PERILAKU PELAT PRACETAK BANGUNAN SEDERHANA TAHAN GEMPA DAN CEPAT BANGUN

Transkripsi

1 PERILAKU PELAT PRACETAK BANGUNAN SEDERHANA TAHAN GEMPA DAN CEPAT BANGUN Hendro Pramono 1) Tavio 2) Data Iranata 3) 1 Mahasiswa S2 Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Kampus ITS Sukolilo Surabaya, Telp , hendro_vk@yahoo.com 2 Dosen Jurusan Teknik Sipil FTSP, ITS, Kampus ITS Sukolilo Surabaya, Telp , tavio_w@yahoo.com 3 Dosen Jurusan Teknik Sipil FTSP, ITS, Kampus ITS Sukolilo Surabaya, Telp , data@ce.its.id ABSTRAK Pada saat pasca gempa bumi (masa rehabilitasi), pembangunan kembali bangunan rumah tinggal seringkali mengalami keterlambatan akibat rusaknya infrastruktur maupun sarana umum lainnya, sehingga menyebabkan lambatnya proses perbaikan dan pembangunan kembali bangunan rumah tinggal. Bangunan rumah tinggal dengan sistim pracetak (precast) yang didesain dengan daktilitas yang cukup akan memberikan kemudahan, kecepatan dan keamanan yang baik pada proses pembangunannya di daerah-daerah yang mengalami kerusakan akibat gempa bumi. Dengan mendisain pelat lantai pracetak yang ringan dan kuat, dapat memberikan kontribusi yang cukup pada reduksi beban struktur secara keseluruhan sehingga dapat mengurangi beban lateral akibat gaya gempa secara significant. Rumah tinggal yang didisain dengan tingkat daktilitas yang cukup akan memberikan tingkat keamanan yang baik bagi penghuni bangunan tersebut pada saat terjadinya gempa bumi besar maupun akibat gempa-gempa susulan pada masa rehabilitasi pasca terjadinya gempa. Dari penelitian ini diharapkan dapat diketahui bentuk desain pelat pracetak yang optimum untuk mendukung struktur bangunan rumah cepat tahan gempa secara keseluruhan. Penelitian ini akan sangat bermanfaat untuk mendapatkan desain bangunan rumah yang cepat dalam proses pembangunannya, dan mampu berespon dengan baik akibat gaya gempa yang bekerja pada bangunan tersebut. Analisa dan perhitungan komponen pelat lantai mengacu pada SNI dan untuk perhitungan gempa menggacu pada SNI sedangkan software yang digunakan untuk menganalisa adalah SAP 2000v9dan LUSAS untuk program non Linier nya. Hasil dari penelitian ini adalah desain pelat lantai hollow core dengan ketebalan bervariasi antara 10cm, 12 cm dan 15 cm dengan panjang bentang plat 3m. penggunaan pelat hollow core dapat memberikan reduksi beban mati yang cukup significant sehingga secara umum dapat mengurangi volume beton dan baja tulangan yang digunakan dengan pembandingan bentang bersih yang sama untuk pelat lantai konvensional. Dengan menggunakan plat hollow core setebal 10 cm dan 12 cm, diperlukan jumlah tulangan lentur yang sama (8-100), sedangkan dengan ketebalan 15 cm diperlukan tulangan Hal ini menunjukan bahwa ketebalan optimum untuk pelat hollow core dengan bentang 3m adalah 10 cm. Kata Kunci : Pelat, Lentur, Pelat Pracetak, Hollow Core, Gempa 1. PENDAHULUAN Indonesia yang terletak pada 6 o LU dan 11 o LS serta 95 o BT dan 141 o BT, dimana pada letak geografis ini Indonesia berada di atas benturan tiga lempeng bumi, yaitu Lempeng Eurasia, Lempeng Pasifik, dan Lempeng India Australia. Ditinjau secara geologis, kepulauan Indonesia berada pada pertemuan 2 jalur gempa utama, yaitu jalur gempa

2 Hendro Pramono Sirkum Pasifik dan jalur gempa Alpide Transasiatic. Karena itu, kepulauan Indonesia berada pada daerah yang mempunyai aktivitas gempa bumi cukup tinggi (PUSLITBANG, 2004). Bangunan rumah tinggal dengan sistim pracetak (precast) yang didesain dengan daktilitas yang cukup akan memberikan kemudahan, kecepatan dan keamanan yang baik pada proses pembangunannya di daerah-daerah yang mengalami kerusakan akibat gempa bumi. Keunggulan menggunakan pracetak antara lain kekuatannya terjamin (karena dicetak di pabrik), dapat mempercepat waktu pelaksanaan (mudah pemasangannya), dapat memperindah struktur dan dapat diproduksi massal (dalam jumlah besar) sehingga dapat diaplikasikan untuk membangun rumah dalam jumlah banyak (David, Philips & Wiliam, 1978). Karena bisa mempercepat waktu pelaksanaan, maka dipastikan akan berpengaruh langsung terhadap penghematan biaya (Alfred, 2001). Pelat lantai precast sebagai salah satu komponen struktur yang digunakan dalam pembangunan rumah tinggal pracetak tahan gempa, sangat dibutuhkan dalam mendukung keandalan struktur bangunan secara keseluruhan. Pelat lantai selain berfungsi sebagai struktur sekunder juga dapat berfungsi sebagai diafragma yang membantu menyalurkan gaya-gaya lateral akibat gempa ke rangka struktur utama. Dengan mendisain pelat lantai pracetak yang ringan dan kuat, dapat memberikan kontribusi yang cukup berarti pada reduksi beban struktur secara keseluruhan sehingga dapat mengurangi beban lateral akibat gaya gempa secara significant. 2. DASAR TEORI a. Definisi Rumah Tinggal Rumah adalah bangunan yang berfungsi sebagai tempat tinggal atau hunian yang digunakan manusia untuk berlindung dari gangguan iklim dan makhluk hidup lainnya, dan tempat awal pengembangan kehidupan dan penghidupan keluarga dalam lingkungan yang sehat, aman, serasi dan teratur (UU No 4/1992 Pasal 1 ayat 1). b. Konsep Rumah Tahan Gempa Taraf keamanan minimum untuk bangunan gedung dan rumah tinggal yang masuk dalam kategori bangunan tahan gempa, yaitu yang memenuhi berikut ini: a. Bila terkena gempa bumi yang lemah, bangunan tersebut tidak mengalami kerusakan sama sekali. b. Bila terkena gempa bumi sedang, bangunan tersebut boleh rusak pada elemenelemen non-struktural, tetapi tidak boleh rusak pada elemen-elemen struktur. c. Bila terkena gempa bumi yang sangat kuat: bangunan tersebut tidak boleh runtuh baik sebagian maupun seluruhnya; bangunan tersebut tidak boleh mengalami kerusakan yang tidak dapat diperbaiki; bangunan tersebut boleh mengalami kerusakan tetapi kerusakan yang terjadi harus dapat diperbaiki dengan cepat sehingga dapat berfungsi kembali. (Mulyanto, 2007) c. Definisi beton pracetak

3 Perilaku pelat pracetak bangunan sederhana tahan gempa dan cepat bangun Menurut SNI , beton pracetak merupakan eleman atau komponen beton tanpa atau dengan tulangan yang dicetak terlebih dahulu sebelum dirakit. Dalam buku Precast and Prestressed Concrete, d. Dasar Teori Pelat Sebuah pelat beton bertulang merupakan sebuah bidang datar yang lebar, biasanya mempunyai arah horizontal, dengan permukaan atas dan bawahnya sejajar atau mendekati sejajar. Pelat biasanya ditumpu oleh gelagar, dinding pasangan batu atau dinding beton bertulang, oleh batang-batang struktur baja, secara langsung oleh kolom-kolom, atau tertumpu secara menerus oleh tanah.(winter dan Nilson,1993). e. Jenis-jenis Pelat Pada umumnya ada beberapa jenis pelat apabila ditinjau dari bentuknya yaitu sebagai berikut : 1. One way slab ; Plat dapat tertumpu hanya pada kedua sisi yang berlawanan saja, seperti yang terlihat pada gambar (a), dimana pada keadaan ini aksi structural dari pelat tersebut umumnya bersifat satu arah (one way). Bebanbeban yang ditahan oleh pelat ini dalam arah yang tegas lurus terhadap gelagargelagar penunjang. 2. Two way Slab ; Pelat dapat juga ditumpu pada ke empat sisinya seperti halnya gambar (b), sehingga disini terdapat aksi pelat dua arah (two-way slab).

4 Hendro Pramono 3. Flat Plate ; Dalam beberapa kasus tertentu pelat beton ditumpu secara langsung oleh kolom-kolom, seperti terlihat dalam gambar(d), tanpa memakai gelagar atau girder. Plat yang demikian disebut sebagai pelat datar (flat plates) dan umumnya dipakai apabila panjang bentang tidak terlalu besar dan beban yang bekerja bukan merupakan beban yang berat. Konstruksi pelat datar, (flat plates) yang seperti terlihat pada gambar (e) juga tidak menggunakan gelagar, tetapi disini bagian pelat yang bearada didekat kolom mempunyai ketebalan yang lebih besar dibandingkan dengan tebal pelat bagian lainnya, dan bagian pelat yang tebal ini seringkali berfungsi sebagai kepala kolom. Kedua jenis pelat ini dipakai untuk mengurangi tegangan-tegangan yang terjadi disekitar kolom. Bagian-bagian dari konstruksi seperti ini masing-masing disebut sebagai panel turun (drop panel) dan Kapital Kolom (column capital). 4. Grid slab ; Jenis pelat lainnya yang hampir menyerupai pelat datar adalah Pelat Grid, seperti terlihat pada gambar (f), untuk mengurangi beban mati dari konstruksi pelat penuh, dibentuk rongga-rongga dengan pola yang menyerupai garis lurus dengan jalan menyelipkan baja, kayu atau lembaran lembaran papan pada pelat tersebut.

5 Perilaku pelat pracetak bangunan sederhana tahan gempa dan cepat bangun 3. METODOLOGI a. Diagram Alir Penelitian START Menetapkan desain rumah tinggal : 1. Rumah 1 lantai 2. Rumah 2 lantai Preliminary Design Pelat Pracetak Bentuk Geometri Pelat Pracetak (penampang melintang dan memanjang) Pembebanan Gravity Load : 1. Dead Load 2. Live Load Pembebanan Gempa ( Lateral Load ) Zona Gempa Menengah ( Wilayah 3&4 ) Zona Gempa Tinggi ( Wilayah 5&6 ) Kombinasi Pembebanan : 1. U = 1.2 DL + 1.6LL 2. U = 1.2 DL +1.0 LL ± 1.0 E 3. U = 0.9 DL ± 1.0 E A

6 Hendro Pramono A Analisa Penampang Pelat Pracetak Desain Kebutuhan Tulangan Pelat Pracetak Cek Momen Nominal Pelat tidak Penampang Optimal ya Permodelan Sambungan Pelat dan Balok Sambungan Tipe 1 : Sambungan Pelat - Balok (Dry Joint) Sambungan Tipe 2 : Sambungan Pelat - Pelat (Dry Joint) Kontrol Kemampuan dan Perilaku Sambungan tidak Memenuhi Kriteria ya Menetapkan Desain Pelat Pracetak FINISH

7 Perilaku pelat pracetak bangunan sederhana tahan gempa dan cepat bangun a. Preliminary Desain Desain awal dimensi pelat dihitung berdasarkan peraturan SNI tabel 10. Tegangan Leleh, fy a, MPa Tanpa balok pinggir Tanpa Penebalan b Panel Luar Dengan balok pinggir Panel dalam Tanpa balok pinggir Dengan Penebalan b Panel Luar Dengan balok pinggir Panel dalam 300 l n /33 l n /36 l n /36 l n /36 l n /40 l n / l n /30 l n /33 l n /33 l n /33 l n /36 l n / l n /28 l n /31 l n /31 l n /31 l n /34 l n /34 a Untuk tulangan dengan tegangan leleh diantara 300 Mpa dan 400 Mpa atau diantara 400 Mpa dan 500 Mpa, gunakan interpolasi linier. b Penebalan panel didefinisikan dalam pasal dan c Pelat dengan balok diantara kolom-kolomnya disepanjang tepi luar, Nilai untuk balok tepi tidak boleh kurang dari 0.8 Dimana : ln = panjang bentang bersih (mm). Untuk struktur beton ringan dengan berat jenis diantara 1500 kg/m 3 sampai 2000 kg/m 3, nila tadi harus dikalikan dengan (1,65 0,0003 w c ) tetapi tidak kurang dari 1,09 dimana w c adalah berat jenis dalam kg/m 3. b. Menentukan pembebanan struktur Pembebanan struktur berdasarkan peraturan PPIUG 1987 dan untuk pembebanan gempa berdasarkan SNI c. Analisa Struktur dengan SAP2000 Evaluasi hasil perhitungan struktur menggunakan SAP 2000 versi 11 untuk mendapatkan gaya-gaya dalam untuk perencanaan struktur bangunan. d. Desain tulangan lentur pelat berdasarkan SNI Desain tulangan lentur pelat berdasarkan SNI Dengan variable desain yang akan digunakan adalah diameter tulangan longitudinal,diameter tulangan transversal dan dimensi pelat. Dimana prosedur desain tulangan lentur pada pelat adalah sebagai berikut : 1. Input Mu. 2. Menghitung rasio material, m. m f y 0 c,85. f ' 3. Menghitung koefisien tegangan penampang, Rn : Mn Rn. b. d ² 4. Menghitung ratio tulangan, ρ 1 2. Rn. 1 1 m 0,85. f c ' 5. Menghitung ratio tulangan minimum, ρ min :

8 Hendro Pramono 1,4 atau min f y fc' min 4. f y ρ min yang diambil yang paling besar antara 2 rumus diatas. 6. Menghitung β1: β 1 = 0,85, jika f c <30 MPa f ' 30 0, c 1, jika f c >30 MPa 7 β 1 = 0,65, jika f c > 58 MPa 7. Menghitung ratio tulangan balance, ρ b 0,85. f ' 600 c b 1.., jika ρ min < ρ f y 600 f y Perbesar penampang, jika ρ min > ρ 8. Menghitung luas tulangan terpasang, As : A s = ρ. b. d, jika ρ min < ρ A s = ρ min. b. d, jika ρ min > ρ Syarat : ρ min ρ < ρ max e. Kontrol Kemampuan Layan Kontrol kemampuan layan terhadap pracetak yang dilakukan melitputi control lebar retak dan control daktilitas pelata akibat beban berguna. 4. HASIL DAN ANALISA Dari perhitungan prelemenary design, digunakan 3 type pelat hollow core dengan masing-masing ketebalan 10cm, 12cm, dan 15 cm dengan bentang 3m dan lebar 1m. dari masing-masing type ini kemudian akan dicoba diberikan beban dengan kombinasi 1.2DL LL. PELAT TYPE 1 PELAT TYPE 2

9 Perilaku pelat pracetak bangunan sederhana tahan gempa dan cepat bangun PELAT TYPE 3 Dari ke-3 type pelat tersebut kemudian dianalisa dengan program xtrac untuk mengetahui berapa besar curvature ductility dari penampang tersebut. Analisa dilakukan dengan memberikan pembebanan akibat gravitasi (1.2DL LL) yang dikombinasikan dengan gaya aksial yang bekerja searah sumbu memanjang plat sebesar N. Pada masing-masing type pelat dicoba dengan dua macam penulangan, yaitu dengan -6@100 pada tulangan tekan, dan -8@100mm pada tulangan tarik. Sedangkan penulangan yang lain diberikan tulangan yang sama (-10@100mm) baik pada tulangan takan maupun tulangan tarik. Hasil running program Xtrac untuk pelat 12 cm Dari hasil running program xtrac dapat diketahui berapa besarnya curvature ductility penampang akibat kombinasi beban yang diberikan. Selain itu juga dapat diketahui berapa moment leleh penampang dengan untuk masing-masing tulangan yang diberikan dan berapa besarnya ultimate moment dan overstregth factornya. 5. KESIMPULAN Dari hasil Analisa dan perhitungan komponen pelat lantai yang telah dilakukan serta verifikasi dengan menggunakan program xtrac di dapatkan hasil sebagai berikut : 1. Didapatkan desain pelat lantai hollow core dengan ketebalan bervariasi antara 10cm, 12 cm dan 15 cm dengan panjang bentang plat 3m.

10 Hendro Pramono 2. penggunaan pelat hollow core dapat memberikan reduksi beban mati yang cukup significant sehingga secara umum dapat mengurangi volume beton dan baja tulangan yang digunakan dengan pembandingan bentang bersih yang sama untuk pelat lantai konvensional. 3. Dengan menggunakan plat hollow core setebal 10 cm dan 12 cm, diperlukan jumlah tulangan lentur yang sama (8-100), sedangkan dengan ketebalan 15 cm diperlukan tulangan Hal ini menunjukan bahwa ketebalan optimum untuk pelat hollow core dengan bentang 3m adalah 10 cm. 5. Ketiga type pelat memberikan performance ductility yang baik, mencapai sampai dengan Moment leleh penampang dengan tulangan terpasang jauh melampai kebutuhan moment akibat kombinasi beban gravitasi (1.4DL LL) 6. DAFTAR PUSTAKA 1. Keputusan Menteri Negara Perumahan Rakyat No.08/ KTPS /BKP4N / Surat Keputusan Menteri Permukiman da Prasarana Wilayah No.373 / KTPS / Mulyanto, Pedoman Membangun Rumah Sederhana Tahan Gempa Yogyakarta. UGM. 5. Nawy, Edward G Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar. Diterjemahkan oleh Ir. Bambang Suryoatmono, M.Sc. Bandung : PT. Refika Aditama 6. Winter, George dan Nilson, Arthur H Perencanaan Struktur Beton Bertulang. Disunting oleh Prof.Ir. M. Sahari Besari, M.Sc, Ph.D, Ir. Sindur P. Mangkoesoebroto,MSEM, Ph.D, Ir. Priyo Suprobo, MS, Ph.D, Jakarta : PT.Pradnya Paramita 7. Litbang, Peta Zona Gempa Indonesia Sebagai Acuan Dasar Perencanaan, Pusat Litbang Sumber Daya Air. 8. Standart Nasional Indonesia _, Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung. 9.