PERILAKU BALOK PRACETAK UNTUK RUMAH TINGGAL SEDERHANA TAHAN GEMPA CEPAT BANGUN DENGAN SISTEM OPEN FRAME ABSTRAK

Transkripsi

1 Seminar Nasional VI 010 Teknik Sipil ITS Surabaya PERILAKU BALOK PRACETAK UNTUK RUMAH TINGGAL SEDERHANA TAHAN GEMPA CEPAT BANGUN DENGAN SISTEM OPEN FRAME Melati Alfitasari 1) Tavio ) dan Aman Subakti 3) 1) Mahasiswa S Jurusan Teknik Sipil Struktur FTSP-ITS, just_minesipil7@yahoo.com ) Dosen jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS, tavio_w@yahoo.com 3) Dosen jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS, subaktiaman@yahoo.com ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk membuat suatu modul rumah tinggal sederhana tahan gempa dengan sistem pracetak, untuk mempermudah pemerintah dan masyarakat dalam membangun kembali perumahan yang layak dalam waktu singkat, terutama bagi para korban bencana gempa. Tujuan khusus penelitian ini adalah merencanakan dimensi dan geometri bal pracetak yang efisien sesuai model rumah yang telah ditetapkan. Penelitian ini dimulai dengan membuat desain rumah tinggal sederhana satu lantai (tipe 3 m ) dan dua lantai (tipe m ). Preliminary design kemudian dilakukan untuk menentukan dimensi awal semua komponen struktur pracetak, termasuk dimensi bal pracetak yang merupakan obyek penelitian utama. Sistem struktur yang ditinjau adalah sistem open frame, dimana semua beban gravitasi dan beban lateral dipikul oleh rangka struktur ( bal dan kolom ). Sambungan bal dengan semua elemen pracetak lain direncanakan menggunakan dry joint untuk mempercepat waktu pelaksanaan. Tipe sambungan yang dianalisa berupa batang baja penyambung, yang merupakan penghubung antar bal pracetak. Sambungan ini berperilaku daktail penuh, sehingga memungkinkan struktur dirancang dengan faktor R=8,5. Bal kemudian didesain dimensi dan kebutuhan tulangan teroptimalnya dan dilihat perilaku struktur melalui diagram momen-kurvatur dan daktilitas-kurvatur. Hasil desain bal rumah sederhana tahan gempa pada Wilayah Gempa dan adalah: rumah satu lantai pada wilayah gempa dan tanah dan tanah bal berdimensi 15x15 dengan pemasangan tulangan lentur D10. Sedangkan untuk rumah dua lantai wilayah gempa tanah dan wilayah gempa tanah dan tanah bal atap berdimensi 15x0 dengan pemasangan tulangan D10. Dimensi bal lantai 1 untuk wilayah gempa dan tenah dan tanah ialah D13. Bisa diihat bahwa tidak banyak perbedaan, karena gaya gempa antara keduanya tidak jauh beda karena dirancang dengan R yang sama (daktilitas penuh). Hal ini karena WG tanah bisa lebih berbahaya bila dibandingkan dengan WG dengan tanah, sehingga WG bisa direncanakan dengan menggunakan SRPMK. Kata Kunci : Bal pracetak, lentur, geser, gempa 1. PENDAHULUAN Gempa yang terjadi akhir akhir ini telah meruntuhkan banyak bangunan, sebagian besar dari bangunan yang runtuh merupakan rumah tinggal. Banyaknya rumah yang harus dibangun untuk para korban gempa, mengharuskan singkatnya waktu pembangunan rumah, agar para korban segera mendapatkan tempat tinggal yang layak dan dapat berakfitas seperti biasa. Selain singkatnya waktu pengerjaan, biaya dari pembangunan rumah tersebut diharapkan relatif murah. Namun hal yang lebih penting ISBN A-189

2 Seminar Nasional VI 010 Teknik Sipil ITS Surabaya adalah rumah tersebut haruslah mampu menahan beban gempa dan beban angin sedang [1]. Ada beberapa sistem pembangunan rumah tahan gempa yang umum digunakan adalah sistem bal kolom dinding bata, drywall dan sistem beton pracetak. Dimana tiap sistem tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangan masing masing. Pada sistem bal kolom dinding bata: pembuatan harus di, mutu sulit dikontrol, waktu pembangunan lambat dan relatif mahal. Sistem drywall : mudah dikerjakan, dinding tidak tahan benturan, dan membutuhkan pengangkuran. Pada sistem beton pracetak: mutu dapat diseragamkan dan mudah dikontrol, pengerjaan lebih praktis, beton dapat langsung diekspos tanpa perlu finishing terlebih dahulu ( Namun selain kelebihan tersebut bal pracetak juga mempunyai beberapa kekurangan antara lain kendala transportasi dan beton pracetak mempunyai berat sendiri yang besar sehingga beban gempa yang bekerja juga besar [1]. Salah satu komponen penyusun dari suatu elemen struktur beton bertulang ialah beton. Karakteristik dari beton ialah kuat menerima tekan namun lemah bila terkena tarik. Untuk mengatasi tarik yang terjadi pada salah satu bagian dari bal tersebut maka diperlukan tulangan baja yang berfungsi sebagai penahan beban tarik yang terjadi pada elemen struktur tersebut []. Sehingga dalam perencanaan struktur pemakaian tulangan lentur ini perlu diperhatikan. Desain geser merupakan hal yang sangat penting dalam struktur beton karena kekuatan tarik beton jauh lebih kecil dibandingkan dengan kekuatan tekannya. Perilaku bal beton bertulang pada keadaan runtuh geser sangat berbeda dengan pada keruntuhan karena lentur. Bal tersebut langsung hancur tanpa ada peringatan terlebih dahulu. Juga retak diagonalnya jauh lebih lebar dibandngkan dengan retak lentur. Karena perilaku kegagalan getas (brittle) ini, perencana harus merancang penampang yang cukup kuat untuk memikul beban geser luar rencana tanpa mencapai kapasitas gesernya [].. DASAR TEORI.1. Konsep Rumah Tahan Gempa Prinsip dasar bangunan tahan gempa adalah membuat seluruh struktur menjadi satu kesatuan sehingga beban dapat ditanggung dan disalurkan secara bersama-sama dan proposional. Bangunan juga harus bersifat daktail, sehinga dapat bertahan apabila mengalami terjadinya perubahan bentuk yang diakibatkan oleh gempa [3]. Gambar 1 menunjukkan contoh struktur bersatu dan struktur yang tidak bersatu. (a) (b) Gambar 1. Contoh (a) Struktur Bersatu (b) Struktur Terpisah Untuk membangun rumah sederhana tahan gempa terdapat beberapa batasan batasan dalam perencaan dan pelaksanaan, antara lain []: ISBN A-190

3 Seminar Nasional VI 010 Teknik Sipil ITS Surabaya a. Penentuan Denah Bangunan b. Jika bangunan tidak berbentuk simetri maka sebaiknya menggunakan dilatasi ( alur pemisah ) sedemikian rupa sehingga denah bangunan merupakan rangkaian dari denah yang simetris. c. Penempatan dinding dinding penyekat dan bukaan pintu atau jendela harus dibuat simetris terhadap sumbu denah bangunan d. Bidang dinding harus dibuat membentuk kotak tertutup.. Beton Pracetak Beton pracetak menurut SNI merupakan elemen atau komponen beton tanpa atau dengan tulangan yang dicetak terlebih dahulu (off-side fabrication ) sebelum dirakit. Pada awal tahun 190, penggunaan beton pracetak untuk komponen struktur gedung di New Zealand meningkat. Pada tahun 190 sistem flooring sudah umum digunakan dan pada pertengahan tahun 1980 penggunaan beton pracetak mulai berkembang antara lain sebagai momen resisting frame dan dinding struktur [5]. Beberapa keuntungan penggunaan elemen pracetak adalah seperti kontrol kualitas yang tinggi, mengurangi site formwork dan site labor, mempercepat kegiatan konstruksi [5], ketahanan terhadap api, beton pracetak arsitektural memberikan variasi bentuk dan permukaan.dan dapat juga digunakan sebagai elemen pratekan []. Proses desain elemen pracetak dalam penggunaannya pada struktur pracetak anatara lain [7]: 1. Komponen beton pracetak, seperti pelat lantai dan atap, tangga, bal dan kolom.. Sambungan antar komponen 3. Stabilitas struktur, yaitu mempunyai ketahanan yang cukup terhadap sidesway (goyangan).. Integritas struktur, yang berarti harus memiliki desain sambungan joint yang tepat, memperhatikan detailing desain dan pencegahan terhadap keruntuhan tiba-tiba..3. Lentur pada Bal Beban beban yang bekerja pada bal ialah berupa beban gravitasi (arah vertikal), maupun beban beban lain seperti beban angin dan gempa (arah horizontal), hal ini menyebabkan adanya lentur dan deformasi pada bal. Lentur pada bal merupakan akibat dari adanya regangan yang timbul karena adanya beban luar. Komponen penyusun dari suatu elemen struktur beton bertulang ialah beton dan tulangan baja. Karakteristik beton ialah kuat menerima tekan akan tetapi lemah menerima tarik. Sehingga apabila suatu elemen struktur yang terkena beban dan mengalami lentur, dimana salah satu bagian mengalami tekan dan bagian yang lain mengalami tarik, maka pada bagian yang mengalami tarik dipasang tulangan baja sebagai penahan beban tarik yang terjadi []... Geser pada Bal Pada daerah yang mengalami momen yang besar, retak yang dapat terjadi disebut retak lentur. Pada daerah yang gesernya besar, akibat tarik diagonal dapat terjadi retak miring ISBN A-191

4 Seminar Nasional VI 010 Teknik Sipil ITS Surabaya sebagai kelanjutan dari retak lentur, dan disebut retak geser lentur. Gambar memperlihatkan jenis jenis retak pada bal beton bertulang dengan tanpa penulangan tarik diagonal []. Beban Eksternal Perletakan Akhir Sederhana Tumpuan Menerus Lentur dan lentur geser Geser Badan (DT) Lentur dan geser lentur Geser Badan (DT) Gambar. Katagori Retak 3. ALUR PENELITIAN Ada beberapa tahap yang dilakuakan dalam penelitian ini, yaitu: 1. Penentuan desain rumah tinggal, ditujukan untuk menetapkan model rumah sederhana yang akan direncanakan bal pracetaknya. Model rumah yang akan direncanakan pembalannya ada model rumah, yaitu rumah tinggal 1 lantai dan rumah tinggal lantai. Preliminary design untuk bal pracetak yang akan digunakan untuk setiap tipe rumah tinggal. 3. Pembebanan struktur yang dilakukan sesuai dengan peraturan PPIUG 1987 dan untuk pembebanan gempa berdasarkan SNI Analisa struktur yang telah dibebani dengan menggunakan program bantu SAP 000 untuk memperoleh gaya dalam yang bekerja pada bal bal, yang kemudian akan digunakan dalam merancang penulangan bal 5. Desain penulangan bal baik berupa penulangan lentur dan penulangan geser, serta menganalisa kekuatan lentur bal.. Melakuakan kontrol terhadap perilaku bal berupa kontrol lendutan, kontrol retak, dan daktilitas penampangnya. Sebagaimana penjelasan dari alur penelitian di atas bisa dilihat pula diagram alir penelitian pada gambar 3. ISBN A-19

5 Seminar Nasional VI 010 Teknik Sipil ITS Surabaya START Menetapkan desain rumah tinggal : 1. Rumah 1 lantai. Rumah lantai Preliminary Design Bal Pracetak Bentuk Geometri Bal Pracetak (penampang melintang dan memanjang) Type Sambungan Kering ( dry joint) Pembebanan Gravity Load : 1. Dead Load. Live Load Pembebanan Gempa ( Lateral Load ) Pembebanan Saat Pengangkatan Zona Gempa Menengah ( Wilayah 3& ) Zona Gempa Tinggi ( Wilayah 5& ) Kombinasi Pembebanan : 1. U = 1. DL + 1.LL. U = 1. DL +1.0 LL ± 1.0 E 3. U = 0.9 DL ± 1.0 E Analisa Struktur Rumah Pracetak dengan SAP 000 Desain Kebutuhan Tulangan Lentur dan Geser Bal Pracetak Analisa Daktilitas Penampang sesuai dengan Tulangan Terpasang Kontrol Lendutan Kontrol Retak FINISH Gambar 3. Diagram Alir Penelitian. HASIL DAN ANALISA.1. Perencanaan Struktur Langkah awal penelitaian ini ialah merencanakan model rumah. Model rumah yang direncanakan ada tipe rumah. Pada gambar dan 5 menunjukkan model rumah yang akan dirancang pembalannya. Perencangan ini didasarkan pada data-data perencanaan sebagai berikut: 1. Mutu beton : 0 MPa. Mutu baja tulangan : 30 MPa ISBN A-193

6 Seminar Nasional VI 010 Teknik Sipil ITS Surabaya 3. Jumlah lantai : 1 lantai dan lantai. Tinggi tiap lantai : 3. m. Luas bangunan : 3 m ( Rumah 1 Lantai ) 3 m ( Rumah Lantai ) 7. Dimensi kolom : 15 cm x 15 cm ( Rumah 1 Lantai ) 5 cm x 5 cm ( Rumah Lantai ) 8. Dimensi bal : a. Rumah 1 Lantai : 15 cm x 15 cm b. Rumah Lantai : 0 cm x 30 cm (bal lantai 1 ) 15 cm x 0 cm ( bal atap ) 9. Wilayah gempa : zona dan zona Gambar. Denah Rumah 1 Lantai, Gambar 5. Denah Rumah Lantai.. Hasil dan Analisa Struktur Perencanaan penulangan lentur dan geser ini mengacu pada tata cara perencanaan struktur beton untuk bangunan gedung yaitu SNI Hal ini agar dapat mewujudkan suatu pekerjaan perencanaan dan pelaksanaan struktur beton bertulang yang memenuhi ketentuan minimum serta mendapatkan hasil pekerjaan struktur beton bertulang yang aman dan nyaman. Hasil penulangan lentur dan geser sesuai dengan peraturan SNI dapat dilihat pada tabel 1. ISBN A-19

7 Seminar Nasional VI 010 Teknik Sipil ITS Surabaya Tabel 1. Dimensi Bal, Pemasanga Tulangan Lentur dan Pemasangan Tulangan Geser Ukuran Bal tulangan Lentur Pemasangan Begel Rumah Zone Gempa Jenis Tanah Bal Ø L (mm) Ø s (mm) b(mm) h(mm) n As sendi Plastis Luar Sendi Plastis 10 8 Ø8 5 Ø Ø8 5 Ø Lantai 10 8 Ø8 5 Ø Ø8 5 Ø Ø8 0 Ø Ø8 50 Ø Ø8 0 Ø Ø8 50 Ø Lantai Ø8 0 Ø Ø8 50 Ø Ø8 0 Ø Ø8 50 Ø Dengan pemasangan tulangan lentur tersebut dilakuakan analisa kekuatan lentur bal yang dapat dilihat pada tabel. Tabel. Analisa Kekuatan Lentur Nominal Bal Rumah Sederhana Tahan Gempa decking Ukuran Bal tulangan Rumah Zone Gempa Jenis Tanah Bal Ø L (mm) Ø s (mm) a Mn( N.mm) ØM n ( N.mm) Mu (N.mm) cek (mm) b(mm) h(mm) d(mm) n As ,385,.01,308,51.81 (,878,89.5) OK ,385,.01,308,51.81,05,8.9 OK ,385,.01,308,51.81 (,89,073.90) OK ,385,.01,308, ,350,175.7 OK 1 Lantai ,385,.01,308,51.81 (3,19,003.89) OK ,385,.01,308,51.81,3,93.3 OK ,385,.01,308,51.81 (,81,88.31) OK ,385,.01,308, ,990,53.81 OK ,898,90.13,319,13.11 (,11,89.) OK ,898,90.13,319, ,79,35.79 OK ,8,873. 3,90,98.57 (9,83,75.50) OK ,9, ,19,1.90 1,7,58.9 OK ,898,90.13,319,13.11 (,77,301.15) OK ,898,90.13,319,13.11,515, OK ,8,873. 3,90,98.57 (5,808,058.0) OK ,9, ,19,1.90 1,873, OK Lantai ,7,818. 9,181,5.90 (,7,785.37) OK ,898,90.13,319,13.11,311,387.8 OK ,8,873. 3,90,98.57 (31,38,1.0) OK ,9, ,19, ,0,039. OK ,898,90.13,319,13.11 (,00,.71) OK ,898,90.13,319, ,70,73.83 OK ,8,873. 3,90,98.57 (9,31,55.70) OK ,9, ,19,1.90 1,58, OK Dari desain yang telah dibuat, baik berupa dimensi bal, penulangan lentur dan penulangan geser, bal pracetak perlu untuk dianalisa perilakunya. Perilaku yang ditinjau ialah berupa lendutan, lebar retak dan daktilitas penampang. Kontrol kontrol tersebut mengacu pada peraturan SNI Lendutan maksimum yang terjadi akibat dari beberapa kombinasi pembebanan harus dikontrol dulu terhadap lendutan yang diizinkan (SNI 87 00). Rekapitulasi kontrol terhadap lendutan pada bal dapat dilihat pada tabel 3. ISBN A-195

8 Seminar Nasional VI 010 Teknik Sipil ITS Surabaya Tabel 3. Kontrol Lendutan Bal Rumah Zone Gempa Jenis Tanah Posisi ln(mm) kombinasi syarat 1. D 1.D+1.L 1.D+1L+1E l/180 l/30 l/80 l/0 ket 1 Lantai Lantai Pembebanan pada suatu elemen bal mengakibatkan terjadinya lendutan. Lendutan yang terjadi dapat mengakibatkan retak pada bal pracetak. retak yang terjadi harus dikontrol terhadap retak izin sesuai SNI Pada tabel menunjukkan hasil kontrol retak pada bal untuk tiap tiap tipe rumah. Tabel. Kontrol Retak Bal Pracetak Rumah Zone Gempa Jenis Tanah 1 Lantai Lantai Tabel lanjutan. Kontrol Retak Bal Pracetak Rumah Zone Gempa Jenis Tanah Lantai Bal Ukuran Bal tulangan W b(mm) h(mm) n As mm Syarat ket Bal Ukuran Bal tulangan W b(mm) h(mm) n As mm Syarat ket ISBN A-19

9 Seminar Nasional VI 010 Teknik Sipil ITS Surabaya Akibat terjadinya pembebanan gempa secara bolak balik, struktur mengalami simpangan pasca- elastik yang besar. Dengan desain penampang yang telah dibuat, baik berupa dimensi, pemasangan tulangan lentur dan pemasangan tulangan geser, penampang bal perlu dikontrol daktiltas penampangnya. Untuk menjamin daktilitas displacement struktur lebih besar dari empat, sesuai dengan aturan SNI 17-00, maka daktilitas elemen harus lebih besar sama dengan 1. Untuk menganalisa daktilitas penampang dari elemen bal pracetak ini digunakan program bantu Xtract. Dari program bantu ini akan ditampilkan momen kurvatur dari suatu penampang yang dianalisa, kemudian daktilitas elemen diperoleh dari perbandingan antara kurvatur ultimate dengan kurvatur saat terjadinya leleh pertama pada elemen tersebut. Hasil dari analisa daktilitas elemen untuk masing masing jenis bal ditunjukkan pada tabel 5. Tabel 5. Daktilitas Elemen Bal Pracetak Ukuran Bal tulangan Rumah Zone Gempa Jenis Tanah Bal decking (mm) Ø L (mm) Ø s (mm) ds(mm) μ u μ y φμ b(mm) h(mm) n.tarik n.tekan Lantai Lantai KESIMPULAN Dari hasil perencanaan dan analisa bal pracetak untuk rumah sederhana tahan gempa, maka dapat ditarik kesimpulan yaitu : 1. Sambungan dry joint berupa batang penyambung yang berperilaku daktilitas penuh, dengan R=8,5. Namun demikian perlu dilakukan peninjauan ulang pada pemodelan sambungannya, yaitu perlu dilakukan pemodelan secara menyeluruh sebuah bal termasuk didalamnya sambungan dan bal beton sendiri. Pemodelan secara utuh ini diharapkan dapat menghasilkan displacement yang lebih akurat.. Kalau diperhatikan, kebutuhan tulangan rumah pada Wilayah Gempa dan tidak banyak perbedaan, karena gaya gempa antara keduanya tidak jauh ISBN A-197

10 Seminar Nasional VI 010 Teknik Sipil ITS Surabaya beda karena dirancang dengan R yang sama (daktilitas penuh). Hal ini karena WG tanah bisa lebih berbahaya bila dibandingkan dengan WG dengan tanah, sehingga WG bisa direncanakan dengan menggunakan SRPMK. 3. Analisa dari dimensi penampang yang telah rencanakan dapat disimpulkan bahwa seluruh dimensi tersebut mampu memikul beban rencana,serta control seluruh perilaku bal masih memenuhi persyaratan yang ada SNI DAFTAR PUSTAKA 1. Wibowo, N., Rumah Tumbuh Satu Lantai Memakai Kanal C Ringan.. Nawy, E.G (1998) Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar. Diterjemahkan oleh Ir. Bambang Suryoatmono, M.Sc. Bandung : PT. Refika Aditama 3. Mulyanto, Pedoman Membangun Rumah Sederhana Tahan Gempa. Yogyakarta. UGM.. Departemen Pekerjaan Umum (00) Pedoman Teknis Bangunan Tahan Gempa. Jakarta.Direktorat Penataan Bangunan dan Lingkungan Direktorat Jendral Cipta Karya 5. Park, R (1995) A Perspective on the Seismic Design of Precast Concrete Structures in New Zealand. University of Canterbury Christchurch, New Zealand.. Noorhidana, V., dkk (1999). Analisis Eksperimental Kolom Pracetak Dry Joint Akibat Beban Siklik Lateral. 7. Ellliot, K.S (199) Multi-Storey Precast Concrete Framed Structures. Blackwell Science, Ltd. ISBN A-198