Kata kunci : Dinding Geser, Rangka, Sistem Ganda, Zona Gempa Kuat. Latar Belakang

DESAIN MODIFIKASI STRUKTUR GEDUNG MY TOWER DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM GANDA Angga Wahyudi Fajarianto 1, Mudji Irmawan 2 Jurusan Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh November (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya (60111) Kepulauan Indonesia merupakan wilayah yang rawan akan gempa. Oleh karena itu, sudah seharusnya dalam pembangunan infrastruktur dapat memenuhi syarat tahan gempa. Untuk itu diperlukan perancangan dan pengawasan khusus untuk menekan resiko yang terjadi akibat gempa. Salah satu sistem struktur yang dapat digunakan untuk bangunan tahan gempa adalah sistem ganda. Sistem ganda ( dual system ) adalah salah satu sistem struktur yang beban gravitasinya dipikul sepenuhnya oleh space frame ( Rangka ), sedangkan beban lateralnya dipikul bersama oleh space frame dan shear wall ( Dinding Geser / Dinding Struktur ). Menurut SNI 03-1726-2002 Pasal 5.2.3 space frame sekurangkurangnya memikul 25% dari beban lateral dan sisanya dipikul oleh shear wall. Karena shear wall dan space frame dalam dual system merupakan satu kesatuan struktur maka diharapkan keduanya dapat mengalami defleksi lateral yang sama, atau setidaknya space frame mampu mengikuti defleksi lateral yang terjadi. Shear wall adalah dinding geser yang terbuat dari beton bertulang dimana tulangan tersebut akan menerima gaya lateral terhadap gempa sebesar beban yang telah direncanakan. Dengan sistem ini, dimensi rangka utama dapat diperkecil karena adanya shear wall. Penggunaan sistem ganda ini dirasa lebih hemat dibandingkan dengan Sistem Rangka Pemikul Momen, karena dalam Sistem Rangka Pemikul Momen, semakin tinggi struktur gedung, maka semakin besar dimensi yang digunakan sehingga kemampuan struktur lebih banyak tebuang untuk menahan berat sendiri yang besar. Begitu pula dengan dual system dimana semakin tinggi gedung tersebut dan berada pada wilayah gempa kuat, maka semakin tebal pula shearwall yang dibutuhkan, sehingga berat shearwall juga semakin besar. Dalam pengajuan tugas akhir ini, penulis akan memodifikasi Gedung My Tower Surabaya yang terdiri dari 20 lantai. Bangunan tersebut akan direncanakan ulang dengan menggunakan Sistem Ganda yang terdiri dari 12 lantai dan akan dirancang di daerah Sukabumi yang merupakan wilayah gempa kuat. Kata kunci : Dinding Geser, Rangka, Sistem Ganda, Zona Gempa Kuat Latar Belakang Gedung My Tower ialah gedung yang mempunyai 20 lantai dan dibangun didaerah gempa rendah. Gedung My Tower tersebut terdapat di Surabaya. Gedung tersebut dibangun dengan menggunakan menggunakan beton bertulang biasa dengan menggunakan sistem cor di tempat. Karena Indonesia ditinjau dari lokasinya yang rawan gempa maka pembangunan insfrastruktur harus memenuhi syarat tahan gempa. Sehinga dapat memperkecil kerugian dan kecelakaan yang mungkin timbul akibat terjadinya gempa, mengingat tingginya resiko gempa di Indonesia. Maka dalam tugas akhir ini akan direncanakan gedung yang terdiri dari 12 lantai dan dirancang sebagai hotel di wilayah gempa kuat. Sistem ganda ( dual system ) ini memiliki tiga ciri dasar. Pertama, rangka ruang lengkap berupa sistem rangka pemikul momen ( SRPM ) yang penting berfungsi memikul beban gravitasi. Kedua pemikul beban lateral dilakukan oleh dinding geser dan sistem rangka pemikul momen ( SRPM ) dimana yang tersebut terakhir ini harus secara tersendiri sanggup memikul sedikitnya 25% dari beban dasar geser nominal V. Hal ini menyebabkan balok dan kolom mempunyai dimensi yang lebih kecil dibandingkan bila menggunakan sistem konvensional. Ketiga, dinding geser dan SRPM direncanakan untuk menahan beban V secara proporsional berdasarkan kekakuan relatifnya. Dinding geser ialah dinding yang terbuat dari beton bertulang dimana tulangan (1) Mahasiswa (2) Dosen pembimbing

tersebut akan menerima gaya lateral terhadap gempa sebesar beban yang telah direncanakan. Perumusan Masalah Perumusan Utama 1. Bagaimana merencanakan Gedung My Tower dengan menggunakan Sistem Ganda pada zona gempa kuat Perumusan Detail 1. Bagaimana merencanakan preliminari desain struktur 2. Bagaimana asumsi pembebanan setelah diadakan modifikasi 3. Bagaimana merencanakan elemen struktur primer 4. Bagaimana merencanakan elemen struktur sekunder 5. Bagaimana melakukan analisa struktur dengan program bantu SAP 2000 6. Bagaimana merencanakan pondasi struktur yang mendukung kestabilan struktur 7. Bagaimana menuangkan hasil perencanaan ke dalam gambar teknik Tujuan Tujuan perencanaan ulang gedung ini adalah : 1. Mendapatkan struktur gedung berlantai 12 yang dibangun dengan menggunakan sistem ganda pada wilayah gempa kuat. 2. Mendapatkan hasil pondasi yang mendukung kestabilan struktur. 3. Menuangkan hasil perhitungan dan perencanaan dalam gambar teknik. Batasan Masalah Batasan masalah dalam tugas akhir perancangan gedung ini adalah : 1. Tidak membandingkan kecepatan waktu pelaksanaan proyek konstruksi gedung menggunakan sistem ganda (dual system) dengan sistem lain nya 2. Tidak meninjau analisa biaya dan manajemen konstruksi. 3. Tidak membahas metode pelaksanaan di lapangan kecuali yang mempengaruhi perhitungan struktur. 4. Dalam perencanaan struktur memperhitungkan struktur atas dan struktur bawah. 5. Denah atap hanya digunakan sebagai pembebanan saja. 6. Perencanaan struktur bangunan terdiri dari 12 lantai. 7. Perencanaan tidak termasuk sistem utilitas, kelistrikan, dan sanitasi. Manfaat Diharapkan dengan berakhirnya Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat dalam bidang Teknik Sipil, yaitu dapat memberikan contoh penggunaan metode sistem ganda dalam pembangunan suatu gedung bertingkat di wilayah gempa kuat. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Tujuan dari perancangan bangunan tahan gempa adalah untuk mengurangi kerusakan yang masih dapat diperbaiki, membatasi ketidaknyamanan penghuni saat terjadi gempa, dan melindungi layanan bangunan yang vital serta menghindari korban jiwa. Peraturan Perancangan Peraturan yang digunakan antara lain : 1. Peraturan Beton Bertulang Indonesia (PBBI) 1971 2. SNI 03-2847-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung 3. SNI 03-1726-2012 Perencanaan Gempa Untuk Gedung 4. Pedoman Perancangan Pembebanan Indonesia Untuk Rumah dan Gedung (PPIUG) 1983 Kombinasi Pembebanan Kombinasi beban pada kondisi ultimate 1. 1,4D 2. 1,2D + 1,6L + 0,5(Lr atau R) 3. 1,2D + 1,6(Lr atau R) + (L atau 0,5W) 4. 1,2D + 1,0W + L + 0,5(Lr atau R) 5. 1,2D + 1,0E + L 6. 0,9D + 1,0W 7. 0,9D + 1,0E Penentuan beban gempa menurut SNI 03-1726-2012 : 2

Spektral percepatan Ss dan S1 Kategori resiko dan faktor keutamaan bangunan Klasifikasi situs dan koefisien situs (Fa dan Fv) Grafik Respon Spektrum Desain BAB III METODOLOGI Mulai Studi Literatur dan Pengumpulan Data Pemilihan Kriteria Desain Preliminari Desain Sistem Struktur Struktur Sekunder Pembebanan Not OK Sistem Ganda ( Dual System ) Untuk sistem ganda, rangka pemikul momen harus mampu menahan paling sedikit 25 persen gaya gempa desain. Tahanan gaya gempa total harus disediakan oleh kombinasi rangka pemikul momen dan dinding geser atau rangka bresing, dengan distribusi yang proporsional terhadap kekakuannya. Sistem Rangka Pemikul Momen ( SRPM ) SRPM ini mengembangkan kemampuan menahan beban gempa kuat lentur dari komponen struktur balok dan kolom. (Purwono dan Tavio 2007) Berdasarkan SNI 03-2847-2002, perencanaan pembangunan gedung bertingkat untuk daerah dengan resiko gempa tinggi menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dengan mengunakan konsep Strong Column Weak Beam yang merancang kolom sedemikian rupa agar bengunan dapat berespon terhadap beban gempa dengan mengembangkan mekanisme sendi plastis pada balok-baloknya dan dasar kolom. Dinding Geser ( Shear wall ) Menurut Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, SNI 03-2847-2002 (Purwono 2005), perencanaan geser pada dinding struktural untuk bangunan tahan gempa didasarkan pada besarnya gaya dalam yang terjadi akibat beban gempa. Analisa Struktur dengan Menggunakan ETABS v9.7.0 Kontrol OK Output Gaya Dalam Perhitungan Struktur Atas, terdiri dari: 1. Balok 2. Kolom 3. HBK 4. Dinding geser Perhitungan Struktur bawah Syarat OK Gambar Detail Hasil Perancangan Selesai Data bangunan : Jumlah lantai = 12 lantai Tinggi tiap lantai = 3,4 m Tinggi lantai basement = 5 m Tinggi total bangunan = 42,4 m Ukuran bangunan = 38,4 m x 48 m Fungsi bangunan = Apartement Data Material : f c = 35 MPa fy = 400 Mpa Not OK 3

BAB IV PRELIMINARY DESIGN Perencanaan Balok - Balok B1A (8 m), B2 (8 m), B3 (8 m), dan BA1 (8 m) Dimensi = 40/60 cm - Balok BA1 (8 m), BA2 (8 m) Dimensi = 25/45 cm Perencanaan Tebal Pelat Pelat lantai = 12 cm Perencanaan Kolom Tinggi Kolom = 3,4 m dan 5 m Dimensi Kolom = 80 cm x 80 cm Perencanaan Dinding Geser Panjang dinding geser = 8 m dan7,68 m Tebal dinding geser = 40 cm Tebal pelat tangga = 15 cm Tebal pelat bordes = 15 cm Diameter tulangan lentur = 16 mm 190 Jumlah injakan (n) = ( ) = 9 20 20 Kemiringan Tangga (α) = arc tan 25 = 38,66 Tebal pelat rata-rata = 22,8 cm Setelah dilakukan perhitungan didapatkan : - Penulangan pelat tangga Dipakai tulangan lentur D12-150 mm - Penulangan pelat bordes Dipakai tulangan lentur D12-150 mm - Penulangan balok bordes Dipakai tulangan lentur 4 Ø 16 Dipakai tulangan geser Ø10 250 mm. Perencanaan Balok Anak BAB V PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER Perencanaan Pelat Dimensi pelat =351,5 cm x 367,5 cm Tebal pelat = 12 cm Decking = 20 mm Diameter tulangan = 10 mm fy = 400 Mpa f c = 35 MPa Resume kebutuhan tulangan pada pelat : Pelat Lapangan & Tumpuan Arah X Lapangan & Tumpuan Arah Y Utama Pembantu Utama Pembantu Atap D10-200 Ø6-250 D10-200 Ø6-250 Tipikal D10-200 Ø6-250 D10-200 Ø6-250 Lantai D10-150 Ø6-250 D10-150 Ø6-250 Basement D10-150 Ø6-250 D10-150 Ø6-250 BAB VI PEMBEBANAN GEMPA Data perencanaan yang akan dipakai adalah sebagai berikut : Mutu beton (f c) : 35 Mpa Mutu baja tulangan (fy) : 400 Mpa Fungsi bangunan : Apartemen Tinggi bangunan : 42,4 m Jenis bangunan : Beton bertulang Dimensi balok induk : 40/60 cm 2 Dmensi kolom : 80 x 80 cm 2 Tebal shearwall : 40 cm Dimensi balok anak : 40/60 cm 2 Kategori resiko bangunan : Kategori IV Kelas situs : tanah keras Analisa Beban Gempa Perencanaan Tangga Data Perencanaan : Mutu beton (f c ) Mutu baja (f y ) Tinggi antar lantai Panjang bordes Tinggi injakan Lebar injakan = 35 Mpa = 400 Mpa = 340 cm = 150 cm = 20 cm = 25 cm 4

Pembagian wilayah gempa di atas, diperoleh Ss = 1,48 g untuk daerah Sukabumi Pembagian wilayah gempa diatas, diperoleh S 1 = 0,537 g untuk daerah Sukabumi Periode Waktu Getar Alami Fundamental Berdasarkan tipe struktur : T a1 = C t. hn x T ax1 = T ay1 = 0,0488 (42,4 m) 0,75 = 0,811 s T a maksimum = C u. T a minimum 1,4. 0.811 = 1,135 s T yang didapat dari analisis SAP 2000, yaitu: -Ta (U-S) : 1,009 s -Ta (B-T) : 0,982 s Nilai T(U-S) yang digunakan adalah 1,009 karena nilai T sap2000 terletak di dalam interval antara nilai Ta minimum dan Ta maksimum -Ta minimum < Ta SAP 2000 (U-S) < Ta maksimum Nilai T(B-T) yang digunakan adalah 0,982 karena nilai T sap2000 terletak di dalam interval antara nilai Ta minimum dan Ta maksimum -Ta minimum < Ta SAP 2000 (B-T) < Ta maksimum Spektrum Respon Desain Kontrol Simpangan Kontrol kinerja struktur akibat beban gempa arah sumbu X Tingkat hi δxe δx Δ Δ max m mm mm mm mm Ket. ATAP 43.4 30.7 168.9 14.9 34 OK 12 40 28.0 154.0 16.0 34 OK 11 36.6 25.1 137.9 16.4 34 OK 10 33.2 22.1 121.6 16.5 34 OK 9 29.8 19.1 105.1 16.3 34 OK 8 26.4 16.1 88.8 15.9 34 OK 7 23 13.2 72.8 15.3 34 OK 6 19.6 10.5 57.5 14.3 34 OK 5 16.2 7.9 43.2 13.1 34 OK 4 12.8 5.5 30.1 16.0 50 OK 3 7.8 2.6 14.0 7.8 34 OK 2 4.4 1.1 6.2 5.2 34 OK 1 1 0.2 1.0 1.0 10 OK Kontrol kinerja struktur akibat beban gempa arah sumbu Y Tingkat hi δxe δx Δ Δ max m mm mm mm mm Ket. ATAP 43.4 30.8 169.6 14.5 34 OK 12 40 28.2 155.1 15.7 34 OK 11 36.6 25.4 139.5 16.5 34 OK 10 33.2 22.4 123.0 16.5 34 OK 9 29.8 19.4 106.5 16.4 34 OK 8 26.4 16.4 90.1 16.1 34 OK 7 23 13.5 74.1 15.5 34 OK 6 19.6 10.7 58.6 14.6 34 OK 5 16.2 8.0 44.0 13.3 34 OK 4 12.8 5.6 30.7 16.7 50 OK 3 7.8 2.5 14.0 7.9 34 OK 2 4.4 1.1 6.0 5.1 34 OK 1 1 0.2 1.0 1.0 10 OK Kontrol Sistem Ganda Persentase Penahan Gempa (%) Kombinasi FX FY Dinding Geser Rangka Dinding Geser Rangka 1,2D+L+Ex 64 36 60 40 1,2D+L-Ex 64 36 61 39 1,2D+L+Ey 62 38 63 37 1,2D+L-Ey 62 38 63 37 0,9D+Ex 67 33 66 34 0,9D-Ex 67 33 66 34 0,9D+Ey 68 32 67 33 0,9D-Ey 68 32 67 33 Dapat dilihat melalui tabel jika rangka gedung memikul paling minimum 32 % dari beban gempa, dan sisanya dipikul oleh dinding geser. Sehingga persyaratan untuk Sistem Ganda telah terpenuhi. 5

Kontrol Partisipasi Massa Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY 1 1.009 0.00 63.90 0.00 0.00 63.90 2 0.982 63.70 0.00 0.00 63.70 63.90 3 0.604 0.04 0.00 0.00 63.80 63.90 4 0.269 0.00 12.70 0.00 63.80 76.60 5 0.266 9.80 0.00 0.00 73.60 76.60 6 0.238 0.00 0.02 0.00 73.60 76.60 7 0.234 0.10 0.00 0.00 73.70 76.60 8 0.220 7.60 0.00 0.00 81.30 76.60 9 0.219 0.00 4.70 0.01 81.30 81.30 10 0.181 0.00 0.04 0.14 81.30 81.30 11 0.161 0.06 0.00 0.00 81.40 81.30 12 0.143 0.00 2.30 0.16 81.40 83.60 13 0.135 4.20 0.00 0.00 85.60 83.60 14 0.135 0.00 2.90 0.25 85.60 86.50 15 0.104 3.80 0.00 0.00 89.40 86.50 16 0.103 0.00 3.50 0.07 89.40 90.00 17 0.075 2.60 0.00 0.00 92.00 90.00 18 0.066 0.00 2.20 0.16 92.00 92.20 19 0.031 6.50 0.00 0.00 98.50 92.20 20 0.030 0.00 6.60 0.11 98.50 98.80 Dari Tabel didapatkan bahwa pada mode 16 sudah didapatkan persentase partisipasi massa lebih dari 90% sehingga telah memenuhi persyaratan pada SNI 1726. BAB VII ANALISA STRUKTUR PRIMER Perencanaan Balok Induk Mutu beton (f c) : 35 Mpa Mutu baja tulangan (fy) : 400 Mpa Tebal decking : 40 mm Dari hasil perhitungan, semua balok induk direncanakan tipikal dengan menggunakan tulangan lentur 6D22/4D22 pada daerah tumpuan dan 5D22 pada daerah lapangan, dengan. Daerah sendi plastis (tumpuan) sepanjang 2h (tinggi balok) dari muka kolom dengan tulangan geser 3Ø10-100mm, sedangkan di luar sendi plastis menggunakan tulangan geser Ø10-250mm. Perencanaan Kolom Data Perencanaan : Tinggi kolom : 3,4m dan 5m Dimensi Kolom K1 : 80x80 cm 2 Dimensi Kolom K2 : 90x90 cm 2 Mutu beton (f c) : 35 Mpa Mutu baja tulangan (fy) : 400 Mpa Tebal decking : 40 mm Diameter tulangan utama : 22 mm Diameter tulangan sengkang : 16 mm Berdasarkan kombinasi beban, ternyata untuk kolom K1 800.800 memerlukan tulangan memanjang sebanyak 1,45 % atau 24D22, sedangkan untuk kolom K2 900.900 sebanyak 1,34% atau 28D22. Prosentase kolom ini sesuai syarat SNI 03-2847-2002 pasal 23.4.3.1 yaitu antara 1 % - 6 % telah dipenuhi Tulangan geser digunakan 4Ø10-100mm pada daerah tumpuan dan penyaluran (sepanjang 100 cm), sedangkan daerah lapangan menggunakan 4Ø10-100mm. Perencanaan Dinding Geser Data Perencanaan : Tinggi total Tinggi tiap lantai Tebal Bentang Mutu beton (f c) Mutu baja tulangan (fy) Tebal decking Diameter tulangan utama Diameter tulangan sengkang : 42,4 m : 3,4 m & 5 m : 40 cm : 8 m &7,68 m : 35 Mpa : 400 Mpa : 40 mm : 22 mm : 13 mm Dari perhitungan didapatkan : Tulangan geser vertikal = 148 D22 mm Tulangan geser horisontal = 2D13-200mm BAB VIII PERENCANAAN PONDASI Data tanah yang digunakan dalam perencanaan ini berupa data tanah hasi uji sondir. 6

Dari hasil perhitungan, untuk pondasi kolom digunakan tiang pancang sebanyak 24 buah. Penulangan Poer Dimensi : 5 m x 12,5 m x 2 m Dari hasil perhitungan, didapatkan kebutuhan untuk tulangan : Arah X : D25-50 Arah Y : D25-50 Pondasi direncanakan menggunakan tiang pancang produksi PT WIKA Klas A1 dengan : Diameter = 50 cm Kedalaman = 7 m Perencanaan Pondasi Kolom (P1) Dari hasil perhitungan, untuk pondasi kolom digunakan tiang pancang sebanyak 4 buah. Penulangan Poer Dimensi : 3,5 m x 3,5 m x 2 m Dari hasil perhitungan, didapatkan kebutuhan untuk tulangan : Arah X : D25-70 Arah Y : D22-70 Perencanaan Pondasi Kolom (P2) Kesimpulan BAB IX KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan keseluruhan hasil analisa yang telah dilakukan dalam penyusunan Tugas Akhir ini dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Dalam perencanaan struktur yang terletak pada zona gempa kuat, perlu dipertimbangkan adanya gaya lateral yang bekerja terhadap struktur. Hal ini disebabkan beban gempa ini sangat mempengaruhi dalam perencananaan struktur. 2. Dengan adanya shearwall, maka dapat mengurangi kebutuhan rangka dalam menerima gaya lateral tersebut Saran Berdasarkan hasil perencanaan yang telah dilakukan, maka disarankan : 1. Dalam perancangan dinding geser, sebaiknya dinding geser dirancang se-simetris mungkin untuk menghindari puntir yang besar. 2. Pada perancangan pondasi, bila antara masing-masing Poer saling berdekatan, sebaiknya semua poer tersebut dicor monolit menjadi satu. Karena bila tidak, akan sangat mempersulit proses pelaksanaan pengecoran di lapangan 3. Pada perencanaan struktur yang memerlukan analisa biaya, maka penentuan dimensi-dimensi struktur harus diupayakan sehemat mungkin, dengan tetap memerhatikan kebutuhan kekuatan struktur 7

DAFTAR PUSTAKA Rancangan Standarisasi Nasional Indonesia, 2010, SNI 03-1726-2010, Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung. Badan Standardisasi Nasional, 2002, SNI 03 1726 2002, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung, Bandung. Badan Standardisasi Nasional, 2012, SNI 03 1726 2012, Perencanaan Gempa Untuk Gedung, Bandung. Badan Standardisasi Nasional, 2002. SNI 03 2847 2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Bandung. Budiono, Bambang, dan Lucky Supriatna, 2011. Studi Komparasi Desain Bangunan Tahan Gempa Dengan Menggunakan SNI 03-1726-2002 dan RSNI 03-1726-201x. Purwono, Rachmat. 2005. Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember Press. Tavio dan Benny Kusuma. 2009. Desain Sistem Rangka Pemikul Momen dan Dinding Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember Press. Anugrah Pamungkas dan Erny harianty, Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa Bowles, C Joseph. Analisis dan Desain Pondasi. Departemen Pekerjaan Umum. 1983. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) Departemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik. 1979. Peraturan Beton Bertulang indonesia 1971 (PBI) Wahyudi, Herman, Daya Dukung Pondasi Dalam 8