BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii BERITA ACARA BIMBINGAN TUGAS AKHIR... iii MOTTO DAN PERSEMBAHAN... iv KATA PENGANTAR... vii ABSTRAK... ix DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... xvi DAFTAR TABEL... xix DAFTAR NOTASI... xxii DAFTAR LAMPIRAN... xxvii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Maksud dan Tujuan Rumusan Masalah Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan Umum Pembebanan Struktur Beban Mati (Dead Load) Beban Hidup (Live Load) Wilayah Gempa Respon Spektra Koefisien Respon Seismik Periode Alami Struktur Simpangan Antar Lantai xi

2 2.8 Kombinasi Pembebanan Geser Dasar Seismik Faktor Kutamaan dan Kategori Resiko Struktur Bangunan Pemilihan Sistem Struktur Penahan Beban Gempa Kategori Desain Seismik Faktor Redundasi Perencanaan Balok Perencanaan Lentur Murni Momen Kapasitas Balok Portal Gaya Geser dan Penulangan Geser Perencanaa Kolom Kuat Lentur Kolom Perencanaan Confinement Reinforcment Perencanaan Reinforcment Pushover Analisis Kriteria Struktur Tahan Gempa Sendi Plastis BAB III METODOLOGI Pendahuluan Langkah Umum Perencanaan Struktur Pengumpulan Data Pemodelan Struktur Perhitungan Pembebanan Perhitungan Analisa Struktur Analisis Struktur Dengan Program ETABS V Pendahuluan Pemodelan Struktur Langkah Analisis Struktur Penyajian Laporan dan Format Penggambaran xii

3 BAB IV PEMBAHASAN Pemodelan Frame Dengan Dinding Geser Kriteria Bangunan Pemodelan Gedung Laboratorium Sentral Fakultas Kedokteran UNISSULA Semarang pada ETABS Konfigurasi Gedung Dimensi dan Penampang Struktural Mutu Bahan Faktor Keutamaan Gedung ( I ) Faktor Reduksi Gempa Penentuan Jenis Tanah Respon Spektrum Desain Periode Fundamental Pendekatan Koefisien Respon Seismik Pembebanan Beban Pada Plat Lantai T = 12 cm Beban Pada Plat Atap T = 12 cm Beban Pada Plat Tangga Ttangga = 12 cm dan 15 cm Beban Merata Pada Dinding ½ Bata Beban Merata Pada Partisi Perhitungan Beban Gempa Kombinasi Pembebanan Hasil Kontrol dan Analisis Gedung Frame Dengan Diding Geser Perbandingan Gaya Geser Antar Lantai Dari Hasil Output ETABS Analisis Ragam Respon Spektrum Gaya Geser Nominal, V (Base Shear) Kontrol Kinerja Batas Layan Struktur Gedung Kontrol Kinerja Batas Ultimate Struktur Gedung Kontrol Partisipasi Massa xiii

4 4.4 Perhitungan Balok Analsisi Struktur Syarat Komponen Struktur Perhitungan Momen Negatif Tumpuan Perhitungan Momen Positif Tumupuan Perhitungan Momen Positif Lapangan Kapasitas Minimum Momen Positih dan Negatif Momen Kapasitas Penampang Perencanaan Tulangan Geser Perhitungan Kolom Cek Struktur Ranka Portal Cek Kelangasingan Kolom Perhitungan Tulangan Kolom Perhitungan Kapasitas Desain kolom Desain Tulangan Confinement Desain Tulangan Geser Pushover Analysis Pushover Analysis Frame Dengan Dinding Geser Kurva Kapasitas Arah X Kurva Kapasitas Spektrum Arah X Pembahasan Skema Distribusi Sendi Plastis Arah X Kurva Kapsitas arah Y Kurva Kapasitas Spektrum Arah Y Pembahasan Skema Distribusi Sendi Plastis Arah Y Pemodelan Frame Pemikul Momen Pemodelan Gedung Laboratorium Sentral Fakultas Kedokteran UNISSULA Semarang pada ETABS xiv

5 4.8 Hasil Kontrol Dan Analisis Gedung Frame Pemikul Momen Perbedaan Gaya Geser Antar Lantai Dari Hasil Output ETBAS Analisis Ragam Respon Spektrum Gaya Geser Dasar Nominal, V (Base Shear) Kontrol Kinerja Batas Layan Struktur Gedung Kontrol Kinerja Batas Ultimate Struktur Gedung Kontrol Partisipasi Massa Perhitungan Balok Frame Pemikul Momen Perhitungan Kolom Frame Pemikul Momen Pushover analysis Frame Pemikul Momen Kurva Kapasitas Arah X Kurva Kapasitas Spektrum Arah X Pembahasan Skema Distribusi Sendi Plastis Arah X Kurva Kapsitas arah Y Kurva Kapasitas Spektrum Arah Y Pembahasan Skema Distribusi Sendi Plastis Arah Y Hasil Analisa dan Desain Frame Dengan Dinding Geser dan Frame Pemikul Momen BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA... xxviii LAMPIRAN xv

6 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Peta Wilayah Gempa Berdasarkan Parameter S s... 8 Gambar 2.2 Peta Wilayah Gempa Berdasarkan Parameter S Gambar 2.3 Penampang melintang, diagram regangan, diagram tegangan gaya dalam Gambar 2.4 Desain Balok Bertulang Rangkap, Penampang Melintang, Diagram Regangan, Bagian Satu Dari Solusi Bertulang Tungal, Bagian Dua Dari Solusi Kontribusi Tulangan Tekan Gambar 2.5 Perencanaan Geser Untuk Balok Gambar 2.6 Kurva Kriteria Kerja Gambar 2.7 Ilustrasi Keruntuhan Gedung Gambar 3.1 Flowchart Desain dan Analisa Gedung Lab. Kedokteran Unissula Semarang Gambar 4.1 Pemodelan Frame Dengan Dinding Geser Gambar 4.2 Grafik Respon Spektra Puskim Gambar 4.3 Input Respon Spektra SNI Gambar 4.4 Nilai Pusat Rotasi (XCR dan YCR) tiap Lantai Gambar 4.5 Perbandingan Gaya Geser Antar Lantai Gambar 4.6 Modal Participating Mass Ratio Gambar 4.7 Besarnya Simpangan Akibat Beban Gempa Static arah X Gambar 4.8 Besarnya Simpangan Akibat Beban Gempa Static arah Y Gambar 4.9 Partisipasi Massa Gambar 4.10 Denah Balok Induk Yang Ditinjau Gambar 4.11 Portal Arah X as Gambar 4.12 Sketsa Penulangan Momen Negatif Tumpuan Gambar 4.13 Sketsa Penulangan Momen Positif Tumpuan Gambar 4.14 Sketsa Penulangan Momen Lapangan Gambar 4.15 Diagram Regangan dan Gaya Dalam Kondisi Gambar 4.16 Diagram Regangan dan Gaya Dalam Kondisi Gambar 4.17 Detail Penulangan Balok AS 3 C-D xvi

7 Gambar 4.18 Kolom Yang Ditinjau as 3-C Gambar 4.19 Skema Kolom AS 3-C Lantai Gambar 4.20 Diagram Interaksi Kolom Desain (PCA COL) Gambar 4.21 Detail Gambar Kolom Gambar 4.22 Diafragma Untuk Masing-masing Lantai Gambar 4.23 Static Load Case Names Gambar 4.24 Indentitas Analisis Grafitasi dan Pushover Gambar 4.25 Properti Data Pushdown Gambar 4.26 Properti Data Push Gambar 4.27 Properti Sendi Gambar 4.28 Analisis Pushdown Gambar 4.29 Analisis Push Gambar 4.30 Kurva Kapasitas Arah X Gedung Laboratorium Sentral Fakultas Kedokteran UNISSULA Semarang Gambar 4.31 Kapasitas Spektrum Aah X Gedung Gedung Laboratorium Sentral Fakultas Kedokteran UNISSULA Semarang Gambar 4.32 Nilai Displacement D 1 Arah X Gambar 4.33 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 0 Arah X Gambar 4.34 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 1 Arah X Gambar 4.35 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 4 Arah X Gambar 4.36 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 7 Arah X Gambar 4.37 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 9 Arah X Gambar 4.38 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 11 Arah X Gambar 4.39 Kurva Kapasitas Arah Y Gedung Laboratorium Sentral Fakultas Kedokteran UNISSULA Semarang Gambar 4.40 Kapasitas Spektrum Aah Y Gedung Gedung Laboratorium Sentral Fakultas Kedokteran UNISSULA Semarang Gambar 4.41 Nilai Displacement D 1 Arah Y Gambar 4.42 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 0 Arah Y Gambar 4.43 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 1 Arah Y Gambar 4.44 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 2 Arah Y xvii

8 Gambar 4.45 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 3 Arah Y Gambar 4.46 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 4 Arah Y Gambar 4.47 Pomedelan Frame Pemikul Momen Gambar 4.48 Perbandingan Gaya Geser Antar Lantai Gambar 4.49 Modal Participating Mass Ratios Gambar 4.50 Besarnya Simpangan Akibat Beban Gempa Static arah X Gambar 4.51 Besarnya Simpangan Akibat Beban Gempa Static arah Y Gambar 4.52 Partisipasi Massa Gambar 4.53 Kurva Kapasitas Arah X Gedung Laboratorium Sentral Fakultas Kedokteran UNISSULA Semarang Gambar 4.54 Kapasitas Spektrum Aah X Gedung Gedung Laboratorium Sentral Fakultas Kedokteran UNISSULA Semarang Gambar 4.55 Nilai Displacement D 1 Arah X Gambar 4.56 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 0 Arah X Gambar 4.57 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 1 Arah X Gambar 4.58 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 4 Arah X Gambar 4.59 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 7 Arah X Gambar 4.60 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 9 Arah X Gambar 4.61 Kurva Kapasitas Arah Y Gedung Laboratorium Sentral Fakultas Kedokteran UNISSULA Semarang Gambar 4.62 Kapasitas Spektrum Aah Y Gedung Gedung Laboratorium Sentral Fakultas Kedokteran UNISSULA Semarang Gambar 4.63 Nilai Displacement D 1 Arah Y Gambar 4.64 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 0 Arah Y Gambar 4.65 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 1 Arah Y Gambar 4.66 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 2 Arah Y Gambar 4.67 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 3 Arah Y Gambar 4.68 Gambar Portal AS-3 Sendi Plastis Step 4 Arah Y xviii

9 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Daftar Berat Bahan Bangunan... 7 Tabel 2.2 Daftar Beban Hidup untuk Rumah Sakit... 7 Tabel 2.3 Koefisien Situs, F a... 9 Tabel 2.4 Koefisien Situs, F v Tabel 2.5 Koefisien untuk Batas Atas pada Perioda yang dihitung Tabel 2.6 Nilai Parameter Perioda Pendekatan Ct dan x Tabel 2.7 Kategori Resiko Bangunan Gedung dan Struktur lainnya untuk Beban Gempa Tabel 2.8 Faktor Keutamaan Gempa Tabel 2.9 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk Sistem Penahan Gaya Gempa Tabel 2.10 Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respons Percepatan pada Perioda Pendek Tabel 2.11 Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respons Percepatan pada Perioda 1 detik Tabel 2.12 Batasan Rasio Drift Atap Tabel 4.1 Konfigurasi Gedung Tabel 4.2 Penampang dan Dimensi Struktur Tabel 4.3 Mutu Bahan Tabel 4.4 Beban pada Plat Lantai t = 12 cm Tabel 4.5 Beban pada Plat Atap t = 12 cm Tabel 4.6 Beban Pada Plat Tangga t = 12 cm dan 15 cm Tabel 4.7 Beban Merata Pada Dinding ½ Bata Tabel 4.8 Beban Mati Pada Partisi Tabel 4.9 Perhitungan Eksentrisitas Rencana Tiap Lantai Tabel 4.10 Perbandingan Gaya Gser Antar Lantai (Storey Shear) Tabel 4.11 Perhitungan Selisih Periode Setiap Mode Tabel 4.12 Hasil Penjumlahan Base Shear dari Output ETABS Tabel 4.13 Hasil Penjumlahan Base Shear dai Output ETBAS dikali Skala Faktor xix

10 Tabel 4.14 Kinerja Batas Layan Akibat Simpangan Arah X Tabel 4.15 Kinerja Batas Layan Akibat Simpangan Arah Y Tabel 4.16 Kontrol Kinerja Batas Ultimate Arah X Tabel 4.17 Kontrol Kinerja Batas Ultimate Arah Y Tabel 4.18 Penulangan Balok Frame Dengan Diding Geser Tabel 4.19 Hasil Penulangan Kolon dan Tulangan Geser Frame Dengan Dinding Geser Tabel 4.20 Nilai Performance Point Arah X Gedung Laboratorium Sentral Fakultas Kedokteran UNISSULA Semarang Tabel 4.21 Nilai Performance Point Arah Y Gedung Laboratorium Sentral Fakultas Kedokteran UNISSULA Semarang Tabel 4.22 Tingkat Kerusakan Akibat Terbentuknya Sendi Plastis Tabel 4.23 Perbandingan Gaya Geser Antar Lantai (Story Shear) Tabel 4.24 Perhitungan Selisih Periode Setiap Mode Tabel 4.25 Hasil Penjumlahan Base Shear dari Output ETABS Tabel 4.26 Hasil Penjumlahan Base Shear dai Output ETBAS dikali Skala Faktor Tabel 4.27 Kinerja Batas Layan Akibat Simpangan Arah X Tabel 4.28 Kinerja Batas Layan Akibat Simpangan Arah Y Tabel 4.29 Kontrol Kinerja Batas Ultimate Arah X Tabel 4.30 Kontrol Kinerja Batas Ultimate Arah Y Tabel 4.31 Perhitungan Penulangan Balok Tabel 4.32 Momen Kapasitas Balok Frame Pemikul Momen Tabel 4.33 Penulangan Geser Frame Pemikul Momen Tabel 4.34 Penulangan Balok Frame Pemikul Momen Tabel 4.35 Kebutuhan Tulangan Frame Pemikul Momen Tabel 4.36 Desain Kapasitas Kolom Frame Pemikul Momen Tabel 4.37 Tulangan Confinement Frame Pemikul Momen Tabel 4.38 Desain Tulangan Geser Frame Pemikul Momen Tabel 4.39 Hasil Penulangan Kolom dan Geser Frame Pemikul Momen xx

11 Tabel 4.40 Nilai Performance Point Arah X Gedung Laboratorium Sentral Fakultas Kedokteran UNISSULA Semarang Tabel 4.41 Nilai Performance Point Arah Y Gedung Laboratorium Sentral Fakultas Kedokteran UNISSULA Semarang Tabel 4.42 Tingkat Kerusakan Akibat Terbentuknya Sendi Plastis Tabel 4.43 Batas Layan Frame Pemikul Momen dan Frmae Dengan Dindin Geser Tabel 4.44 Batas Ultimate Frame Pemikul Momen dan Frmae Dengan Dindin Geser Tabel 4.45 Kemampuan Frame dan Dindin Geser (Shearwall) dalam Menahan Gaya Geser Antar Lantai Tabel 4.46 Perbandingan Rasio Penulangan Balok Frame dengan Dinding Geser dan Frme Pemikul Momen Tabel 4.47 Perbandingan Rasio Penulangan Kolom Frame dengan Dinding Geser dan Frme Pemikul Momen Tabel 4.46 Hasil Perbandingan Pushover xxi

12 DAFTAR NOTASI A b = luas penampang ujung tiang (cm²); luas penampang tiang (cm 2 ) A g = luas bruto penampang (mm²) A s = luas tulangan tarik (mm²); luas selimut tiang (cm 2 ) A sh = luas penampang inti beton, di ukur dari serat terluar hoop ke serat terluar hoop di sisi lainnya. A p = luas penampang tiang (cm 2 ) A v = luas tulangan sengkang ikat dalam daerah sejarak s (mm 2 ) A s = luas tulangan tekan (mm²) b = lebar penampang balok (mm) b w C a C c C d CP = lebar badan atau diameter penampang lingkaran (mm) = koefisien akselerasi = Gaya tekan pada beton = faktor pembesaran defleksi = Collapse Pervention C s = koefisien respons seismik; kohesi undrained (ton/m 2 ) C s C t C u C v DF DL D t D 1 = Gaya pada tulangan beton = koefisien rangka beton pemikiul momen = koefisien untuk batas atas pada perioda yang dihitung = koefisien respon gempa vertikal = faktor distribusi momen di bagian atas dan bawah kolom yang didisain = dead load (beban mati) = displacement total = displacement pertama d = tinggi efektif pelat; jarak dari serat tekan terluar ke pusat E E c E s tulangan tarik (mm); diameter tiang (cm) = pengaruh beban gempa = modulus elastisitas beton (MPa) = modulus elastisitas tulangan (MPa) xxii

13 F = gaya lateral ekivalen F a F v f y = koefisien situs untuk perioda pendek (pada perioda 0,2 detik) = koefisien situs untuk perioda panjang (pada perioda 1 detik) = tegangan leleh profil baja (MPa) f c = kuat tekan karakteristik beton (MPa) h c h n h x I IO k LL LS l n l o MCE R M n M nb M pr M u M Eatas M Ebawah M x M y = lebar penampang inti beton (yang terkekang) (mm) = ketinggian struktur (m) = spasi horisontal maksimum untuk kaki sengkang tertutup atau sengkang ikat pada muka kolom = faktor keutamaaan struktur = Immediate Occupancy = faktor panjang efektif = live load (beban hidup) = Life Safety = panjang sisi terpanjang = panjang minimum = spektrum respons gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko-tertarget = kuat momen nominal pada penampang (kn-m) = momen terfaktor dalam keadaan balanced = momen lentur dari suatu komponen struktur dengan atau tanpa beban aksial, yag ditentukan menggunakan sifat-sifat komponen struktur pada joint dengan menganggap kuat tarik pada tulangan longitudinal sebesar minimum = momen yang terjadi pada penampang = Momen yang terjadi kolom lantai atas di daerah hubungnan balok dan kolom = Momen yang terjadi kolom lantai bawah di daerah hubungnan balok dan kolom = momen arah x (ton.m) = momen arah y (ton.m) xxiii

14 M1ns M1s M2,ns M2s N u n P n P u R R n R x R y S a S DS S D1 S MS S M1 S s = momen ujung terfaktor pada komponen struktur tekan pada ujung dimana M1 bekerja, akibat beban yang mengakibatkan goyangan samping tidak besar, yang dihitung menggunakan analisis rangka elastis orde pertama, N mm = momen ujung terfaktor pada komponen struktur tekan pada ujung dimana M1 bekerja, akibat beban yang mengakibatkan goyangan samping cukup besar, yang dihitung menggunakan analisis rangka elastis orde pertama, N mm = momen ujung terfaktor pada komponen struktur tekan pada ujung dimana M2 bekerja, akibat beban yang mengakibatkan goyangan samping tidak besar, yang dihitung menggunakan analisis rangka elastis orde pertama, N mm = momen ujung terfaktor pada komponen struktur tekan pada ujung dimana M2 bekerja, akibat beban yang mengakibatkan goyangan samping cukup besar, yang dihitung menggunakan analisis rangka elastis orde pertama, N mm = Gaya aksial terfaktor tegak lurus terhadap penampang = jumlah lantai gedung = kuat nominal penampang yang mengalami tekan (N) = kuat beban aksial terfaktor pada eksentrisitas tertentu (N) = faktor reduksi gempa; ragius girrasi = koefisien kapasitas penampang = resultan gaya arah x = resultan gaya arah y = spektrum respons percepatan disain = parameter respons spektral percepatan disain pada perioda pendek = parameter respons spektral percepatan disain pada perioda 1 detik = parameter spektrum respons percepatan pada perioda pendek = parameter spektrum respons percepatan pada perioda 1 detik = percepatan batuan dasar pada perioda pendek s x = spasi longitudinal tulangan transvesal dalam panjang l 0 xxiv

15 S 1 s T a Ts T eff V V t V e V n V sway V u V x V y W W t B eff 1 c = percepatan batuan dasar pada perioda 1 detik = jarak antar tiang (cm) = perioda getar fundamental struktur = gaya tarik pada tulangan tarik = waktu getar gedung efektif (dt) = gaya lateral (kg) = beban gempa dasar nominal = gaya geser rencana = kuat geser nominal penampang (N) = gaya geser rencana berdasarkan momen kapasitas pada balok = gaya geser terfaktor penampang (N) = beban gempa arah x = beban gempa arah y = berat lantai = berat total struktur = indeks kepercayaan efektif = 0,85 untuk f c < 30 Mpa = sisi panjang kolom / sisi pendek kolom e (delta e) = deformasi elastis p δ m xe δ y ρ (rho) ρ b ρ g min maks = deformasi plastis = simpangan maksimum = defleksi pada lokasi yang disyaratkn dan ditentukan seuai dengan analisis elastis = pelelehan pertama = rasio tulangan, faktor redundasi untuk desin seismik = rasio tulangan yang memberikan kondisi regangan seimbang = rasio penulangan total terhadap luas penampang kolom = rasio penulangan minimum = rasio penulangan maksimum σ b (sigma b) = tegangan ijin beton (MPa) xxv

16 Ø (phi) λ Ψ (psi) ƩM nc ƩM nb = faktor reduksi lentur = angka kelangsingan = koefisien pengali dari percepatan puncak muka tanah (termasuk faktor keutamaannya) untuk mendapatkan faktor respons gempa vertikal, bergantung pada Wilayah Gempa. = jumlah Mn kolom yang bertemu di joint balok kolom. = jumlah Mn balok yang bertermu di joint balok kolom. xxvi

17 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A = GAMBAR STRUKTUR LAMPIRAN B = TABEL PERHITUNGAN LAMPIRAN C = SURAT - SURAT xxvii