DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii HALAMAN PERSETUJUAN... iii PERNYATAAN BEBAS PLAGIARISME... iv KATA PENGANTAR... v HALAMAN PERSEMBAHAN... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xvi DAFTAR LAMPIRAN... xvii DAFTAR NOTASI... xviii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang Masalah... 1 1.2 Rumusan Masalah... 4 1.3 Tujuan Penelitian... 4 1.4 Manfaat Penelitian... 4 1.5 Batasan Masalah... 4 BAB II STUDI PUSTAKA... 6 2.1 Gambaran Umum... 6 2.2 Tinjauan Penelitian Sebelumnya... 7 2.3 Keaslian Penelitian... 10 BAB III LANDASAN TEORI... 11 3.1 Pendahuluan... 11 3.2 Konsep Perencanaan Struktur Tahan Gempa... 12 3.3 Model Denah Bangunan... 14 3.4 Beban Gempa Statik Ekuivalen... 16 3.4.1 Waktu Getar Alami Fundamental (T)... 16 3.4.2 Koefisien Gempa Dasar (C)... 18 3.4.3 Faktor Keutamaan Bangunan (I)... 19 3.4.4 Faktor Reduksi Gempa (R)... 20 viii
3.4.5 Beban Geser Dasar Nominal Statik Ekuivalen (V)... 21 3.4.6 Beban Geser Dasar Akibat Gempa Sepanjang Tinggi Gedung (F i )... 21 3.5 Beban Gempa Dinamik (Respon Spektrum)... 22 3.6 Perkembangan Peta Bahaya Gempa di Indonesia... 23 3.6.1 Tahapan Pembuatan Respon Spektrum Desain... 24 3.6.2 Gaya Geser Dasar berdasarkan ASCE 7-10... 31 3.7 Kuat Perlu... 34 3.8 Kuat Rencana... 35 3.9 Perencanaan Pelat... 36 3.9.1 Pelat Satu Arah (One Way Slab)... 36 3.9.2 Pelat Dua Arah (Two Way Slab)... 38 3.9.3 Perhitungan Perencanaan Pelat Lantai... 40 3.9.4 Perhitungan Momen Tersedia Pada Pelat... 42 3.10 Analisis Struktur... 45 3.11 Redistribusi Momen... 45 3.12 Perencanaan Balok... 48 3.12.1 Balok Bertulangan Sebelah (tarik)... 48 3.12.2 Balok Bertulangan Rangkap... 50 3.13 Perencanaan Momen Kapasitas Balok... 53 3.13.1 Momen Kapasitas Negatif (M - kap )... 53 3.13.2 Momen Kapasitas Positif (M + kap )... 55 3.14 Perencanaan Balok Terhadap Geser... 57 3.15 Perencanaan Kolom... 66 3.15.1 Momen Rencana Kolom... 66 3.15.2 Gaya Aksial Rencana Kolom... 68 3.15.3 Desain Kolom... 69 3.15.4 Perencanaan Kolom Terhadap Geser... 80 3.15.5 Hubungan Pertemuan Balok Kolom (Beam Column Joint)... 82 3.16 Perencanaan Pondasi... 87 3.16.1 Penentuan Pondasi Tiang Pancang... 87 3.16.2 Kontrol Terhadap Geser Satu Arah (sejauh d)... 88 ix
3.16.3 Kontrol Terhadap Geser Dua Arah (sejauh d/2)... 88 3.16.4 Penulangan Lentur... 89 3.16.5 Cek Kapasitas Lentur... 90 BAB IV METODE PENELITIAN... 94 4.1 Lokasi Penelitian... 94 4.2 Pemodelan Struktur... 94 4.2.1 Pelat... 94 4.2.2 Balok... 95 4.2.3 Kolom... 96 4.2.4 Pondasi... 96 4.3 Pembebanan Struktur... 97 4.3.1 Beban mati... 97 4.3.2 Beban hidup... 98 4.3.3 Beban Gempa... 99 4.4 Data Struktur... 101 4.5 Tahapan Analisis dan Desain... 101 BAB V ANALISIS DAN DESAIN... 103 5.1 Preliminary Design... 103 5.1.1 Kolom... 103 5.1.2 Balok... 105 5.1.3 Pelat Lantai... 106 5.2 Pembebanan Struktur... 108 5.2.1 Beban Mati... 108 5.2.2 Beban Hidup... 109 5.2.3 Beban Tambahan... 109 5.2.4 Beban Dinding... 110 5.2.5 Beban Gempa Statik Ekuivalen Berdasarkan SNI 03-1726- 2002... 110 5.2.6 Beban Gempa Statik Ekuivalen Berdasarkan ASCE 7-10 (Peta Zonasi Gempa 2010).... 115 5.3 Perencanaan Pelat... 119 5.3.1 Analisis Beban Gravitasi... 119 x
5.3.2 Desain Penulangan Pelat... 121 5.4 Analisis Struktur... 126 5.5 Perencanaan Balok... 128 5.5.1 Redistribusi Momen Balok... 128 5.5.2 Perencanaan Balok Terhadap Lentur... 129 5.5.3 Perencanaan Momen Kapasitas Balok... 139 5.5.4 Penulangan Balok Terhadap Geser... 141 5.5.5 Perhitungan Berat Besi Pada Balok... 146 5.6 Perencanaan Kolom... 150 5.6.1 Momen Ultimit Kolom... 150 5.6.2 Gaya Aksial Kolom... 151 5.6.3 Diagram Mn-Pn... 152 5.6.4 Perhitungan Gaya Geser Kolom... 158 5.6.5 Perencanaan Titik Pertemuan Balok Kolom... 162 5.6.6 Perhitungan Berat Besi Pada Kolom... 167 5.7 Perencanaan Pondasi Tiang Pancang... 170 5.7.1 Perencanaan pile cap... 174 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN... 178 6.1 Kesimpulan... 178 6.2 Saran... 179 DAFTAR PUSTAKA... xxv xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Percepatan puncak di batuan dasar Sb untuk probabilitas terlampaui 10% dalam 50 tahun (redaman 5%) sesuai Ringkasan Hasil Studi Tim Revisi Peta Gempa Indonesia 2010, DPU... 3 Gambar 1.2 Wilayah gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar dengan periode ulang 500 tahun (SNI 03-1726-2002)... 3 Gambar 3.1 Denah bangunan simetris... 16 Gambar 3.2 Respon spektrum gempa rencana wilayah gempa 2 (SNI 03-1726- 2002)... 19 Gambar 3.3 Peta MCE R 0,2 detik (Ringkasan Hasil Studi Tim Revisi Peta Gempa Indonesia 2010, DPU)... 25 Gambar 3.4 Peta MCE R 1 detik (Ringkasan Hasil Studi Tim Revisi Peta Gempa Indonesia 2010, DPU)... 25 Gambar 3.5 Tipikal respon spektrum di permukaan tanah untuk desain (Ringkasan Hasil Studi Tim Revisi Peta Gempa Indonesia 2010, DPU)... 30 Gambar 3.6 Lajur dan defleksi pelat satu arah (A. Kadir Aboe, 2002)... 37 Gambar 3.7 Lajur dan defleksi pelat dua arah (A. Kadir Aboe, 2002)... 38 Gambar 3.8 Penyaluran beban ke tumpuan untuk pelat dua arah dengan syaratsyarat batas yang sama pada empat tepi.... 40 Gambar 3.9 Diagram tegangan regangan pada pelat lantai... 40 Gambar 3.10 Flow chart perhitungan pelat... 43 Gambar 3.11 Flow chart momen tersedia pada pelat... 44 Gambar 3.12 Redistribusi momen (Widodo, 2000)... 47 Gambar 3.13 Distribusi tegangan - regangan balok bertulang sebelah... 49 Gambar 3.14 Distribusi tegangan regangan balok bertulangan rangkap... 51 Gambar 3.15 Distribusi tegangan regangan momen kapasitas negatif... 54 Gambar 3.16 Diagram tegangan - regangan pada balok tulangan rangkap yang dibalik fungsinya... 56 Gambar 3.17 Balok dengan keruntuhan akibat geser (Hardjasaputra dan Wiryanto, 2005)... 57 xii
Gambar 3.18 Balok portal dengan sendi plastis pada kedua ujungnya (Widodo, 2000)... 60 Gambar 3.19 Flow chart perhitungan balok bertulangan sebelah (Widodo, 2000)... 61 Gambar 3.20 Flow chart perhitungan balok bertulangan rangkap (Widodo, 2000)... 62 Gambar 3.21 Flow chart perhitungan momen tersedia pada balok (Widodo, 2000)... 63 Gambar 3.22 Flow chart perhitungan momen kapasitas balok (Widodo, 2000). 64 Gambar 3.23 Flow chart perhitungan geser pada balok (Widodo, 2000)... 65 Gambar 3.24 Momen lentur sendi plastis pada kedua ujung balok (Widodo, 2000)... 67 Gambar 3.25 Skema distribusi gaya aksial dalam satu tingkat (Widodo, 2000). 69 Gambar 3.26 a) Penampang kolom dan b) Diagram tegangan kolom (Widodo, 2000)... 71 Gambar 3.27 a) Penampang kolom, b) Diagram regangan kolom, c) Gaya dalam (Widodo, 2000)... 72 Gambar 3.28 Flow chart penulangan kolom bagian I (Widodo, 2000)... 77 Gambar 3.29 Flow chart penulangan kolom bagian II (Widodo, 2000)... 78 Gambar 3.30 Flow chart diagram interaksi Mn-Pn (Widodo, 2000)... 79 Gambar 3.31 Flow chart penulangan geser kolom (Widodo, 2000)... 81 Gambar 3.32 Hubungan balok kolom... 82 Gambar 3.33 Panel pertemuan balok dan kolom portal dalam kondisi terjadinya sendi plastis pada kedua ujung balok (SK SNI T-15-1991-03)... 83 Gambar 3.34 Flow chart penulangan beam column joint (Widodo, 2000)... 86 Gambar 3.35 Flow chart perhitungan jumlah tiang pondasi (Widodo, 2000)... 91 Gambar 3.36 Flow chart perencanaan dan perhitungan pile cap (Widodo, 2000)... 92 Gambar 3.37 Flow chart penulangan lentur pondasi (Widodo, 2000)... 93 Gambar 4.1 Pemodelan pelat lantai sebagai rigid diaphragm... 95 Gambar 4.2 Denah typical struktur gedung... 96 Gambar 4.3 Model struktur bangunan dalam ETABS v9.7.2... 97 xiii
Gambar 4.4 Respon spektrum gempa rencana berdasarkan SNI 03-1726-200299 Gambar 4.5 Respon spektrum gempa rencana berdasarkan ASCE 7-10... 100 Gambar 4.6 Kombinasi arah beban gempa... 101 Gambar 4.7 Flow chart analisis dan desain... 102 Gambar 5.1 Lokasi kolom yang digunakan untuk preliminary design... 104 Gambar 5.2 Lokasi pelat lantai yang digunakan untuk preliminary design... 106 Gambar 5.3 Potongan balok dan pelat lantai yang digunakan untuk preliminary design... 107 Gambar 5.4 Respon spektrum gempa rencana wilayah 2 (SNI 03-1726-2002)... 111 Gambar 5.5 Beban lateral ekuivalen Fi arah x... 114 Gambar 5.6 Beban lateral ekuivalen Fi arah y... 114 Gambar 5.7 Grafik respon spektrum peta zonasi gempa 2010... 116 Gambar 5.8 Grafik perbandingan gaya geser tiap lantai... 119 Gambar 5.9 Diagram tegangan - regangan pelat pada daerah tumpuan arah x 121 Gambar 5.10 Diagram tegangan - regangan pelat pada daerah lapangan arah x123 Gambar 5.11 Modeling gedung dalam ETABS v9.7.2... 126 Gambar 5.12 Momen lentur ultimit balok B 40/80 story I-IV... 128 Gambar 5.13 Tulangan sebelah, tulangan rangkap dan penulangan rangkap... 133 Gambar 5.14 Grafik perbandingan momen negatif dan momen positif balok di daerah tumpuan dan lapangan... 137 Gambar 5.15 Perbandingan luas tulangan lentur balok B 45/80... 138 Gambar 5.16 Rasio luas tulangan lentur balok B 45/80... 138 Gambar 5.17 Gaya geser balok... 141 Gambar 5.18 Gaya geser balok pada daerah sendi plastis dan luar sendi plastis... 142 Gambar 5.19 Perbandingan luas tulangan geser balok B 45/80... 145 Gambar 5.20 Rasio luas tulangan geser balok B 45/80... 146 Gambar 5.21 Perbandingan berat tulangan balok B 45/80... 149 Gambar 5.22 Rasio berat tulangan balok B 45/80... 149 Gambar 5.23 Diagram Mn-Pn 750x900 arah y... 157 Gambar 5.24 Perbandingan As kolom K1 (tengah)... 158 xiv
Gambar 5.25 Perbandingan luas tulangan geser kolom K1 (tengah)... 161 Gambar 5.26 Rasio luas tulangan geser kolom K1 (tengah)... 162 Gambar 5.27 Perbandingan luas tulangan BCJ kolom K1 (tengah)... 166 Gambar 5.28 Rasio As BCJ kolom K1 (tengah)... 166 Gambar 5.29 Perbandingan berat tulangan kolom kolom 750 x 900 (K1 tengah)... 169 Gambar 5.30 Rasio tulangan kolom 750 x 900 (K1 tengah)... 169 Gambar 5.31 Data hasil penyelidikan tanah berdasarkan nilai SPT... 170 Gambar 5.32 Konfigurasi kelompok tiang... 172 Gambar 5.33 Reaksi tiang pancang... 175 xv
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Koefisien ξ (SNI 03-1726-2002)... 17 Tabel 3.2 Faktor keutamaan gedung (I)... 20 Tabel 3.3 Parameter daktilitas struktur gedung (SNI 03-1726-2002)... 21 Tabel 3.4 Klasifikasi site didasarkan atas korelasi penyelidikan tanah lapangan dan laboratorium (SNI-2002, UBC-97, IBC-2009, ASCE 7-10).... 26 Tabel 3.5 Faktor amplifikasi untuk periode pendek (Fa)... 28 Tabel 3.6 Faktor amplifikasi untuk periode 1 detik (Fv).... 28 Tabel 3.7 Koefisien untuk batas atas dalam perhitungan periode (ASCE 7-10)... 31 Tabel 3.8 Perkiraan nilai parameter periode C 1 dan x (ASCE 7-10)... 32 Tabel 3.9 Faktor reduksi kekuatan (SK SNI T-15-1991-03)... 35 Tabel 3.10 Tebal minimum pelat (SK SNI T-15-1991-03)... 38 Tabel 5.1 Beban kumulatif dan dimensi kolom tiap lantai... 105 Tabel 5.2 Dimensi balok seluruh lantai... 105 Tabel 5.3 Berat struktur tiap lantai... 112 Tabel 5.4 Beban lateral ekuivalen dan gaya geser tiap lantai... 113 Tabel 5.5 Beban lateral ekuivalen dan gaya geser tiap lantai... 118 Tabel 5.6 Perbandingan gaya geser tiap lantai... 119 Tabel 5.7 Rekapitulasi hasil desain penulangan pelat lantai dan atap... 126 Tabel 5.8 Perbandingan momen negatif balok di daerah tumpuan... 136 Tabel 5.9 Perbandingan momen positif balok... 136 Tabel 5.10 Gaya-gaya internal pondasi maksimum pada kolom K1 (tengah)... 170 xvi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Analisis Struktur Gaya Gempa 2002 (ETABS v9.7.2) Lampiran B Analisis Struktur Gaya Gempa 2010 (ETABS v9.7.2) Lampiran C Desain Pelat Lampiran D Desain Balok Bedasarkan Gaya Gempa 2002 1. Redistribusi momen balok 2. Desain lentur balok 3. Momen kapasitas balok 4. Desain geser balok 5. Berat penulangan balok Lampiran E Desain Balok Berdasarkan Gaya Gempa 2010 1. Redistribusi momen balok 2. Desain lentur balok 3. Momen kapasitas balok 4. Desain geser balok 5. Berat penulangan balok Lampiran F Desain Kolom Berdasarkan Gaya Gempa 2002 1. Momen ultimit kolom 2. Gaya aksial kolom 3. Desain kolom 4. Desain geser kolom 5. Desain beam column joint 6. Berat penulangan kolom Lampiran G Desain Kolom Berdasarkan Gaya Gempa 2010 1. Momen ultimit kolom 2. Gaya aksial kolom 3. Desain kolom 4. Desain geser kolom 5. Desain beam column joint 6. Berat penulangan kolom Lampiran H Desain Pondasi Berdasarkan Beban 2002 Lampiran I Desain Pondasi Berdasarkan Beban 2010 xvii
DAFTAR NOTASI 1. Perencanaan gempa B = lebar area bangunan C = koefisien gempa dasar C d = koefisien gempa dasar d i f l = simpangan horizontal lantai tingkai ke - i = faktor kuat lebih beban dan bahan F n = gaya horizontal nominal akibat genpa H = tinggi portal gedung h i I K n R T = tinggi tingkat ke - i = faktor keutamaan bangunan = faktor jenis struktur = jumlah tingkat = faktor reduksi gempa = waktu getar gedung T 1 = waktu getar alami gedung V = gaya geser dasar W i = berat bagunan tingkat ke - i W t = berat total bangunan Ζ = koefisien maksimum waktu getar bangunan 2. Perencanaan Plat Lantai A s = luas tulangan a = tinggi blok beton desak ekuivalen b = lebar pelat tinjauan f c = kuat tekan beton yang disyaratkan f y h L y = tegangan leleh baja yang disyaratkan oleh tulangan = tinggi pelat = panjang bentang pelat lantai L x = lebar bentang pelat lantai m = perbandingan dari tulangan memanjang dari xviii
M lx = momen ultimit lapangan arah x M ly = momen ultimit lapangan arah y M tx = momen ultimit tumpuan arah x M ty = momen ultimit tumpuan arah y q D = beban mati terbagi rata q L = beban hidup terbagi rata q u = beban rencana terbagi rata R n = koefisien tahanan untuk perencanaan kuat ρb = rasio tulangan dalam keadaan seimbang ρ = rasio tulangan 3. Perencanaan Balok f c = kuat tekan beton yang disyaratkan f y = tegangan leleh baja yang disyaratkan oleh tulangan E s = modulus elastik tulangan ε c = regangan beton desak β 1 = konstanta berdasarkan mutu beton ε y ρ m = regangan baja tarik = rasio tulangan = perbandingan dari tulangan memanjang dari R b = koefisien tahanan untuk perencanaan kuat d = jarak titik berat tulangan tarik ke tepi beton tarik d = jarak titik berat tulangan desak ke tepi beton desak h = jarak titik berat tulangan tarik ke tepi beton tekan M - M + = momen negatif = momen positif εs' = regangan baja tekan. C c = gaya tekan beton T s = gaya tarik baja A s = luas tulangan tarik a = tinggi balok tegangan beton desak ekivalen φ = faktor reduksi kekuatan xix
4. Perencanaan Kolom a = tinggi blok tegangan beton desak ekuivalen a b =tinggi blok tegangan beton desak ekuivalen kolom dalam kondisi balance A s = luas tulangan tarik A s = luas tulangan desak A g = luas bruto penampang b = lebar penampang kolom β 1 = konstanta berdasarkan mutu beton C c = gaya tekan beton C s = gaya tekan tulangan C s1 = gaya tekan tulangan C s2 = gaya tekan tulangan d = jarak dari sisi tekan terluar ke pusat tulangan desak d = jarak dari sisi tekan terluar ke pusat tulangan tarik e b ε c = eksentrisitas pada keadaan seimbang = regangan beton E c = modulus elastisitas beton ε s = regangan baja E s = modulus elastisitas baja tulangan f c = kuat tekan beton yang disyaratkan f s = tegangan tulangan tarik f s = tegangan tulangan tekan f y h H = tegangan leleh baja yang disyaratkan oleh tulangan = jarak dari sisi tekan terluar ke pusat tulangan tarik = tinggi penampang kolom h k = tinggi bersih kolom K = faktor kekuatan struktur berdasarkan tingkat daktilitas struktur l i l a = panjang netto balok kiri = panjang netto balok kanan M D = momen akibat beban mati M L = momen akibat beban hidup M E = momen akibat beban gempa xx
M n = momen nominal M nb = momen nominal kolomj dalam kondisi balance M u,k = momen ultimit kolom M u,k a = momen ultimit kolom atas joint M u,k b = momen ultimit kolom bawah joint M kap,ki = momen kapasitas ujung balok kiri M kap,ka = momen kapasitas ujung balok kanan N E = gaya aksial akibat beban gempa N u,k = gaya aksial ultimit kolom N u,k max = gaya aksial ultimit kolom maksimum N g,k = gaya aksial ultimit kolom akibat beban gravitasi ω = dynamic magnification factor P b = gaya aksial kolom dalam keadaan balance P D = gaya aksial kolom akibat beban mati P L = gaya aksial kolom akibat beban hidup P E = gaya aksial kolom akibat beban gempa P n,k = gaya aksial nominal kolom V D,k = gaya geser kolom akibat beban mati V L,k = gaya geser kolom akibat beban hidup V E = gaya geser kolom akibat beban gempa V E,k = gaya geser kolom akibat beban gempa 5. Perencanaan Joint A g = luas bruto penampang A s = luas tulangan sengkang A sv = luas tulangan vertikal B j = lebar joint C ki = gaya beton desak kiri joint C ka = gaya beton desak kanan joint f c = kuat tekan beton yang disyaratkan f y = tegangan leleh baja yang disyaratkan oleh tulangan h a = tinggi kolom atas xxi
h b = tinggi kolom bawah h c = tinggi penampang kolom L ba = panjang balok kanan joint L bi = panjang balok kiri joint L ni = panjang netto balok kiri joint L na = panjang netto balok kanan joint M kap,ki = momen kapasitas ujung balok kiri M kap,ka = momen kapasitas ujung balok kanan N u,k = gaya aksial ultimit kolom T ki = gaya tulangan tarik kiri joint T ka = gaya tulangan tarik kana joint V jh = gaya geser arah horisontal pada joint V ch = gaya geser horizontal yang dapat disumbangkan oleh beton V sh = gaya geser yang ditahan sengkang V cv = gaya geser vertikal yang dikerahkan oleh beton V sv = gaya geser yang ditahan tulangan vertikal V jv = gaya geser vertikal pada joint ζ jh = tegangan ijin pada joint Z i = lengan momen gaya desak beton ke gaya tulangan tarik kiri joint Z a = lengan momen gaya desak beton ke gaya tulangan tarik kanan joint xxii