BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Konsep Pemilihan Struktur Desain struktur harus memperhatikan beberapa aspek, diantaranya : Aspek Struktural ( kekuatan dan kekakuan struktur) Aspek ini merupakan aspek yang harus dipenuhi karena berhubungan dengan besarnya kekuatan dan kekakuan struktur dalam menerima beban beban yang bekerja, baik beban vertikal maupun horizontal. Aspek perawatan gedung Aspek yang berhubungan dengan kemampuan owner untuk mempertahankan gedung dari kerusakan yang terjadi. 2.2 Kriteria Dasar Perancangan Beberapa kriteria dasar yang perlu diperhatikan antara lain : Material Struktur Material struktur yang digunakan pada perencanaan gedung ini yaitu : a) Struktur baja Struktur baja sangat tepat digunakan pada bangunan bertingkat tinggi karena material baja mempunyai kekuatan serta tingkat daktilitas yang tinggi bila dibandingkan dengan material material struktur yang lain. Spesifikasi material yang digunakan dalam perencanaan struktur gedung ini adalah sebagai berikut : II-1

Tulangan Utama f y = 400 MPa Tulangan Geser f y = 240 MPa b) Struktur beton Struktur beton banyak digunakan pada bangunan tingkat menengah sampai dengan bangunan tingkat tinggi.struktur ini paling banyak digunakan bila dibandingkan dengan struktur lainnya karena struktur ini lebih monolit dan mempunyai umur rencana yang cukup panjang. Spesifikasi material yang digunakan dalam perencanaan struktur gedung ini adalah sebagai berikut : Lantai 1-6 Lantai 7-Roof fc = 35 MPa fc = 30 MPa 2.3 Konfiguraasi struktur bangunan Konfigurasi horizontal Denah bangunan ini memiliki bentuk yang sederhana, kompak, dan simetris tanpa mengesanpingkan unsur estetika. Hal itu bertujuan agar struktur mempunyai titik pusat kekakuan yang sama dengan titik pusat massa bangunan atau memiliki eksentrisitas yang tidak terlalu besar sehingga tidak terjadi torsi. Konfigurasi Vertikal Konfigurasi struktur arah vertical mempunyai panjang bangunan yang lebih besar dari konfigurasi arah horizontal, tetapi tetap memiliki bentuk yang sederhana, kompak, dan simetris agar struktur mempunyai titik pusat kekakuan yang sama dengan titik pusat II-2

massa bangunan atau memiliki eksentrisitas yang tidak terlalu besar sehingga tidak terjadi torsi. Konfigurasi rangka struktur Ada dua macam yaitu : rangka penahan momen yang terdiri dari konstruksi beton bertulang berupa balok dan kolom, dan rangka dengan diafragma vertikal, adalah rangka yang digunakan bila rangka structural tidak mencukupi untuk mendukung beban horizontal (gempa) yang bekerja pada struktur. Dapat berupa dinding geser (shearwall) yang dapat juga berfungsi sebagai core wall. Konfigurasi keruntuhan struktur Perencanaan struktur di daerah gempa terlebih dahulu harus ditentukan elemenkritisnya.mekanisme tersebut diusahakan agar sendi-sendi plastis terbentukpada balok terlebih dahulu dan bukannya pada kolom.hal ini dimaksudkankarena adanya bahaya ketidakstabilan akibat perpindahan balok jauh lebih kecildibandingkan dengan kolom, selain itu kolom juga lebih sulit untuk diperbaikidaripada balok sehingga harus dilindungi dengan tingkat keamanan yang lebihtinggi.oleh sebab itu konsep yang diterapkan adalah kolom harus lebih kuatdaripada balok (strong coloum weak beam).oleh karena perencanaan ini beradadalam zona gempa ringan maka prinsip yang digunakan adalah disain biasa. 2.4 Perencanaan Struktur Atas Struktur atas adalah bangunan gedung yang secara visual berada di atas tanah yang terdiri dari atap, pelat, tangga, lift, balok anak dan struktur portal utama yaitukesatuan antara balok, kolom dan shear wall.perencanaan struktur portal utama direncanakan dengan II-3

menggunakan prinsip strong columm weak beam, dimana sendi sendi plastis diusahakan terletak pada balok. 2.5 Metode Analisis Gedung Struktur Beton 2.5.1 Tinjauan terhadap beban lateral (gempa) Kestabilan lateral dalam desain struktur merupakan faktor yang sangat penting, karena gaya lateral tersebut akan mempengaruhi elemen elemen vertikal dan horizontal dari struktur. Beban lateral yang sangat berpengaruh adalah beban gempa dimana efek dinamisnya menjadikan analisisnya lebih kompleks. Pada dasarnya ada dua buah moteda analis yang digunakan untuk menghitung pengaruh beban gempa pada struktur yaitu : 1. Metode analisis statik Analisa statik merupakan analisa sederhana untuk menentukan pengaruh gempa yang hanya digunakan pada bangunan sederhana dan simetris, penyebaran kekakuan massa merata, dan tinggi struktur kurang dari 40 meter. Analisa statik pada prinsipnya adalah menggantikan beban gempa dengan gaya-gaya statik ekivalen yang bertujuan menyederhanakan dan memudahkan perhitungan. Metode ini disebut juga Metode Gaya Lateral Ekivalen (Equivalent Lateral Force Method), yang mengasumsikan besarnya gaya gempa berdasarkan hasil perkalian suatu konstanta / massa dari elemen tersebut. Besarnya beban geser dasar nominal statik ekivalen V yang terjadi di tingkat dasar menurut Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002 pasal 6.1.2) dapat dihitung menurut persamaan: II-4

Dimana : V= Beban gempa dasar nominal Wt= Berat total struktur sebagai jumlah dari beban beban berikut ini : 1. Beban mati total dari struktur bangunan gedung 2. Beban tetap total dari seluruh peralatan dalam struktur bangunan gedung harus diperhitungkan. C = Faktor spectrum respon gempa yang didapat dari spectrum respon gempa rencana menurut grafik C-T (gambar 2.1) I = Faktor keutamaan struktur ( Tabel 2.1 ) R = Faktor reduksi gempa ( Tabel 2.2 ) II-5

Tabel 2.2 Faktor Daktilitas (μ) dan Faktor Reduksi ( R ) (lanjutan) II-7

2. Metode analisis dinamik Analisa dinamik pada perencanaan gedung tahan gempa diperlukan untuk evaluasi yang lebih akurat dari gaya-gaya gempa yang bekerja pada struktur serta untuk mengetahui perilaku dari struktur akibat pengaruh gempa yang sifatnya berulang. Analisa dinamik perlu dilakukan pada struktur bangunan tidak beraturan dengan karakteristik sebagai berikut: - Gedung dengan konfigurasi struktur yang tidak beraturan - Gedung dengan loncatan bidang muka yang besar - Gedung dengan kekakuan tingkat yang tidak merata - Gedung yang tinngginya lebih dari 40 meter Daktilitas struktur bangunan gedung tidak beraturan harus ditentukan yang representative mewakili daktilitas struktur 3D. Tingkat daktilitas tersebut dapat dinyatakan dalam faktor reduksi gempa R representative, yang nilainya dapat dihitung sebagai nilai rerata berbobot dari faktor reduksi gempa untuk 2 arah sumbu koordinat ortogonal dengan gaya geser dasar yang dipikul oleh struktur bangunan gedung dalam masing-masing arah tersebut sebagai besaran pembobotnya menurut persamaan: dimana Rx dan Vx adalah faktor reduksi gempa dan gaya geser dasar untuk pembebanan gempa dalam arah sumbu-x, sedangkan Ry dan Vy faktor reduksi gempa dan gaya geser dasar untuk pembebanan gempa dalam arah sumbu-y. II-8

Metoda ini hanya dipakai apabila rasio antara nilai-nilai faktor reduksi gempa untuk reduksi dua arah pembebanan gempa tersebut tidak lebih dari 1,5. Nilai akhir respon dinamik struktur bangunan gedung terhadap pembebanan gempa nominal dalam suatu arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari 80% nilai respon gempa yang pertama. Bila respon dinamik struktur bangunan gedung dinyatakan dalam gaya geser dasar nominal Vt maka persyaratan tersebut dapat dinyatakan menurut persamaan: Vt 0.8V1 (2.9) dimana V1 adalah gaya geser dasar nominal sebagai respons ragam yang pertama terhadap pengaruh Gempa Rencana menurut persamaan : dengan C1 adalah nilai Faktor Respon Gempa yang di dapat dari spektrum Respons Gempa Rencana untuk waktu getar alami pertama T1. Perhitungan respon dinamik struktur bangunan gedung tidak beraturan terhadap pembebanan Gempa Nominal, dapat dilakukan dengan metoda analisis ragam spektrum respon dengan memakai diagram spektrum respon gempa rencana berdasar wilayah gempa dengan periode ulang 500 tahun Dalam hal ini, jumlah ragam vibrasi yang ditinjau dalam penjumlahan respon ragam menurut metode ini harus sedemikian rupa, sehingga partisipasi massa ragam efektif dalam menghasilkan respon total harus mencapai sekurang-kurangnya 90%. II-9

2.6 Simpangan antar tingkat Pemeriksaan simpangan antar tingkat (story drift) dilakukan pada 2 (dua) kondisi, yaitu : Kondisi Layan Untuk kondisi layan, batas maksimum simpangan antar tingkat yang diperbolehkan adalah nilai terkecil dari : Kondisi Ultimit Pada kondisi ultimit, nilai simpangan antar tingkat terlebih dahulu dikalikan dengan faktor pengali : 0,7 x R Batas maksimum simpangan yang diperbolehkan dalam kondisi ini adalah sebesar : δ < 0,02 x H 2.7 Desain Balok Desain penulangan balok dilakukan oleh software ETABS dan hasilnya ditampilkan dalam tugas akhir ini. Adapun metode perhitungan yang dilakukan oleh software tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut : Konsep Perhitungan Balok Pembesian lentur atas dan bawah pada penampang balok direncanakan pada penampang di titik titik tertentu sepanjang bentangan balok ( yaitu pada kedua ujung dan pada II-10

tengah bentang balok ). Langkah langkah berikut dipergunakan pada perencanaan pembesian pada tiap tiap penampang : Menentukan nilai terbesar momen terfaktor (positif dan negatif) untuk setiap kombinasi pembebanan yang direncanakan Penentuan tinggi blok tegangan tekan beton Kontrol tinggi blok tegangan tekan terhadap tinggi blok tegangan tekan ijin Menentukan jumlah besi tulangan Diasumsikan bahwa beban aksial ultimit rencana tidak melebihi 0.1 fc Ag, sehingga seluruh balok direncanakan terhadap lentur dan geser utama saja. Pada setiap kondisi perencanaan lentur, untuk memenuhi persyaratan daktilitas penampang balok, pembesian tarik minimum dan maksimum yang diijinkan dibatasi pada nilai tertentu. 2.8 Desain Pembesian Geser Balok Perencanaan pembesian geser balok dilakukan pada minimal 3 lokasi (penampang) sepanjang balok terhadap semua kemungkinan kombinasi pembebanan sesuai peraturan perencanan. Prosedur berikut digunakan untuk mendapatkan desain pembesian geser pada sebuah penampang pada balok akibat kombinasi pembebanan yang menentukan (kondisi ultimit). Menentukan gaya geser ultimit terfaktor (Vu) Menentukan gaya geser yang ditahan oleh beton (Vc). Menentukan luas tulangan geser yang diperlukan untuk menahan kelebihan gaya geser yang tidak dapat ditahan oleh beton. II-11

2.9 Desain Kolom Sama seperti desain balok, desain penulangan kolom juga dillakukan oleh software ETABS yang hasilnya dilampirkan pada tugas akhir ini. Adapun prosedur perencanaan pembesian kolom yang dilakukan software tersebut adalah sebagai berikut : Membuat diagram interaksi 2 arah gaya aksial momen untuk semua tipe kolom yang akan didesain. Diagram interaksi 2 arah tipikal diperlihatkan pada Gambar 5-1 yang dibuat untuk persentase pembesian 1 8 persen (persentase pembesian ijin pada kolom rangka portal pemikul momen menengah dan biasa. Gambar 2.1 Diagram Interaksi Kolom Tipikal Gambar 2.2 Idealisasi Distribusi Regangan Untuk Pembuatan Diagram Interaksi II-12

Menghitung rasio kapasitas atau pembesian perlu untuk beban ultimit aksial dan momen (pada dua arah aksial ) terfaktor pada tiap penampang yang diperiksa / didesain. Rasio kapasitas ( Kapasitas dibagi beban ) 1. Gambar 2.3 Gambaran geometris dari rasio kapasitas kolom Perencanaan pembesian geser dilakukan berdasarkan gaya geser ultimit yang diderita kolom akibat semua kombinasi pembebanan pada sumbu kuat dan lemah penampang kolom. Gambar 2.4 Area Tegangan Geser (Acv) II-13

Desain Joint Balok - Kolom Desain joint balok-kolom termasuk pula dalam perhitungan yang dilakukan oleh software analisis struktur ETABS. Secara umum, prosedur perencanaan sambungan balok-kolom tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut: Menentukan beban aksial kolom ultimit (Pu) Menentukan gaya geser ultimit (Vuh) berdasarkan persamaan: VVuuh = TTLL+ TT VVuu Dimana : T L dan T R adalah gaya tarik tulangan baja berdasarkan kekuatan nominalnya. Menentukan area efektif sambungan Menentukan tegangan geser beton kritis Memeriksa tegangan geser yang terjadi pada area sambungan Menghitung tulangan geser yang diperlukan Memeriksa kapasitas lentur balok terhadap kolom berdasarkan prinsip strong columnweak beam 2.10 Desain Dinding Geser Desain dinding geser diperhitungkan pula oleh software analisis ETABS, yang uraiannya dapat dilihat dalam tugas akhir ini. Prosedur perhitungannya didasarkan pada strain compatibility design yang dapat diuraikan seperti berikut ini : II-14

Perencanaan Tulangan Lentur Dinding Geser Menentukan gaya aksial ultimit (Pu) dan momen ultimit (Mu) berdasarkan hasil analisis struktur Pembuatan konfigurasi tulangan pada penampang dinding geser sebagai input untuk pembuatan diagram interaksi Pembuatan diagram interaksi dengan memperhatikan faktor reduksi kekuatan Kontrol titik (Pu, Mu) terhadap kurva diagram interaksi dalam bentuk rasio OL/OC Perencanaan Tulangan Geser Dinding Geser Menentukan gaya aksial ultimit (Pu) dan momen ultimate (Mu) serta gaya geser ultimit (Vu). Pu dan Mu digunakan untuk perhitungan gaya geser kritis (Vc) Hitung gaya geser kritis beton Hitung kuat geser yang harus ditahan sengkang (V s ) Kontrol nilai V s serta V u terhadap batas yang diijinkan Menentukan luas tulangan geser yang diperlukan Pemeriksaan terhadap kondisi gempa elastik untuk memastikan pola keruntuhan geser tidak terjadi 2.11 Desain Pelat Sistem pelat yang digunakan dalam bangunan adalah sistem pelat dua arah biasa (one way slab dan ordinary two-way slab system). Perencanaan pembesian yang dilakukan untuk sistem slab ini berdasarkan metode kekuatan ultimit biasa dan mirip dengan II-15

pembesian longitudinal balok persegi. Umumnya sistem slab tidak memerlukan pembesian geser. 2.12 SNI 03-1726-2012 Kombinasi sistem perangai dalam arah yang berbeda Sistem penahan gaya gempa yang berbeda diijinkan untuk digunakan, untuk menahan gaya gempa di masing masing arah kedua sumbu orthogonal struktur. Bila sistem yang berbeda digunakan, masing masing nilai R, C d, Ω 0 harus dikenakan pada setiap sistem, termasuk batasan sistem struktur yang termuat dalam Tabel 2.3 di bawah ini. Tabel 2.3 Faktor R, C d, dan Ω 0 Untuk sistem penahan gaya gempa II-16

Tabel 2.3 Faktor R, C d, dan Ω 0 Untuk sistem penahan gaya gempa (lanjutan) II-17

Pada SNI 03-1726-2012 dijelaskan juga tentang pengaruh ketidakberaturan struktur terhadap gaya gempa, seperti terlihat pada tabel di bawah ini : Tabel 2.4 Ketidakberaturan horizontal pada struktur II-21

Tabel 2.5 Ketidakberaturan Vertikal Pada Struktur II-22

2.13 Proses Desain Struktur Menggunakan SNI 03-1726- 2002 dengan SNI 03-1726- 2012 Tabel 2.6 Proses Desain Stuktur Menggunakan SNI 03-1726-2002 dengan SNI 03-1726-2012 SNI 03-1726- 2002 SNI 03-1726- 2002 Menentukan Zona Gempa dari data tanah. Kombinasi Pembebanan: 1,4 DL 1,2 DL + 1,6 LL 1,2 DL + 1 LL ± 0,3 EX ± 1 EY 1,2 DL + 1 LL ± 1 EX ± 0,3 EY 0,9 DL ± 0,3 EX ± 1 EY 0,9 DL ± 1 EX ± 0,3 EY Menentukan percepatan gempa di batuan dasar Ss dan S 1 dengan menggukan software Spektra Indo. Kombinasi Pembebanan: 1,4 DL 1,2 DL + 1,6 LL 1,2 DL + 1 LL ± 0,3 (ρ Q E + 0,2 S DS DL) ±1 (ρ Q E + 0,2 S DS DL) 1,2 DL + 1 LL ± 1 (ρ Q E + 0,2 S DS DL) ± 0,3(ρ Q E + 0,2 S DS DL) 0,9 DL ± 0,3 (ρ Q E + 0,2 S DS DL) ±1 (ρ Q E + 0,2 S DS DL) 0,9 DL ± 1 (ρ Q E + 0,2 S DS DL) ± 0,3(ρ Q E + 0,2 S DS DL) Klasifikasi gedung (Beraturan atau Tidak Beraturan) Analisis respon spektrum Running ETABS Faktor Percepatan respon spectra gempa/c koefisien gempa Waktu getar alami fundamental (T) Pengaruh P-Delta Distribusi gaya geser Story drift Torsi Struktur Bangunan Luasan tulangan lentur Gaya dalam momen lentur terhadap struktural Klasifikasi gedung berdasarkan (Ketidakberaturan horizontal, Ketidakberaturan vertikal, faktor keutamaan gempa, Kategori desain seismik. Analisis respon spektrum Running ETABS Faktor Percepatan respon spectra gempa/c koefisien gempa Waktu getar alami fundamental (T) Pengaruh P-Delta Distribusi gaya geser Story drift Torsi Struktur Bangunan Luasan tulangan lentur Gaya dalam momen lentur terhadap struktural II-23