intisari - ETD UGM

INTISARI
Yogyakarta merupakan wilayah dengan intensitas gempa tinggi. Struktur bangunan
gedung bertingkat tinggi yang terletak pada wilayah ini harus memiliki kekakuan yang
cukup, sehingga apabila terjadi gempa tidak terjadi kerusakan yang dapat
membahayakan pengguna. Penambahan struktur dinding geser merupakan salah satu
cara untuk meningkatkan kekakuan. Pada penelitian ini dilakukan analisis kapasitas
elemen struktur dan pengaruh dinding geser pada bangunan tingkat tinggi, dengan
mengambil studi kasus Apartemen dan Kondotel Mataram City Yogyakarta. Bangunan ini
terdiri dari dua tower 18 lantai dengan tinggi total 65,4 m. Ukuran kolom lantai
Basement 2 sampai Lantai 1 900x900 mm dan Lantai 2 sampai Lantai 18 adalah
600x900 mm dengan jarak antar kolom maksimum 8m. Balok induk berdimensi 350x650
mm dan balok anak berukuran 250x500 mm.
Penelitian pada Tugas Akhir ini dilakukan dengan perhitungan analitis yang
didasarkan pada data teknis lapangan, mutu bahan, dan hasil analisis struktur dengan
SAP2000 kemudian dilakukan analisis kekuatan dan kekokohan pada struktur. Analisis
dilakukan berdasarkan SNI 03-2847-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur
Beton untuk Bangunan Gedung, SNI 03-1726-2002 tentang Standar Perencanaan
Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, dan Uniform Building Code (UBC) 1997
Chapter 16 tentang Persyaratan Perancangan Struktur (Structural Design Requirement).
Dalam penelitian ini dilakukan 3 macam modifikasi perletakan dinding geser untuk
mengetahui pengaruh penambahan dinding geser terhadap waktu getar alami struktur.
Dari hasil analisis yang telah dilakukan, struktur gedung ini memiliki kapasitas
yang memadai untuk mendukung beban tetapi jika dilihat dari waktu getar alami sebesar
1,831 detik. Waktu getar maksimum yang diijinkan berdasarkan SNI 03-1726-2002
tentang gempa adalah 3,24 detik, sedangkan menurut Uniform Building Code (UBC)
1997 adalah 1,698 detik. Model struktur pertama dapat mereduksi waktu getar alami
1,53% menjadi 1,803 detik dengan pengurangan simpangan antar lantai sebesar 11,35%
arah x dan 35,27% arah y. Model kedua dapat menghasilkan pengurangan waktu getar
alami sebesar 5,08% sehingga menjadi 1,738 detik dengan pengurangan simpangan
antar lantai 20,73% arah x dan 39,31% arah y. Penggabungan konfigurasi dinding geser
model pertama dan kedua didapatkan waktu getar alami 1,667 detik. Dari penelitian ini
dapat disimpulkan bahwa penambahan dinding geser pada bangunan tingkat tinggi
dapat menambah kekakuan struktur yang dapat dilihat dari penurunan waktu getar alami
dan mengurangi simpangan antar lantai yang terjadi.
Kata kunci: struktur dinding geser, waktu getar alami, simpangan antar lantai
x
ABSTRACT
Yogyakarta is a region with high seismic intensity. The structure of high-rise
buildings located in this region should have sufficient stiffness so that no damage could
harm users when earthquake occurred. The addition of shear wall structure is one way to
increase stiffness of the building. This research is analyzing the capacity of structural
elements and the influence of shear walls in high rise buildings, taking a case study at
Mataram City Apartments and Condominium, Yogyakarta. The building consists of two
towers. Each tower has 18 floors with a total height of 66.3 m. Dimension of column at
the Basement 2 to the first floor is 900x900 mm while the dimension of column at the
second floor until the eighteenth floor is 600x900 mm. The maximum distance between
the columns is 8 m. Dimension of main beam is 350x650 mm and the dimension of
stringer is 250x500 mm.
Analytical calculations in this research based on technical data field, quality of
materials, and the results of structural analysis with SAP2000. After that, this research
will calculate strength of the structure. The analysis based on SNI 03-2847-2002, SNI 031726-2002, and the Uniform Building Code (UBC) 1997 Chapter 16 on Requirements
Design Structure. Three modification of the shear wall layouts in this research are use to
understanding about the effect of adding shear walls to the natural vibration time.
Based on the analysis and calculation, the structure has adequate capacity to
support the load with the natural vibration period of 1.831 seconds. Maximum allowable
vibration time by SNI 03-1726-2002 is 3.24 seconds, while the Uniform Building Code
(UBC) is 1.698 seconds. First model can decrease the natural vibration period of 1.53 %
to 1.803 seconds with a drift reduction of 11.35 % in the x axis and 35.27 % in y axis. The
second model can decrease the natural vibration period by 5.08 % to be 1.738 seconds
with drift reduction is 20.73 % the x axis, 39.31 % and y axis. The merged models have
the natural vibration structure of 1,667 seconds. Based on this research, it can be
concluded that the addition of shear walls in buildings can increase the high level of
structural stiffness as the decrease in the time natural vibration and reduces drift floor.
Key words: shear walls structure, natural vibration time, drift floor
xi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan
nikmat dan karunia-Nya sehingga tugas akhir yang berjudul “Perilaku Struktur
Gedung 18 Lantai dengan Dinding Geser sebagai Penahan Gaya Gempa (Studi
Kasus Apartemen dan Kondotel Mataram City Yogyakarta)” ini dapat
diselesaikan dengan baik. Tugas Akhir ini diselesaikan guna memperoleh gelar
derajat sarjana Teknik Sipil di Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan Fakultas
Teknik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta.
Tugas akhir ini menganalisis perilaku struktur gedung 18 lantai dengan
dinding geser sebagai penahan gaya gempa dengan mengambil studi kasus
Apartemen dan Kondotel Mataram City Yogyakarta.
Selama penulisan tugas akhir ini penulis mendapatkan bantuan dari banyak
pihak. Penulis mengucapkan terimakasih kepada:
1. Prof. Ir. Bambang Suhendro, M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik
Sipil dan Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada
Yogyakarta.
2. Ir. Suprapto Siswosukarto, Ph.D selaku dosen pembimbing dan penguji
tugas akhir, atas semua bimbingan selama penyusunan tugas akhir ini.
3. Dr. Ir. H. Muslikh, M.Sc., M.Phil. dan Ir. Dewanti, M.S. selaku dosen
penguji tugas akhir, atas perbaikan dan saran yang telah diberikan.
4. Arief Setiawan Budi Nugroho, S.T., M.Eng., Ph.D selaku dosen
pembimbing akademik atas semua nasehat selama penulis menjadi
mahasiswa S1.
5. Orang tua penulis atas semua dukungan dan kasih sayangnya.
6. Adhitya Yoga Purnama, atas doa dan motivasinya.
7. Astriana Hardawati, Risqi Faris Hidayat, Baskoro Abdi Praja, S.T.,
Angga Fajar Setiawan, S.T., Septian Hariadi, S.T., M.Eng., NMS
Nugroho, S.T., atas bantuan dan semangatnya.
xii
8. Teman-teman S1 Teknik Sipil 2010 dan S2 Struktur Pagi dan Sore 2013
atas dukungannya.
9. Pihak Mataram City yang telah mengizinkan penulis melakukan kerja
praktik dan mengambil data yang digunakan untuk penulisan tugas akhir
ini.
10. Semua guru SDN Mancasan, SMPN 1 Gamping, SMAN 1 Teladan
Yogyakarta, berkat jasa-jasa beliau penulis dapat melanjutkan pendidikan
ke Perguruan Tinggi.
11. Serta semua pihak yang telah membantu sehingga tugas akhir ini dapat
diselesaikan.
Semoga bantuan dan doa yang telah diberikan kepada penulis mendapatkan
balasan yang setimpal dari Allah SWT.
Penulis menyadari tugas akhir ini belum tersusun secara sempurna, sehingga
penulis mohon maaf. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat.
Yogyakarta,
Penulis
xiii
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan gedung bertingkat selalu meningkat setiap waktu terutama karena
meningkatnya jumlah penduduk dan berkurangnya lahan untuk permukiman.
Tingginya
permintaan
akan
hunian
menjadikan
faktor
meningkatnya
pembangunan gedung bertingkat yang berfungsi sebagai hunian seperti apartemen
dan kondotel.
Wilayah Indonesia terletak di atas lempeng tektonik. Apabila terjadi gerakan
pada lempeng tersebut, maka akan terjadi getaran yang menimbulkan gempa di
wilayah Indonesia. Oleh karena itu, Indonesia memiliki intensitas gempa yang
tinggi. Gempa bumi di Indonesia yang banyak menimbulkan korban jiwa
diantaranya gempa Aceh 2004, gempa Bantul 2006, gempa Padang 2009, dan
lain-lain. Riwayat bencana gempa bumi di Indonesia banyak menimbulkan korban
jiwa yang diakibatkan oleh runtuhnya bangunan atau rumah yang menimpa
korban.
Indonesia telah memiliki standar perencanaan ketahanan gempa pada
bangunan gedung yaitu SNI 03-1726-2002. Dengan adanya SNI tersebut,
diharapkan perencanaan bangunan di Indonesia mengacu pada aturan tersebut
sehingga apabila terjadi gempa, maka bangunan tidak menimbulkan banyak
korban lagi.
Gempa merupakan beban lateral yang diperhitungkan dalam perencanaan
bangunan agar bangunan tetap aman apabila terjadi beban tersebut. Kekuatan
gedung untuk menanggulangi beban gempa tergantung pada kekakuan dan
koefisien redaman gedung, dengan pertimbangan sifat-sifat plastis gedung.
Kekuatan elastis gedung harus semakin besar seiring dengan semakin pentingnya
fungsi gedung.
1
2
Paulay dan Priestley (1992) memperkenalkan tiga sistem struktur yang dapat
digunakan untuk meningkatkan daya tahan gedung bertingkat terhadap gempa
yaitu: sistem struktur rangka, sistem dinding struktural (dinding geser), dan sistem
ganda yang merupakan gabungan struktur rangka dan dinding struktural (dinding
geser). Perbedaan di antara ketiga macam sistem struktur tersebut berkaitan
dengan kemampuan dalam menahan gaya lateral. Sistem gabungan berupa rangka
dan dinding struktural dapat menahan gaya lateral yang lebih besar dibandingkan
dengan kedua sistem lainnya. Pada Gambar 1.1 di bawah ini merupakan contoh
bangunan apartemen dan kondotel yang terletak di Yogyakarta dengan sistem
struktur rangka dan dinding struktural.
Gambar 1.1 Rencana arsitektural Apartemen dan Kondotel Mataram City
(Sumber: www.mataramcity.com)
Menurut Wikipedia.org, apartemen adalah sebuah model tempat tinggal yang
hanya mengambil sebagian kecil ruang dalam suatu bangunan. Suatu bangunan
apartemen dapat memliki puluhan dahkan ratusan unit apartemen. Status
kepemilikan apartemen berupa Hak Milik Atas Satuan Rumah Susun (HMSRS)
atau strata tittle
yaitu pemilik unit apartemen memiliki secara mutlak unit
apartemen tersebut namun ada bagian dari keseluruhan tanah atau bangunan
tersebut yang dimiliki bersama dengan pemilik apartemen yang lain.
3
Kondotel atau kondominium hotel adalah suatu bagunan yang difungsikan
sebagai kondominium dan hotel. Kondominium merupakan istilah untuk suatu
unit dalam apartemen yang telah dimiliki seseorang. Kondotel ini dapat digunakan
oleh pemiliknya ketika liburan dan ketika tidak digunakan maka pemilik dapat
memanfaatkan pemasaran dan manajemen dari pengelola atau jaringan hotel
untuk menyewakannya (Wikipedia.org).
Dalam penelitian Tugas Akhir ini dilakukan analisis perilaku struktur
bangunan bertingkat tinggi dengan dinding geser sebagai penahan gaya lateral.
Objek penelitian Tugas Akhir ini adalah bangunan gedung 18 lantai yaitu
Apartemen dan Kondotel Mataram City Yogyakarta seperti yang dapat dilihat
pada Gambar 1.1. Gedung ini dipilih sebagai objek penelitian karena gedung ini
terdiri dari 18 lantai dengan tinggi 65,4 m sehingga memerlukan kekakuan yang
cukup dalam menahan gaya lateral. Salah satu cara meningkatkan kekakuan pada
bangunan bertingkat tinggi adalah dengan menambahkan dinding geser.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan persyaratan teknis, bangunan bertingkat tinggi tidak hanya
memiliki kekuatan (strength) yang memadai tetapi harus memiliki kekakuan
lateral yang cukup sehingga memberikan layanan (serviceability) kepada
pengguna ketika terjadi beban rencana. Parameter kemampuan layan gedung yang
terkait dengan kenyamanan pengguna berupa waktu getar alami dan simpangan
antar lantai (displacement). Apakah Mataram City sebagai gedung tinggi dapat
memenuhi persyaratan waktu getar alami dan simpangan antar lantai maksimum
yang diizinkan?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini yaitu:
1.
Mengetahui stabilitas dan keamanan bangunan gedung Mataram City,
4
2.
Mengetahui pengaruh struktur dinding geser sebagai sistem penahan beban
lateral terhadap waktu getar alami struktur dan displacement yang terjadi.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat dari Tugas Akhir ini yaitu:
1.
Mengetahui pengaruh sistem penahan beban lateral (dinding geser) pada
gedung bertingkat tinggi dengan studi kasus bangunan Apartemen dan
Kondotel Mataram City sehingga didapatkan gedung yang memiliki
keamanan berupa kekuatan (strength), kekakuan (stiffness), dan layanan
(serviceability) yang memenuhi persyaratan.
2.
Dapat dijadikan sebagai bahan evaluasi dan masukan kepada pihak pengelola
Mataram City.
3.
Menambah referensi ilmu pengetahuan khususnya tentang penggunaan
dinding geser dalam bangunan tingkat tinggi.
1.5 Batasan Penelitian
Batasan penelitian dalam Tugas Akhir ini yaitu:
1.
Pemodelan struktur tiga dimensi, input beban dan analisis struktur
menggunakan program SAP2000,
2.
Pembebanan yang diberikan pada struktur berupa beban mati, beban hidup,
dan beban gempa,
3.
Dinding geser yang digunakan pada struktur eksisting berdimensi panjang
3.420 mm, tebal 350 mm dan 2.800 mm, tebal 350 mm. Pada struktur
modifikasi digunakan dinding geser dengan dimensi panjang 5.980 mm dan
tebal 350 mm,
4.
Dinding (termasuk jendela) tidak dimodelkan dan tidak diperhitungkan
karena penulis tidak dapat mendapatkan gambar arsitektural mengenai letak
maupun material dinding,
5
5.
Analisis menggunakan SAP2000 dilakukan sejumlah 18 mode sesuai dengan
jumlah lantai yaitu 18 dengan analisis gempa menggunakan metode respons
spektrum,
6.
Pemodelan struktur dilakukan dengan 4 macam yaitu yang disebut sebagai
struktur I, II, III, dan IV dan perhitungan waktu getar alami dihitung
berdasarkan persyaratan SNI 03-1726-2002 dan Uniform Building Code
(UBC) 1997 Chapter 16.
7.
Peraturan yang diacu yaitu:
a. SNI 03-1726-2002 tentang Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk
Struktur Bangunan Gedung,
b. SNI 03-1727-1989 tentang Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk
Rumah dan Gedung,
c. SNI 03-2847-2002 tentang Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk
Bangunan Gedung.
d. Uniform Building Code (UBC) 1997 Chapter 16 tentang Persyaratan
Perancangan Struktur.
1.6 Keaslian Penelitian
Penelitian mengenai perancangan dinding geser telah dilakukan oleh
beberapa peneliti terdahulu. Waluyandari (2006) pernah melakukan perancangan
dinding geser L sebagai penahan beban dinamik pada bangunan tingkat tinggi.
Penelitian terbaru tentang analisis dinding geser oleh Nantha (2012) membahas
tentang analisis struktur dinding geser pada gedung 20 lantai pada Apartemen
Gunawangsa Surabaya. Perbedaan Tugas Akhir ini dengan beberapa penelitian
sebelumnya yaitu penelitian ini menggunakan desain struktural rencana bangunan
Apartemen dan Kondotel Mataram City Yogyakarta sebagai studi kasus,
parameter yang ditinjau dalam analisis hanya waktu getar alami dan simpangan
antar lantai, dan dilakukan modifikasi perletakan dan jumlah dinding geser,
sehingga penelitian ini bersifat asli.