifikasi redaman βeff = Rasio redaman efektif akibat perubahan kekakuan struktur setelah terjadi sendi plastis (%) 3. Performance Point Perfomance point adalah titik dimana Spektrum kapasitas berpotongan dengan respon spektrum tereduksi seperti yang dipergunakan dalam capacity spectrum method (ATC-40,1996). Untuk memperoleh gambaran lebih jelas, dapat dilihat pada Gambar 20. Pada performance point dapat diperoleh informasi periode bangunan dan redaman efektif akibat perubahan kekakuan struktur setelah terjadi sendi plastis. Berdasarkan informasi tersebut respons-respons struktur lainnya seperti nilai simpangan tingkat dan posisi sendi plastis dapat diketahui. 49 Gambar 20. Menentukan Performance Point 4. Perhitungan Faktor Daktilitas Struktur Kurva kapasitas dan Kurva demand seperti yang sudah dijelaskan pada sub bab sebelumnya dapat diubah secara otomatis apabila analisis pushover menggunakan software seperti SAP 2000. Berdasarkan FEMA P-695 (2009) hasil dari gabungan kurva demand dan kurva kapasitas dapat digunakan untuk menghitung faktor daktilitas struktur seperti terlihat pada Gambar 21. Gambar 21. Defenisi Faktor Daktilitas Struktur dari kurva ADRS Nilai faktor daktilitas struktur dapat diperoleh dari Persamaan 2.44 dan 2.45 berikut ini: 50 1.5 = Ωo ………………………………………………………..2.44 = …………………………………………………..…..2.45 Dimana: = Nilai Sa dari gempa periode ulang 2500 tahun = Besarnya gaya geser dasar saat struktur mengalami leleh Cs = Koefisien respon seismik desain Faktor 1.5 pada Persamaan 2.44 dapat diartikan apabila keruntuhan bangunan dimungkinkan terjadi apabila terjadi gempa sebesar 1.5 kali nilai design ground motion. Besarnya nilai Cd pada mungkin saja sama besar dengan nilai R. Menurut teori equal displacement, hal ini dapat terjadi pada struktur yang memiliki redaman efektif sebesar 5% yang dipakai untuk memperoleh respon spectral acceleration dan spectral displacement (FEMA, 2009). Struktur dengan redaman lebih dari 5% maka akan memiliki nilai Cd kurang dari nilai R akibat dari faktor pengali nilai R. 5. Kriteria Struktur Tahan Gempa Menurut ATC- 40 kriteria-kriteria struktur tahan gempa adalah sebagai berikut: 1. Immediate Occupancy (IO) Bila gempa terjadi, struktur mampu menahan gempa tersebut, struktur tidak mengalami kerusakan struktural mengalami dipakai. kerusakan dan tidak non struktural. Sehingga dapat langsung 51 2. Life Safety (LS) Bila gempa terjadi, struktur mampu menahan gempa, dengan sedikit kerusakan struktural, manusia yang tinggal/berada pada bangunan tersebut terjaga keselamatannya dari gempa bumi. 3. Collapse Pervention (CP) Bila gempa terjadi, struktur mengalami kerusakan struktural yang sangat berat, tetapi belum runtuh. Pada metode spektrum kapasitas terdapat tiga keadaan bangunan, yakni tipe A, B, dan C dengan batasan-batasan dari ketiga tipe bangunan tersebut dapat dilihat pada Tabel 12. Menurut ATC-40 terdapat batasan ratio drift dari suatu bangunan yang dapat dilihat pada Tabel 13. Tabel 12. Batasan Tipe Bangunan Shaking Duration Short Essentially New Building Type A Average Existing Building Type B Poor Existing Building Type C Long Type B Type C Type C Sumber: Applied Technology Council, Seismic Evaluation and Retrofit Of Concrete Building, Report ATC-40,(Redwood City:ATC,1996),Table8-4,p819 Tabel 13. Batasan Rasio Drift Atap Performance Level Parameter IO Damage Control LS Structural Stability Maksimum Total 0.01 0.01 s.d 0.02 0.02 0.33 Drift Maksimum Total 0.005 0.005 s.d 0.015 No limit No limit Inelastik Drift Sumber: Applied Technology Council, Seismic Evaluation and Retrofit Of Concrete Building, Report ATC-40,(Redwood City:ATC,1996),Table8-4,p819 III. METODOLOGI PENELITIAN A. Pendekatan Penelitian Pendekatan penelitian yang digunakan adalah pendekatan kuantitatif karena hasil penelitian yang didapatkan berupa angka ataupun bilangan yaitu merupakan hasil dari analisis struktur gedung dengan menggunakan software SAP 2000 Ver. 14 dan diolah dengan menggunakan bantuan microsoft Excel. B. Lokasi Penelitian Lokasi penelitian merupakan tempat dimana penelitian dilakukan. Dalam hal ini penelitian dilakukan di Daerah Bandar Lampung, tepatnya pada bangunan Hotel Whiz Prime Lampung. C. Data Penelitian Data penelitian menjelaskan mengenai objek yang akan diteliti. Objek dari penelitian ini yaitu struktur gedung hotel Whiz Prime Lampung dengan 15 Lantai dan 1 Lantai semi basement. Jenis tanah yaitu tanah sedang dengan nilai N-SPT 15 sampai 50. Denah struktur lantai dasar dapat dilihat pada Gambar 12 berikut 53 Gambar 22. Denah Gedung Whiz Prime 54 Gambar 23. Tampak Potongan Gedung Whiz Prime 55 D. Prosedur Penelitian Berikut prosedur yang dilakukan dalam penelitian ini: 1. Observasi (pengamatan) dilakukan untuk mengetahui situasi objek yang akan diteliti. 2. Menyiapkan data- data penelitian dilakukan untuk mengumpulkan datadata primer gedung dari perusahaan yang berkaitan dengan pembangunan hotel Whiz Prime Lampung berupa gambar struktur dan gambar arsitektur 3. Melakukan studi literatur 4. Perhitungan pembebanan pada struktur, antara lain: a. Beban Mati 1. Beban Mati Akibat Berat sendiri 2. Beban Mati Tambahan b. Beban Hidup c. Beban Gempa Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung SNI 1726:2012 5. Pemodelan struktur menggunakan program SAP 2000 Ver. 14 6. Menyimpulkan hasil analisis program SAP 2000 Ver. 14 7. Melakukan desain penampang dan penulangan menggunakan syaratsyarat yang tercantum dalam Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPMK) yang terdiri dari: a. Persyaratan Tulangan Lentur 56 8. b. Persyaratan Tulangan Transversal c. Perencanaan Geser Melakukan analisis kapasitas bangunan terhadap gempa dengan Analisi statik nonlinear dengan metode Pushover 9. Menyimpulkan hasil analisis kapasitas yang didapat dari kurva kapasitas spektrum dan distribusi sendi plastis 57 E. Kerangka Penelitian Mulai Data Berupa As Built Drawing dan Hasil Penyelidikan Tanah Perhitungan Pembebanan struktur gedung Membuat model Struktur geometri 3D sesuai data Hasil Analisa Struktur berupa momen, lintang dan gaya aksial pada struktur portal Desain Penulangan Balok, Kolom dan Joint Balok Kolom dengan Metode SRPMK SRPMK Memasukkan data penulangan kedalam SAP Analisis kapasitas gedung dengan Analisis Statik Non-linear Pembahasan hasil analisis apakah struktur aman memenuhi syarat SRPMK Tidak Memenuhi Hasil Analisis Memenuhi selesai Gambar 24. Kerangka Penelitian V. PENUTUP A. Kesimpulan Berdasarkan uraian dan hasil pembahasan pada penelitian ini dapat disimpulkan bahwa: 1. Untuk memodelkan suatu sistem rangka pemikul momen khusus dibutuhkan syarat- syarat detail penulangan longitudinal dan transversal yang lebih rinci untuk komponen struktur balok, kolom dan sambungan balok kolom. 2. Detail dan persyaratan untuk mendesain suatu struktur dengan rangka pemikul momen khusus harus memenuhi syarat- syarat yang tercantum dalam pasal 21.5 sampai 21.7 SNI 2847-2013 3. Luas tulangan yang di desain secara manual sesuai dengan sistem rangka pemikul momen khusus (SNI 2847-2013) memiliki luas tulangan yang lebih besar dibandingkan dengan luas tulangan yang didapat dengan SAP 2000 (ACI 318-05). 4. Dari hasil grafik analisa pushover struktur yang dilakukan dengan pembebanan lateral statik ekivalen dan respon spektrum. Konsep desain balok lemah kolom kuat tidak terpenuhi. Hal ini di tunjukkan 147 terbentuknya sendi plastis diawali dari elemen kolom dan pada saat mencapai titik kinerja mayoritas elemen kolom dan balok terbentuk sendi plastis. 5. Berdasarkan nilai performance point didapatkan target perpindahan untuk arah x sebesar 0,048 m dan arah y sebesar 0,416 m. 6. Level kinerja struktur berdasarkan performance point yang didapat menunjukkan bahwa bangunan yang didesain berada pada kondisi Immediate Occupancy dimana kondisi gedung saat menerima beban gempa diharapkan struktur tidak akan mengalami kerusakan. 7. Dari hasil analisis pushover didapat nilai R aktual : arah x : 9,0 arah y : 7,8 Hal ini menunjukkan bahwa faktor reduksi gempa (R) aktual akan terjadi sesuai dengan SNI 1726-2012 ( R = 8 untuk sistem Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus). 8. Dari hasil analisis pushover didapat nilai Ωo aktual : arah x : 4,7 arah y : 6,1 Hal ini menunjukkan bahwa faktor kuat lebih sistem (Ωo) aktual akan terjadi sesuai dengan SNI 1726-2012 (Ωo = 3 untuk sistem Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus). 148 9. Dari hasil analisis pushover didapat nilai Rd aktual : arah x : 6,0 arah y : 5,2 Hal ini menunjukkan bahwa faktor pembesaran defleksi (Rd) aktual akan terjadi sesuai dengan SNI 1726-2012 (Ωo = 5,5 untuk sistem Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus). 10. Nilai faktor reduksi (R), kuat lebih sistem (Ωo) dan pembesaran defleksi (Cd) arah x lebih besar daripada faktor reduksi, kuat lebih sistem dan pembesaran defleksi arah y, hal ini dipengaruhi oleh konfigurasi kolom dan balok yang digunakan dari struktur tidak simetris. 11. Nilai faktor reduksi (R), kuat lebih sistem (Ωo) dan pembesaran defleksi (Cd) dipengaruhi oleh beban lateral yang diberikan. B. Saran 1. Pemodelan struktur gedung belum memasukkan komponen struktur yang mendetail untuk setiap komponennya karena masih dilakukan pengelompokan untuk komponen yang tipikal. Untuk menghasilkan model struktur yang lebih akurat, maka perlu dimasukkan data komponen struktur yang lebih akurat dan sesuai dengan kondisi aktual. 2. Analisis kapasitas dari suatu gedung dilakukan dengan time history method sehingga diperoleh data yang lebih akurat dan dapat digunakan untuk membandingkan hasil evaluasi kinerja analisis pushover statik ekivalen, respon spekrum dan time history. 149 3. Analisa yang dilakukan hanya merencanakan struktur atas gedung saja, tetapi tidak merencanakan struktur bawah gedung. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dan lengkap perlu dilakukan studi lebih lanjut. 4. Perlu pemahaman yang lebih mengenai cara mengoperasikan program, teori-teori dasar analisis serta ketepatan dalam memberikan parameterparameter sangatlah penting agar diperoleh hasil yang akurat. 5. Evaluasi lebih lanjut perlu dilakukan terhadap konfigurasi struktur yang ada dan dapat diperoleh struktur bangunan yang memenuhi kaidah kolom kuat balok lemahseperti yang diisyaratkan DAFTAR PUSTAKA Asroni, A. 2010. Kolom Fondasi dan Balok T Beton Bertulang. Graha Ilmu. Yogyakarta. ATC-40. 1996, Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Building. Applied Technology Council. Redwood City. Badan Standardisasi Nasional. 2013. Beban Minimum Untuk Perancangan Bangunan Gedung Dan Struktur Lain (SNI 1727-2013)”. BSN .Jakarta Badan Standarisasi Nasional. 2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung Dan Non Gedung (SNI 1726-2012). BSN. Jakarta. Badan Standarisasi Nasional. 2013. Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung ( SNI 2847-2013). BSN. Jakarta. Chu Kia Wang Dkk. 1993. Disain Beton Bertulang Edisi Keempat. PT. Gelora Aksara. Jakarta. Dipohusodo, Istimawan. 1991. Struktur Beton Bertulang Berdasarkan SK.SNI T15-1991-03 .Departemen PU. Jakarta. FEMA 356. 2005. Quantification of Building Seismic Performance Factors. Federal Emergency Management Agency. Washington DC. FEMA P695. 2009. Quantification of Building Seismic Performance Factors. Federal Emergency Management Agency. Washington DC. Flach Ronal Dkk. 1999. Details And Detailing Of Concrete Reinforcement (ACI 315-99). American Concrete Institute. U.S.A. Schodek L. Daniel. 1991. Struktur. PT. Eresco. Bandung. Universitas Lampung. 2013. Pedoman Penulisan Karya Ilmiah Universitas Lampung. Unila Offset. Bandar Lampung.
