ANALISIS PENGARUH BEBAN GEMPA STATIK EKIVALEN DAN ANGIN PADA STRUKTUR GEDUNG DENGAN VARIASI RASIO KELANGSINGAN BANGUNAN SKRIPSI Oleh: MUHAMMAD RIZKI 07 172 024 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS PADANG 2011
ANALISIS PENGARUH BEBAN GEMPA STATIK EKIVALEN DAN ANGIN PADA STRUKTUR GEDUNG DENGAN VARIASI RASIO KELANGSINGAN BANGUNAN SKRIPSI Diajukan sebagai syarat untuk menyelesaikan pendidikan Program Strata-I pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Andalas Padang Oleh: MUHAMMAD RIZKI 07 172 024 Pembimbing: JATI SUNARYATI, Ph.D Ko-Pembimbing: RIZA ARYANTI, MT JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS PADANG 2011
ABSTRAK Seiring dengan perkembangan zaman, ilmu pengetahuan dan teknologipun berkembang dengan pesat. Dalam ilmu sipil, perkembangan terlihat pada banyaknya bangunan gedung-gedung pencakar langit (skyscraper) di seluruh belahan dunia. Dengan bertambahnya ketinggian struktur bangunan, dibutuhkan ketahanan bangunan yang lebih dari bangunan sederhana. Perbedaan rasio kelangsingan bangunan untuk tinggi bangunan yang sama, akan mendapatkan prilaku yang berbeda dari beban angin dan beban gempa. Karena sifat pembebanan yang relatif berbeda, beban gempa statik ekivalen dan beban angin memberikan pengaruh yang berbeda pula pada struktur. Pengaruh kedua beban tersebut terlihat pada gaya dalam, deformasi, dan interstory drift yang terjadi pada struktur saat beban diaplikasikan. Beban yang diberikan pada struktur berupa beban angin dengan kecepatan 120 mph, dan beban gempa yang dianalisis menggunakan metode analisis statik ekivalen dengan menggunakan program ETABS versi 9.0.7. struktur yang ditinjau terdiri dari struktur dengan rasio kelangsingan bangunan 1/5, 2/5, 3/5, 4/5, dan 5/5 dengan ketinggian struktur 36 m untuk semua model. Output struktur yang ditinjau berupa gaya dalam, deformasi, interstory drift, dan periode struktur. Berdasarkan perbandingan yang dilakukan, diperoleh bahwa pengaruh pembebanan gempa statik ekivalen lebih besar dari pmebebanan angin pada setiap gaya dalam, deformasi, maupun interstory drift. Kata Kunci: beban angin, beban gempa statik ekivalen, rasio kelangsingan bangunan, gaya dalam, deformasi, interstory drift.
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Seiring dengan perkembangan zaman, ilmu pengetahuan dan teknologipun berkembang dengan pesat. Dalam ilmu sipil, perkembangan terlihat pada banyaknya bangunan gedung-gedung pencakar langit (skyscraper) di seluruh belahan dunia. Gedung-gedung tinggi tersebut sering dijadikan simbol majunya Negara tempat dibangunnya gedung skyscraper tersebut. Pembangunan bangunan gedung-gedung tinggi tersebut juga dijadikan sebagai solusi dalam usaha optimalisasi pemanfaatan lahan karena kuantitas luas lahan saat ini tidak mencukupi kebutuhan manusia untuk mendapatkan fasilitas ruang. Dengan bertambahnya ketinggian struktur bangunan, dibutuhkan ketahanan bangunan yang lebih dari bangunan sederhana. Perbedaan rasio kelangsingan bangunan untuk tinggi bangunan yang sama, akan mendapatkan prilaku yang berbeda dari beban angin (wind loads) dan beban gempa (seismic loads). Pengaruh beban horizontal yang bekerja pada struktur tinggi, seperti bebang angin dan beban gempa jauh lebih besar dibandingkan beban vertikal yang bekerja. Berdasarkan fakta fakta tersebut, pembangunan gedung-gedung tinggi ini tentunya perlu diikuti dengan perencanaan yang baik. Secara teoritis, dalam sifat pembebanan beban angin dan beban gempa relatif berbeda. Oleh karena itu, beban angin dan beban gempa memberikan pengaruh yang berbeda pula pada struktur. Dalam tugas
akhir ini akan dibahas tentang pengaruh beban angin dan beban gempa tersebut terhadap struktur gedung serta membandingkan pengaruh dari kedua jenis bangunan tersebut. Analisis dilakukan dengan variasi kelangsingan bangunan dimana kelangsingan bangunan tersebut adalah rasio atau perbandingan dari lebar bangunan dengan panjang bangunan (aspect ratio). 1.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk menganalisis dan membandingkan perilaku beban dinamis berupa beban angin dan beban gempa statik ekivalen serta pengaruhnya terhadap struktur beton bertulang gedung beraturan dengan variasi rasio kelangsingan bangunan. Analisis dilakukan terhadap gaya gaya dalam, deformasi, interstory drift, dan periode struktur yang terjadi akibat kedua beban tersebut. Dengan menganalisis pengaruh yang terjadi terhadap struktur, diharapkan dapat memberikan pemahaman yang lebih baik mengenai perilaku struktur akibat pembebanan dinamis yang terjadi. Manfaat dari penulisan tugas akhir ini adalah mengetahui perilaku beban dinamis berupa beban angin dan beban gempa statik ekivalen serta pengaruhnya terhadap struktur beton bertulang gedung beraturan dengan variasi rasio kelangsingan bangunan. 1.3 Batasan Masalah Pembahasan pada tugas akhir ini hanya terbatas pada: 1. Analisis dilakukan pada struktur beton bertulang dengan kategori gedung beraturan.
2. Analisis beban angin dengan pembebanan angin statis berdasarkan American Society of Civil Engineering (ASCE 7 02). Analisis beban gempa dengan menggunakan metode Analisis beban gempa statis berdasarkan Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung SNI 03-1726-2002). 3. Struktur bangunan yang ditinjau adalah struktur beton bertulang dengan variasi rasio kelangsingan bangunan (aspect ratio). kelangsingan bangunan didefenisikan sebagai perbandingan dari lebar dengan panjang denah bangunan (aspect ratio). Yang mana, semakin kecil nilai rasio kelangsingan bangunan, struktur gedung tersebut dinyatakan makin langsing. Ketinggian struktur gedung yang ditinjau yaitu 36 m dan variasi rasio kelangsingan bangunan terdiri atas: Rasio kelangsingan bangunan 1/5 Rasio kelangsingan bangunan 2/5 Rasio kelangsingan bangunan 3/5 Rasio kelangsingan bangunan 4/5 Rasio kelangsingan bangunan 5/5 Struktur gedung rasio kelangsingan 1/5 merupakan struktur yang paling langsing. 4. Struktur gedung berada pada klasifikasi Kekasaran dataran (terrain roughness) exposure B (daerah pinggiran kota). Kekasaran dataran ditentukan berdasarkan kondisi halangan yang menghambat kecepatan angin pada daerah tersebut.
1.4 Sistematika Penulisan Untuk menghasilkan penulisan yang baik dan terarah maka penulisan tugas akhir ini dibagi dalam beberapa bab yang membahas hal-hal berikut: BAB I : Pendahuluan Meliputi latar belakang, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, dan sistematika penulisan. BAB II : Tinjauan Pustaka Berisikan dasar-dasar teori dan peraturan yang digunakan dalam perencanaan struktur. BAB III : Metodologi Berisikan tentang metodologi penelitian yang dilaksanakan dan data data studi kasus BAB IV : Prosedur dan Hasil Kerja Berisikan tata cara pelaksanaan perhitungan yang meliputi pembebanan pada struktur gedung dan preliminary design. BAB V : Analisis dan Pembahasan Berisikan analisis dari hasil perencanaan dan pembahasan yang telah dilakukan pada BAB IV. BAB VI : Kesimpulan dan Saran Berisikan kesimpulan yang didapat dari hasil analisis struktur dan saran.
BAB VI PENUTUP 6.1 Kesimpulan Pengaruh yang diberikan oleh pembebanan gempa statik ekivalen dan angin pada bangunan menghasilkan nilai yang bervariasi. Dari hasil analisa terhadap bangunan dengan variasi ketinggian bangunan dan variasi topografi dapat ditarik kesimpulan : 1. Gaya dalam yang diakibatkan beban angin dan gempa statik ekivalen pada kolom suatu struktur meningkat seiring dengan bertambahnya nilai kelangsingan suatu bangunan, hal ini ditunjukkan dengan terjadinya peningkatan nilai gaya dalam yang dihasilkan struktur untuk setiap kenaikan nilai rasio kelangsingan bangunan. 2. Gaya dalam yang diakibatkan beban angin dan gempa statik ekivalen pada balok suatu struktur makin kecil seiring dengan bertambahnya nilai kelangsingan suatu bangunan, hal ini menunjukkan nilai gaya dalam pada kolom suatu struktur berbanding terbalik dengan nilai gaya dalam pada balok. 3. Pembebanan gempa statis menyebabkan deformasi yang lebih besar pada struktur dibandingkan pembebanan angin. 4. Nilai Nilai interstory drift maksimum untuk pembebanan dengan beban gempa statis dan pembebanan dengan beban angin berada pada lantai 9. Interstory drift akibat beban gempa statik ekivalen lebih besar dari Interstory drift akibat beban angin. 5. Nilai deformasi dan interstory drift makin kecil seiring dengan pertambahan nilai rasio kelangsingan bangunan
6.2 Saran Untuk kajian lebih lanjut, sebaiknya juga di analisis pada nilai kelangsingan berapa beban angin mulai memberikan pengaruh yang lebih besar dibandingkan dengan beban gempa. Selain itu, juga perlu dikaji lebih lanjut pengaruh beban angin yang bekerja pada struktur dengan ketinggian lebih besar (high rise building) menggunakan analisis dinamis.
DAFTAR PUSTAKA [1] American Society of Civil Engineers. Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures. Publication ASCE 7-02. Washington DC (USA). 2002. [2] Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah. Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung SNI-1726-2002. Jurusan Teknik Sipil FTSP-ITB. Bandung. 2002. [3] Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung SNI-2847-2002. Jurusan Teknik Sipil FTSP-ITB. Bandung. 2002. [4] Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983. Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan. Bandung. 1981. [5] Ghost, S. K. The Evolution of Winds Provisions in U.S. Standards and Codes. Building Safety Jurnal, Desember, Halaman 46-53. 2006. [6] Holmes, D. J. Wind Loading of Structures. SPON Press. London (UK). 2001. [7] Mafioso de Civiliano. Forum dan Komunitas Teknik Sipil. Jurusan Teknik Sipil UNDIP. Semarang. 2011. http://www.mafiosodeciviliano.com/artikel/ (diakses 17 Mei 2011) [8] Mehta, Kishor C. dan James Delahay. Guide to the Use of the Wind Load Provisions of ASCE 7-02. ASCE Press. United States of America. 2004. [9] Purwono, Rahmat. Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa Sesuai SNI-1726 dan SNI-2847 terbaru. Edisi keempat. ITS Press. Surabaya. 2005.
[10] Yang, Tony. Lecture notes for CE 248 Behavior of plastic design of steel structures. Department of Civil and Enviromental Engineering University of California. Berkeley (USA). 2006.