analisis struktur atas gedung student center ipb terhadap beban

ANALISIS STRUKTUR ATAS GEDUNG STUDENT CENTER
IPB TERHADAP BEBAN GEMPA DENGAN METODE
STATIK EKUIVALEN BERDASARKAN PETA GEMPA
INDONESIA 2010
ARIF ALFARISI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKIRPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Struktur Atas
Gedung Student Center IPB Terhadap Beban Gempa dengan Metode Statik
Ekuivalen Berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010 adalah benar karya saya
dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun
kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari
karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan
dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Arif alfarisi
NIM F4411006
ABSTRAK
ARIF ALFARISI. Analisis Struktur Atas Gedung Student Center IPB Terhadap
Beban Gempa Dengan Metode Statik Ekuivalen Berdasarkan Peta Gempa
Indonesia 2010. Dibimbing oleh ASEP SAPEI dan MUHAMMAD FAUZAN.
Indonesia merupakan negara yang sangat rawan terhadap terjadinya gempa
karena letaknya di antara empat lempeng bumi yang masih aktif. Gedung yang tidak
memiliki ketahanan yang kuat terhadap beban gempa dapat bergoyang bahkan
sampai roboh atau runtuh dan membahayakan nyawa para penggunanya. Gedung
Student Center IPB merupakan gedung pusat kegiatan mahasiswa. Tujuan dari
penelitian ini adalah untuk mengetahui ketahanan struktur atas gedung Student
Center IPB dan membandingkan hasil evaluasi dengan kondisi lapangan (kondisi
eksisting). Metode analisis gempa yang dilakukan dalam penelitian ini adalah
metode statik ekuivalen. Hasil dari pemodelan struktur pada program ETABS
menunjukkan bahwa semua komponen struktur yang terpasang, baik struktur kolom
dan struktur balok pada kondisi eksisting telah memenuhi kebutuhan jumlah
tulangan hasil evaluasi. Sehingga, dapat dikatakan bahwa Gedung Student Center
IPB aman terhadap beban gempa berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010.
Kata kunci: Beban gempa, peta gempa 2010, statik ekuivalen, struktur atas.
ABSTRACT
ARIF ALFARISI. Analysis The Upper Stucture Of Student Center Building
Against Earthquake Loads Using Static Aquivalen Method Based On Indonesia
Earthquake Map 2010. Supervised by ASEP SAPEI and MUHAMMAD FAUZAN.
Indonesia is one of a highly vulnerable countries against earthquakes due to
it’s located among four active earth plates. Buildings that do not have a strong
resilience to earthquake loads can sway even collapse and endanger the lives of its
users. Student Center IPB is a building where most of student activities are
conducted there, every days. The purpose of this research is to find out the durability
of the upper structure of Student Center building and to compare the evaluation
results with existing conditions. The method used in this study are static equivalent
method. The results of modeling structures in ETABS indicates that all installed
structures components, both the structure of columns and beams on existing
condition has been meeting the needs of the number of reinforcement evaluation
results. So, it can be said that Student Center IPB building is safe against earthquake
load based on Indonesia Earthquake Map 2010.
Keywords: Earthquake loads, earthquake hazard map 2010, static equivalent,
upper structures.
ANALISIS STRUKTUR ATAS GEDUNG STUDENT CENTER IPB
TERHADAP BEBAN GEMPA DENGAN METODE STATIK
EKUIVALEN BERDASARKAN PETA GEMPA INDONESIA 2010
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PRAKATA
Puji dan syukur diucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena hanya
dengan karunia dan rahmat-Nya karya ilmiah yang berjudul “Analisis Struktur Atas
Gedung Student Center IPB Terhadap Beban Gempa Dengan Metode Statik
Ekuivalen Berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010” ini dapat diselesaikan.
Penelitian dilaksanakan sejak bulan Maret hingga Juni 2015. Karya ilmiah ini
dibuat sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut
Pertanian Bogor.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebanyakbanyak nya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, M.S selaku pembimbing akademik
pertama yang telah memberikan arahan, dan bimbingan dalam penelitian
dan penyusunan karya ilmiah ini.
2. Bapak Muhammad Fauzan, ST, MT. Selaku pembimbing akademik
kedua yang telah memberikan arahan, dan bimbingan dalam penelitian
dan penyusunan karya ilmiah ini.
3. Kedua orang tua, Bapak Salaman Idris, Ibu Hasnidar dan Kakak, Yesi
Erisanti, A.Md. Weni pertiwi, S.Pd. dan Yori Rahma Putri S.Pd. serta
keluarga besar yang selalu memberikan do’a dan dukungan untuk
kelancaran penulisan karya ilmiah ini.
4. Teman-teman SIL 48 atas kekompakkan, semangat, dukungan, dan
keceriaan selama tiga tahun menjalani kuliah. Teman-teman “Brother
Forever” (Yoppy, Rahmat, Idet), Group Line “Kerjain Draft nya” (Cindo,
Fauzan, Damar, Haris, Rheza, Ridwan), AIESEC (Angga, Fiona, Dhira,
dll), dan teman-teman SMA yang telah memberikan dukungan dan
semangat.
Karya ilmiah ini jauh dari sempurna, tetapi diharapkan karya ilmiah ini tetap
bermanfaat bagi akademisi dan bagi pembaca.
.
Bogor, Agusuts 2015
Arif Alfarisi
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vii
DAFTAR GAMBAR
vii
DAFTAR LAMPIRAN
vii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
3
Pembebanan Struktur
3
Wilayah Gempa
5
Kombinasi Pembebanan
5
Gaya Geser Dasar Seismik
6
Periode Alami Struktur
7
METODE
8
Waktu dan Tempat Penelitian
8
Bahan dan Peralatan
8
Prosedur Pelaksanaan Penelitian
9
HASIL DAN PEMBAHASAN
11
Spektrum Gempa
11
Pemodelan Struktur
13
Analisis Struktur
16
Evaluasi Struktur Kolom
17
Evaluasi Struktur Balok
18
SIMPULAN DAN SARAN
20
Simpulan
20
Saran
20
DAFTAR PUSTAKA
20
LAMPIRAN
22
RIWAYAT HIDUP
29
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Beban mati pada struktur
Beban hidup pada struktur
Faktor keutamaan gempa, Ie
Nilai parameter periode pendekatan Ct dan x
Koefisien untuk batas atas pada periode yang dihitung
Koefisien situs, Fa
Koefisien situs, Fv
Beban mati pada struktur pelat lantai
Beban mati pada struktur balok
Beban hidup pada struktur pelat lantai
Nilai periode getar fundamental
Perhitungan nilai distribusi vertikal perlantai gedung
Perbandingan jumlah dan diameter tulangan lentur
dan geser pada kolom
14 Perbandingan jumlah dan diameter tulangan lentur
dan geser pada balok
3
4
6
7
7
10
10
15
15
15
16
17
18
19
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Peta lokasi Gedung Student Center IPB
Diagram alir penelitian
Peta gempa wilayah Bogor untuk T=1.0 detik
Peta gempa wilayah Bogor untuk T=0.2 detik
Grafik desain spektrum gempa
Gedung Student Center IPB tampak depan
Gedung Student Center IPB tampak belakang
Gedung Student Center IPB tampak samping
Hasil pemodelan 3D gedung pada software ETABS
Pemodelan Struktur atap baja pada program SAP 2000
Penempatan beban atap rangka baja pada program ETABS
8
9
12
12
13
13
13
14
14
15
16
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
Peta respons sektra percepatan perioda 0.2 detik dalam 50 tahun
Peta respons sektra percepatan perioda 1.0 detik dalam 50 tahun
Denah kolom Gedung Student Center IPB lantai 1
Denah kolom Gedung Student Center IPB lantai 2
Denah balok Gedung Student Center IPB pada elevasi +3.95 m
Denah balok Gedung Student Center IPB pada elevasi +7.40 m
Tabel luas tulangan
22
23
24
25
26
27
28
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Secara historiografi Indonesia merupakan negara yang sangat rawan
terhadap terjadinya gempa bumi. Beberapa wilayah di Indonesia mengalami gempa
bumi yang cukup besar dalam kurun waktu 10 tahun terakhir ini, beberapa
diantaranya adalah gempa dengan kekuatan 8,5 SR yang terjadi di seluruh Pulau
Sumatra pada tanggal 11 April 2012, gempa dengan kekuatan 7,7 SR di Sumatra
Barat pada tanggal 25 Oktober 2010, dan gempa dengan kekuatan 6,7 SR di Pulau
Sumbawa pada tanggal 9 November 2009. Indonesia yang mempunyai 127 gunung
api aktif dan terletak di antara pertemuan empat lempeng bumi, yaitu Lempeng
Pasifik, Lempeng Indo-Australia, Lempeng Eurasia, dan Lempeng Filipina menjadi
penyebab utama sering terjadinya gempa bumi. Gempa-gempa tersebut telah
menyebabkan ribuan korban jiwa, kerusakan struktur dan infrastruktur, serta dana
trilyunan rupiah untuk rehabilitasi dan rekonstruksi bangunan yang telah rusak. Hal
ini disebabkan karena banyak bangunan-bangunan yang tidak dapat
mempertahankan strukturnya ketika gempa terjadi.
Terjadinya gempa menghasilkan energi yang kuat yang menjalar di
permukaan bumi dengan gelombang vertikal dan horizontal. Energi gempa kuat
tersebut dapat merobohkan bangunan struktural seperti gedung. Gedung yang tidak
memiliki ketahanan yang kuat terhadap beban gempa dapat bergoyang bahkan
sampai runtuh dan membahayakan nyawa para penggunanya. Peristiwa bencana
gempa bumi tidak dapat diprediksi, namun dapat dideteksi melalui alat seismograf.
Alat seismograf menghasilkan data nilai percepatan gerak tanah yang diambil
sebagai parameter untuk membuat peta riwayat potensi wilayah gempa.
Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung di Indonesia
mengacu pada peraturan SNI 03-1726-2012 tentang “Tata Perencanaan Ketahanan
Gempa untuk Bangunan Gedung dan Non Gedung” sebagai salah satu penerapan
dari adanya Peta Gempa Indonesia 2010. SNI 03-1726-2012 merupakan revisi dari
SNI 03-1726-2002. Menurut jenis analisis yang dapat dilakukan dalam melakukan
perhitungan beban gempa, terdapat dua jenis analisis, yaitu statik dan dinamis.
Analisis statik sering dikenal dengan analisis statik ekuivalen. Analisis dinamik
terdiri dari analisis respon spektrum (respon spectrum), dan riwayat waktu (time
history) (Budiono dan Supriatna, 2011). Analisis dari ketiga metode ini telah
dilakukan sebelumnya oleh Septiana Wulandari di dalam skripsinya yang berjudul
“Analisis dan Evaluasi Struktur Atas Tower C Grand Center Point Apartement
Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010”. Menurut
Budiono dan Supriatna (2011) analisis statik ekuivalen lebih cocok digunakan pada
gedung yang beraturan, sedangkan untuk metode analisis dinamik lebih cocok
digunakan pada gedung tidak beraturan.
Gedung Student Center IPB merupakan gedung pusat kegiatan mahasiswa.
Melihat fungsinya sebagai pusat kegiatan yang memiliki daya tampung besar bagi
mahasiswa, dalam perencanaannya bangunan ini harus mampu bertahan terhadap
gempa dengan baik sehingga risiko kegagalan struktur dapat dihindari. Gedung
Student Center dibangun pada tahun 2008, sehingga gedung ini perlu dilakukan
evaluasi struktur untuk mengetahui keamanan struktur menurut peta riwayat gempa
2
terbaru ditahun 2010. Gedung Student Center IPB yang terdiri dari 2 lantai,
memiliki bentuk yang beraturan, sehingga analisis gempa yang cocok untuk
dilakukan yaitu analisis dengan metode statik ekuivalen.
Ketahanan struktur suatu gedung dapat dianalisis dengan menggunakan
program ETABS. Program ETABS digunakan secara spesialis untuk analisis
struktur high rise building seperti bangunan perkantoran, bangunan apartemen, dan
rumah sakit. Program ETABS versi secara khusus difungsikan untuk menganalisis
lima perencanaan struktur, yaitu: analisis struktur baja, analisis struktur beton,
analisis balok komposit, analisis baja rangka batang (cremona), dan analisis dinding
geser. Penggunaan program ini untuk menganalisis struktur, terutama untuk
bangunan. Program ini sangat tepat bagi perencana struktur karena ketepatan dari
output yang dihasilkan dan efektifitas waktu untuk menganalisisnya (Pamungkas,
2009).
Perumusan Masalah
Bertitik tolak dari latar belakang masalah di atas, penelitian mengenai analisis
dan evaluasi Gedung Student center IPB terhadap gempa ini dilakukan berdasarkan
permasalahan yang dibahas, yang meliputi:
1. Perbandingan jumlah tulangan hasil analisis dengan metode statik ekuivalen
berdasarkan peta hazard gempa 2010, dengan tulangan pada kondisi eksisting.
2. Evaluasi ketahanan struktur gedung Student center IPB terhadap beban gempa
berdasarkan peta gempa 2010.
Tujuan Penelitian
Tujuan diadakan penelitian ini adalah untuk mengetahui ketahan struktur atas
Gedung Student center IPB terhadap beban gempa berdasarkan Peta Gempa
Indonesia 2010 dan peraturan-peraturan terbaru menggunakan metode statik
ekuivalen.
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diharapkan dengan adanya penelitian ini adalah dapat
diketahui ketahan Gedung Student center IPB terhadap beban gempa yang mengacu
pada Peta Gempa Indonesia 2010, SNI 03-1726-2012, SNI 03-1727-1989, dan SNI
03-1727-2013. Selain itu, dapat diketahui peraturan-peraturan tentang beban gempa
menggunakan metode statik ekuivalen.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian dilakukan dengan ruang lingkup sebagai berikut:
1. Struktur gedung yang dianalisis hanya bangunan utamanya saja yang
merupakan struktur atas.
2. Analisis dan perhitungan struktur dilakukan dengan menggunakan variasi
beban sebagai berikut:
a. Beban mati
b. Beban hidup
3
3.
4.
5.
6.
7.
c. Beban gempa
Gaya dalam dianalisis dengan menggunakan bantuan program komputer yaitu
ETABS.
Analisa beban gempa dilakukan dengan menggunakan analisa gempa statik.
Perencanaan beban gempa memakai Peta Gempa Indonesia 2010 dengan
berpedoman pada perencanaan gempa pada SNI 03-1726-2012, SNI 03-17271989, dan SNI 03-1727-2013.
Dimensi struktur dan jenis penulangan disesuaikan dengan desain perencana.
Desain penulangan lebih terfokus pada struktur balok, dan kolom. Jumlah
tulangan hasil desain yang dibandingkan dengan tulangan yang dipakai di
lapangan.
TINJAUAN PUSTAKA
Pembebanan Struktur
Dalam melakukan analisis desain struktur bangunan, perlu adanya
gambaran yang jelas mengenai besar beban yang bekerja pada struktur. Hal penting
yang mendasar adalah pemisahan antara beban-beban yang bersifat statis dan
dinamis.
1. Beban statis
Beban statis adalah beban yang memiliki perubahan intensitas beban
terhadap waktu berjalan lambat atau konstan. Jenis-jenis beban statis menurut
Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Rumah dan Gedung tahun 1983 adalah
sebagai berikut:
Beban Mati (Dead Load / DL)
Beban mati adalah semua beban yang berasal dari berat bangunan,
termasuk segala unsur tambahan tetap yang merupakan satu kesatuan dengannya.
Tabel 1 Beban mati pada struktur
Beban Mati
Besar Beban
Batu alam
2600 kg/m3
Beton Bertulang
2400 kg/m3
Dinding Pasangan 1/2 Bata
250 kg/m2
Langit-langit + penggantung
18 kg/m2
Lantai ubin dari semen Portland
24 kg/m2
Spesi per cm tebal
21 kg/m2
Kolam renang
Sumber: SNI 03-1727-2013. (2013).
1000 kg/m2
4
Beban Hidup (Live Load / LL)
Beban hidup adalah semua beban tidak tetap, kecuali beban angin, beban
gempa dan pengaruh-pengaruh khusus yang diakibatkan oleh selisih suhu,
pemasangan (Erection), penurunan fondasi, susut, dan pengaruh pengaruh khusus
lainnya. Meskipun dapat berpindah-pindah, beban hidup masih dapat dikatakan
bekerja perlahan-lahan pada struktur. Beban hidup diperhitungkan berdasarkan
perhitungan matematis dan menurut kebiasaan yang berlaku pada pelaksanaan
konstruksi di Indonesia. Untuk menentukan secara pasti beban hidup yang bekerja
pada suatu lantai bangunan sangatlah sulit, dikarenakan fluktuasi beban hidup
bervariasi, tergantung dari banyak faktor. Oleh karena itu faktor pengali pada beban
hidup lebih besar jika dibandingkan dengan faktor pengali pada beban mati.
Tabel 2 Beban hisup pada struktur
Beban Hidup Pada Lantai Bangunan
Besar Beban
Lantai Apartemen
200 kg/m2
Tangga dan Bordes
300 kg/m2
Plat Atap
100 kg/m2
Lantai Ruang rapat
400 kg/m2
Beban Pekerja
100 kg/m2
Sumber: SNI 03-1727-2013. (2013).
2. Beban dinamik
Beban dinamik adalah beban dengan variasi perubahan intensitas beban
terhadap waktu yang cepat. Beban dinamis ini terdiri dari beban gempa dan beban
angin.
Beban Gempa
Gempa bumi adalah fenomena getaran yang dikaitkan dengan kejutan
pada kerak bumi. Beban kejut ini dapat disebabkan oleh banyak hal tetapi sah satu
faktor utamanya adalah benturan/gesekan kerak bumi yang mempengaruhi
permukaan bumi. Lokasi gesekan ini disebut fault zone. Kejutan tersebut akan
menjalar dalam bentuk gelombang. Gelombang ini menyebabkan permukaan bumi
dan bangunan di atasnya bergetar. Pada saat bangunan bergetar timbul gaya-gaya
pada struktur bangunan karena adanya kecenderungan dari massa bangunan untuk
mempertahankan dirinya dari gerakan. Gaya yang timbul disebut gaya inersia, besar
gaya tersebut bergantung pada banyak faktor yaitu:
1. Massa bangunan
2. Pendistribusian massa bangunan
3. Kekakuan struktur
4. Jenis tanah
5. Mekanisme redaman dari struktur
6. Perilaku dan besar alami getaran itu sendiri
7. Wilayah kegempaan
8. Periode getar alami
5
Analisis statik ekuivalen merupakan salah satu metode menganalisis struktur
gedung terhadap pembebanan gempa dengan menggunakan beban gempa nominal
statik ekiuvalen. Menurut Tata Cara Perencaan Ketahan Gempa Untuk Struktur
Bangunan Gedung Dan Non Gedung (SNI 03-1726-2012), analisis statik ekiuvalen
cukup dapat dilakukan pada gedung yang memiliki bentuk beraturan. Ketentuanketentuan tentang gedung beraturan juga dijelaskan dalam peraturan tersebut.
Apabila gedung memiliki struktur tidak beraturan maka selain dilakukan analisis
statik ekuivalen juga diperlukan analisis lebih lanjut (Djoko Setiyarto, 2004)
Dalam perencanaan struktur bangunan tahan gempa, diperlukan standar dan
peraturan perencanaan bangunan untuk menjamin keselamatan penghuni terhadap
gempa besar yang mungkin terjadi serta menghindari dan meminimalisasi
kerusakan struktur bangunan dan korban jiwa terhadap gempa bumi yang sering
terjadi. Oleh karena itu struktur bangunan tahan gempa harus memiliki kekuatan,
kekakuan, dan stabilitas yang cukup untuk mencegah terjadinya keruntuhan
bangunan. Naeim (1989) menyatakan bahwa terdapat tiga karakteristik gempa bumi
yang diperlukan untuk mendesain struktur tahan gempa antara lain:
1. Nilai maksimum gerakan gempa yaitu nilai maksimum percepatan
gempa/peak ground acceleration, nilai maksimum kecepatan gempa/ peak
ground velocity dan nilai maksimum perpindahan tanah/peak ground
displacement.
2. Lama waktu terjadinya gempa atau durasi.
3. Rentang frekuensi gempa.
Tujuan desain bangunan tahan gempa adalah untuk mencegah terjadinya
kegagalan struktur dan kehilangan korban jiwa pada saat dilanda gempa dan
memastikan kerusakan yang terjadi berada pada batas yang masih dapat diperbaiki
kembali.
Wilayah Gempa
Berdasarkan SNI 03-1726-2012 wilayah gempa ditetapkan berdasarkan
parameter Ss (percepatan batuan dasar pada perioda pendek 0,2 detik) dan S1
(percepatan batuan dasar pada periode 1,0 detik). Hal ini dapat dilihat pada Gambar
Peta Gempa Indonesia pada lampiran 1 dan 2.
Kombinasi Pembebanan
Berdasarkan SNI 03-1726-2012 pasal 4.2.2, faktor-faktor dan kombinasi
beban untuk beban mati nominal, beban hidup nominal, beban angin nominal dan
beban gempa nominal, sebagai berikut:
1) 1,4DL
2) 1,2DL + 1,6LL + 0,5(Lr atau RL)
3) 1,2DL + 1,6(Lr atau RL) + 1LL atau 0,5WL
4) 1,2DL + 1WL + 1LL + 0,5(Lr atau RL)
5) 1,2DL + 1,1LL + EL
6) 0,9DL + 1WL
7) 0,9DL + 1EL
6
Berdasarkan SNI 03-1726-2012 pasal 7.4.2, pada kombinasi yang terdapat
variabel beban gempa (E) harus didefinisikan sebagai E = Eh + Ev dan E = Eh - Ev.
Pengaruh beban gempa seismik Eh dan Ev harus ditentukan dengan rumus berikut,
Eh = 𝜌. Q . E
(1)
Keterangan:
Q
= Pengaruh gaya seismik horizontal dari V atau Fp.
Ρ
= Faktor redudansi, untuk desain seismik D sampai F nilainya 1,3.
Pengaruh beban seismik Ev harus ditentukan dengan rumus berikut ini,
Ev = 0,2 . SDS. DL
(2)
Keterangan:
Eh
= Pengaruh beban seismik horizontal.
Ev
= Pengaruh beban seismik vertikal.
Q
= Pengaruh gaya seismik horizontal dari V atau Fp.
Ρ
= Faktor redudansi, untuk desain seismik D sampai F nilainya 1,3.
SDS
= Parameter percepatan s spektral pada perioda pendek, redaman 5.
DL
= Beban mati.
LL
= Beban hidup, dimana Lr = Beban hidup khusus pada atap
RL
= Beban hidup air hujan
WL
= Beban angin
Gaya Geser Dasar Seismik
Besarnya gaya geser dasar seismik (V), dalam arah yang ditetapkan harus
ditentukan sesuai SNI-1726-2012 dengan persamaan berikut:
𝑉 = 𝐶𝑠 𝑊
(3)
Keterangan:
Cs = koefisien respons seismik
W = berat seismik efektif
Koefisien respons seismik, Cs, harus ditentukan sesuai SNI-1726-2012
dengan persamaan:
𝑆
𝐶𝑆 = 𝐷𝑆
(4)
𝑅
𝐼𝑒
Keterangan:
SDR
= parameter percepatan spektrum respons desain dalam rentang
periode pendek
R
= faktor modifikasi respons
Ie
= faktor keutamaan gempa
Tabel 3 Faktor keutamaan gempa, Ie
Kategori Risiko
Faktor Keutamaan Gempa, Ie
1,0
I atau II
III
IV
1,25
1,50
Sumber: SNI 1726-2012. (2012).
Nilai Cs yang dihitung sesuai dengan Persamaan 3 tidak perlu melebihi
berikut ini:
𝑆
𝐶𝑠 = 𝐷1
(5)
𝑅
𝑇( )
𝐼𝑒
7
Periode Alami Struktur
Berdasarkan SNI 03-1726-2012 terdapat dua nilai terbatas untuk periode
bangunan, yaitu nilai minimum periode bangunan (Ta min) dan nilai maksimum
periode bangunan (Ta maks). Nilai minimum periode bangunan (Ta min) ditentukan
oleh rumus:
𝑇𝑎 𝑚𝑖𝑛 = 𝐶𝑡 ℎ𝑛𝑥
(6)
Dimana:
Ta min
= nilai batas bawah periode bangunan
hn
= ketinggian struktur, dalam (m), di atas dasar sampai tingkat
tertinggi struktur
Ct
= ditentukan dari Tabel 4
X
= ditentukan dari Tabel 4
Tabel 4 Nilai parameter periode pendekatan Ct dan x
Tipe Struktur
Sistem rangka pemikul momen di mana rangka
memikul 100 persen gaya gempa yang disyaratkan
dan atau dihubungkan dengan komponen yang lebih
kaku dan akan mencegah rangka dari defleksi jika
dikenai gaya gempa:
Rangka baja pemikul momen
Rangka beton pemikul momen
Rangka baja dengan bresing eksentris
Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk
Semua sistem struktur lainnya
Ct
X
0,0724
0,0466
0,0731
0,0731
0,0488
0,8
0,9
0,75
0,75
0,75
Sumber: SNI 1726-2012. (2012).
Nilai maksimum periode bangunan (Ta maks) ditentukan oleh rumus
𝑇𝑎 𝑚𝑎𝑘𝑠 = 𝐶𝑡 𝑇𝑎 𝑚𝑖𝑛
(7)
Tabel 5 Koefisien untuk batas atas pada periode yang dihitung
Parameter percepatan respons spektral desain
≥ 0,4
0,3
0,2
0,15
≤ 0,1
Koefisien Cu
1,4
1,4
1,5
1,6
1,7
Sumber: SNI 1726-2012. (2012).
Beban geser dasar horizontal harus dibagikan sepanjang tinggi struktur
bangunan gedung menjadi beban-beban gempa nominal statik ekivalen (Fi) yang
menangkap pada pusat massa lantai tingkat ke-i, berdasarkan SNI-1726-2012
menggunakan persamaan berikut:
𝑤𝑖 𝑧𝑖𝑘
𝐹𝑖 = ∑𝑛
𝑘
𝑖=1 𝑤𝑖 𝑧𝑖
𝑉
Dimana:
Fi
= beban gempa nominal statik ekivalen
Wi
= berat lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral
(8)
8
zi
n
k
V
= ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral
= nomor lantai tingkat paling atas
= faktor mode tinggi
= gaya geser dasar horizontal akibat gempa dalam KN
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan selama 3 bulan, dimulai dari bulan Maret – Juni
2015. Pengambilan data penelitian dilakukan di gedung perkantoran Student center
IPB, yang belokasi di Jalan Lingkar Kampus, Kampus IPB Dramaga, Bogor. Peta
lokasi gedung Student Center IPB dapat dilihat pada gambar 1 dibawah ini.
Gambar 1 Peta lokasi Gedung Student Center IPB
Bahan dan Peralatan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya yaitu data
sekunder berupa as built drawing gedung Student center IPB, Peta Gempa
Indonesia 2010, dan SNI 03-1726-2012 tentang “Tata Cara Perencanaan Ketahanan
Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung”, serta peraturan
tentang kekuatan bangunan gedung yaitu SNI 03-2847-2013 “Persyaratan Beton
Struktural untuk Bangunan Gedung”, dan Peraturan Pembebaanan Indonesia untuk
Rumah dan Gedung 1983.
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Laptop dengan
spesifikasi prosesor Intel ® Core™ i5-2410M CPU @2.30GHz dengan kapasitas
RAM sebesar 4.00 GB dan system type 64-bit Operating System (Windows 8 Pro),
Microsoft Office Excel 2013, dan program Extended Three Dimensional Analysis
of Building System (ETABS) 9.7.2, serta alat tulis berupa kertas, pensil, dan pulpen.
9
Prosedur Pelaksanaan Penelitian
Secara umum tahapan yang dilakukan pada penelitian ini yaitu
pengumpulan data, pemodelan struktur, analisa pembebanan, analisa struktur,
evaluasi struktur, dan penyusunan laporan akhir. Diagram alir tahapan penelitian
dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Diagram alir penelitian
1. Pengumpulan data
Pengumpulan data terdiri atas dua sumber utama yaitu data dari
perencanaan yang meliputi gambar as built drawing, detail dimensi kolom,
balok, dan pelat dan data dari peraturan yang meliputi SK SNI 03-28472013, SK SNI 03-1726-2012, RSNI 03-1726-201X, dan Peta Gempa
Indonesia 2010.
2. Pemodelan struktur
Pemodelan struktur dibuat dengan menggunakan program ETABS
dengan data utama yang digunakan yaitu as built drawing. Hasil pemodelan
yang didapatkan yaitu bentuk model struktur secara tiga dimensi (3D).
Pemodelan struktur dikondisikan dengan keadaan struktur sebenarnya.
3. Pembuatan spektrum gempa
Pembuatan sprektrum gempa bertujuan untuk mencari besarnya
koefisien dasar gempa (Sa) sebagai langkah awal dalam menganalisis beban
gempa. Pembuatan spektrum gempa dilakukan dengan menghitung
parameter-parameter mengikuti acuan dari peraturan SNI 03-1726-2012.
Semua parameter dihitung secara manual menggunakan Microsoft Excel.
10
Parameter-parameter tersebut antara lain:
a. Parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakan
untuk perioda pendek 0,2 detik (Ss) dan parameter respons spektral
percepatan gempa MCER terpetakan untuk perioda 1,0 detik (S1).
Parameter Ss dan S1 untuk wilayah Bogor dapat dilihat dari Peta
Gempa Indonesia 2010.
b. Faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran perioda
pendek (Fa) dan faktor amplifikasi terkait percepatan yang mewakili
getaran perioda 1 detik (Fv). Kedua parameter tersebut diperoleh dari
tabel dibawah ini:
Tabel 6 Koefisien situs, Fa
Parameter respons spektral percepatan gempa (MCER)
terpetakan pada perioda pendek, T=0,2 detik, Ss
Ss ≤ 0,25
Ss = 0,5
Ss = 0,75
Ss = 1,0
Ss ≥ 1,25
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,2
1,2
1,1
1,0
1,0
1,6
1,4
1,2
1,1
1,0
2,5
1,7
1,2
0,9
0,9
SSb
Kelas
Situs
SA
SB
SC
SD
SE
SF
Sumber: SNI 1726-2012. (2012).
Tabel 7 Koefisien situs, Fv
Kelas
Situs
SA
SB
SC
SD
SE
SF
Parameter respons spektral percepatan gempa (MCER)
terpetakan pada perioda pendek, T=1 detik, S1
S1 ≤ 0,25 S1 = 0,5 S1 = 0,75 S1 = 1,0 S1 ≥ 1,25
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,7
1,6
1,5
1,4
1,3
2,4
2
1,8
1,6
1,5
3,5
3,2
2,8
2,4
2,4
SSb
Sumber: SNI 1726-2012. (2012).
Keterangan:
SA = batudan keras; SB = batuan; SC = tanah keras; SD = tanah
sedang; SE = tanah lunak; SF = tanah khusus
c. Parameter spektrum respons percepatan pada perioda pendek (SMS).
Parameter spektrum respons percepatan pada perioda 1 detik (SM1).
Kedua parameter tersebut dengan perumusan berikut ini:
𝑆𝑀𝑆 = 𝐹𝑎 𝑆𝑠
(9)
𝑆𝑀1 = 𝐹𝑣 𝑆1
(10)
d. Parameter percepatan spektral desain untuk perioda pendek (SDS)
dan pada perida 1 detik (SD1), harus ditentukan melalui perumusan
berikut ini:
2
𝑆𝐷𝑆 = 3 𝑆𝑀𝑆
(11)
2
𝑆𝐷1 = 3 𝑆𝑀1
(12)
11
4. Analisa pembebanan
Analisa pembebanan dilakukan dengan memberikan beban berupa
gaya-gaya yang bekerja pada struktur. Gaya-gaya yang dijadikan beban bagi
struktur tersebut diantaranya beban mati, beban hidup, beban angin, dan
beban gempa. Jika analisis dilakukan secara manual beban angin dihitung
dengan rumus dari persamaan (1), untuk beban gempa akan dilakukan
analisa statik ekuivalen sesuai dengan SNI 03-1726-2012 dengan
menggunakan rumus dari persamaan (2) sampai dengan persamaan (7), dan
untuk kombinasi pembebanan dihitung dengan rumus persamaan (8) sampai
dengan persamaan (15). Namun analisis pembebanan tidak dihitung secara
manual akan tetapi dihitung menggunakan program ETABS yang mengacu
pada model 3D yang telah di desain sebelumnya.
5. Analisis struktur
Analisa struktur ini juga dilakukan dengan menggunakan program
ETABS dan Microsoft Excel. Hasil running dari pemodelan struktur
program ETABS yang berupa gaya-gaya dalam dapat dianalisis secara
otomatis untuk merencanakan tulangan struktur pada balok, kolom dan pelat
lantai. Sedangkan untuk Microsoft Excel, analisa struktur dihitung secara
manual dengan mengikuti acuan dari SNI 03-2847-2013, SNI-03-17262012, dan RSNI 03-1726-201X.
6. Perencanaan struktur
Hasil dari program ETABS selanjutnya digunakan untuk menghitung
kebutuhan jumlah tulangan pada balok, kolom, dan pelat lantai.
7. Ketahanan struktur atas
Ketahan struktur atas gedung Student Center terhadap beban gempa
diketahui setalah dilakukan analisa pembebanan, apakah struktur atas
gedung mampu untuk menahan beban gempa atau tidak? Hasil dari semua
analisa yang telah dilakukan juga digunakan untuk evaluasi struktur dengan
cara membandingkan kesesuaian hasil analisis dengan kondisi eksisting.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Spektrum Gempa
Respon spektrum merupakan grafik hubungan nilai puncak respons struktur
akibat eksitasi gempa sebagai fungsi dari periode natural sistem struktur. Spektrum
gempa dibuat berdasarkan peta gempa Indonesia 2010. Pembuatan spektrum gempa
disesuaikan dengan letak geografis dan kelas tanah dari bangunan. Kota Bogor
terletak pada 6o 35’ 20,01“ LU dan 106o 47’ 33,55” BT, dari koordinat tersebut
dapat ditentukan nilai percepatan batuan dasar. Terdapat dua jenis percepatan
batuan dasar, yaitu percepatan batuan dasar 1 detik (S1) dan percepatan batuan dasar
0,2 detik (SS). Penentuan nilai masing-masing percepatan batuan dasar untuk
wilayah Bogor, dapat dilihat pada gambar peta dibawah ini.
12
Gambar 3 Peta gempa wilayah Bogor untuk T=1,0 detik
Gambar 4 Peta gempa wilayah Bogor untuk T=0,2 detik
Penentuan nilai SS dan S1 dapat pula diperoleh dengan cara mengakses
website Pusat Penelitian dan Pengembangan Pemukiman (PUSKIM), Kementrian
Pekerjaan Umum. Hasil analisa dari website PUSKIM pada wilayah objek
penelitian di Bogor, untuk kelas situs tanah sedang (D), nilai percepatan batuan
dasar 1 detik (S1) diperoleh sebesar 0,356, dan nilai percepatan batuan dasar 0,2
detik (SS) diperoleh sebesar 0,882. Nilai S1 dan SS dijadikan acuan dalam
menentukan nilai faktor amplifikasi terkait spektra percepatan berdasarkan jenis
tanah, semakin lunak jenis tanah, semakin tinggi nilai faktor amplifikasi terkait
spektra percepatan. Pada jenis tanah yang sama, semakin tinggi nilai S1 dan Ss,
nilai faktor amplifikasi terkait spektra percepatan semakin kecil (Sari 2013). Nilai
S1 dijadikan acuan dalam menentukan nilai faktor amplifikasi terkait percepatan
yang mewakili getaran perioda 1 detik (Fv) dan nilai Ss dijadikan acuan untuk
menentukan nilai faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran perioda
pendek 0,2 detik (Fa).
Selain nilai Fv dan Fa, dalam pembuatan grafik spektrum gempa juga
dibutuhkan nilai parameter-parameter lainnya yang dihitung berdasarkan SNI 031726-2012, yaitu spektrum respons percepatan pada perioda pendek (SMS),
spektrum respons percepatan pada perioda 1 detik (SM1), percepatan spektral desain
untuk perioda pendek (SDS) dan pada perida 1 detik (SD1), percepatan respon spektra
(Sa) dan periode (T). Berikut nilai hasil perhitungan parameter-parameter tersebut:
Kondisi tanah sedang (D)
S1 = 0,356
SS = 0,882
Fa = 1,1472
FV = 1,688
SMS = 1,012
SM1 = 0,601
SDS = 0,6746
SD1 = 0,4006
T0 = 0,12
TS = 0,59
Kondisi Ts < T < TL
Sa = SD1/T
Kondisi T < T0
Sa = SDS (0,4 + 0,6 T/T0)
Sa = 0,269
Kondisi T0 < T < Ts
Sa = SDS
Sa = 0,675
13
Percepatan respon spektra, Sa
(g)
Hasil dari pembuatan grafik spektrum gempa pada lokasi Gedung Student
Center IPB dengan kelas situs tanah sedang (D) dapat dilihat pada gambar 5
dibawah ini.
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
1
2
3
4
5
6
Periode, T (detik)
Gambar 5 Grafik desain spektrum gempa
Pemodelan Struktur
Komponen utama struktur atas sebuah gedung terdiri balok, kolom, dan
pelat lantai. Ketiga komponen tersebut dimodelkan pada program ETABS 9.7.2
sesuai dengan as built drawing yang telah ada.
Gambar 6 Gedung Student Center IPB tampak depan
Gambar 7 Gedung Student Center IPB tampak belakang
14
Gambar 8 Gedung Student Center IPB tampak samping
Pemodelan diawali dengan menggambarkan elemen struktur pada grid-grid
arah tiga dimensi, sumbu x y, dan z. Pemodelan dilanjutkan dengan menginput
material struktur. Material yang diinput kedalam program ETABs adalah beton
dengan mutu K-225 untuk komponen struktur balok dan pelat lantai, dan beton
dengan mutu K-175 untuk komponen struktur kolom. Mutu baja yang digunakan
untuk tulangan beton adalah 240 MPa untuk baja berdiameter lebih kecil dari 12
mm dan 390 MPa untuk baja berdiamater lebih besar dari 12 mm. Struktur pondasi
dimodelkan sebagai tumpuan jepit. Hasil pemodelan gedung berupa tiga dimensi
dapat dilihat pada gambar 9 dibawah ini.
Gambar 9 Hasil pemodelan 3D gedung pada software ETABS
Setelah struktur gedung dimodelkan dalam program ETABS, model struktur
tersebut diberikan beban yang mengacu pada SNI-1727-1013. Pembebanan yang
diberikan terdiri dari beban statis dan beban dinamis. Beban statis terdiri dari beban
mati dan beban hidup, sedangkan beban dinamis terdiri dari beban angin dan beban
gempa. Gedung Student Center IPB terdiri dari 2 lantai. Berdasarkan SNI-17272013, untuk bangunan yang memiliki tinggi kurang dari 3 lantai, beban angin dapat
diabaikan atau dianggap sama dengan nol.
15
Tabel 8 Beban mati pada struktur pelat lantai
Jenis Bahan
Spesi/screed, Tebal = 20 mm
keramik, tebal = 10 mm
Instalasi ME
Sanitasi
Plafond dan penggantung
Total
Uraian
0.02 m x 22 kN/m3
0.01 m x 22 kN/m3
Berat (kN/m2)
0,44
0,22
0,25
0,5
0,2
1,61
Tabel 9 Beban mati pada struktur balok
Jenis Bahan
Uraian
Batako, tinggi 4 m
4 m x 2 kN/m3
Tripleks
4 m x 2 x 0,034 kN/m3
Berat (kN/m2)
8
0,27
Tabel 10 Beban hidup pada struktur pelat lantai
Jenis Beban Hidup
Berat (kN/m2)
Lantai sekolah, ruang kuliah, kantor dan asrama
2,5
Struktur gedung secara umum menggunakan material struktur beton, namun
untuk struktur atap dibangun menggunakan sistem atap rangka baja ringan,
sehingga bentuk pemodelan lebih mudah dilakukan menggunakan program SAP
2000. Pemodelan dibuat secara terpisah untuk mendekati karakteristik bangunan
model sebenarnya. Hasil analisis struktur atap menggunakan program SAP 2000
diperoleh bahwa besarnya nilai beban rangka atap baja ringan adalah sebesar 10,19
kN/m. Nilai tersebut kemudian diinput berupa beban titik pada ujung ruas-ruas
balok lantai paling atas dalam progam ETABS. Hasil pemodelan struktur atap
rangka baja pada program SAP 2000 dan penempataan beban atap rangka baja
ringan pada program ETABS dapat dilihat pada gambar 10 dan gambar 11 dibawah
ini.
Gambar 10 Pemodelan struktur atap baja pada program SAP 2000
16
Gambar 11 Penempatan beban atap rangka baja ringan pada program ETABS
Analsisis Struktur
Menurut jenis analisis yang dapat dilakukan dalam melakukan perhitungan
beban gempa, terdapat dua jenis analisis, yaitu statik dan dinamis. Analisis statik
sering dikenal dengan nama analisis statik ekuivalen. Analisis ini dapat digunakan
pada gedung yang beraturan. Statik ekivalen adalah suatu representasi dari beban
gempa setelah disederhanakan dan dimodifikasi, yang mana gaya inersia yang
bekerja pada suatu massa akibat gempa disederhanakan menjadi gaya horizontal
(Budiono dan Supriatna 2011).
Nilai periode getar fundamental (Ta) ditentukan dengan menggunakan
metode statik ekuivalen berdasarkan pada SNI 03-1726-2012 pasal 7.8.2. Nilai
periode getar fundamental yang diperoleh dari hasil analisis software ETABS 9.7.2
dipengaruhi oleh ketinggian jenis rangka bahan pada struktur bangunan. Nilai ini
dibatasi oleh nilai maksimum dan nilai minimum yang ditinjau dari dua arah yaitu
mode 2 (arah X) dan mode 1 (arah Y). Berdasarkan SNI 03-1726-2012 pasal.
7.8.2.1, diperoleh nilai Ct = 0,0466, x = 0,9, Cu = 1,4 dan ketinggian gedung (Hn)
= 7,9 m, sehinga diperoleh nilai Ta untuk arah X (Tx) dan Ta untuk arah Y (Ty)
ditunjukkan pada tabel dibawah ini.
Arah X (detik)
Ta minimum
Ta maksimum
Ta mode shape-2
diambil nilai Ta
Tabel 11 Nilai periode getar fundamental
Arah Y (detik)
= 0,2994
Ta minimum
= 0,4192
Ta maksimum
= 0,0951
Ta mode shape-1
= 0,2994
diambil nilai Ta
= 0,2994
= 0,4192
= 0,0967
= 0,2994
Nilai periode getar fundamental yang dihasilkan program ETABS pada arah
X (Tx) berada diluar batas minimum dan maksimum, sehingga nilai periode yang
diambil adalah nilai periode minimum. Begitu juga dengan nilai periode getar
fundamental yang dihasilkan program ETABS arah Y (Ty), nilai yang dihasilkan
berada diluar batas minimum dan maksimum, sehingga nilai periode yang diambil
adalah nilai periode minimum.
17
Gaya geser dasar horizontal akibat gempa (V) dapat dihitung dengan
ketentuan: nilai parameter respon spektra percepatan desain pada periode pendek
(SDS) sebesar 0,6746. Struktur Gedung Student Center IPB termasuk kedalam
kategori resiko IV (I = 1,5), dengan nilai R = 5, dan total berat (Wt) = 38610 Kg.
Nilai Cs yang diperoleh dengan menggunakan rumus adalah sebesar 1,4056 untuk
arah x dan 1,4549 untuk arah y. Sehingga besarnya gaya geser dasar horizontall
akibat gempa (V) untuk arah X (Vx) dan arah Y (Vy) adalah sama yaitu sebesar
7814,67 kg. Adapun besarnya nilai distribusi vertikal gaya gempa pada tinjauan
arah X (Fx), dan arah Y (Fy) juga memiliki nilai yang sama. Nilai ini disebar tiap
lantai seperti terlihat pada tabel dibawah ini.
Tabel 12 Perhitungan nilai distribusi vertikal perlantai gedung
Tingkat
Lantai
Story 2
Story 1
Total
Tinggi, h
(m)
4
3,9
7,9
Berat, W
(Kg)
5890
32720
38610
Wh
23560
117792
141352
Wh/Wh
total
0,17
0,83
1,00
F (Kg)
1302,52
6512,15
Selanjutnya nilai distribusi vertikal gaya gempa tersebut dimasukkan
kedalam program ETABS sebagai pembebanan gempa statik ekuivalen. Hasil dari
program tersebut berupa gaya dalam dari masing-masing struktur kolom dan balok,
dan juga dapat diketahui jumlah tulangan kolom dan balok yang dibutuhkan agar
struktur kuat terhadap beban gempa.
Evaluasi Struktur Kolom
Kolom merupakan elemen struktur yang berfungsi menopang struktur
secara vertikal dan menerima gaya-gaya berupa beban lateral dan gaya dari elemen
balok, kemudian gaya tersebut didistribusikan kepada pondasi untuk diteruskan
kepada lapisan tanah keras. Kolom yang digunakan pada struktur gedung Student
Center berbentuk persegi. Hasil analisis program ETABS dapat diketahui bahwa
semua frame kolom hasil evaluasi pada struktur gedung ini adalah aman, ditandai
dengan tidak terdapatnya kolom yang berwarna merah (overstress). Semua kolom
berwarna biru muda yang artinya kolom tersebut aman.
Hasil analisis luas tulangan lentur atau tulangan utama pada programs
ETABS adalah sebesar 1608 mm untuk kolom tipe K1-1 dan K2-1 yang terletak
pada story 1, dan 1206 mm untuk kolom tipe K1-2 dan K2-2 yang terletak pada
story 2. Luas tulangan lentur tersebut dibandingkan dengan tabel luas tulangan yang
terdapat pada lampiran 5. Diketahui bahwa luas tulangan sebesar 1608 mm
memiliki jumlah tulang lentur sebanyak 8 batang dengan diameter sebesar 16 mm,
untuk luas tulangan sebesar 1206 mm memiliki jumlah tulangan lentur sebanyak 6
batang dengan diameter 16 mm. Jumlah dan diameter tulangan-tulangan pada
kolom tersebut jika dibandingkan dengan kondisi eksisting adalah sama, artinya
tulangan pada kondisi eksisting telah memenuhi kebutuhan jumlah tulangan hasil
evaluasi. Adapun perbandingan tulangan lentur dan tulangan geser hasil evaluasi
menggunakan program ETABS dengan kondisi eksisting dapat dilihat pada tabel
dibawah ini.
18
Tabel 13 Perbandingan jumlah dan diameter tulangan lentur dan geser pada kolom
Kolom
Dimensi
K1-1
400 x 400
K1-2
400 x 400
K2-1
300 x 300
K2-2
300 x 300
Kondisi
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Tulangan
Lentur
8D 16
8D 16
6D 16
6D 16
8D 16
8D 16
6D 16
6D 16
Tulangan
Geser
∅8-15/20
∅8-15/20
∅8-15/20
∅8-15/20
∅8-15/20
∅8-15/20
∅8-15/20
∅8-15/20
Ket
Aman
Aman
Aman
Aman
Evaluasi Struktur Balok
Balok merupakan elemen struktur melintang secara horizontal yang
berfungsi menerima gaya-gaya berupa beban lateral, beban searah sumbu gravitasi
dan beban dari elemen pelat, kemudian gaya tersebut didistribusikan kepada elemen
kolom. Balok harus didesain dengan memperhatikan kondisi gaya-gaya yang terjadi
akibat pembebanan. Balok dimodelkan sebagai frame yang memiliki joint yang
kaku sehingga momen-momen maksimum terjadi di ujung balok. Kombinasi
elemen struktur balok didesain dengan kemampuan menahan tegangan tarik dan
tekan. Beton mempunyai sifat kuat tekan tinggi dan tulangan besi mempunyai sifat
kuat tarik tinggi. Kombinasi kekuatan yang diberikan beton dan tulangan besi,
diharapkan dapat memperkuat elemen struktur balok.
Penulangan balok dilakukan dari perhitungan gaya-gaya dalam yang
bekerja pada balok. Penulangan yang dianalisis meliputi penulangan lentur dan
penulangan geser. Menurut Surya (2012), semakin besar momen yang menimpa
struktur maka kebutuhan tulangan lentur semakin besar. Tulangan lentur didesain
dengan dua kondisi, yaitu kondisi lapangan dan kondisi tumpuan. Hasil analisis
program ETABS menunjukkan bahwa terdapat tipe balok yang dapat dikatakan
tidak aman atau mengalami overstress yang ditandai dengan warna merah pada
frame balok. Balok yang mengalami overstress adalah balok dengan tipe B5, B8,
dan B11 yang terletak pada story 1. Overstress ini disebabkan oleh gaya geser dan
torsi yang melebihi nilai maksimum yang diizinkan. Namun, setelah dilakukan
perhitungan secara manual terhadap desain tulangan geser kondisi eksisting
didapatkan hasil bahwa jumlah dan diameter tulangan geser balok-balok tersebut
masih aman.
Hasil analisis luas tulangan balok yang diperoleh dari program ETABS
menunjukkan bahwa jumlah dan diameter tulangan lentur pada kondisi eksisting
berbeda dengan tulangan lentur hasil evaluasi. Tulangan lentur pada kondisi
eksisting lebih besar dari tulangan lentur hasil evaluasi, yang artinya balok yang
dipakai pada kondisi eksisting bersifat boros. Sedangkan untuk tulangan geser, hasil
analisis program ETABS menunjukkan bahwa jumlah dan jarak tulangan geser
yang digunakan pada kondisi eksisting dengan hasil evaluasi adalah sama, artinya
tulangan pada kondisi eksisting telah memenuhi kebutuhan jumlah tulangan hasil
perencanaan. Pemakainan tulangan geser diperlukan apabila kuat geser nominal
yang disediakan balok tidak dapat menahan besarnya tegangan geser ultimit pada
struktur. Tujuan dari pemasangan tulangan geser adalah untuk meminimasi ukuran
retak tarik diagonal atau untuk memikul tegangan tarik diagonal dari satu sisi retak
19
ke sisi retak lainnya (Wulandari, 2013). Perbandingan tulangan lentur dan tulangan
geser hasil evaluasi menggunakan program ETABS dengan kondisi eksisting dapat
dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel 14 Perbandingan jumlah dan diameter tulangan lentur dan geser pada balok
Balok
Dimensi
(mm)
B1
300 x 600
B2
300 x 600
B3
250 x 550
B4
250 x 550
B5
200 x 400
B6
200 x 400
B7
200 x 400
B8
200 x 400
B9
200 x 400
B10
200 x 300
B11
200 x 300
B12
200 x 300
B13
250 x 600
B14
200 x 500
B15
200 x 400
B16
200 x 400
B17
200 x 300
B18
200 x 300
Kondisi
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Evaluasi
Eksisting
Lentur
Tumpuan
Lapangan
Atas
Bawah
Atas
Bawah
3D 19
4D 13
2D 13 3D 19
5D 19
3D 19
4D 19 7D 19
3D 16
3D 13
1D 13 3D 16
4D 19
2D 19
3D 19 5D 19
4D 13
3D 13
2D 13 2D 16
4D 19
3D 19
4D 19 3D 19
2D 19
3D 13
2D 16 3D 13
4D 19
2D 19
2D 19 4D 19
3D 13
2D 16
2D 13 2D 13
5D 19
3D 19
2D 19 2D 19
2D 16
2D 16
2D 13 2D 13
2D 19
2D 19
2D 19 2D 19
3D 13
2D 16
2D 13 2D 16
4D 16
3D 16
2D 16 3D 16
2D 13
2D 16
2D 13 2D 13
3D 16
2D 16
2D 16 3D 16
2D 13
2D 13
2D 13 2D 13
2D 16
2D 16
2D 16 2D 16
2D 16
2D 13
2D 13 2D 13
2D 16
2D 16
2D 16 2D 16
2D 16
2D 13
2D 13 2D 13
2D 16
2D 16
2D 16 2D 16
2D 13
2D 13
2D 13 2D 13
2D 13
2D 13
2D 13 2D 13
2D 13
2D 13
2D 13 2D 13
3D 16
2D 16
2D 16 4D 16
3D 13
2D 16
2D 13 2D 16
4D 16
3D 16
3D 16 5D 16
2D 13
2D 13
2D 13 2D 13
4D 16
2D 16
2D 16 4D 16
2D 13
2D 13
2D 13 2D 13
3D 16
2D 16
2D 16 4D 16
2D 13
2D 13
2D 13 2D 13
3D 16
3D 16
3D 16 3D 16
2D 13
2D 13
2D 13 2D 13
3D 16
2D 16
2D 16 3D 16
Geser
Tumpuan
Lapangan
∅8-15
∅10-15
∅8-15
∅8-15
∅10-15
∅10-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅8-15
∅10-20
∅10-20
∅8-20
∅8-20
∅10-20
∅10-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
∅8-20
Ket
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
20
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Hasil analisis ketahanan struktur atas Gedung Student Center terhadap
beban gempa pada program ETABS, dengan menggunakan metode statik ekuivalen
menunjukkan bahwa semua komponen struktur yang terpasang, baik struktur kolom
dan struktur balok pada kondisi eksisting telah memenuhi kebutuhan jumlah
tulangan hasil evaluasi. Tulangan lentur balok pada kondisi eksisting lebih besar
dari tulangan lentur hasil evaluasi, yang artinya balok yang dipakai pada kondisi
eksisting dapat dikatakan bersifat boros, namun aman terhadap beban gempa.
Adapun untuk penulangan kolom, jumlah dan diameter tulangan kolom pada
kondisi eksisting sama dengan hasil evaluasi. Sehingga, dapat dikatakan bahwa
secara keseluruhan Gedung Student Center IPB aman terhadap beban gempa.
Saran
Saran yang dapat diajukan antara lain, perlunya dilakukan penelitian lebih
lanjut tentang evaluasi struktur atas Gedung Student Center IPB terhadap beban
gempa dengan parameter yang dibandingkan selain dari jumlah dan diameter
tulangan balok dan kolom. Evaluasi dapat juga dilakukan dengan berbagai metode
yang berbeda berdasarkan peraturan-peraturan terbaru untuk mendapatkan
perbandingan nilai kinerja struktur gedung terhadap beban gempa.
DAFTAR PUSTAKA
[BSN] Badan Standarisasi Nasional. 2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan
Gempa Untuk Bangunan Gedung dan Non Gedung SNI 03-1726-2012.
Jakarta(ID).BSN.
[BSN] Badan Standarisasi Nasional. 2013. Persyaratan Beton Struktural untuk
Bangunan Gedung. SNI 03-2847-2013. Jakarta (ID): BSN.
[BSN] Badan Standarisasi Nasional. 2013. Panduang Perencanaan Pembebanan
untuk Gedung dan Rumah SNI 03-1727-2013. Jakarta (ID): BSN.
Budiono B, Supriatna L. 2011. Studi Komparasi Desain Bangunan Tahan Gempa
dengan Menggunakan SNI 03-1726-2002 dan RSNI 03-1726-201X. Bandung
(ID): Institut Teknologi Bandung.
Naeim F. 1989. The Seismic Design Handbook [Internet]. New York (USA): Van
Nostrand Reinhold. hlm 34; [diunduh 10 Juni 2015]. Tersedia pada:
https://www.google.com/?gws_rd=ssl#q=the+seismic+design+handbook+p
df&tbm=bks.
Pamungkas, Anugrah. 2009. Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa. Surabaya
(ID): ITSPress.
Sari, Indah. 2013. Analisis Struktur Portal 3D simetris dan Tidak Simetris Terhadap
Beban Gempa Kuat [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor
21
Setiawan, Ikhsan. 2014. Analisis Dan Evaluasi Struktur Atas Gedung Pusat
Informasi Kehutanan IPB Terhadap Ketahanan Gempa Berdasarkan Peta
Gempa 2010 [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor
Setiyarto, Djoko. 2004. Aplikasi Teknik Sipil dengan SAP 2000, Bandung (ID):
Universitas Komputer Indonesia
Surya, Martinus. 2012. Analisis dan Evaluasi Struktur Wing Fahutan IPB,Bogor
Terhadap Ketahanan Gempa Berdasarkan Peta Gempa 2010 [skripsi].
Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor
Wulandari, Septiana. 2013. Analisis dan Evaluasi struktur Atas Tower C Grand
Center point Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa
2010 [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Lampiran 1 Peta respons spektra percepatan perioda 0.2 detik dalam 50 tahun
22
Lampiran 2 Peta respons spektra percepatan perioda 1.0 detik dalam 50 tahun
23
Lampiran 3 Denah kolom Gedung Student Center IPB lantai 1
24
Lampiran 4 Denah kolom Gedung Student Center IP B lantai 2
25
Lampiran 5 Denah balok Gedung Student Center IPB pada elevasi +3.95 m
26
Lampiran 6 Denah balok Gedung Student Center IPB pada elevasi +7.40 m
27
28
Lampiran 7 Tabel luas tulangan
29
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 01 November 1992 di Nagari
Sumanik, Kecamatan Salimpaung, Kabupaten Tanah Datar, Provinsi
Sumatera Barat. Penulis merupakan anak keempat dari empat bersaudara dari
pasangan Ayahanda Salman Idris dan Ibunda Hasnidar. Penulis mulai masuk
jenjangan pendidikan formal pada tahun 1999 di SD N 07 Sumanik, kemudian
tahun 2005 melanjutkan sekolah ke SMP N 3 Salimpaung. Penulis lulus
sekolah menengah pertama pada tahun 2008, kemudian diterima di SMA N 1
Batusangkar. Penulis diterima sebagai mahasiswa di Institut Pertanian Bogor
pada tahun 2011 melalui jalur SNMPTN Undangan di program studi Teknik
Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian
Bogor.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif di berbagai organisasi
kemahasiswaan seperti Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil dan Lingkungan
(HIMATESIL) sebagai staf Divisi Komunikasi dan Informasi, dan organisasi
AIESEC sebagai project manager of Incoming Exchange, Global Community
Development Program (GCDP). Penulis juga aktif mengikuti berbagai
kegiatan seperti seminar, dan kepanitian pada event-event kampus. Penulis
juga pernah mengikuti praktik lapangan di proyek pembangunan Gedung
Perkantoran Centennial Tower oleh PT. ACSET Indonusa yang berlokasi di
Kuningan, Jakarta Selatan pada Bulan Juni hingga Agustus 2014. Penulis
merupakan penerima beasiswa Bidikmisi tahun 2011-2015.