INTISARI Yogyakarta merupakan wilayah dengan intensitas gempa tinggi. Struktur bangunan gedung bertingkat tinggi yang terletak pada wilayah ini harus memiliki kekakuan yang cukup, sehingga apabila terjadi gempa tidak terjadi kerusakan yang dapat membahayakan pengguna. Penambahan struktur dinding geser merupakan salah satu cara untuk meningkatkan kekakuan. Pada penelitian ini dilakukan analisis kapasitas elemen struktur dan pengaruh dinding geser pada bangunan tingkat tinggi, dengan mengambil studi kasus Apartemen dan Kondotel Mataram City Yogyakarta. Bangunan ini terdiri dari dua tower 18 lantai dengan tinggi total 65,4 m. Ukuran kolom lantai Basement 2 sampai Lantai 1 900x900 mm dan Lantai 2 sampai Lantai 18 adalah 600x900 mm dengan jarak antar kolom maksimum 8m. Balok induk berdimensi 350x650 mm dan balok anak berukuran 250x500 mm. Penelitian pada Tugas Akhir ini dilakukan dengan perhitungan analitis yang didasarkan pada data teknis lapangan, mutu bahan, dan hasil analisis struktur dengan SAP2000 kemudian dilakukan analisis kekuatan dan kekokohan pada struktur. Analisis dilakukan berdasarkan SNI 03-2847-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, SNI 03-1726-2002 tentang Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, dan Uniform Building Code (UBC) 1997 Chapter 16 tentang Persyaratan Perancangan Struktur (Structural Design Requirement). Dalam penelitian ini dilakukan 3 macam modifikasi perletakan dinding geser untuk mengetahui pengaruh penambahan dinding geser terhadap waktu getar alami struktur. Dari hasil analisis yang telah dilakukan, struktur gedung ini memiliki kapasitas yang memadai untuk mendukung beban tetapi jika dilihat dari waktu getar alami sebesar 1,831 detik. Waktu getar maksimum yang diijinkan berdasarkan SNI 03-1726-2002 tentang gempa adalah 3,24 detik, sedangkan menurut Uniform Building Code (UBC) 1997 adalah 1,698 detik. Model struktur pertama dapat mereduksi waktu getar alami 1,53% menjadi 1,803 detik dengan pengurangan simpangan antar lantai sebesar 11,35% arah x dan 35,27% arah y. Model kedua dapat menghasilkan pengurangan waktu getar alami sebesar 5,08% sehingga menjadi 1,738 detik dengan pengurangan simpangan antar lantai 20,73% arah x dan 39,31% arah y. Penggabungan konfigurasi dinding geser model pertama dan kedua didapatkan waktu getar alami 1,667 detik. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa penambahan dinding geser pada bangunan tingkat tinggi dapat menambah kekakuan struktur yang dapat dilihat dari penurunan waktu getar alami dan mengurangi simpangan antar lantai yang terjadi. Kata kunci: struktur dinding geser, waktu getar alami, simpangan antar lantai x
ABSTRACT Yogyakarta is a region with high seismic intensity. The structure of high-rise buildings located in this region should have sufficient stiffness so that no damage could harm users when earthquake occurred. The addition of shear wall structure is one way to increase stiffness of the building. This research is analyzing the capacity of structural elements and the influence of shear walls in high rise buildings, taking a case study at Mataram City Apartments and Condominium, Yogyakarta. The building consists of two towers. Each tower has 18 floors with a total height of 66.3 m. Dimension of column at the Basement 2 to the first floor is 900x900 mm while the dimension of column at the second floor until the eighteenth floor is 600x900 mm. The maximum distance between the columns is 8 m. Dimension of main beam is 350x650 mm and the dimension of stringer is 250x500 mm. Analytical calculations in this research based on technical data field, quality of materials, and the results of structural analysis with SAP2000. After that, this research will calculate strength of the structure. The analysis based on SNI 03-2847-2002, SNI 03-1726-2002, and the Uniform Building Code (UBC) 1997 Chapter 16 on Requirements Design Structure. Three modification of the shear wall layouts in this research are use to understanding about the effect of adding shear walls to the natural vibration time. Based on the analysis and calculation, the structure has adequate capacity to support the load with the natural vibration period of 1.831 seconds. Maximum allowable vibration time by SNI 03-1726-2002 is 3.24 seconds, while the Uniform Building Code (UBC) is 1.698 seconds. First model can decrease the natural vibration period of 1.53 % to 1.803 seconds with a drift reduction of 11.35 % in the x axis and 35.27 % in y axis. The second model can decrease the natural vibration period by 5.08 % to be 1.738 seconds with drift reduction is 20.73 % the x axis, 39.31 % and y axis. The merged models have the natural vibration structure of 1,667 seconds. Based on this research, it can be concluded that the addition of shear walls in buildings can increase the high level of structural stiffness as the decrease in the time natural vibration and reduces drift floor. Key words: shear walls structure, natural vibration time, drift floor xi
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan nikmat dan karunia-nya sehingga tugas akhir yang berjudul Perilaku Struktur Gedung 18 Lantai dengan Dinding Geser sebagai Penahan Gaya Gempa (Studi Kasus Apartemen dan Kondotel Mataram City Yogyakarta) ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas Akhir ini diselesaikan guna memperoleh gelar derajat sarjana Teknik Sipil di Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Tugas akhir ini menganalisis perilaku struktur gedung 18 lantai dengan dinding geser sebagai penahan gaya gempa dengan mengambil studi kasus Apartemen dan Kondotel Mataram City Yogyakarta. Selama penulisan tugas akhir ini penulis mendapatkan bantuan dari banyak pihak. Penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Prof. Ir. Bambang Suhendro, M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. 2. Ir. Suprapto Siswosukarto, Ph.D selaku dosen pembimbing dan penguji tugas akhir, atas semua bimbingan selama penyusunan tugas akhir ini. 3. Dr. Ir. H. Muslikh, M.Sc., M.Phil. dan Ir. Dewanti, M.S. selaku dosen penguji tugas akhir, atas perbaikan dan saran yang telah diberikan. 4. Arief Setiawan Budi Nugroho, S.T., M.Eng., Ph.D selaku dosen pembimbing akademik atas semua nasehat selama penulis menjadi mahasiswa S1. 5. Orang tua penulis atas semua dukungan dan kasih sayangnya. 6. Adhitya Yoga Purnama, atas doa dan motivasinya. 7. Astriana Hardawati, Risqi Faris Hidayat, Baskoro Abdi Praja, S.T., Angga Fajar Setiawan, S.T., Septian Hariadi, S.T., M.Eng., NMS Nugroho, S.T., atas bantuan dan semangatnya. xii
8. Teman-teman S1 Teknik Sipil 2010 dan S2 Struktur Pagi dan Sore 2013 atas dukungannya. 9. Pihak Mataram City yang telah mengizinkan penulis melakukan kerja praktik dan mengambil data yang digunakan untuk penulisan tugas akhir ini. 10. Semua guru SDN Mancasan, SMPN 1 Gamping, SMAN 1 Teladan Yogyakarta, berkat jasa-jasa beliau penulis dapat melanjutkan pendidikan ke Perguruan Tinggi. 11. Serta semua pihak yang telah membantu sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. Semoga bantuan dan doa yang telah diberikan kepada penulis mendapatkan balasan yang setimpal dari Allah SWT. Penulis menyadari tugas akhir ini belum tersusun secara sempurna, sehingga penulis mohon maaf. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat. Yogyakarta, Penulis xiii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan gedung bertingkat selalu meningkat setiap waktu terutama karena meningkatnya jumlah penduduk dan berkurangnya lahan untuk permukiman. Tingginya permintaan akan hunian menjadikan faktor meningkatnya pembangunan gedung bertingkat yang berfungsi sebagai hunian seperti apartemen dan kondotel. Wilayah Indonesia terletak di atas lempeng tektonik. Apabila terjadi gerakan pada lempeng tersebut, maka akan terjadi getaran yang menimbulkan gempa di wilayah Indonesia. Oleh karena itu, Indonesia memiliki intensitas gempa yang tinggi. Gempa bumi di Indonesia yang banyak menimbulkan korban jiwa diantaranya gempa Aceh 2004, gempa Bantul 2006, gempa Padang 2009, dan lain-lain. Riwayat bencana gempa bumi di Indonesia banyak menimbulkan korban jiwa yang diakibatkan oleh runtuhnya bangunan atau rumah yang menimpa korban. Indonesia telah memiliki standar perencanaan ketahanan gempa pada bangunan gedung yaitu SNI 03-1726-2002. Dengan adanya SNI tersebut, diharapkan perencanaan bangunan di Indonesia mengacu pada aturan tersebut sehingga apabila terjadi gempa, maka bangunan tidak menimbulkan banyak korban lagi. Gempa merupakan beban lateral yang diperhitungkan dalam perencanaan bangunan agar bangunan tetap aman apabila terjadi beban tersebut. Kekuatan gedung untuk menanggulangi beban gempa tergantung pada kekakuan dan koefisien redaman gedung, dengan pertimbangan sifat-sifat plastis gedung. Kekuatan elastis gedung harus semakin besar seiring dengan semakin pentingnya fungsi gedung. 1
2 Paulay dan Priestley (1992) memperkenalkan tiga sistem struktur yang dapat digunakan untuk meningkatkan daya tahan gedung bertingkat terhadap gempa yaitu: sistem struktur rangka, sistem dinding struktural (dinding geser), dan sistem ganda yang merupakan gabungan struktur rangka dan dinding struktural (dinding geser). Perbedaan di antara ketiga macam sistem struktur tersebut berkaitan dengan kemampuan dalam menahan gaya lateral. Sistem gabungan berupa rangka dan dinding struktural dapat menahan gaya lateral yang lebih besar dibandingkan dengan kedua sistem lainnya. Pada Gambar 1.1 di bawah ini merupakan contoh bangunan apartemen dan kondotel yang terletak di Yogyakarta dengan sistem struktur rangka dan dinding struktural. Gambar 1.1 Rencana arsitektural Apartemen dan Kondotel Mataram City (Sumber: www.mataramcity.com) Menurut Wikipedia.org, apartemen adalah sebuah model tempat tinggal yang hanya mengambil sebagian kecil ruang dalam suatu bangunan. Suatu bangunan apartemen dapat memliki puluhan dahkan ratusan unit apartemen. Status kepemilikan apartemen berupa Hak Milik Atas Satuan Rumah Susun (HMSRS) atau strata tittle yaitu pemilik unit apartemen memiliki secara mutlak unit apartemen tersebut namun ada bagian dari keseluruhan tanah atau bangunan tersebut yang dimiliki bersama dengan pemilik apartemen yang lain.
3 Kondotel atau kondominium hotel adalah suatu bagunan yang difungsikan sebagai kondominium dan hotel. Kondominium merupakan istilah untuk suatu unit dalam apartemen yang telah dimiliki seseorang. Kondotel ini dapat digunakan oleh pemiliknya ketika liburan dan ketika tidak digunakan maka pemilik dapat memanfaatkan pemasaran dan manajemen dari pengelola atau jaringan hotel untuk menyewakannya (Wikipedia.org). Dalam penelitian Tugas Akhir ini dilakukan analisis perilaku struktur bangunan bertingkat tinggi dengan dinding geser sebagai penahan gaya lateral. Objek penelitian Tugas Akhir ini adalah bangunan gedung 18 lantai yaitu Apartemen dan Kondotel Mataram City Yogyakarta seperti yang dapat dilihat pada Gambar 1.1. Gedung ini dipilih sebagai objek penelitian karena gedung ini terdiri dari 18 lantai dengan tinggi 65,4 m sehingga memerlukan kekakuan yang cukup dalam menahan gaya lateral. Salah satu cara meningkatkan kekakuan pada bangunan bertingkat tinggi adalah dengan menambahkan dinding geser. 1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan persyaratan teknis, bangunan bertingkat tinggi tidak hanya memiliki kekuatan (strength) yang memadai tetapi harus memiliki kekakuan lateral yang cukup sehingga memberikan layanan (serviceability) kepada pengguna ketika terjadi beban rencana. Parameter kemampuan layan gedung yang terkait dengan kenyamanan pengguna berupa waktu getar alami dan simpangan antar lantai (displacement). Apakah Mataram City sebagai gedung tinggi dapat memenuhi persyaratan waktu getar alami dan simpangan antar lantai maksimum yang diizinkan? 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini yaitu: 1. Mengetahui stabilitas dan keamanan bangunan gedung Mataram City,
4 2. Mengetahui pengaruh struktur dinding geser sebagai sistem penahan beban lateral terhadap waktu getar alami struktur dan displacement yang terjadi. 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat dari Tugas Akhir ini yaitu: 1. Mengetahui pengaruh sistem penahan beban lateral (dinding geser) pada gedung bertingkat tinggi dengan studi kasus bangunan Apartemen dan Kondotel Mataram City sehingga didapatkan gedung yang memiliki keamanan berupa kekuatan (strength), kekakuan (stiffness), dan layanan (serviceability) yang memenuhi persyaratan. 2. Dapat dijadikan sebagai bahan evaluasi dan masukan kepada pihak pengelola Mataram City. 3. Menambah referensi ilmu pengetahuan khususnya tentang penggunaan dinding geser dalam bangunan tingkat tinggi. 1.5 Batasan Penelitian Batasan penelitian dalam Tugas Akhir ini yaitu: 1. Pemodelan struktur tiga dimensi, input beban dan analisis struktur menggunakan program SAP2000, 2. Pembebanan yang diberikan pada struktur berupa beban mati, beban hidup, dan beban gempa, 3. Dinding geser yang digunakan pada struktur eksisting berdimensi panjang 3.420 mm, tebal 350 mm dan 2.800 mm, tebal 350 mm. Pada struktur modifikasi digunakan dinding geser dengan dimensi panjang 5.980 mm dan tebal 350 mm, 4. Dinding (termasuk jendela) tidak dimodelkan dan tidak diperhitungkan karena penulis tidak dapat mendapatkan gambar arsitektural mengenai letak maupun material dinding,
5 5. Analisis menggunakan SAP2000 dilakukan sejumlah 18 mode sesuai dengan jumlah lantai yaitu 18 dengan analisis gempa menggunakan metode respons spektrum, 6. Pemodelan struktur dilakukan dengan 4 macam yaitu yang disebut sebagai struktur I, II, III, dan IV dan perhitungan waktu getar alami dihitung berdasarkan persyaratan SNI 03-1726-2002 dan Uniform Building Code (UBC) 1997 Chapter 16. 7. Peraturan yang diacu yaitu: a. SNI 03-1726-2002 tentang Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung, b. SNI 03-1727-1989 tentang Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, c. SNI 03-2847-2002 tentang Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung. d. Uniform Building Code (UBC) 1997 Chapter 16 tentang Persyaratan Perancangan Struktur. 1.6 Keaslian Penelitian Penelitian mengenai perancangan dinding geser telah dilakukan oleh beberapa peneliti terdahulu. Waluyandari (2006) pernah melakukan perancangan dinding geser L sebagai penahan beban dinamik pada bangunan tingkat tinggi. Penelitian terbaru tentang analisis dinding geser oleh Nantha (2012) membahas tentang analisis struktur dinding geser pada gedung 20 lantai pada Apartemen Gunawangsa Surabaya. Perbedaan Tugas Akhir ini dengan beberapa penelitian sebelumnya yaitu penelitian ini menggunakan desain struktural rencana bangunan Apartemen dan Kondotel Mataram City Yogyakarta sebagai studi kasus, parameter yang ditinjau dalam analisis hanya waktu getar alami dan simpangan antar lantai, dan dilakukan modifikasi perletakan dan jumlah dinding geser, sehingga penelitian ini bersifat asli.