78*$6 $.+,5 723,. 3(5(1&$1$$1 6758.785 *('81* 0(1**81$.$1 '(6$,1 … · 2020. 4. 6. · ii surat...
Post on 10-Feb-2021
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
TUGAS AKHIR
TAHUN AKADEMIK 2019 / 2020
JUDUL
STUDI ANALISIS STRUKTUR GEDUNG PONDOK PESANTREN DENGAN
MATERIAL BAJA
TOPIK
PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG MENGGUNAKAN DESAIN CODE
PERATURAN SNI 2002, 2012 DAN RSNI 2018
DISUSUN OLEH :
FAKHRI ABDILA
1434290034
DOSEN PEMBIMBING :
DR. IR. HARI NUGRAHA NURJAMAN, M.T.
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS PERSADA INDONESIA – YAI
JAKARTA
-
I
SURAT PERNYATAAN I
Saya yang bertanda tangan di bawah ini adalah peserta Tugas Akhir Program
Studi Teknik Sipil.
Nama : Fakhri Abdila
Nomor Induk Mahasiswa : 1434290034
Judul : Studi Analisis Struktur Gedung Pondok Pesantren
dengan Material Baja
Topik : Perencanaan Struktur Gedung
Menggunakan Desain Code Peraturan SNI 2002, 2012
dan RSNI 2018
Pembimbing : Dr. Ir. Hari Nugraha Nurjaman, M.T.
Dengan ini menyatakan bahwa :
1. Menjamin keaslian karya Tugas Akhir yang saya susun tanpa menjiplak karya
orang lain.
2. Menyelesaikan seluruh karya Tugas Akhir sendiri (tidak dikerjakan oleh orang
lain).
Jakarta, 15 Februari 2020
Yang Membuat Pernyataan
Fakhri Abdila
-
II
SURAT PERNYATAAN II
Saya yang bertanda tangan di bawah ini adalah peserta Tugas Akhir Program Studi
Teknik Sipil.
Nama : Fakhri Abdila
Nomor Induk Mahasiswa : 1434290034
Judul : Studi Analisis Struktur Gedung Pondok Pesantren
dengan Material Baja
Topik : Perencanaan Struktur Gedung
Menggunakan Desain Code Peraturan SNI 2002, 2012
dan RSNI 2018
Pembimbing : Dr. Ir. Hari Nugraha Nurjaman, M.T.
Dengan ini menyatakan bahwa :
Kesanggupan untuk memenuhi semua peraturan dan tata tertib penyelenggaraan Tugas
Akhir Program Studi Teknik Sipil.
Jakarta, 15 Februari 2020
Yang Membuat Pernyataan
Fakhri Abdila
-
III
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS PERSADA INDONESIA YAI
TAHUN AKADEMIK 2019/2020
TANDA PERSETUJUAN DOKUMEN TUGAS AKHIR
Nama : Fakhri Abdila
Nomor Induk Mahasiswa : 1434290034
Judul : Studi Analisis Struktur Gedung Pondok Pesantren
dengan Material Baja
Topik : Perencanaan Struktur Gedung
Menggunakan Desain Code Peraturan SNI 2002, 2012
dan RSNI 2018
Pembimbing : Dr. Ir. Hari Nugraha Nurjaman, M.T.
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar strata
satu (S-1) Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Persada Indonesia
YAI, Jakarta.
Jakarta, 15 Februari 2020
Menyetujui, Dosen Pembimbing
Dr. Ir. Hari Nugraha Nurjaman, M.T.
-
IV
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS PERSADA INDONESIA YAI
TAHUN AKADEMIK 2019/2020
LEMBAR PENGESAHAN
Nama : Fakhri Abdila
Nomor Induk Mahasiswa : 1434290034
Judul : Studi Analisis Struktur Gedung Pondok Pesantren
dengan Material Baja
Topik : Perencanaan Struktur Gedung
Menggunakan Desain Code Peraturan SNI 2002, 2012
dan RSNI 2018
Pembimbing : Dr. Ir. Hari Nugraha Nurjaman, M.T.
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar strata
satu (S-1) Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Persada Indonesia
YAI, Jakarta.
Disahkan Oleh:
Ketua Jurusan Teknik Sipil Dekan
(Ir. Halimah Tunafiah, M.T.) (Dr. Ir. Fitri Suryani, M.T.)
-
V
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, kareana dengan
rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “Studi
Analisis Struktur Gedung Pondok Pesantren dengan Material Baja”. Tugas akhir ini
dibuat dan diajukan sebagai salah satu syarat dalam mendapatkan gelar sarjana teknik
pada fakultas teknik di Universitas Yayasan Administrasi Indonesia. Selain itu, tujuan
dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk memberikan pengetahuan kepada pembaca
mengenai “Perencanaan Struktur Gedung Menggunakan Desain Code Peraturan SNI
2002, 2012 & RSNI 2018”.
Selama penulisan tugas akhir ini, penulis banyak menerima support baik itu
dukungan maupun bantuan, sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Oleh karena
itu penulis ingin megucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada :
1. Allah SWT atas karunia dan kasih sayang Nya penulis dapat menyelesaikan
tugas akhir ini.
2. Untuk ibu, ayah dan teteh. Ade persembahkan tugas akhir ini untuk kalian
semua. Terima kasih atas doa dan dukungannya sampai detik ini.
3. Dr. Ir. Hari Nugraha Nurjaman, M.T. selaku dosen pembimbing penulis, yang
telah memberikan ilmu yang bermanfaat.
4. Ir. Halimah Tunafiah, M.T. selaku ketua jurusan teknik sipil
5. Dr. Ir. Fitri Suryani, M.T. selaku dekan jurusan teknik sipil
6. Para dosen tekmik UPI YAI, yang tidak dapat disebut satu persatu.
7. Teman-teman angkatan 2014 pagi dan malam, khususnya grup civil engineering
2014 kalian luar biasa guys, keep solid yoo.
-
VI
8. Himsip, yang selalu berjuang mengaspirasikan kegiatan-kegiatan positif
dikampus.
9. Teman seperjuangan dalam mengerjakan skripsi, dede dan nurqo.
10. Mentor duo kembar irana dan irani, kakak leo kece.
11. Para rekan kerja divisi engineering PT JHS System, keep introvert guys.
12. “Kita sama-sama berjuang yaa”, lancar yah gapai impian dan cita-cita kita, kita
pasti bisa Nad.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna karena
adanya keterbatasan ilmu dan pengalaman, oleh sebab itu penulis mengharapkan adanya
kritik dan saran yang membangun agar Tugas Akhir ini bisa lebih baik dan bermanfaat
kedepannya. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.
Jakarta, 15 Februari 2020
Penulis
Fakhri Abdila
-
VII
DAFTAR ISI
SURAT PERNYATAAN I ................................................................................................ I
SURAT PERNYATAAN II ............................................................................................. II
TANDA PERSETUJUAN DOKUMEN TUGAS AKHIR ............................................. III
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................ IV
KATA PENGANTAR ..................................................................................................... V
DAFTAR ISI ................................................................................................................. VII
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... XII
DAFTAR TABEL ........................................................................................................ XIV
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ........................................................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................................... 4
1.3 Tujuan Penulisan ..................................................................................................... 4
1.4 Ruang Lingkup Pembahasan ................................................................................... 4
1.5 Metodologi Penelitian ............................................................................................. 5
1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................................. 5
BAB II TINJAUAN DAN LANDASAN TEORI ............................................................. 7
2.1 Tinjauan Kepustakaan ............................................................................................. 7
2.2 Landasan Teori ........................................................................................................ 7
-
VIII
2.3 Perencanaan Struktur .............................................................................................. 7
2.4 Definisi Baja............................................................................................................ 8
2.4.1 Jenis – Jenis Baja ............................................................................................. 9
2.4.2 Sifat – Sifat Mekanik Baja ............................................................................. 10
2.4.3 Penampang Profil Baja ................................................................................... 13
2.5 Pembebanan .......................................................................................................... 14
2.6 Batang Tarik .......................................................................................................... 16
2.7 Batang Tekan ........................................................................................................ 17
2.7.1 Teori Tekuk (Buckling) ................................................................................. 18
2.7.2 Panjang Efektif ............................................................................................... 18
2.7.3 Tekuk Lentur .................................................................................................. 19
2.7.4 Tekuk Torsi dan Tekuk Torsi-Lentur ............................................................. 20
2.8 Balok Lentur ......................................................................................................... 21
2.8.1 Kuat Lentur Nominal ..................................................................................... 21
2.8.2 Kuat Geser Nominal ....................................................................................... 22
2.9 Peraturan Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung .......................... 23
2.10 Desain Code Peraturan SNI 03-1729-2002 dan SNI 1729-2015 ........................ 23
2.10.1 Material ........................................................................................................ 23
2.10.2 Ketentuan Umum ......................................................................................... 24
2.10.3 Beban dan Kombinasi Pembebanan ............................................................. 25
2.10.4 Keadaan Kekuatan Batas.............................................................................. 26
-
IX
2.10.5 Faktor Reduksi ............................................................................................. 27
2.10.6 Masalah Tekuk ............................................................................................. 28
2.10.7 Desain Komponen Kekuatan Tarik .............................................................. 29
2.10.8 Desain Komponen Kekuatan Tekan............................................................. 29
2.10.9 Desain Komponen Kekuatan Lentur Plastis ................................................ 31
2.10.10 Desain Komponen Kekuatan Geser ........................................................... 31
2.10.11 Kombinasi Lentur Aksial Momen .............................................................. 32
2.11 Gempa Bumi ....................................................................................................... 33
2.12 Peraturan Pembebanan Gempa Indonesia ........................................................... 34
2.13 Desain Code Peraturan SNI 03-1726-2002 ......................................................... 34
2.13.1 Gempa Rencana dan Kategori Gedung ........................................................ 35
2.13.2 Struktur Gedung Beraturan dan Tidak Beraturan ........................................ 35
2.13.3 Pemilihan Sistem Struktur ........................................................................... 36
2.13.4 Wilayah Gempa dan Respons Spektrum ...................................................... 37
2.13.5 Gaya Geser Dasar Gempa dan Beban Lateral Gempa ................................. 38
2.13.6 Waktu Getar Alami Fundamental ................................................................ 40
2.14 Desain Code Peraturan SNI 03-1726-2012 ......................................................... 40
2.14.1 Gempa Rencana ........................................................................................... 41
2.14.2 Wilayah Gempa dan Respons Spektrum ...................................................... 41
2.14.3 Kategori Gedung .......................................................................................... 43
2.14.4 Kategori Desain Gempa ............................................................................... 44
-
X
2.14.5 Struktur Gedung Beraturan dan Tidak Beraturan ........................................ 45
2.14.6 Pemilihan Sistem Struktur ........................................................................... 46
2.14.7 Gaya Geser Dasar Gempa dan Beban Lateral Gempa ................................. 47
2.14.8 Waktu Getar Alami Fundamental ................................................................ 48
BAB III METODOLOGI PENELITIAN........................................................................ 50
3.1 Pendahuluan .......................................................................................................... 50
3.2 Data Penelitian ...................................................................................................... 50
3.2.1 Data Perencanaan ........................................................................................... 50
3.3 Metode Perencanaan Struktur ............................................................................... 51
3.4 Beban Gravitasi ..................................................................................................... 52
3.5 Respons Spektrum Gempa .................................................................................... 53
3.5.1 Respons Spektrum Gempa SNI 03-1726-2002 .............................................. 53
3.5.2 Respons Spektrum Gempa SNI 03-1726-2012 .............................................. 54
3.5.3 Respons Spektrum Gempa RSNI 1726-2018 ................................................. 56
3.6 Preliminary Desain ................................................................................................ 58
3.6.1 Balok Induk .................................................................................................... 59
3.6.2 Balok Anak .................................................................................................... 59
3.6.3 Kolom ............................................................................................................. 60
3.6.4 Pengecekan Penampang Kompak Tak Kompak ............................................ 60
3.7 Analisis Data ......................................................................................................... 61
BAB IV PEMBAHASAN ............................................................................................... 62
-
XI
4.1 Data Umum Proyek ............................................................................................... 62
4.2 Data Teknis Proyek ............................................................................................... 62
4.3 Analisis Struktur ................................................................................................... 66
4.4 Analisis Perencanaan Gempa dengan Desain Code SNI 03-1726-2002 ............... 67
4.5 Analisis Perencanaan Gempa dengan Desain Code SNI-1726-2012 .................... 75
4.6 Analisis Perencanaan Gempa dengan Desain Code RSNI-1726-2018 ................. 82
4.7 Analisis Kinerja Struktur dengan Desain Code SNI 03-1726-2002 ..................... 90
4.8 Analisis Kinerja Struktur dengan Desain Code SNI 03-1726-2012 ..................... 94
4.9 Analisis Kinerja Struktur dengan Desain Code RSNI-1726-2018 ........................ 96
4.10 Analisis Penampang Profil dengan Desain Code SNI 1729-2002 dan SNI 1729-
2015 ............................................................................................................................. 98
4.10.1 Tahapan Analisis Kapasitas Penampang Kolom Secara Manual ................. 98
4.10.2 Tahapan Analisis Kapasitas Penampang Balok Secara Manual ................ 101
4.11 Hasil Output Program Etabs Rasio Penampang ................................................ 102
BAB V KESIMPULAN ................................................................................................ 105
5.1 Kesimpulan ......................................................................................................... 105
5.2 Saran .................................................................................................................... 107
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 108
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................. 109
-
XII
DAFTAR GAMBAR
Gambar. 1. Metodologi Penelitian .................................................................................... 5
Gambar. 2. Hubungan tegangan-regangan tipikal (sumber: Agus setiawan –
Perencanaan struktur baja dengan metode LRFD) .......................................................... 10
Gambar. 3. Kurva hubungan tegangan (f) vs regangan () (sumber: Agus setiawan –
Perencanaan struktur baja dengan metode LRFD) .......................................................... 11
Gambar. 4. Bagian kurva tegangan - regangan yang diperbesar (sumber: Agus setiawan
– Perencanaan struktur baja dengan metode LRFD)....................................................... 11
Gambar. 5. Contoh profil baja bentuk H ......................................................................... 13
Gambar. 6. Contoh profil baja bentuk pipa ..................................................................... 13
Gambar. 7. Contoh profil baja bentuk I .......................................................................... 14
Gambar. 8. Contoh profil baja bentuk C ......................................................................... 14
Gambar. 9. Nilai faktor K (sumber: SNI-1729-2002) ..................................................... 19
Gambar. 10. Grafik respons spekterum gempa rencana SNI 03-1726-2002 .................. 54
Gambar. 11. Grafik respons spekterum gempa rencana SNI 03-1726-2012 .................. 56
Gambar. 12. Grafik respons spekterum gempa rencana RSNI 03-1726-2018 ................ 58
Gambar. 13. Arsitek - denah Lt.1 .................................................................................... 63
Gambar. 14. Arsitek – denah Lt.2 dan 3 ......................................................................... 63
Gambar. 15. Arsitek – potongan melintang .................................................................... 64
Gambar. 16. Arsitek – potongan memanjang ................................................................. 64
Gambar. 17. Struktur – lantai tipikal ............................................................................... 64
Gambar. 18. Pemodelan dengan program Etabs Ver. 16 (1/3) ....................................... 65
Gambar. 19. Pemodelan dengan program Etabs Ver. 16 (2/3) ....................................... 65
Gambar. 20. Pemodelan dengan program Etabs Ver. 16 (3/3) ....................................... 66
-
XIII
Gambar. 21. Grafik Perbandingan gaya geser lantai dan gaya geser kumulatif arah x -
2002 ................................................................................................................................. 72
Gambar. 22. Grafik Perbandingan gaya geser lantai dan gaya geser kumulatif arah y -
2002 ................................................................................................................................. 73
Gambar. 23. Grafik Perbandingan gaya geser lantai dan gaya geser kumulatif arah x -
2012 ................................................................................................................................. 81
Gambar. 24. Grafik Perbandingan gaya geser lantai dan gaya geser kumulatif arah y -
2012 ................................................................................................................................. 82
Gambar. 25. Grafik Perbandingan gaya geser lantai dan gaya geser kumulatif arah x -
2018 ................................................................................................................................. 88
Gambar. 26. Grafik Perbandingan gaya geser lantai dan gaya geser kumulatif arah y -
2018 ................................................................................................................................. 89
Gambar. 27. Grafik Simpangan antar lantai arah x dan y (batas layan) -2002 ............... 91
Gambar. 28. Grafik Simpangan antar lantai arah x dan y (batas ultimate) -2002........... 93
Gambar. 29. Grafik Simpangan antar lantai arah x dan y -2012 ..................................... 95
Gambar. 30. Grafik Simpangan antar lantai arah x dan y -2018 ..................................... 97
Gambar. 31. Hasil output program etabs : moment, geser dan akial .............................. 98
Gambar. 32. Hasil output program etabs dengan desain code SNI 1726-2002 ............ 102
Gambar. 33. Hasil output program etabs dengan desain code SNI 1726-2012 ............ 103
Gambar. 34. Hasil output program etabs dengan desain code RSNI 1726-2018 .......... 103
-
XIV
DAFTAR TABEL
Tabel. 1. Sifat Mekanis Baja Struktural .......................................................................... 24
Tabel. 2. Faktor keutamaan (I) untuk berbagai kategori gedung dan bangunan ............. 35
Tabel. 3. Nilai Faktor R, m dan f. .................................................................................. 37
Tabel. 4. Percepatan puncak batuan dasar dan percepatan puncak muka tanah untuk SNI
03-1726-2002 .................................................................................................................. 37
Tabel. 5. Spektrum respons gempa rencana SNI 03-1726-2002 ..................................... 38
Tabel. 6. Koefisien situs Fa ............................................................................................. 41
Tabel. 7. Koefisien situs Fv ............................................................................................ 42
Tabel. 8. Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung untuk beban gempa ......... 44
Tabel. 9. Faktor keutamaan gempa ................................................................................. 44
Tabel. 10. Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada
periode pendek ................................................................................................................ 45
Tabel. 11. Ketegori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan periode 1
detik ................................................................................................................................. 45
Tabel. 12. Nilai Faktor R, Cd dan 0. ............................................................................ 46
Tabel. 13. Nilai parameter periode pendekatan Ct dan X ............................................... 49
Tabel. 14. Koefisien untuk batas atas pada perioda yang dihitung ................................. 49
Tabel. 15. Beban yang diinput pada penelitian ............................................................... 53
Tabel. 16. Spesifikasi profil penampang ......................................................................... 58
Tabel. 17. Pengecekan penampang kompak tak kompak ............................................... 60
Tabel. 18. Massa Diafragma Lantai -2002 ...................................................................... 67
Tabel. 19. Partisipasi massa -2002 .................................................................................. 67
Tabel. 20. Gaya Geser Dinamik Arah –x -2002.............................................................. 69
-
XV
Tabel. 21. Gaya Geser Dinamik Arah –y -2002............................................................. 70
Tabel. 22. Gaya gempa statik arah x -2002 ..................................................................... 70
Tabel. 23. Gaya gempa statik arah y -2002 ..................................................................... 71
Tabel. 24. Perbandingan gaya geser lantai arah x -2002 ................................................. 72
Tabel. 25. Perbandingan gaya geser lantai arah y -2002 ................................................. 72
Tabel. 26. Simpangan antar lantai Arah –x dan y -2002 ................................................. 74
Tabel. 27. Perhitungan Waktu getar rayleigh Arah –x -2002 ......................................... 74
Tabel. 28. Perhitungan Waktu getar rayleigh Arah –y -2002 ......................................... 74
Tabel. 29. Massa Diafragma Lantai -2012 ...................................................................... 75
Tabel. 30. Partisipasi massa -2012 .................................................................................. 75
Tabel. 31. Gaya Geser Dinamik Arah –x -2012.............................................................. 78
Tabel. 32. Gaya Geser Dinamik Arah –y -2012.............................................................. 79
Tabel. 33. Gaya gempa statik arah x -2012 ..................................................................... 79
Tabel. 34. Gaya gempa statik arah y -2012 ..................................................................... 80
Tabel. 35. Perbandingan gaya geser lantai arah x -2012 ................................................. 81
Tabel. 36. Perbandingan gaya geser lantai arah y -2012 ................................................. 81
Tabel. 37. Massa Diafragma Lantai -2018 ...................................................................... 82
Tabel. 38. Partisipasi massa -2018 .................................................................................. 83
Tabel. 39. Gaya Geser Dinamik Arah –x -2018.............................................................. 86
Tabel. 40. Gaya Geser Dinamik Arah –y -2018.............................................................. 86
Tabel. 41. Gaya gempa statik arah x -2018 ..................................................................... 87
Tabel. 42. Gaya gempa statik arah y -2018 ..................................................................... 87
Tabel. 43. Perbandingan gaya geser lantai arah x -2018 ................................................. 88
Tabel. 44. Perbandingan gaya geser lantai arah y -2018 ................................................. 89
-
XVI
Tabel. 45. Displacement pusat massa akibat gempa arah x dan y -2002 ........................ 90
Tabel. 46. Simpangan antar lantai arah x (batas layan) -2002 ........................................ 91
Tabel. 47. Simpangan antar lantai arah y (batas layan) -2002 ........................................ 91
Tabel. 48. Simpangan antar lantai arah x (batas ultimate) -2002 .................................... 92
Tabel. 49. Simpangan antar lantai arah y (batas ultimate) -2002 .................................... 92
Tabel. 50. Displacement pusat massa akibat gempa arah x dan y -2012 ........................ 94
Tabel. 51. Simpangan antar lantai arah x -2012.............................................................. 95
Tabel. 52. Simpangan antar lantai arah y -2012.............................................................. 95
Tabel. 53. Displacement pusat massa akibat gempa arah x dan y -2018 ........................ 96
Tabel. 54. Simpangan antar lantai arah x -2018.............................................................. 96
Tabel. 55. Simpangan antar lantai arah y -2018.............................................................. 97
Tabel. 56. Rekapitulasi Rasio penampang .................................................................... 104
-
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia terletak diantara beberapa lempeng besar dunia yaitu lempeng Pasifik,
lempeng India-Australia dan lempeng Eurasia. Lempeng-lempeng ini terus bergerak
setiap tahunnya akibat konveksi bumi. Pergerakan lempeng ini tentunya membawa
pengaruh bagi wilayah kepulauan Indonesia. Adapun dampaknya antara lain bencana
alam, seperti letusan gunung berapi, gempa bumi dan juga tsunami.
Sepanjang tahun 2019 telah terjadi beberapa peristiwa bencana alam khususnya
gempa bumi dengan skala gempa magnitudo yang cukup besar. Salah satunya terjadi di
Banten, dengan skala magnitudo sebesar 6.9 mengguncang pada kedalaman 48 km,
berpusat pada 164 km dari Sumur, Kabupaten Pandeglang Banten. Saat gempa terjadi
pihak Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) menginformasikan
bahwa gempa berpotensi menyebabkan tsunami.
Bencana ini telah memakan kerugian yang cukup besar, baik dari segi materi
maupun non materi. Sudah banyak jatuhnya korban jiwa, dari yang mengalami luka-
luka hingga korban meninggal dunia. Tidak sampai disitu saja, kerugian juga terjadi
pada sarana dan prasarana infrakstruktur sipil, seperti jalan dan bangunan gedung.
Dengan peristiwa tersebut peran calon sarjana atau insinyur teknik sipil dalam
merencanakan gedung konstruksi rasanya cukup penting. Mengingat bila konstruksi
yang direncanakan kuat, kaku serta daktail harapannya akan aman terhadap bencana
gempa bumi. Mengurangi hal-hal yang tidak diinginkan seperti kerusakan yang cukup
parah.
Dalam merencanakan atau mendesain struktur gedung yang kuat, kaku serta
daktail perlu adanya standar perencanaan struktur, atau yang biasa disebut dengan
-
2
“desain code”. Desain code ini perannya sangat penting sebagai suatu acuan atau
rujukan formal yang kedudukannya kuat dalam hukum. Umumnya setiap Negara
menerbitkan desain codenya masing-masing, baik secara hasil riset mandiri,
menerjemahkan, memilih atau menggabungkan dengan desain code Negara lain yang
dianggap unggul dan sesuai. Sebagai contoh Negara Amerika menggunakan desain code
ANSI(American National Standarts Institute)/AISC(American Institute Steel
Construction), kemudian Negara Jepang dengan desain code JIS(Japanese Industrial
Standarts), serta Negara Indonesia dengan code SNI (Standar Nasional Indonesia).
Desain code itu sendiri perlu dilakukan pembaharuan guna mengikuti perkembangan
teknologi dan ilmu pengetahuan. Beberapa desain code yang digunakan di Negara
Indonesia pada dunia konstruksi diantaranya Standar perencanaan ketahanan gempa
untuk struktur bangunan gedung (SNI-1726), Beban minimum untuk perancangan
bangunan gedung dan struktur lain (SNI-1727), Tata cara perencanaan struktur baja
untuk bangunan gedung (SNI-1729) dan masih banyak lagi.
Berbicara konstruksi tentunya tidak lepas dari bahan material yang nantinya akan
digunakan untuk perencanaan bangunan. Material bahan bisa didapati dari alam sebagai
contohnya kayu, batu, tanah, bambu dll. Bisa juga didapati dari proses produksi pabrik
seperti baja dan beton. Hingga saat ini pada pembangunan konstruksi khususnya di
Indonesia material yang digunakan masih terbatas seperti material kayu, beton, baja dan
kombinasinya. Pemilihan jenis material untuk pembangunan konstruksi tidak luput dari
tiga kriteria yaitu kekuatan (tegangan), kekakuan (deformasi), dan daktilitas (perilaku
keruntuhannya).
Bahan material baja dirasa lebih efisien jika ditinjau rasio kuat banding berat
volumenya dibanding material beton. Beberapa keunggulan lainnya dari material baja
-
3
yaitu mutu tinggi yang homogen dan konsisten dikarenakan proses produksi yang selalu
diawasi dan sesuai dengan standar desain code, daktailitas yang tinggi, berat sendiri
yang ringan, penampang yang efisien, dan proses pemasangannya mudah dipasang dan
dibongkar. Namun material baja bukan tanpa kelemahan. Beberapa kelemahan material
baja yaitu terhadap suhu yang tinggi, penampang yang diproduksi terbatas, mengalami
korosi pada area yang dekat dengan udara dan air, penampang mudah mengalami tekuk,
dan lain-lain.
Perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan yang selalu mengalami
pembaharuan, tentunya membuat persaingan semakin ketat. Saat ini di dunia industri
ijazah bukan menjadi faktor utama untuk bisa diserap. Melainkan kemampuan atau skill
yang dibutuhkan oleh industri tersebut.
Menyikapi hal diatas pemerintah sedang fokus mendorong pengembangan
sumber daya manusia yang terampil lewat Balai Latihan Kerja (BLK). BLK ini akan
hadir pada pesantren-pesantren yang selama ini belum dimaksimalkan. Harapannya
dengan adanya BLK bisa menyalurkan santri-santri yang siap bekerja.
Berdasarkan uraian latar belakang diatas penulis mengambil beberapa poin
penting yaitu mengenai desain code pada perencanaan struktur gedung dan penggunaan
material baja sebagai struktur gedung. Penulis tertarik membahas material baja,
dikarenakan memiliki beberapa keunggulan, serta literatur yang masih belum banyak
bila dibandingkan dengan penggunaan material beton. Maka judul tugas akhir yang
diambil ialah “Studi Analisis Struktur Gedung Pondok Pesantren dengan Material Baja”
dengan topik yang diambil ialah “Perencanaan Struktur Gedung Menggunakan Desain
Code Peraturan SNI 2002, 2012 dan RSNI 2018”.
-
4
1.2 Rumusan Masalah
Beberapa permasalahan yang nantinya akan dibahas pada tugas akhir ini antara
lain :
1. Apa saja pebedaan yang terdapat pada desain code pembebanan gempa SNI-
1726 tahun 2002 dengan tahun 2012 dan RSNI-1726 tahun 2018?
2. Apa saja perbedaan yang terdapat pada desain code perencanaan struktur baja
SNI-1729 tahun 2002 dengan SNI-1729 tahun 2015?
3. Bagaimana perbedaan hasil perhitungan beban gempa bangunan pada SNI-1726
tahun 2002, dengan tahun 2012 dan RSNI-1726 tahun 2018?
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui bagaimana cara
mendesain stuktur baja pada bangunan gedung dengan menggunakan desain code yang
sesuai Standar Nasional Indonesia. Mencari berapa besar gaya gempa geser dinamik
maupun statik sesuai dengan desain code yang sudah ditentukan, Kemudian mencari
berapa besar nilai defleksi dan simpangan pada bangunan antar lantai. Dan terakhir
mencari berapa nilai rasio pada profil penampang rencana pada struktur gedung.
1.4 Ruang Lingkup Pembahasan
Batasan permasalahan yang ada dalam tugas akhir ini meliputi :
1. Model bangunan yang digunakan pada penelitian ini adalah bangunan dengan
tingkat rendah yaitu 3 (tiga) lantai, berbentuk simetris dan persegi panjang, rasio
antara panjang berbanding lebar pada bangunan ialah 1 sampai 3.
2. Bangunan yang didesain diasumsikan tidak menggunakan dinding geser (shear
wall) dan atap dianggap dak beton.
3. Pemodelan struktur adalah 3 (tiga) dimensi, dibantu dengan program software
Etabs Versi 16.
-
5
4. Bangunan direncanakan akan dibuat pada daerah Banten, dengan kriteria tanah
lunak.
5. Perhitungan analisis berfokus pada bagian kolom dan balok utama bangunan.
6. Rencana anggaran biaya dan struktur bagian bawah tidak di bahas dalam
penelitian ini.
1.5 Metodologi Penelitian
Metedologi dalam pengerjaan tugas akhir ini ditampilkan dalam diagram alur
dibawah ini :
Gambar. 1. Metodologi Penelitian
1.6 Sistematika Penulisan
Sistem penulisan laporan tugas akhir ini terdiri dari 5 (lima) bab, diuraikan
sebagai berikut :
BAB I Pendahuluan
Bab ini berisikan hal-hal yang mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan
penulisan, ruang lingkup pembahasan, metedologi penelitian, serta sistematika
penulisan.
-
6
BAB II Tinjauan dan Landasan Teori
Bab ini berisikan tinjauan umum dan tinjauan khusus, serta landasan teori yang
mendukung penyusunan karya tulis. Ringkasan pembahasan mengenai perbandingan
peraturan tahan gempa (SNI 1726) dan perencanaan struktur baja (SNI 1729).
BAB III Metedologi Penelitian
Bab ini berisikan tentang tahapan – tahapan yang menunjang pada penelitian, data –
data yang digunakan seperti data perencanaan, beban gempa rencana, preliminary
desain penampang .
BAB IV Pembahasan
Bab ini berisikan perhitungan analisis perencanaan gempa secara statik ekuivalen dan
dinamik, perhitungan analisis kinerja struktur batas layan dan ultimate, dan analisis
profil penampang kolom dan balok, dengan contoh perhitungan secara manual.
BAB V Penutup
Bab ini berisikan mengenai hasil kesimpulan dari pembahasan pada bab-bab
sebelumnya.
-
7
BAB II TINJAUAN DAN LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Kepustakaan
Untuk memulai analisis yang dilakukan pada tugas akhir ini, penulis
menggunakan referensi sebagai dasar acuan dalam mendesain struktur gedung.
Referensi yang digunakan yaitu Standar Nasional Indonesia (SNI), Rancangan Standar
Indonesia (RSNI) dan teori-teori pendukung lainnya.
Pada penelitian ini akan dibahas secara ringkas perbandingan antara peraturan
perencanaan struktur baja yaitu SNI 03-1729-2002 dengan SNI 1729:2015, serta pada
peraturan gempa yaitu SNI 1726-2002, SNI 1726-2012 dan RSNI 1726-2018.
2.2 Landasan Teori
Teori yang digunakan pada tugas akhir ini beberapa menggunakan literatur dari
buku, dan dari Badan Standar Nasional (BSN).
2.3 Perencanaan Struktur
Perencanaan struktur dapat didefinisikan sebagai campuran antara seni dan ilmu
pengetahuan yang dikombinasikan dengan intuisi seorang ahli struktur mengenai
perilaku struktur dengan dasar-dasar pengetahuan dalam statika, dinamika, mekanika
bahan, dan analisis struktur, untuk menghasilkan suatu struktur yang ekonomis dan
aman selama masa layan. Perencanaan itu sendiri adalah sebuah proses untuk
mendapatkan suatu hasil optimum. Suatu struktur dikatakan optimum apabila
memenuhi kriteria-kriteria sebagai berikut:
Biaya minimum
Berat minimum
Waktu konstruksi minimum
Tenaga kerja minimum
-
8
Manfaat maksimum sepanjang masa layan
Kerangka perencanaan struktur adalah pemilihan susunan dan ukuran dari
elemen struktur sehingga beban yang bekerja dapat dipikul secara aman, dan
perpindahan yang terjadi masih dalam batas-batas yang dipersyaratkan. Prosedur
perencanaan struktur secara iterasi dapat dilakukan seperti berikut :
1. Perancangan, penetapan fungsi dari struktur
2. Penetapan konfigurasi struktur awal (preliminary) sesuai langkah 1 termasuk
pemilihan jenis material yang digunakan
3. Penetapan beban kerja struktur
4. Pemilihan awal bentuk dan ukuran elemen struktur berdasarkan langkah 1, 2, 3
5. Analisis struktur untuk memperoleh gaya-gaya dalam dan perpindahan elemen
6. Evaluasi, apakah perancangan sudah optimum sesuai yang diharapkan
7. Perencanaan ulang langkah 1 hingga 6
8. Perencanaan akhir.
(Agus Setiawan, 2008).
2.4 Definisi Baja
Baja adalah suatu material yang proses pembuatannya terdiri dari unsur-unsur
kimiawi, yaitu besi atau logam sebagai unsur dasar dan karbon sebagai unsur paduan
utamanya. Selain itu juga terdapat unsur-unsur kimiawi lainnya, seperti sulfur,
phosphor, mangan dll. Kandungan unsur-unsur kimiawi pada baja akan mempengaruhi
karakterisiktik dan juga kekuatan mutunya. Prosentasi kandungan karbon bisa mencapai
1.7% atau 85 kali lipat dibanding kandungan karbon pada besi tempa. Proses
pembuatannya dimulai dari pengumpulan material biji besi logam mutu tinggi
kemudian dipanaskan pada suhu tinggi didalam tungku konverter hingga menjadi cair,
-
9
selanjutnya ditambahkan unsur karbon sebagai pengkristal dan membuat baja menjadi
padat, hasil baja padat kemudian dibuat menjadi bentuk yang khas, batang (bloom),
bulat (billet), dan pelat (slab).
2.4.1 Jenis – Jenis Baja
Baja yang digunakan pada struktur dibagi menjadi 3 jenis klasifikasi yaitu
menjadi baja karbon, baja paduan rendah mutu tinggi, dan baja paduan. Perbedaan
antara 3 jenis klasifikasi diantaranya sebagai berikut :
1. Baja karbon
Baja karbon dibagi menjadi tiga kategori tergantung dari persentase kandungan
karbonnya, yaitu: baja karbon rendah (C= 0.03-0.35%), baja karbon medium
(C= 0.35-0.50%), dan baja karbon tinggi (C= 0.55-1.70%). Baja yang sering
digunakan dalam struktur adalah baja karbon medium, misalnya baja BJ 37.
Kandungan karbon baja medium bervariasi dari 0.25-0.29% tergantung
ketebalan. Selain karbon, unsur lain yang juga terdapat dalam baja karbon
adalah mangan (0.25-1.50%), silicon (0.25-0.30%), fosfor (maksimal 0.04%)
dan sulfur (0.05%). Baja karbon umumnya memiliki tegangan leleh (fy) antara
210-250 MPa
2. Baja paduan rendah mutu tinggi
yang termasuk dalam kategori baja paduan rendah mutu tinggi (high-strength
low-alloy steel/HSLA) mempunyai tegangan leleh berkisar antara 290-550 MPa
dengan tegangan putus (fu) antara 415-700 MPa.
3. Baja paduan
Baja paduan rendah (low alloy) dapat ditempa dan dipanaskan untuk
memperoleh tegangan leleh antara 550-760 MPa.
-
10
(Agus Setiawan, 2008).
Gambar. 2. Hubungan tegangan-regangan tipikal (sumber: Agus setiawan – Perencanaan struktur baja dengan metode LRFD)
2.4.2 Sifat – Sifat Mekanik Baja
Untuk mengetahui sifat-sifat dari mekanik baja perlu dilakukan proses pengujian
tarik pada benda uji baja. Uji tarik dilakukan pada suhu kamar dengan memberikan laju
renganan yang normal. Tegangan nominal (f) yang terjadi dalam benda uji diplot pada
sumbu vertical, sedangkan regangan yang merupakan perbandingan antara
pertambahan panjang dengan panjang mula-mula (L/L) diplot pada sumbu horizontal.
Hubungan tegangan-regangan ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
-
11
Gambar. 3. Kurva hubungan tegangan (f) vs regangan () (sumber: Agus setiawan – Perencanaan struktur baja dengan metode LRFD)
Gambar. 4. Bagian kurva tegangan - regangan yang diperbesar (sumber: Agus setiawan – Perencanaan struktur baja dengan metode LRFD)
Titik-titik penting dalam kurva tegangan-regangan antara lain adalah :
fp : batas proporsional
fe : batas elastis
fyu, fy : tegangan leleh atas dan bawah
fu : tegangan putus
-
12
sb : regangan saat mulai terjadi efek strain-hardening (penguatan regangan)
u : regangan saat tercapainya tegangan putus.
Titik-titik penting ini membagi kurva tegangan-regangan menjadi beberapa daerah
sebagai berikut :
1. Daerah liniear antara 0 dan fy, dalam daerah ini berlaku hokum hooke,
kemiringan dari bagian kurva yang lurus ini disebut sebagai modulus elastisitas
atau modulus young, E = (f/e).
2. Daerah elastis antara 0 dan fe, pada daerah ini jika dibeban dihilangkan maka
benda uji akan kembali kebentuk semula atau dikatakan benda uji bersifat
elastis.
3. Daerah plastis yang dibatasi regangan antara 2% hingga 1.2-1.5%, pada bagian
ini regangan mengalami kenaikan akibat tegangan konstan sebesar fy, daerah ini
dapat menunjukkan pula tingkat daktalitas dari material baja tersebut. Pada baja
mutu tinggi terdapat pula daerah plastis, namun pada daerah ini tegangan masih
mengalami kenaikan. Karena itu jenis baja ini tidak mempunyai daerah plastis
yang benar-benar datar sehingga tak dapat dipakai dalam analisis plastis.
4. Daerah penguatan regangan (strain-hardening) antara sb dan u. untuk
regangan lebih besar dari 15 hingga 20 kali regangan elastis maksimum,
tegangan kembali mengalami kenaikan namun kemiringan yang lebih kecil
daripada kemiringan daerah elastis. Daerah ini dinamakan daerah penguatan
regangan (strain-hardening), yang berlanjut hingga mencapai tegangan putus.
Kemiringan daerah ini dinamakan modulus penguatan regangan (Eu).
(Agus Setiawan, 2008).
-
13
2.4.3 Penampang Profil Baja
Pembuatan profil baja dengan cara penggilingan terbagi menjadi 2 bagian yaitu
proses canai panas (hot-rolled) dan canai dingin (cold-rolled). Pada proses canai dingin
dihasilkan produk yaitu baja ringan (cold form). Pada proses canai panas (hot-rolled)
umumnya diperuntukkan pada bentuk profil baja yang relative tebal. Bentuk-bentuk
profil baja diberi nama sesuai dengan desain standar yang dipilih. Di Indonesia sendiri
profil baja yang digunakan mengikuti desain code JIS (Japanese Industrial Standarts)
dengan ukuran metrik. Berikut dibawah ini contoh bentuk-bentuk penampang profil
baja.
Gambar. 5. Contoh profil baja bentuk H
Gambar. 6. Contoh profil baja bentuk pipa
-
14
Gambar. 7. Contoh profil baja bentuk I
Gambar. 8. Contoh profil baja bentuk C
Umumnya untuk keperluan konstruksi Gedung profil sering digunakan ialah profil I
atau WF.
2.5 Pembebanan
Beban adalah gaya luar yang bekerja pada suatu struktur. Penentuan secara pasti
besarnya beban yang bekerja pada suatu struktur selama umur layannya merupakan
salah satu pekerjaan yang cukup sulit, dan pada umumnya penentuan besarnya beban
hanya merupakan suatu estimasi saja. Beban – beban yang bekerja pada struktur, pada
umumnya dikelompokan berdasarkan (PPIUG 1983) menjadi 5 (lima) jenis antara lain :
1. Beban mati adalah berat dari semua bagian suatu gedung atau bangunan yang
bersifat tetap selama masa layan struktur, termasuk unsur-unsur tambahan,
finishing, mesin-mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian tak
terpisahkan gedung atau bangunan tersebut.
-
15
2. Beban hidup, adalah beban gravitasi yang bekerja pada struktur dalam masa
layannya, dan timbul akibat penggunaan suatu gedung. Termasuk beban ini
adalah berat manusia, perabotan yang dapat dipindah-pindah, kendaraan, dan
barang-barang lain.
3. Beban angin adalah beban yang bekerja pada struktur akibat tekanan-tekanan
dari gerakan angin. Beban angin sangat tergantung dari lokasi dan ketinggian
struktur, ditentukan dengan menganggap adanya tekanan positif dan tekanan
negative (isapan), yang bekerja tegak lurus pada bidang-bidang yang ditinjau.
Besarnya tekanan positif dan negative dinyatakan dalam kg/m2.
4. Beban gempa, adalah semua beban statik ekuivalen yang bekerja pada struktur
akibat adanya pergerakan tanah oleh gempa bumi, baik pergerakan arah vertical
maupun horizontal. Namun pada umumnya percepatan tanah arah horizontal
lebih besar daripada arah vertikalnya, sehingga pengaruh gempa horizontal jauh
lebih menentukan daripada gempa vertical. Besarnya gaya geser dasar (statik
ekuivalen) ditentukan berdasarkan persamaan V = , dengan C adalah
factor respons gempa ditentukan berdasarkan lokasi bangunan dan jenis
tanahnya, I adalah factor keutamaan gedung, R adalah factor reduksi gempa
yang tergantung pada jenis struktur yang bersangkutan, sedangkan W, adalah
berat total bangunan termasuk beban hidup yang bersesuaian.
5. Beban khusus adalah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian
gedung yang terjadi akibat selisih suhu, pengangkatan dan pemasangan,
penurunan pondasi, susut, gaya – gaya tambahan yang berasal dari beban hidup
seperi gaya rem yang berasal dari crane, gaya sentripetal dan gaya dinamis yang
berasal dari mesin – mesin serta pengaruh – pengaruh khusus lainnya.
-
16
(Agus Setiawan, 2008).
2.6 Batang Tarik
Material baja mempunyai kemampuan sama dalam memikul gaya tarik maupun
gaya tekan. Mutu bahannya juga relative tinggi, sehingga dimensinya cenderung
langsing. Untuk elemen struktur seperti itu maka pemakaian material baja hanya efisien
terhadap tarik. Untuk batang tekan maka kapasitasnya ditentukan oleh tekuk (buckling),
suatu masalah stabilitas yang tergantung pada geometri, struktur, dan penampang, dan
tidak hanya materialnya saja.
Dalam mendesain batang tarik hal-hal yang perlu diperhatikan ialah mengenai
jenis sambungan dan efektivitasnya. Bila sambungan antar elemen menggunakan
sambungan baut, maka harus diperhitungkan luasan bersih dan luasan kotor pada
penampangnya. Pola penempatan lubang baut dan diameternya juga hal yang
mempengaruhi kekuatan pada sambungannya. Rumus-rumus yang digunakan pada
perencanan batang tarik dibagi menjadi 2 bagian yaitu kuat tarik nominal penampang
utuh, dan kuat tarik nominal penampang berlubang.
Kuat tarik penampang utuh terhadap keruntuhan leleh (yield) :
Pn = Fy Ag (Pers. 1)
Dimana :
Pn = kuat aksial nominal
= faktor tahanan tarik
Fy = tegangan leleh
Ag = luas penampang utuh (gross)
Kuat tarik penampang berlubang terhadap keruntuhan batas maksimum (ultimate) :
Pn = Fu Ae = Fu An U (Pers. 2)
-
17
Dimana :
Fu = tegangan leleh
Ae = luas penampang efektif
An = luas penampang bersih (netton), dikurangi lubang
U = faktor shear lag
2.7 Batang Tekan
Batang tekan ditujukan untuk komponen struktur yang memikul beban tekan
sentris tepat pada titik berat penampang, atau kolom dengan gaya aksial saja. Bila pada
batang tarik parameter material ditentukan oleh tegangan leleh dan tegangan ultimate.
Pada batang tekan hanya tegangan leleh saja. Selain parameter material, batang tekan
juga dipengaruhi dari konfigurasi bentuk fisik dan geometri.
Parameter geometri, terdiri dari luasan penampang (A); pengaruh bentuk
penampang terhadap kekakuan lentur (Imin); panjang batang dan kondisi pertambatan
atau tumpuan, yang diwakili oleh panjang efektif (KL). Ketiganya dapat diringkas
menjadi satu parameter tunggal, yaitu kelangsingan batang (KL/rmin), dimana rmin =
(Imin/A), r sebagai radius girasi pada arah tekuk.
Secara visual, tekuk dapat dibedakan menjadi dua, yaitu tekuk lokal pada elemen
penampang, dan tekuk global pada kolom atau batang tekan secara menyeluruh. Jika
elemen-elemen profil penampang relatif langsing dan panjang kolomnya relatif pendek,
dapat terjadi tekuk lokal. Sebaliknya, jika elemen-elemen profil penampang relatif tebal
dan batang kolomnya langsing makan akan terjadi tekuk global yang sifatnya
menyeluruh.
-
18
2.7.1 Teori Tekuk (Buckling)
Perilaku tekuk perlu dipelajari karena menjadi salah satu penyebab keruntuhan
pada batang tekan. Tekuk itu sendiri hanya terjadi pada elemen langsing dan yang
memikul gaya tekan. Adapun material beton, yang relatif lemah dibanding bahan baja
menyebabkan dimensi komponen strukturnya relative besar (tidak langsing). Oleh sebab
itu untuk perencanaan kolom beton, jarang yang memperhitungkan tekuk, cukup diatasi
dengan diagram interaksi penampang berdasarkan prinsip kompabilitas tegangan
regangan pada material penampangnya.
Teori kolom ideal ditemukan oleh Leonhard Euler pada tahun 1744. Dimana
rumus euler menghubungkan parameter geometri panjang (L), luas penampang (A),
momen inersia (I), material (E), dan beban aksial tekan P sesaat sebelum tekuk (Pcr).
Rumus tekuk kolom yang terkenal itu adalah :
(Pers. 3)
2.7.2 Panjang Efektif
Panjang kolom (L), pada model kolom ideal dari euler dapat dipakai sebagai
acuan mengevaluasi kolom dengan kondisi tumpuan tertentu. Dengan cara membuat
konversi panjang kolom real (L) menjadi panjang kolom efektif (KL), dengan K sebagai
faktor konversinya. Dengan cara “panjang efektif kolom” maka rumus tekuk euler dapat
dipakai untuk berbagai kondisi kolom, dengan format sebagai berikut.
(Pers. 4)
Panjang efektif kolom atau KL adalah cara sederhana tetapi efektif dalam
memprediksi kekuatan kolom, yaitu dengan mencari korelasi bentuk tekuk yang
berkesesuaian dengan rumus euler. Berikut dibawah ini nilai faktor K untuk kolom
dengan berbagai jenis tumpuan.
-
19
Gambar. 9. Nilai faktor K (sumber: SNI-1729-2002)
2.7.3 Tekuk Lentur
Tekuk global ditentukan oleh kelangsingan elemen penampang dan bentuknya.
Ada tiga perilaku tekuk, yaitu tekuk lentur, tekuk torsi, dan tekuk lentur-torsi. Tekuk
lentur yang dimaksud adalah fenomena tekuk global pada penampang dengan klasifikasi
elemen tidak langsing. Beban kritis yang menyebabkan tekuk tersebut telah dirumuskan
oleh euler. Sampai saat ini rumus tersebut tetap dijadikan dasar menentukan kuat
nominal batang tekan (Pn).
Agar berkesesuaian dengan cara perencanaan batang tarik, maka luas penampang
utuh atau gross (Ag) dijadikan konstanta tetap, adapun variabelnya adalah tegangan
kritis (Fcr), yang dituliskan dalam format berikut.
(Pers. 5) Tegangan kritis (Fcr), dibagi menjadi 2 kondisi tekuk yaitu, kondisi tekuk
inelastis dan tekuk elastis dengan rumus AISC-E3 sebagai berikut.
(a) 4.71 / atau 2.25, tekuk inelastis, maka :
-
20
0.658 (Pers. 6)
(b) 4.71 / atau 2.25, tekuk elastis, maka :
0.877 (Pers. 7) Dimana Fe = tegangan tekuk euler (elastis) sebagai berikut.
/ (Pers. 8)
2.7.4 Tekuk Torsi dan Tekuk Torsi-Lentur
Fenomena tekuk, selain lentur ada lagi yaitu punter (tekuk torsi), atau gabungan
keduanya yaitu tekuk lentur-torsi. Biasa terjadi pada penampang dengan kekakuan torsi
yang relatif kecil, atau pusat geser dan pusat beratnya tidak berhimpit. Jika kapasitasnya
lebih kecil dibanding kapasitas tekuk lentur, maka perilaku tekuk torsi atau lentur-torsi
yang akan terjadi terlebih dahulu (menentukan). Rumus kapasitas tekan nominal
penampang kolom tidak langsing terhadap tekuk torsi dan lentur-torsi sebagai berikut.
Tegangan kritis (Fcr) masih sama penentuan rumusnya dengan tekuk lentur,
hanya tegangan tekuk elastis Fe dihitung dengan memasukkan pengaruh kekakuan torsi
batangnya sebagai berikut.
Profil dengan sumbu simetri ganda, maka ;
/ (Pers. 9)
Dimana,
Cw = konstanta warping, penampang terbuka mm4
Kzl = panjang tekuk efektif terhadap torsi, mm
G = modulus geser
J = konstanta torsi, penampang terbuka, mm4
-
21
Ix, Iy = momen inersia terhadap sumbu utama, mm4
2.8 Balok Lentur
Balok adalah komponen struktur yang memikul beban-beban gravitasi, seperti
beban mati dan beban hidup. Komponen struktur balok merupakan kombinasi dari
elemen tekan dan elemen tarik. Pada penelitian tugas akhir ini diasumsikan bahwa balok
tak akan tertekuk, karena pada beberapa kondisi balok cukup terkekang secara lateral,
sehingga masalah stabilitas dapat diabaikan.
2.8.1 Kuat Lentur Nominal
Secara umum dapat dinyatakan bahwa kuat lentur rencana balok lentur
memenuhi persyaratan jika :
∅ (Pers. 10) Dimana,
Mu = kuat lentur perlu atau momen maksimum hasil kombinasi beban sesuai
ketentuan
∅b = faktor ketahanan lentur Mn = kuat lentur nominal balok ditinjau terhadap berbagai kondisi batas (material
atau geometri).
Kondisi-kondisi batas yang menentukan kuat lentur balok.
Kuat batas leleh (yielding)
(Pers. 11) Dimana,
Mn = kuat lentur nominal balok, Nm
Mp = momen lentur penampang plastis, Nm
Fy = kuat leleh minimum, tergantung mutu baja yang digunakan, MPa
Zx = modulus plastis penampang terhadap sumbu kuat, mm3
-
22
2.8.2 Kuat Geser Nominal
Elemen penampang balok, seperti pelat sayap dan badan, didesain terhadap
momen lentur. Pelat sayap pengaruhnya signifikan terhadap kapasitas lenturnya. Dari
kedua elemen sayapnya mampu menghasilkan kopel gaya yang besar dalam
mengantisipasi momen luar yang terjadi.
Adapun fungsi terbesar pelat badan adalah memikul gaya geser. Setelah
kapasitas momen lentur terpenuhi, maka selanjutnya menentukan kapasitas geser pada
pelat badan (web). Secara umum kuat geser rencana memenuhi persyaratan jika ;
∅ (Pers. 12) Dimana,
Vu = gaya geser batas, atau gaya geser terfaktor maksimum dari berbagai kombinasi
sesuai peraturan beban.
∅v = faktor ketahanan geser Vn = kuat geser nominal balok yang dapat dihitung sesuai ketentuan desain
Kuat geser nominal, Vn pelat badan dari profil simetri tunggal atau ganda, atau
profil UNP, yang direncanakan tanpa memanfaatkan kekuatan pasca tekuk, ditentukan
dari kondisi batas akibat leleh dan tekuk akibat geser sebagai berikut ;
0.6 (Pers. 13) Dimana, Aw = d tw adalah luas total pelat badan. Adapun koefisien geser pelat badan,
Cv pada dasarnya adalah faktor reduksi untuk mengantisipasi terjadinya tekuk dipelat
badan, sebagai berikut.
(a) pelat badan profil-I hot-rolled jika h/tw 2.24(E/Fy)^0.5 maka
∅v = 1.0 dan Cv = 1.0
-
23
(b) profil yang tidak memenuhi persyaratan diatas, tapi simetri ganda atau tunggal
maka Cv ditentukan dari kelangsingan pelat badan atau rasio h/tw dalam tiga
kategori.
2.9 Peraturan Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung
Secara umum desain code SNI 1729 tentang Perencanaan Struktur Baja Untuk
Struktur Gedung, masih mengacu desain code Negara amerika yaitu American Institute
of Steel (AISC) - 360. Pada desain code SNI 1729-2002 mengacu pada AISC 360-2005,
sedangkan desain code yang paling terbaru saat ini pada SNI 1729-2015 mengacu pada
desain code AISC 360-2010. Secara perhitungan dan analisis kedua desain code masih
mirip atau serupa, hanya terdapat beberapa perbedaan, yaitu pada perhitungan kekuatan
nominal pada kolom.
2.10 Desain Code Peraturan SNI 03-1729-2002 dan SNI 1729-2015
Berikut ini ringkasan persyaratan pasal-pasal yang digunakan pada penelitian
ini, diantaranya meliputi : material, ketentuan umum, beban dan kombinasi
pembebanan, keadaan kekuatan batas, faktor reduksi, masalah tekuk, desain kekuatan
komponen tarik, tekan, lentur, geser, kombinasi lentur aksial momen dan batas-batas
lendutan.
2.10.1 Material
Material yang digunakan harus memenuhi persyaratan minimum, diatur sesuai
pasal berikut :
SNI 03-1729-2002 = pasal 5.1 tabel 5.3. (sifat mekanis baja structural)
SNI 1729-2015 = pasal A3.1 (material)
Untuk perencanaan baik tegangan leleh (fy) dan tegangan putus (fu) tidak boleh
melebihi nilai yang diberikan pada tabel 5.3. Sifat – sifat mekanis lainnya baja
struktural untuk perencanaan ditetapkan sebagai berikut :
-
24
Modulus elastisitas : E = 200.000 MPa
Modulus geser : G = 80.000 MPa
Nisbah poisson : =0,3
Koefisien pemuaian : = 12 x 10-6 / C
Berikut tabel sifat mekanis baja struktural :
Tabel. 1. Sifat Mekanis Baja Struktural
2.10.2 Ketentuan Umum
Persyaratan umum untuk analisis dan desain struktur baja yang berlaku diatur
sesuai pasal berikut :
SNI 03-1729-2002 = pasal 6.1 (ketentuan umum), dimana dijelaskan bahwa :
Tujuan perencanaan struktur adalah untuk menghasilkan suatu struktur yang
stabil, cukup kuat, mampu – layan, awet, dan memenuhi tujuan – tujuan lainnya seperti
ekonomis dan kemudahan pelaksanaan.
Suatu struktur disebut stabil bila tidak mudah terguling, miring, atau tergeser,
selama umur bangunan yang direncanakan.
Suatu struktur disebut cukup kuat dan mampu – layan bila kemungkinan
terjadinya kegagalan – struktur dan kehilangan kemampuan layan selama masa hidup
yang direncanakan adalah kecil dan dalam batas yang dapat diterima.
SNI 1729-2015 = pasal B1 (ketentuan umum), dimana dijelaskan bahwa :
Jenis Baja
Tegangan putus minimum, fu
(Mpa)
Tegangan leleh minimum, fy
(Mpa)
Peregangan minimum (%)
BJ 34 340 210 22
BJ 37 370 240 20
BJ 41 410 250 18
BJ 50 500 290 16
BJ 55 550 410 13
-
25
Desain dari komponen struktur dan sambungan harus konsisten dengan perilaku
dimaksud dari sistem portal dan asumsi yang dibuat dalam analisis struktur. Kecuali
dibatasi oleh peraturan bangunan gedung yang berlaku, ketahanan terhadap beban
lateral dan stabilitas bisa menggunakan setiap kombinasi komponen struktur dan
sambungan.
2.10.3 Beban dan Kombinasi Pembebanan
Persyaratan umum beban dan kombinasi beban yang berlaku, diatur sesuai pasal
berikut :
SNI 03-1729-2002 = pasal 6.2.1 (beban), 6.2.2 (kombinasi pembebanan)
SNI 1729-2015 = pasal B2 (beban dan kombinasi beban)
Berikut kombinasi pembebanan sesuai dengan pasal 6.2.2 :
- 1.4D
- 1.2D + 1.6 L + 0.5 (La atau H)
- 1.2D + 1.6 (La atau H) + (L L atau 0.8 W)
- 1.2D + 1.3 W + L L + 0.5 (La atau H)
- 1.2D 1.0E + L L
- 0.9D (1.3W atau 1.0E)
Keterangan :
D adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk
dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap
L adalah beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut,
tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain-lain
-
26
La adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja,
peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda
bergerak
H adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air
W adalah beban angina
E adalah beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03–1726–2002, atau
penggantinya
2.10.4 Keadaan Kekuatan Batas
Komponen struktur beserta sambungannya harus direncanakan untuk keadaan
kekuatan batas, diatur sesuai pasal berikut :
SNI 03-1729-2002 = pasal 6.3 (keadaan kekuatan batas) dimana dijelaskan bahwa :
Kuat rencana (∅Rn) harus ditentukan dari kuat nominal (Ru) yang dikalikan dengan faktor reduksi (∅ . Semua komponen struktur dan sambungan harus direncanakan sehingga kuat rencana tidak kurang dari pengaruh aksi terfaktor (Ru), yaitu :
Ru ∅Rn. (Pers. 14) SNI 1729-2015 = pasal B3 (dasar desain) dimana dijelaskan bahwa :
Desain harus dibuat sesuai dengan ketentuan Desain Faktor Beban dan
Ketahanan (DFBK) atau dengan ketentuan untuk Desain Kekuatan Izin (DKI). Pada
desain faktor beban dan ketahanan (DFBK) rumus yang digunakan masih sama dengan
persamaan no 14, hanya berbeda dengan faktor ketahanannya. Sedangkan pada desain
kekuaran izin (DKI) rumus yang digunakan sebagai berikut :
/ (Pers. 15) Keterangan:
Ra = kekuatan perlu yang menggunakan kombinasi beban DKI
-
27
Rn = kekuatan nominal, disyaratkan dalam Bab B sampai K
= faktor keamanan, disyaratkan dalam Bab B sampai K
Rn/ = kekuatan izin
2.10.5 Faktor Reduksi
Persyaratan umum faktor reduksi diatur sesuai pasal berikut :
SNI 03-1729-2002 = pasal 6.3 (keadaan kekuataan batas), tabel 6.4-2 (faktor reduksi)
berikut beberapa nilai faktor ketahanannya :
: 0.85 (tekan)
: 0.9 (lentur)
: 0.9 (tarik luas bruto)
: 0.75 (tarik luas neto)
: 0.9 (geser)
SNI 1729-2015 = disyaratkan dalam Bab B sampai K, faktor ketahanan dibagi
menjadi 2 (dua) bagian yaitu DFBK dan DKI sebagai berikut :
Faktor – faktor ketahanan yang dipakai pada desain DFBK
c : 0.9 (tekan)
b : 0.9 (lentur)
t : 0.9 (tarik luas bruto)
t : 0.75 (tarik luas neto)
v : 0.9 (geser)
Faktor – faktor ketahanan yang digunakan pada desain DKI
c : 1.67 (tekan)
b : 1.67 (lentur)
-
28
t : 1.67 (tarik luas bruto)
t : 2.00 (tarik luas neto)
v : 1.67 (geser)
2.10.6 Masalah Tekuk
Jika penampang melintang suatu komponen struktur tekan cukup tipis, maka
akan ada kemungkinan timbul tekuk lokal. Jika tekuk lokal terjadi maka komponen
struktur tersebut tidak akan lagi memikul beban tekan secara penuh, dan ada
kemungkinan pula struktur tersebut akan mengalami keruntuhan. Profil-profil WF
dengan tebal flens yang tipis cukup rawan terhadap bahaya tekuk lokal, sehingga
penggunaan profil-profil demikian sebaiknya dihindari.
Penampang suatu komponen struktur dapat diklasifikasikan menjadi penampang
kompak, tidak kompak dan langsing. Suatu penampang yang menerima beban aksial
tekan murni, kekuatannya harus direduksi jika penampang tersebut termasuk
penampang yang langsing. Rasio antara lebar dengan tebal suatu elemen biasanya
dinotasikan dengan symbol . Jika nilai l lebih besar dari suatu batas yang ditentukan,
r, maka penampang dikategorikan sebagai penampang langsing dan sangat potensial
mengalami tekuk lokal. Batasan-batasan r untuk berbagai tipe penampang diatur sesuai
pasal berikut :
SNI 03-1729-2002 = pasal 7.6.4 (batas kelangsingan), tabel 7.5-1 (perbandingan
maksimum lebar terhadap tebal untuk elemen tertekan)
SNI 1729-2015 = pasal B4 (properti komponen struktur), tabel B4.1 (rasio tebal
terhadap lebar)
-
29
2.10.7 Desain Komponen Kekuatan Tarik
Suatu komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor harus
memenuhi persyaratan yang diatur sesuai pasal berikut :
SNI 03-1729-2002 = pasal 10.1 (kuat tarik rencana)
SNI 1729-2015 = pasal D2 (desain komponen struktur untuk tarik)
Diantara keduanya menggunakan rumus yang sama yaitu sebagai berikut :
Penampang bruto
Pn = Fy Ag (Pers. 16)
Penampang netto
Pn = Fu Ae (Pers. 17)
Ae : luas neto efektif (mm)
Ag : luas bruto dari komponen struktur
Fy : tegangan leleh minimum yang disyaratkan (MPa)
Fu : kekuatan tarik minimum yang disyaratkan (MPa)
2.10.8 Desain Komponen Kekuatan Tekan
Suatu komponen struktur yang mengalami gaya tekan konsentris, akibar beban
terfaktor harus memenuhi persyaratan yang diatur sesuai pasal berikut :
SNI 03-1729-2002 = pasal 7.6.2 (daya dukung nominal komponen struktur tekan)
dengan rumus sebagai berikut :
(Pers. 18)
Dengan besarnya ditentukan oleh c, yaitu :
Untuk c 0,25 maka = 1 (18a)
Untuk 0,25 < c < 1,2 maka = ,, , (18b)
Untuk c 1,2 maka = 1,25c2 (18c)
-
30
Tegangan kritis untuk daerah elastik, ditetapkan sebagai berikut :
(Pers. 19)
Sehingga (Pers. 20)
Keterangan :
Ag : luas penampang bruto, mm2
Fcr : tegangan kritis penampang, MPa
Fy : tegangan leleh material, MPa
SNI 1729-2015 = pasal D2 (desain komponen struktur untuk tarik) dengan rumus
sebagai berikut :
Kekuatan tekan nominal elemen non langsing
Pn = Fcr Ag (Pers. 21)
Fcr : tegangan kritis
(a) Bila ≤ 4.71 (atau ≤ 2.25)
Fcr = 0.658 Fy (Pers. 22)
(a) Bila ≥ 4.71 (atau ≥ 2.25)
Fcr = 0.877 Fe (Pers. 23)
Fe : tegangan tekuk kritis elastis
Fe = (Pers. 24)
K : Faktor panjang efektif
L : Panjang tanpa dibreising lateral dari komponen struktur (mm)
E : Modulus elastis baja
-
31
: rasio kelangsingan efektif (sebaiknya < 200)
Pn = Fu Ae (Pers. 25)
Ae : luas neto efektif (mm)
Ag : luas bruto dari komponen struktur
Fy : tegangan leleh minimum yang disyaratkan (MPa)
Fu : kekuatan tarik minimum yang disyaratkan (MPa)
2.10.9 Desain Komponen Kekuatan Lentur Plastis
Suatu komponen struktur yang memikul lentur harus memenuhi persyaratan
yang diatur sesuai pasal berikut :
SNI 03-1729-2002 = pasal 8.1 (perencanaan untuk lentur), 8.2.3 (penampang kompak)
SNI 1729-2015 = pasal F2 (desain komponen struktur untuk lentur)
Diantara keduanya menggunakan rumus yang sama yaitu sebagai berikut :
Dalam kondisi tertahan lateral (penampang kompak)
Mn = Mp = Fy Zx (Pers. 26)
Mn : kekuatan lentur nominal
Mp : kekuatan momen plastis
Fy : tegangan leleh minimum yang disyaratkan (MPa)
Zx : modulus penampang plastis di sumbu x (mm3)
2.10.10 Desain Komponen Kekuatan Geser
Suatu komponen struktur yang menerima gaya geser harus memenuhi
persyaratan yang diatur sesuai pasal berikut :
SNI 03-1729-2002 = pasal 8.8.1 (kuat geser)
SNI 1729-2015 = pasal G2 (desain komponen struktur untuk geser)
Diantara keduanya menggunakan rumus yang sama yaitu sebagai berikut :
-
32
Kuat geser nominal :
Vu Vn (Pers. 27)
dengan :
Vu = kuat geser perlu / rencana
Vn = kuat geser nominal
Kuat geser nominal harus dihitung sebagai berikut :
Vn = 0.6 Fy Aw Cv (Pers. 28)
Vn : kekuatan geser nominal
Fy : tegangan leleh minimum yang disyaratkan (MPa)
Aw : luas dari badan, tinggi keseluruhan dikalikan denganketebalan badan d tw
(mm2)
Cv : 1.0
2.10.11 Kombinasi Lentur Aksial Momen
Untuk mengetahui penampang pada struktur kolom aman atau tidaknya perlu
dicek salah satu dari dua persamaan interaksi aksial – momen berikut ini harus
memenuhi persyaratan yang diatur sesuai pasal berikut :
SNI 03-1729-2002 = pasal 7.4.3.3 / 11.3 (persamaan interaksi aksial-momen)
SNI 1729-2015 = pasal H1 (desain komponen struktur untuk kombinasi gaya dan
torsi)
Diantara keduanya menggunakan rumus yang sama yaitu sebagai berikut :
(a) Bila ≥ 0.2
+ ≤ 1,0 (Pers. 29)
(b) Bila < 0.2
-
33
+ ≤ 1,0 (Pers. 30)
Pr : kekuatan aksial perlu menggunakan kombinasi beban DFBK atau DKI
Pc : kekuatan aksial tersedia (c Pn untuk DFBK atau Pn/c untuk DKI)
Mr : kekuatan lentur perlu menggunakan kombinasi beban DFBK atau DKI
Mc : kekuatan lentur tersedia (b Mn untuk DFBK atau Mn/b=)
x : indeks sehubungan dengan sumbu kuat lentur
y : indeks sehubungan dengan sumbu lemah lentur
2.11 Gempa Bumi
Gempa bumi adalah getaran atau guncangan yang terjadi pada permukaan bumi
sebagai akibat tumbukan antar lempeng, patahan atau sesar aktif, aktivitas gunung api,
dan runtuhan batuan. Beberapa contoh tipe-tipe gempa diantaranya sebagai berikut :
1. Gempa tektonik, gempa yang terjadi dikarenakan oleh pergeseran lempeng pada
muka bumi dimana lempeng tersebut sebagai pelat yang saling bertabrakan
hingga salah satunya masuk kebawah (subduction) pelat yang lainnya (dipping
zone).
2. Gempa vulkanik, gempa yang terjadi dikarenakan aktivitas gunung berapi,
diantaranya seperti letusan gunung merapi, gempa dangkal yang terjadi akibat
pergerakan magma, dll.
3. Gempa akibat keruntuhan (collapse earthquake), gempa yang terjadi pada saat
keruntuhan pada gua-gua ataupun pada penggalian tambang. Hal ini biasa terjadi
pada saat tegangan pada batuan yang menunjang gua ataupun tambang sudah
tidak kuat lagi menahan beban yang ada akan menyebabkan batuan tersebut
meledak dan jatuh sambil mengeluarkan gelombang getaran.
-
34
4. Gempa induksi akibat bendungan yang besar, gempa ini terjadi akibat air yang
dibendung oleh bendungan memberikan tekanan tambahan kepada batuan
dibawahnya, sehingga batuan dibawahnya menjadi hancur.
2.12 Peraturan Pembebanan Gempa Indonesia
Secara umum desain code SNI 1726 tentang perencanaan ketahanan gempa
untuk struktur bangunan gedung dan non gedung, masih mengacu desain code negara
amerika yaitu American Society of Civil Engineers (ASCE) - 7 dan Uniform Building
Code (UBC). Pada desain code SNI 1726-2002 mengacu pada UBC 1997, sedangkan
desain code SNI 1726-2012 sudah mengacu ke ASCE 7-10, dan untuk desain code
RSNI 1726-2018 mengacu ke ASCE 7-16. Secara isi dari desain code peraturan SNI
1726-2012 dan RSNI 1726-2018 masih mirip atau serupa, hanya terdapat perbedaan
antara tabel koefisien situs Fa dan Fv. Sedangkan pada desain code SNI 1726-2002
terdapat perbedaan yang cukup signifikan dengan desain code SNI 1726-2012 dan
RSNI 1726-2018. Berikut beberapa ringkasan perbedaan antara desain code SNI 1726-
2002 dengan SNI 1726-2012.
2.13 Desain Code Peraturan SNI 03-1726-2002
Syarat – syarat perencanaan struktur gedung tahan gempa yang ditetapkan dalam
standar ini tidak berlaku untuk bangunan sebagai berikut :
- Gedung dengan sistem struktur yang tidak umum atau masih memerlukan
pembuktian tentang kelayakannya.
- Gedung dengan sistem isolasi landasan (base isolation) untuk meredam
pengaruh gempa terhadap struktur atas.
- Bangunan teknik sipil seperti jembatan, bangunan air, dinding dan dermaga
pelabuhan, anjungan lepas pantai dan bangunan non – gedung lainnya.
-
35
- Rumah tinggal satu tingkat dan gedung – gedung non – teknis lainnya.
2.13.1 Gempa Rencana dan Kategori Gedung
Gempa rencana ditetapkan mempunyai periode ulang 500 tahun, agar
probabilitas terjadinya terbatas pada 10% selama umur masa gedung 50 tahun. Akibat
pengaruh gempa rencana, struktur gedung secara keseluruhan harus masih berdiri,
walaupun sudah berada dalam kondisi di ambang keruntuhan.
Kategori gedung ditentukan berdasarkan dari fungsi kepentingan gedung pasca
terjadinya gempa. Pengaruh gempa rencana harus dikalikan dengan suatu faktor
keutamaan, I. Berikut ini adalah tabel dari faktor keutamaan berdasarkan fungsi gedung
:
Tabel. 2. Faktor keutamaan (I) untuk berbagai kategori gedung dan bangunan
2.13.2 Struktur Gedung Beraturan dan Tidak Beraturan
Seperti yang tercantum pada pasal 4.2, struktur gedung ditetapkan sebagai
struktur gedung beraturan apabila memenuhi kriteria sebagai berikut :
- Tinggi bangunan tidak lebih dari 10 lantai atau 40m
- Denah tanpa tonjolan, tidak lebih dari 25% panjang dan lebar denah bangunan
I1 I2 I
1.0 1.0 1.0
1.0 1.6 1.6
1.4 1.0 1.4
1.6 1.0 1.6
1.5 1.0 1.5
Faktor KeutamaanKategori gedung
Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan dan perkantoran
Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusar penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio dan televisi.
Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas, produk minyak bumi, asam, bahan beracun.
Monumen dan bangunan monumental
Cerobong, tangki di atas menara
-
36
- Denah tanpa coakan sudut, tidak lebih dari 15% panjang dan lebar denah
bangunan
- Sistem struktur terbentuk oleh subsistem – subsistem penahan beban lateral
- Sistem tanpa loncatan bidang muka, tidak kurang dari 75% ukuran terbesar
denah bangunan
- Kekakuan lateral yang beraturan, tanpa adanya tingkat lunak. Tingkat lunak
adalah suatu tingkat dimana kekakuan lateralnya adalah kurang dari 70%
kekakuan lateral tingkat di atasnya atau kurang dari 80% kekakuan lateral rata –
rata 3 tingkat diatasnya
- Sistem struktur gedung memiliki berat lantai tingkat yang beraturan, artinya
setiap tingkat memiliki berat yang tidak lebih dari 150% dari berat lantai tingkat
diatasnya atau dibawahnya
- Sistem unsur – unsur vertikal dari penahanan beban lateral yang menerus, tanpa
perpindahan titik beratnya
- Sistem lantai tingkat menerus, tanpa lubang atau bukaan, luasnya lebih dari 50%
luas seluruh lantai tingkat. Lubang dan bukaan tidak boleh melebihi 20% dari
jumlah lantai tingkat seluruhnya.
2.13.3 Pemilihan Sistem Struktur
Sesuai pasal 4.3.4, nilai faktor daktilitas struktur gedung di dalam perencanaan
struktur gedung dapat dipilih menurut kebutuhan, tetapi tidak boleh diambil lebih besar
dari nilai faktor daktilitas maksimum m yang dapat dikerahkan oleh masing-masing
sistem atau subsistem struktur gedung. Dalam tabel 3 ditetapkan nilai m yang dapat
dikerahkan oleh beberapa jenis sistem dan subsistem struktur gedung, berikut dengan
-
37
faktor reduksi maksimum Rm yang bersangkutan. Berikut pemilihan jenis struktur yang
digunakan pada penelitian ini :
Tabel. 3. Nilai Faktor R, m dan f.
Pada penelitian ini digunakan sistem rangka baja pemikul momen khusus dengan
nilai R = 8.5, m = 5.2.
2.13.4 Wilayah Gempa dan Respons Spektrum
Indonesia ditetapkan terbagi dalam 6 wilayah gempa seperti ditunjukkan dalam
gambar 2.1 hal 21 pada desain code SNI 1726-2002, di mana wilayah gempa 1 adalah
wilayah dengan kegempaan paling rendah dan wilayah gempa 6 dengan kegempaan
paling tinggi. Pembagian wilayah gempa ini, didasarkan atas percepatan puncak batuan
dasar akibat pengaruh gempa rencana dengan periode ulang 500 tahun, yang nilai rata –
ratanya untuk setiap wilayah gempa ditetapkan dalam tabel 4.
Tabel. 4. Percepatan puncak batuan dasar dan percepatan puncak muka tanah untuk SNI 03-1726-2002
-
38
Tabel. 5. Spektrum respons gempa rencana SNI 03-1726-2002
2.13.5 Gaya Geser Dasar Gempa dan Beban Lateral Gempa
Berdasarkan SNI 03-1726-2002, pasal 6.1, struktur gedung beraturan dapat
direncanakan terhadap pembebanan gempa nominal akibat gempa rencana dalam arah
masing – masing sumbu utama denah struktur tersebut, berupa beban gempa nominal
statik ekuivalen. Beban geser dasar nominal statik yang terjadi di tingkat dasar dapat
dihitung menurut persamaan :
(Pers. 31)
Keterangan :
C1 : nilai faktor respons gempa dari spektrum respons gempa rencana
Tanah keras
Tanah sedang
Tanah lunak
Tanah khusus
1 0.03 0.04 0.05 0.08
2 0.10 0.12 0.15 0.2
3 0.15 0.18 0.23 0.3
4 0.20 0.24 0.28 0.34
5 0.25 0.28 0.32 0.36
6 0.30 0.33 0.36 0.38
Wilayah Gempa
Percepatan
puncak batuan
dasar ('g')
Percepatan puncak muka tanah A0 ('g')
Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi
Am Ar Am Ar Am Ar1 0.10 0.05 0.13 0.08 0.20 0.20
2 0.30 0.15 0.38 0.23 0.50 0.50
3 0.45 0.23 0.55 0.33 0.75 0.75
4 0.60 0.30 0.70 0.42 0.85 0.85
5 0.70 0.35 0.83 0.50 0.90 0.90
6 0.83 0.42 0.90 0.54 0.95 0.95
Wilayah Gempa
Tanah Keras Tanah Sedang Tanah Lunak Tc = 0.5 det. Tc = 0.6 det. Tc = 1.0 det.
0.50 0.60 1.00
-
39
R : faktor reduksi gempa terhadap elastisitas, beban nominal dan faktor daktilitas
struktur
Faktor respons gempa C ditentukan oleh persamaan-persamaan sebagai berikut :
- untuk T Tc :
C = Am (Pers. 32)
- untuk T > Tc :
C = Ar / T, dengan (Pers. 33)
Ar = Am Tc (Pers. 34)
Beban geser nominal di atas harus didistribusikan sepanjang tinggi struktur
gedung menjadi beban nominal statik ekivalen, Fi yang menangkap pada pusat massa
lantai tingkat ke-I menurut persamaan :
∑ (Pers. 35)
Keteragan :
Wi : berat lantai tingkat ke-i, termasuk beban hidup
Zi : ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepit lateral
N : nomor lantai tingkat paling atas
Apabila rasio antara tinggi struktur gedung dan ukuran denahnya dalam arah
pembebanan gempa sama dengan atau melebihi 3, maka 0,1 harus dianggap sebagai
beban horizontal terpusat yang menangkap pada pusat massa lantai tingkat paling atas,
sedangkan 0,9 sisanya harus dibagikan sepanjang tinggi struktur gedung menjadi beban
– beban gempa nominal statik ekivalen menurut persamaan di atas.
-
40
2.13.6 Waktu Getar Alami Fundamental
Sesuai pasal 6.2, waktu getar alami fundamental struktur gedung beraturan
dalam arah masing – masing sumbu utama dapat ditentukan dengan rumus rayleigh
sebagai berikut:
∑ ∑ (Pers. 36)
Dimana Wi dan Fi mempunyai arti yang sama seperti pasal 6.1.3, adalah
simpangan horizontal lantai tingkat ke-i dinyatakan dalam mm dan ’g’ adalah
percepatan gravitasi yang ditetapkan sebesar 9810 mm/det2.
Apabila waktu getar alami fundamental T1 struktur gedung untuk penentuan
faktor respons gempa C1 ditentukan dengan rumus – rumus empiris atau didapat dari
hasil analisis vibrasi bebas 3 dimensi, nilainya tidak boleh menyimpang lebih dari 20%
dari nilai yang dihitung menurut pasal 6.2.1.
2.14 Desain Code Peraturan SNI 03-1726-2012
Syarat – syarat perencanaan struktur bangunan gedung dan non gedung tahan
gempa yang ditetapkan dalam tata cara ini tidak berlaku untuk bangunan sebagai berikut
:
- Struktur bangunan dengan sistem struktur yang tidak umum atau yang masih
memerlukan pembuktian tentang kelayakannya
- Struktur jembatan kendaraan lalu lintas (jalan raya dan kerta api), struktur
reaktor energi, struktur bangunan irigasi dan bendungan, struktur menara
transmisi listrik, serta struktur anjungan pelabuhan, anjungan lepas pantai, dan
struktur penahan gelombang.
Untuk struktur – struktur yang disebutkan dalam batasan tersebut diatas,
perencanaan harus dilakukan dengan menggunakan tata cara dan pedoman perencanaan
-
41
yang terkait, dan melibatkan tenaga – tenaga ahli utama di bidang rekayasa struktur dan
geoteknik.
2.14.1 Gempa Rencana
Gempa rencana ditetapkan mempunyai periode ulang 2500 tahun, agar
probabilitas terjadinya terbatas 2% selama umur gedung 50 tahun.
2.14.2 Wilayah Gempa dan Respons Spektrum
Pada peraturan ini terdapat 2 buah peta wilayah gempa, yaitu untuk gempa
dengan metode sangat singkat (T= 0.2 detik), dan gempa dengan periode 1 detik (T=
1detik, grafik respons spektrum tidak disediakan, melainkan harus dirancang sendiri
menggunakan parameter – parameter percepatan yang dapat dihitung berdasarkan
wilayah gempa dan struktur gedung yang ingin direncanakan. Berikut ini adalah
langkah – langkah membuat respons spektrum disain yang terdapat pada pasal 6 :
1. Menentukan Ss (didapat dari peta gempa dengan periode 2500 tahun dan T= 0,2
detik) dan S1 (didapat dari peta gempa dengan periode ulang 2500 tahun T= 1
detik)
2. Menentukan jenis tanah dan koefiisien situs. Setelah jenis tanah ditentukan,
dengan nilai Ss dan S1 yang diperoleh di langkah 1, dan dengan tabel 6 dan 7
SNI 03-1726-2012 (pasal 6.2), maka di dapat nilai Fa dan Fv.
Tabel. 6. Koefisien situs Fa
-
42
Tabel. 7. Koefisien situs Fv
3. Menghitung SMS dan SM1
SMS dan SM1 (parameter spektrum respons percepatan pada periode pendek
dan periode 1 detik) yang disesuaikan dengan pengaruh klasifikasi situs, harus
ditentukan dengan perumusan berikut ini :
SMS = Fa Ss (Pers. 37)
SM1 = Fv S1 (Pers. 38)
4. Menghitung parameter percepatan spektral desain
Parameter percepatan spektral desain untuk periode pendek, SDS dan periode 1
detik SD1, harus ditentukan melalui perumusan berikut ini :
SDS = 2/3 SMS (Pers. 39)
Ss ≤0.25 Ss =0.5 Ss =0.75 Ss =1.0 Ss ≥1.25
SA 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
SB 1 1 1 1 1
SC 1.2 1.2 1.1 1 1
SD 1.6 1.4 1.2 1.1 1
SE 2.5 1.7 1.2 0.9 0.9
SF Ss
Parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakkan pada periode pendek, T= 0,2 detikKelas
Situs
S1 ≤0.1 S1=0.2 S1=0.3 S1=0.4 S1 ≥0.5
SA 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
SB 1 1 1 1 1
SC 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3
SD 2.4 2 1.8 1.6 1.5
SE 3.5 3.2 2.8 2.4 2.4
SF Ss
Kelas Situs
Parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakkan pada periode pendek, T= 1 detik
-
43
SD1 = 2/3 SM1 (Pers. 40)
5. Spektrum respons desain
i. Untuk periode yang lebih kecil dari T0, spektrum respons percepatan
desain Sa, harus di ambil dari persamaan :
0.4 0.6 (Pers. 41)
ii. Untuk periode lebih besar dari atau sama dengan T0 dan lebih kecil atau
sama dengan TS, spektrum respons percepatan desain Sa sama dengan
SDS
iii. Untuk periode lebih besar dari TS, spektrum respons percepatan desain,
Sa, diambil persamaan :
0.2 (Pers. 42)
top related