EVALUASI KEKUATAN DAN DETAILING TULANGAN BALOK BETON BERTULANG SESUAI SNI 2847:2013 DAN SNI 1726:2012 (STUDI KASUS : HOTEL DI WILAYAH PEKALONGAN)

Transkripsi

1 EVALUASI KEKUATAN DAN DETAILING TULANGAN BALOK BETON BERTULANG SESUAI SNI 2847:2013 DAN SNI 1726:2012 (STUDI KASUS : HOTEL DI WILAYAH PEKALONGAN) Evaluation of Strength and Detailing of Reinforced Concrete Beam According to SNI 2847:2013 and SNI 1726:2012 (Case Study : Hotel 7 Floor In The Pekalongan Region ) SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh : SYAEFUL KARIM NIM.I PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016

2

3

4 ABSTRAK Syaeful Karim, Evaluasi Kekuatan dan Detailing Tulangan Balok Beton Bertulang Sesuai SNI 2847:2013 dan SNI 1726:2012 (Studi Kasus : Hotel 7 Lantai di Pekalongan), Skripsi, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Perubahan peraturan gempa dari SNI ke SNI 1726:2012 mempengaruhi berubahnya persyaratan beton bertulang dari SNI menjadi SNI 2847:2013. Adanya perubahan tersebut menyebabkan perbedaan persyaratan detailing tulangan dari SNI ke SNI 2847:2013. Perubahan peraturan gempa Indonesia menyebabkan bangunan yang telah didesain dengan peraturan lama menjadi perlu dievaluasi. Evaluasi bangunan pada penelitian ini diperoleh melalui metode analisis statik ekuivalen dengan Program ETABS. Setelah pembebanan gempa sesuai peraturan SNI 1726:2012 didistribusikan ke struktur bangunan, kemudian tentukan defleksi maksimum masing-masing lantai untuk mendapatkan nilai simpangan antar lantai pada struktur bangunan tersebut. Berdasarkan analisis program ETABS untuk berbagai macam kombinasi pembebanan gempa dan gravitasi, didapatkan gaya dalam untuk masing-masing elemen struktur bangunan. Dari beberapa gaya dalam tersebut didapatkan Momen Ultimit (Mu), Momen Kapasitas (Mpr) dan Geser Ultimit (Vu) pada balok yang nantinya akan dievaluasi kekuatan dan persyaratan detailling tulangannya berdasarkan SNI 2847 : Hasil penelitian menunjukkan bahwa seluruh simpangan antar tingkat untuk gedung hotel 7 lantai di Pekalongan (Δ) < Δa/ρ. Evaluasi elemen balok eksisting memenuhi persyaratan gaya dan geometri struktur lentur. Perhitungan evaluasi kekuatan pada balok dengan memperhitungkan momen nominal dan geser nominal pada tulangan lentur. Hasil perhitungan kekuatan momen nominal (Mn) untuk semua kondisi pada balok memenuhi persyaratan Mu < Mn, sedangkan hasil perhitungan geser nominal (Vn) pada balok untuk semua kondisi memenuhi persyaratan Ve < Vn. Persyaratan detailling tulangan lentur eksisting untuk semua kondisi memenuhi persyaratan detailing SNI 2847:2013. Kata kunci : Evaluasi kekuatan, Detailling Tulangan Balok, Tahan Gempa. vi

5 ABSTRACT Syaeful Karim, Evaluation of Strength and Detailing of Reinforced Concrete Beam According to SNI 2847:2013 and SNI 1726:2012 (Case Study : Hotel 7 Floor In The Pekalongan Region), Thesis, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University Surakarta. Regulatory changes earthquake of SNI to SNI 1726:2012 affecting berubahanya reinforced concrete requirements of SNI to SNI 2847: These changes lead to differences reinforcement detailing the requirements of SNI to SNI 2847: Regulatory changes Indonesian quake caused buildings that have been designed with the old regulations become necessary evaluated. Evaluation of the building in this study was obtained through the method of equivalent static analysis with ETABS program. After the earthquake loading according to the rules SNI 1726: 2012 is distributed to the building structure, then specify the maximum deflection of each floor to get the value of deviation between floors in the building structure. Based on the analysis program ETABS for various combinations of earthquake loading and gravity, the force obtained for each of the structural elements of the building. From some of the available styles in the ultimate moment (Mu), Moment Capacity (Mpr) and the ultimate Slide (Vu) on the beam that will be evaluated strength and tulangannya detailling requirements based on SNI 2847: This study shows that all deviations between the rate for the 7 floor hotel building in Pekalongan (Δ) <Δa /ρ. Evaluation of the existing beam elements to meet the requirements of style and geometry of the structure bending. Calculation of evaluation taking into account the strength of the beam moments and shear nominal nominal flexural. The results of the strength calculation nominal moment (Mn) for all of the conditions on the beams meet the requirements of Mu < Mn, while the result of the calculation of nominal shear (Vn) on beam for all conditions meet the requirements Ve < Vn. Detailling flexural existing requirements for detailing all conditions meet the requirements of SNI 2847: Keywords: Evaluation of strength, Detailling Reinforcement Beams, Earthquake Resistant. vii

6 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala berkat-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir yang berjudul skripsi Evaluasi Kekuatan dan Detailing Tulangan Balok Beton Bertulang Sesuai SNI 2847:2013 dan SNI 1726:2012 (Studi kasus : Hotel di Wilayah Pekalongan). guna memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Terselesaikannya skripsi ini juga dikarenakan adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, baik dukungan moril ataupun materil. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada : 1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta semua Staf dan Karyawan. 2. Pimpinan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta beserta semua Staf dan Karyawan. 3. Ir. Supardi, MT selaku Dosen Pembimbing I dan Ir. Agus Supriyadi, MT selaku Dosen Pembimbing II yang selalu sabar memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini. 4. Slamet Jauhari Legowo, ST, MT selaku Pembimbing Akademik yang selalu memberikan masukan dan arahan kepada penulis. 5. Semua Staf Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. 6. Semua Staf PT. Pegadaian Persero Team Pengembangan dan Pembangunan Properti yang banyak memberi informasi dan data untuk penelitian ini. 7. Keluarga besar tercinta yang selalu memberikan semangat, perhatian dan dukungan penuh. 8. Teman-teman Teknik Sipil transfer angkatan 2013, terima kasih atas dukungannya. 9. Semua pihak yang telah membantu selama pelaksanaan skripsi ini hingga selesai. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan. Kritik dan saran yang bersifat membangun selalau penulis terima. Meskipun demikian, semoga skripsi ini viii

7 mampu menjadi tambahan kekayaan ilmu dan wacana bagi penulis pada khususnya dan bagi keluarga besar Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta pada umumnya serta pihak lain yang membutuhkan. Surakarta, Januari 2016 Penulis ix

8 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... MOTTO DAN PERSEMBAHAN... ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... i ii ii iii vi viii x xiii xvi BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 8 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka Landasan Teori Persyaratan Material Konstruksi Spesifikasi Material Beton Spesifikasi material tulangan Ketentuan Perencanaan Pembebanan Beban Mati Beban Hidup Beban Gempa Kombinasi Pembebanan Gaya Dalam Akibat Beban Kombinasi x

9 Lentur Pada Balok Teori Dasar Dasar Perhitungan Kuat Lentur Nominal Balok Analisis Versus Desain Jenis-Jenis Keruntuhan Lentur Analisis Balok Persegi dengan Tulangan Tarik Saja Analisis Balok Tulangan Tekan Analisis Balok Tulangan Tekan dan Tarik Persyaratan Detailling Komponen Struktur Lentur SRPMK Geser Pada Balok Persegi BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Uraian Umum Penjelasan Diagram Alir Penelitian Pengumpulan Data dan Studi Litelatur Kriteria Pemilihan Struktur Preliminary Design Penetuan Permodelan Struktur Modelling Struktur Bangunan Menggunakan ETABS v Output Gaya Dalam Akibat Beban Gravitasi dan Gempa Evaluasi dan Kontrol Penggambaran Detailling Tulangan SRPMK BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Gambaran Umum Data Bangunan Preliminari Desain Material Balok dan Kolom Pelat Pondasi Pembebanan xi

10 4.4.1 Beban Gempa (Earthquake) Beban Mati (Dead Load) Beban Hidup (Live Load) Pemebebanan Balok Tangga Kombinasi Pembebanan Hasil Analisis Gaya Dalam Akibat Beban Kombinasi Evaluasi Kekuatan Penampang Terhadap Lentur Evaluasi Kekuatan Penampang Terhadap Geser Cek Persyaratan Detailing Tulangan SRPMK Sesuai SNI Cek Batas Spasi untuk Tulangan Cek Detailling Tulangan Transversal Lap Splicing untuk Bentang Menerus Resume Hasil Evaluasi Kekuatan dan Detailing Tulangan Balok BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulam Saran PENUTUP DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii

11 DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Korelasi terminologi kegempaan dalam beberapa aturan yang ada... 5 Tabel 2.1. Spesifikasi Baja Tulangan Paduan Rendah (ASTM A 706 M, 1993) Tabel 2.2. Persyaratan Baja Tulangan Karbon (ASTM A 615, 1993).. 17 Tabel 2.3. Beban dari berat sendiri bahan bangunan dan komponen gedung Tabel 2.4. Beban dari berat sendiri bahan bangunan dan komponen Gedung (lanjutan) Tabel 2.5. Beban hidup pada lantai gedung Tabel 2.6. Kategori resiko bangunan gedung dan non gedung unntuk beban gempa Tabel 2.7. Kategori resiko bangunan gedung dan non gedung unntuk beban gempa (Lanjutan) Tabel 2.8. Faktor keutamaan gempa Tabel 2.9. Klasifikasi Situs (Tabel 3 SNI 1726:2012) Tabel Koefesien Situs, Fa (Tabel 4 SNI 1726:2012) Tabel Koefesien Situs, FV (Tabel 5 SNI 1726:2012) Tabel Kategori desain seismik berdasarkan parameter respon percepatan pada periode pendek (Tabel 6 SNI 1726 : 2012) Tabel Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada periode 1 detik (Tabel 7 SNI 1726 : 2012) Tabel Tingkat resiko kegempaan Tabel Koefesien untuk batas atas pada periode yang dihitung (tabel 14 SNI 1726:2012) Tabel Nilai parameter periode Ct dan x (tabel 15 SNI 1726:2012)... 31` xiii

12 Tabel Tebal minimum balok non-prategang atau pelat satu arah bila lendutan tidak dihitung Tabel 4.1. Dimensi Balok, Kolom dan Pelat Tabel 4.2. Dimensi Balok, Kolom dan Pelat (Lanjutan) Tabel 4.3. Kategori Resiko Bangunan Gedung dan Non Gedung Tabel 4.4. Faktor Keutamaan Gempa Tabel 4.5. Klasifikasi Situs (Tabel 3 SNI 1726:2012) Tabel 4.6. Koefesien Situs, Fa (Tabel 4 SNI 1726:2012) Tabel 4.7. Koefesien Situs, FV (Tabel 5 SNI 1726:2012) Tabel 4.8. Respon Spektra Tabel 4.9. Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respon Percepatan Pada Periode Pendek (Tabel 6 SNI 1726 : 2012) Tabel Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan Pada Periode 1 detik (Tabel 7 SNI 1726 : 2012) Tabel Tingkat Resiko Kegempaan Tabel Berat Struktur Lantai Tabel Berat Struktur Lantai 1(Lanjutan) Tabel Berat Struktur Lantai Tabel Berat Struktur Lantai 2 (lanjutan) Tabel Berat Struktur Lantai Tabel Berat Struktur Lantai 3-5 (lanjutan) Tabel Berat Struktur Lantai Atap Tabel Berat Struktur Lantai Atap (Lanjutan) Tabel Berat Struktur Atap Tangga dan Lift Tabel Rangkuman Berat Struktur per Lantai Tabel Koefesien untuk Batas Atas Pada Periode yang dihitung (Tabel 14 SNI 1726:2012) Tabel Nilai Parameter Periode Ct dan x (Tabel 15 SNI 1726:2012) Tabel Koefesien Reduksi Beban Hidup xiv

13 Tabel Koordinat Titik Tangkap Pusat Massa pada Masing-Masing Lantai Tabel Gaya Lateral Ekuivalen per Lantai Arah Barat-Timur (x) Tabel Gaya Lateral Ekuivalen per Lantai Arah Utara-Selatan (y) Tabel Simpangan Antar Lantai ijin a a,b Tabel Defleksi Maksimum yang Dihasilkan oleh Beban Gempa Arah x Tabel Simpangan Antar Tingkat yang Dihasilkan oleh Beban Gempa Arah x Tabel Defleksi Maksimum yang Dihasilkan oleh Beban Gempa Arah y Tabel Simpangan Antar Tingkat yang Dihasilkan oleh Beban Gempa Arah y Tabel Beban Mati Tambahan (Dead Load) Tabel Beban Mati Terpusat Pada Balok Atap (Dead Load) Tabel Beban Hidup (Live Load) Tabel Distribusi Kombinasi Pembebanan Pada Software Etabs) Tabel Resume Momen Desain Balok B157 (G4) SRPMK Tabel Resume Momen Desain Balok B157 (G4) SRPMK (Lanjutan) Tabel Momen-Momen Ujung dan Tengah Bentang Akibat Pembebanan Gravitasi dan Gempa Tabel Besarnya Nilai Momen Ultimate dan Momen Nominal Tulangan Eksisting Tabel Konfigurasi penulangan dan kapasitas momen penampang Balok 157 (G4) Tabel Gaya Geser di Muka Kolom Interor Kiri dan Kanan xv

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Lempeng tektonik dunia... 1 Gambar 1.2. Peta Indeks Ancaman Bencana Gempa Bumi di Indonesia.. 2 Gambar 1.3. Tampak Gedung Hotel di Pekalongan... 6 Gambar 2.1. Beberapa Mekanisme Keruntuhan Rangka Gambar 2.2. Mekanisme Keruntuhan yang Ideal Gambar 2.3. Perencanaan geser untuk Balok SRPMK Gambar 2.4. Parameter Ss MCER untuk Lokasi Situs Berdasarkan Gambar 9 SNI 1726: Gambar 2.5. Parameter S1 MCER untuk Lokasi Situs Berdasarkan Gambar 10 SNI 1726: Gambar 2.6. Spektrum Respons Desain Gambar 2.7. Sketsa Dimensi Balok Gambar 2.8. Daerah Tributariy Untuk Geser Pada Balok Interior Gambar 2.9. Koefesien Momen dan Geser SNI 2847:2013 pasal Gambar Kombinasi Lentur dan Persyaratan Minimum Kuat Lentur.. 40 Gambar Kombinasi Lentur dan Persyaratan Minimum Kuat Lentur Distribusi Tegangan pada Penampang Akibat Momen Lentur Gambar Freebody Diagram Momen Kopel Tarik-Tekan pada Balok Gambar Diagram Momen vs. Kelengkungan Gambar Perilaku Balok Beton Bertulang (MacGregor dan Wight, 2006) Gambar Bentuk keruntuhan pada Balok Gambar Distribusi Regangan dan Tegangan Beton pada Kondisi Ultimit Gambar Blok Tegangan Persegi Ekivalen Gambar Pemodelan Zona Tekan dengan Blok Tegangan Ekivalen Gambar Jenis-jenis Keruntuhan Lentur xvi

15 Gambar Distribusi Tegangan Persegi Ekivalen Gambar Diagram Balok Regangan pada Kondisi Balanced Gambar Pengaruh Tulangan Tekan pada Penampang Gambar Efektifitas Tulangan tekan dalam Mengurangi Defleksi Jangka Panjang akibat Beban Tetap (Sustained Load) (macgregor dan Wight, 2006) Gambar Efek Tulangan Tekan terhadap Kekuatan dan Daktilitas Balok Beton Bertulang Under-reinforced (ρ < ρb) (Macgregor dan Wight, 2006) Gambar Analisis Penampang dengan Tulangan Tekan Gambar Ketentuan Dimensi Penampang Balok Gambar Persyaratan Tulangan Lentur Gambar Persyaratan Sambungan Lewatan Gambar Sketsa Kuat Lentur Mungkin Maksimum (Mpr-1 dan Mpr-3) Balok Akibat Goyangan ke Kanan Gambar Kombinasi Geser Akibat Gravitasi dan Gempa Gambar Beban, Momen Ujung, Dan Daiagram Gaya Geser Balok Gambar Persyaratan Tulangan Transversal Gambar Contoh Sengkang Tertutup yang Dipasang Bertumpuk Gambar Persyaratan untuk Sengkang Tertutup (Closed Hoop) dan Pengkikat Silang (Crosstie) Gambar 3.1. Diagram Alir Pemyelesaian Penelitian Gambar 3.2. Diagram Alir Pembebanan Gempa Gambar 3.3. Diagram Alir Desain Prosedur Evaluasi Gambar 4.1. Denah Struktur Bangunan Gambar 4.2. Model Struktur 3 Dimensi Gambar 4.3. Potongan Memanjang Struktur Bangunan Gambar 4.4. Potongan Melintang Struktur Bangunan Gambar 4.5. Denah Penempatan Balok Lantai Gambar 4.6. Penempatan Elemen Kolom As A Gambar 4.7. Denah Penempatan Pelat Lantai Gambar 4.8. Lokasi Perhitungan Gempa Rencana xvii

16 Gambar 4.9. Peta Spectral Response Acceleration of Indonesia for 2% 50 Years With 5% Damping untuk Ss Gambar Peta Spectral Response Acceleration of Indonesia for 2% 50 Years With 5% Damping untuk S Gambar Syarat Kurva Respon Spektra Gambar Gambar Respon Spektra Gambar Sketsa Bagian Bagian Elemen yang Masuk ke Dalam Perhitungan Berat Struktur per Lantai Gambar Ilustrasi Periode Getar yang Digunakan Gambar Input Koefesien Reduksi Beban hidup untuk Gempa di ETABS Gambar Distribusi Diafragma Masing-Masing Lantai Pada Program Etabs Gambar Assign Diafragma Masing-Masing Lantai Pada Program Etabs Gambar Mode 1 (Arah Barat-Timur) dengan Tc = detik Gambar Mode 2 (Arah Utara - Selatan) dengan Tc = detik Gambar Input Beban Gempa Statik Ekuivalen 100% Arah x dan 30% Arah y Gambar Distribusi Beban Gempa Statik Ekuivalen 100% Arah x dan 30% Arah y Gambar Input Beban Gempa Statik Ekuivalen 30% Arah x dan 100% Arah y Gambar Distribusi Beban Gempa Statik Ekuivalen 30% Arah y dan 100% Arah y Gambar Faktor Pengali Berat Sendiri Elemen Struktur Gambar Distribusi Beban Mati Pada Pelat Lantai Gambar Distribusi Beban Mati Pada Balok Gambar Sketsa Permodelan Beban Terpusat Rangka GRC Gambar Distribusi Beban Mati Terpusat Gambar Distribusi Beban Hidup Pada Pelat Lantai Gambar Gambar Tangga Tipe xviii

17 Gambar Gambar Tangga Tipe Gambar Distribusi Beban Pada Balok Tangga Gambar Distribusi Beban Hidup Pada Pelat Lantai Gambar Ketentuan Perencanaan Konstruksi Beton Gambar Faktor Reduksi Kekuatan yang Disesuaikan dari SNI Gambar Derajat Kebebasan Ketentuan Analisis Dinamik Gambar Diagram Gaya Momen dan Gaya Geser Akibat Gempa Arah x (Barat-Timur) dengan Metode Statik Ekuivalen Gambar Diagram Gaya Momen dan Gaya Geser Akibat Gempa Arah y (Utara-Selatan) dengan Metode Statik Ekuivalen Gambar Diagram Momen dan Gaya Geser Akibat Beban Kombinasi Gambar Diagram Momen Akibat Beban Kombinasi 8 dan Kombinasi Gambar Diagram Momen Akibat Beban Kombinasi 12 dan Kombinasi Gambar Desain Check Struktur Beton Gambar Ratio Tulangan Longitudinal dan Tulangan Geser Gambar Balok dan Kolom yang Mengalami Goyangan Akibat Gempa Gambar Sketsa Momen Akibat Dorongan Gempa dari Arah Kiri dan Kanan Gambar Denah Lantai 1 untuk Balok B 157 (Kode G4) Gambar (a) Momen Maksimum Akibat Kombinasi 8 dan (b)momen Maksimum Akibat Kombinasi Gambar Diagram Momen Akibat Beban Gravitasi, Gempa dan Kombinasi Gambar Diagram Momen Balok B157 (G4) Akibat Goyangan Gempa Arah Kanan dan Kiri Gambar Diagram Axial force untuk Balok xix

18 Gambar Potongan Memanjang Tulangan Lentur pada Balok B Gambar Potongan Penampang Balok pada Masing-Masing Lokasi Tumpuan Ataupun Lapangan Gambar Diagram Regangan dan Tegangan Tumpuan Kiri (Momen Negatif) Gambar Diagram Regangan dan Tegangan Tumpuan Kiri (Momen Positif) Gambar Diagram Regangan dan Tegangan Tumpuan Kanan (Momen Negatif) Gambar Diagram Regangan dan Tegangan Tumpuan Kanan (Momen Positif) Gambar Diagram Regangan dan Tegangan Tengah Bentang (Momen Positif) Gambar Potongan Memanjang Tulangan Geser Eksisting pada Balok B Gambar Potongan Penempatan Tualngan Geser Gambar Sketsa Kuat Lentur Mungkin Maksimum (Mpr-1 dan Mpr-3) Balok Akibat Goyangan ke Kanan Gambar Kombinasi Geser Akibat Beban Kombinasi Gambar Beban, Momen Ujung, dan Diagram Gaya Geser Balok B157 (G4) Gambar Potongan A-A Interior Kiri Gambar Potongan B-B Interior Kiri Gambar Potongan C-C Interior Tengah Bentang Gambar Sketsa Tulangan Geser Hasil Perhitungan Gambar Potongan Memanjang Penempatan Tulangan Geser di Lapangan Gambar Persyaratan Tulangan Transversal Gambar Sketsa Perbandingan antara Persyaratan Tulangan Transversal sesuai SNI 2013 dengan Tulangan Transversal yang Terpasang Gambar Detailing Persyaratan Sambungan Lewatan xx