Analisis dan Evaluasi Struktur Atas Tower C Grand Center Point Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010
ANALISIS DAN EVALUASI STRUKTUR ATAS TOWER C
GRAND CENTER POINT APARTEMENT TERHADAP BEBAN
GEMPA BERDASARKAN PETA GEMPA INDONESIA 2010
SEPTIANA WULANDARI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis dan Evaluasi
Struktur Atas Gedung Tower C Grand Center Point Apartement Terhadap Beban
Gempa Berdasarkan Peta Gempa 2010 adalah benar karya saya dengan arahan
dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2013
Septiana Wulandari
NIM F44090067
ABSTRAK
SEPTIANA WULANDARI. Analisis dan Evaluasi Struktur Atas Tower C Grand
Center Point Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa
Indonesia 2010. Dibimbing oleh ASEP SAPEI dan MUHAMMAD FAUZAN
Indonesia merupakan negara yang sangat rawan terhadap terjadinya gempa
karena letak wilayahnya di antara tiga lempeng bumi yang masih aktif, yaitu
Lempeng Pasifik, Lempeng Indo-Australia, dan Lempeng Eurasia. Banyaknya
gunung api juga mengakibatkan Indonesia menjadi negara yang rawan terhadap
bencana gempa bumi. Terjadinya gempa menghasilkan energi kuat yang dapat
menggoyangkan semua yang ada di permukaan bumi, termasuk bangunan
struktural seperti gedung. Tujuan diadakannya penelitian ini yaitu untuk
menganalisis dan mengevaluasi ketahanan struktur atas Tower C Grand Center
Point Apartement terhadap beban gempa berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010
menggunakan metode statik ekuivalen, respon spektrum, dan time history.
Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret-Juni 2013 menggunakan data sekunder
berupa Shop drawing gedung Grand Center Point Apartement, dan dianalisis
dengan software ETABS 9.7.2, serta Microsoft Excell. Langkah-langkah yang
dilakukan pada penelitian ini yaitu pengumpulan data, pemodelan struktur, analisa
pembebanan, analisa struktur, dan evaluasi struktur. Berdasarkan hasil analisis
yang dilakukan, pada kondisi tanpa gempa jumlah tulangan eksisting lebih besar
dari jumlah tulangan hasil analisis, sehingga pada kondisi ini struktur dikatakan
aman. Pada kondisi gempa statik dengan analisis static ekuivalen, pada beberapa
komponen masih terdapat banyak struktur yang tidak aman karena tulangan
eksisting lebih kecil dibandingkan dengan tulangan hasil analisis. Pada kondisi
gempa dinamik, khususnya dengan analisis respon spektrum, struktur lebih tidak
mampu menahan beban gempa dibandingkan pada saat kondisi statik. Hal ini
karena komponen struktur yang tulangan eksistingnya lebih kecil dibandingkan
dengan tulangan hasil analisis semakin banyak jumlahnya.
Kata kunci: etabs, gempa, respon spektrum, riwayat waktu, statik ekuivalen
ABSTRACT
SEPTIANA WULANDARI. Analysis and Evaluation Super Structure Of Tower C
Grand Center Point Apartement Against Earthquake Load Based on Indonesian
Earthquake Hazard Map 2010. Supervised by ASEP SAPEI and MUHAMMAD
FAUZAN
Indonesia is a very vulnerable country against earthquakes because of it is
located between three active earth slabs like Pacific, Indo-Australian, and Eurasia.
The number of volcanoes also make Indonesia become vulnerable too. The
occurrence of strong earthquakes produce an energy that can shake everything on
the Earth's surface, include tower building. The purpose of this research is to
analyze and evaluate the resistance of Tower C Grand Center Point Apartment
structure against earthquake load based on Indonesian Earthquake Hazard Map
2010 using static equivalent, respon spectrum and time history method. This
research was done in March-June 2013 used secondary data like Shop drawing of
Grand Center Point Apartment, then analyzed by ETABS 9.7.2, and Microsoft
Excell. Steps in doing this research is collecting data, modeling, structure loading,
structure analysis, and structure evaluation. The result of the analysis: the number
of the structure reinforcement without earthquake load is larger than the number of
the analyze reinforcement, so in this situation the structure is safe. On static
earthquake condition with static equivalent analysis, some component still have so
many unsafe structure because the existing reinforcement is smaller than the
analyze reinforcement. On the dynamic condition, especially with respon spectrum
analysis, the structure more weak to against earthquake load rather than on the
static condition. This is caused by the structure component with its existing
reinforcement which smaller than the analyze reinforcement is increase.
Keywords: etabs, earthquake, spectrum respon, static ekuivalen, time history
ANALISIS DAN EVALUASI STRUKTUR ATAS TOWER C
GRAND CENTER POINT APARTEMENT TERHADAP BEBAN
GEMPA BERDASARKAN PETA GEMPA INDONESIA 2010
SEPTIANA WULANDARI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Analisis dan Evaluasi Struktur Atas Tower C Grand Center Point
Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa
Indonesia 2010
Nama
: Septiana Wulandari
NIM
: F44090067
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Asep Sapei, MS
Pembimbing I
Muhammad Fauzan, ST, MT
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Yudi Chadirin, S.TP, M. Agr
Plh. Ketua Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji syukur dipanjatkan kehadirat Allah SWT karena atas karunia, rahmat dan
hidayah dari-Nya lah maka penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini dengan
judul “Analisis dan Evaluasi Struktur Atas Tower C Grand Center Point
Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa 2010”. Karya ilmiah
ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik di
Institut Pertanian Bogor.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebanyakbanyaknya kepada :
1. Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, M.S. selaku pembimbing akademik pertama yang
telah memberikan arahan dan bimbingan dalam penelitian dan penyusunan
skripsi
2. Muhammad Fauzan, ST. MT. selaku pembimbing akademik kedua yang telah
memberikan arahan dan bimbingannya selama melakukan penelitian.
3. Dr. Meiske Widyarti, M. Eng. selaku dosen penguji yang telah memberikan
banyak saran dan masukan.
4. Orang tua, adik-adik, dan keluarga besar yang selalu memberikan doa yang
tulus untuk kelancaraan pelaksanaan rangkaian penelitian.
5. Purnama Dwi Putra atas dukungan moral dan saran-sarannya.
6. Liestia Noviani dan Sari Yuniarini selaku teman-teman dari tingkat pertama
sebagai tempat bercerita, dan berkeluh kesah.
7. Dinanti, Sri Suryaningsih, dan Rahmenia Anisa selaku teman-teman
sebimbingan sebagai tempat bercerita, berbagi ide, diskusi dan berkeluh
kesah.
8. Seluruh teman-teman SIL angkatan 46 atas keceriaannya selama tiga tahun
menjalani kuliah bersama.
Terima kasih juga diucapkan kepada semua pihak-pihak yang tidak dapat
disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu dalam pembuatan usulan ini.
Semoga usulan ini dapat diterima dan bermanfaat bagi perkembangan ilmu
pengetahuan.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juli 2013
Septiana Wulandari
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
3
Struktur Bangunan Gedung
3
Pembebanan Struktur
3
Analisis Struktur
8
METODE
11
Waktu dan Tempat
11
Bahan
11
Alat
12
Prosedur Analisis Data
12
HASIL DAN PEMBAHASAN
14
SIMPULAN DAN SARAN
21
Simpulan
21
Saran
22
DAFTAR PUSTAKA
22
LAMPIRAN
24
RIWAYAT HIDUP
49
DAFTAR TABEL
1
Faktor keutamaan gempa berdasarkan RSNI 03-1726-201X
5
2
Kontrol nilai stability ratio arah x
18
3
Kontrol nilai stability ratio arah y
18
4
Hasil analisis penulangan pelat lantai
20
DAFTAR GAMBAR
1
Jenis-jenis tulangan geser
9
2
Peta lokasi pengambilan data
11
3
Tahapan penelitian
12
4
Grafik gempa El Centro analisis time history
15
5
Diagram story drift arah x terhadap ketinggian bangunan
16
6
Diagram story drift arah y terhadap ketinggian bangunan
16
7
Grafik gaya geser lantai arah x
17
8
Grafik gaya geser lantai arah y
17
DAFTAR LAMPIRAN
1
Ketidakberaturan horizontal pada struktur
24
2
Ketidakberaturan vertikal pada struktur
25
3
Beban hidup pada lantai gedung
26
4
Hasil analisis penulangan balok
27
5
Hasil analisis penulangan kolom
28
6
Hasil analisis penulangan dinding geser
31
7
Hasil perhitungan story drift static ekuivalen sumbu x
32
8
Hasil perhitungan story drift static ekuivalen sumbu y
32
9
Hasil perhitungan story drift respon spectrum sumbu x
33
10 Hasil perhitungan story drift respon spectrum sumbu y
33
11 Hasil perhitungan story drift riwayat waktu sumbu x
34
12 Hasil perhitungan story drift riwayat waktu sumbu y
34
13 Diagram alir perhitungan tulangan lentur balok
35
14 Diagram alir perhitungan tulangan geser balok
36
15 Diagram alir perhitungan tulangan torsi balok
36
16 Diagram alir perhitungan tulangan lentur kolom
37
17 Diagram alir perhitungan tulangan geser kolom
38
18 Diagram alir perhitungan tulangan pelat lantai
38
19 Diagram alir perhitungan tulangan dinding geser
39
20 Peta Gempa Indonesia Percepatan Batuan Dasar 1 detik
40
21 Peta Gempa Indonesia Percepatan Batuan Dasar 0.2 detik
41
22 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point arah selatan
42
23 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point arah utara
43
24 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point (extrude) arah
selatan
44
25 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point (extrude) arah
utara
45
26 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai ground floor 46
27 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai 1
46
28 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai 2
47
29 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai 3-roof
47
30 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai el+51.70 m
48
31 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai el+54.00 m
48
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara yang sangat rawan terhadap terjadinya gempa
karena letaknya di antara tiga lempeng bumi yang masih aktif, yaitu Lempeng
Pasifik, Lempeng Indo-Australia, dan Lempeng Eurasia. Posisi Indonesia yang
berada di antara tiga lempeng bumi ini sangat mempengaruhi aktifitas tanah dan
batuan. Salah satu aktifitas tersebut yaitu gempa bumi.
Banyaknya gunung api dan letak Indonesia terhadap lempeng bumi
mengakibatkan Indonesia menjadi negara yang rawan terhadap bencana gempa
bumi. Hal tersebut sesuai dengan teori-teori sebab terjadinya gempa, yaitu akibat
reruntuhan dari gua-gua yang cukup besar yang mungkin ada di bawah tanah,
akibat tabrakan (impact) batu meteor pada permukaan bumi, akibat letusan
gunung berapi yang disebut dengan gempa vulkanik, dan akibat kegiatan tektonik.
Kegiatan tektonik yang dimaksud dapat berupa proses pembentukan gununggunung, tarikan atau tekanan bagian benua-benua yang besar, dan gerakangerakan patahan lempeng bumi (fault). Gerakan patahan lempeng bumi
menyebabkan terjadinya pertemuan antara dua buah lempeng yang kemudian
sedikit demi sedikit berlanjut kepada tumbukan (subduksi/konvergensi)(Agus
2002). Zona subduksi atau daerah rawan gempa ini yaitu Pulau Sumatera, Jawa,
Nusa Tenggara, Maluku, dan Papua.
Terjadinya gempa menghasilkan energi yang kuat yang menjalar di
permukaan bumi dengan gelombang vertikal dan horizontal. Energi gempa kuat
tersebut dapat merobohkan bangunan struktural seperti gedung. Gedung yang
tidak memiliki ketahanan yang kuat terhadap beban gempa dapat bergoyang
bahkan sampai roboh atau runtuh dan membahayakan nyawa para penggunanya.
Analisis ketahanan gempa untuk bangunan gedung di Indonesia mengacu
pada SNI 03-1726-2002 tentang “Tata Perencanaan Ketahanan Gempa untuk
Bangunan Gedung”. Namun pada tahun 2010, peraturan ini sudah direvisi dengan
dikeluarkannya RSNI 03-1726-201X beserta dengan Peta Gempa Indonesia.
Perubahan peraturan gempa ini didasarkan pada kejadian-kejadian gempa pada
abad 20 yang menimbulkan kerusakan besar khususnya pada struktur, seperti
gempa Aceh 2004. Peraturan terbaru ini memperhitungkan lebih banyak
komponen sehingga diharapkan struktur yang didesain dapat aman terhadap beban
gempa.
Grand Center Point Apartement merupakan apartemen kelas menengah ke
bawah yang memiliki empat tower dengan kapasitas 1822 unit. Melihat fungsinya
sebagai tempat tinggal yang memiliki daya tampung besar bagi masyarakat, dalam
perencanaannya bangunan ini harus mampu bertahan terhadap gempa dengan baik
sehingga resiko dalam kegagalan struktur dapat terhindarkan. Ketahanan struktur
terhadap gempa tersebut dapat dianalisis menggunakan software ETABS dengan
bermodalkan data Shop drawing atau gambar acuan pelaksanaan struktur dari
pihak kontraktor pelaksana.
2
Perumusan Masalah
Bertitik tolak dari latar belakang masalah di atas permasalahan pokok yang
ada antara lain sebagai berikut :
1. Mengevaluasi ketahanan struktur terhadap beban gempa.
2. Membandingkan hasil analisis statik ekuivalen, respon spektrum, dan riwayat
waktu yang paling cocok untuk menganalisis tower C Grand Center Point
Apartement.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan diadakannya penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Menganalisis ketahanan struktur atas tower C Grand Center Point Apartement
terhadap beban gempa berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010 dan peraturanperaturan terbaru menggunakan metode statik ekuivalen, respon spektrum, dan
time history.
2. Mengevaluasi dan menentukan metode analisis gempa yang paling cocok
digunakan untuk menganalisis tower C Grand Center Point Apartement.
Manfaat Penelitian
Adanya penelitian ini dapat diketahui ketahanan gedung Tower C Grand
Center Point Apartement terhadap beban gempa yang mengacu pada Peta Gempa
Indonesia, SNI 03-1726, ASCE 7-10, dan RSNI 03-1726-201X. Selain itu, dengan
digunakannya metode analisis gempa yang berbeda, yaitu statik ekuivalen, respon
spektrum, dan time history, dapat diketahui pula metode yang paling tepat dan
efisien digunakan untuk memperhitungkan ketahanan gedung Tower C Grand
Center Point Apartement. Ketahanan gedung yang telah dianalisis kemudian dapat
digunakan untuk dievaluasi kesesuaiannya dengan peraturan, serta dapat diketahui
perilaku yang tepat dilakukan kepada gedung agar ketahanannya terhadap beban
gempa dapat diperkuat.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini diantaranya sebagai berikut:
1. Struktur gedung yang dianalisis hanya bangunan utamanya saja yang
merupakan struktur atas, yaitu struktur dari lantai basement sampai top floor
dengan memperhitungkan semua komponen strukturalnya seperti balok,
kolom, lantai, dan shear wall atau dinding geser.
2. Analisis dan perhitungan struktur dilakukan dengan menggunakan variasi
beban sebagai berikut:
a. Beban Mati
b. Beban Hidup
c. Beban Angin
d. Beban Gempa
3
3. Analisis beban gempa dilakukan dengan menggunakan tipe analisis gempa
statik ekuivalen, respon spektrum, dan time history.
4. Gaya dalam dan analisis beban gempa dilakukan dengan menggunakan
program ETABS 9.7.2.
5. Analisis beban gempa menggunakan Peta Gempa Indonesia 2010 dengan
mengacu pada RSNI 03-1726-201X.
Dimensi struktur disesuaikan dengan gambar sesuai dengan Shop drawing.
TINJAUAN PUSTAKA
Struktur Bangunan Gedung
Berdasarkan RSNI 03-1726-201X pasal 7.3.2, struktur bangunan gedung
harus diklasifikasikan sebagai beraturan atau tidak beraturan berdasarkan pada
kriteria dalam pasal ini. Klasifikasi tersebut harus didasarkan pada konfigurasi
horizontal dan vertikal dari struktur bangunan gedung. Ketidakberaturan struktur
gedung tersebut dibagi menjadi ketidakberaturan horizontal dan ketidakberaturan
vertikal.
1. Ketidakberaturan horizontal
Struktur bangunan gedung yang mempunyai satu atau lebih tipe
ketidakberaturan seperti yang terdaftar dalam Lampiran 1 harus dianggap
mempunyai ketidakberaturan struktur horizontal.
2. Ketidakberaturan vertikal
Struktur bangunan gedung yang mempunyai satu atau lebih tipe
ketidakberaturan seperti yang terdaftar dalam Lampiran 2 harus dianggap
mempunyai ketidakberaturan vertikal. Ketidakberaturan struktur vertikal Tipe
1a, 1b, atau 2 dalam Lampiran 2 tidak berlaku jika tidak ada rasio simpangan
antar lantai akibat gaya gempa lateral desain yang nilainya lebih besar dari
130 persen rasio simpangan antar lantai tingkat diatasnya. Pengaruh torsi
tidak perlu ditinjau pada perhitungan simpangan antar lantai. Hubungan rasio
simpangan antar lantai tingkat untuk dua tingkat teratas struktur bangunan
tidak perlu dievaluasi. Selain itu pada bangunan satu tingkat dalam semua
kategori desain seismik atau bangunan dua tingkat yang dirancang untuk
kategori desain seismik B, C, atau D, ketidakberaturan struktur vertikal Tipe
1a, 1b, dan 2 dalam Lampiran 2 tidak perlu ditinjau.
Pembebanan Struktur
Pembebanan sesuai dengan Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Rumah
dan Gedung (SKBI 1983). Pembebanan yang diberikan kepada struktur gedung
mencakup beban mati, beban hidup, beban angin, dan beban gempa.
Beban Mati atau Dead Load (DL)
Beban mati adalah yang berasal dari berat sendiri komponen gedung baik
komponen struktural maupun nonstruktural beserta peralatan-peralatan tetap yang
merupakan bagian yang tidak dapat terpisahkan oleh gedung. Beban mati yang
4
diperhitungkan dalam model struktur terdiri dari beban mati struktural dan beban
mati tambahan.
a. Beban mati struktural
Beban mati struktural merupakan berat sendiri bangunan yang memiliki
fungsi struktural untuk menahan beban. Beban mati struktural yang
diperhitungkan di dalam studi biasanya adalah beban struktur beton bertulang
(Budiono dan Supriyatna 2011).
b. Beban mati tambahan atau Superimposed Dead Load (SIDL)
Beban mati tambahan merupakan berat elemen nonstruktural yang secara
permanen membebani struktur. Contohnya yaitu SIDL partisi dan atap biasanya
diambil sebesar 49 kg/m2, beban plafond dan mechanical electrical 74 kg/m2,
beban dinding sebesar 49 kg/m2. Jadi, SIDL total 172 kg/m2 (Budiono dan
Supriyatna 2011).
Beban Hidup atau Live Load (LL)
Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau
penggunaan suatu gedung termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari
barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin, serta peralatan yang bukan
merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama
masa hidup gedung tersebut (Budiono dan Supriyatna 2011). Beban hidup yang
bekerja pada pelat lantai untuk penggunaan suatu gedung merupakan beban
merata ditunjukkan pada Lampiran 3.
Beban Angin
Menurut Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Rumah dan Gedung, beban
angin ditentukan dengan menganggap adanya tekanan positif dan tekanan negatif
yang bekerja tegak lurus terhadap bangunan. Besar tekanan angin ditentukan
sebagai berikut:
1. Tekanan angin minimum 25 kg/m2.
2. Tekanan angin untuk daerah tepi pantai sampai sejauh 5 km dari pantai nilai
minimumnya 40 kg/m2.
3. Daerah tertentu lainnya dimana terdapat kecepatan angin yang menghasilkan
tekanan angin yang jauh lebih besar dari yang ditentukan di atas, maka
besarnya tekanan angin dihitung dengan menggunakan persamaan (1):
(1)
dimana:
Pw
= tekanan angin di atas permukaan bangunan (kg/m2)
vw
= kecepatan angin dalam km/jam
Beban Gempa
Beban gempa adalah semua beban statik ekuivalen yang bekerja pada
gedung tersebut atau bagian dari gedung tersebut yang menirukan pengaruh dari
gerakan tanah akibat gempa tersebut. Gerakan yang terjadi yaitu gerakan vertikal
dan horizontal akibat adanya gaya vertikal dan horizontal. Gaya gempa, baik itu
dalam arah vertikal maupun horizontal akan timbul di nod-nod pada massa
struktur. Kedua gaya ini menyebabkan gaya dalam arah vertikal hanya sedikit
mengubah gaya gravitasi yang bekerja pada struktur, sedangkan struktur biasanya
dirancang terhadap gaya vertikal dengan faktor keamanan yang mencukupi.
5
Kondisi tersebut mengakibatkan struktur umumnya jarang sekali runtuh karena
gaya gempa vertikal (Agus 2002).
Gaya gempa horizontal bekerja pada nod-nod lemah pada struktur yang
kekuatannya tidak mencukupi dan akan menyebabkan keruntuhan (failure).
Disebabkan keadaan ini, prinsip utama dalam perancangan tahan gempa
(earthquake resistant design) adalah dengan meningkatkan kekuatan struktur
terhadap gaya horizontal yang umumnya tidak mencukupi (Agus 2002).
Di Indonesia daerah atau wilayah gempa terdiri dari beberapa wilayah
gempa dengan masing-masing tingkat kerawanan terjadinya gempa sesuai dengan
RSNI 03-1726-201X tentang standar perencanaan ketahanan gempa untuk
struktur bangunan gedung. Beban gempa yang direncanakan berdasarkan kriteria
bangunan dan jenis tanah dimana gedung tersebut dibangun.
Menurut PPKGURG-SKBI-1.3.53.1983, untuk struktur gedung beraturan
sampai tinggi 40 m yang memenuhi syarat menurut pasal 2.2 pengaruh gempa
rencana dapat ditentukan dengan cara analisis beban statik ekuivalen, sedangkan
untuk semua struktur gedung lainnya penentuan pengaruh gempa harus didasarkan
atas suatu analisis dinamik.
Pada analisis gaya static ekuivalen, besarnya gaya geser dasar horizontal
akibat gempa (V) menurut RSNI 03-1726-201X dapat ditentukan dengan
persamaan (2):
(2)
dimana:
V = gaya geser dasar horizontal akibat gempa dalam KN
Cs = koefisien respon seismik
Wt = berat total bangunan (KN)
Tabel 1 Faktor keutamaan gempa berdasarkan RSNI 03-1726-201X
Kategori risiko
Faktor keutamaan gempa, Ie
I atau II
1.0
III
1.25
IV
1.50
Beban geser dasar horizontal akibat gempa tersebut harus dibagikan
sepanjang tinggi struktur bangunan gedung menjadi beban-beban gempa nominal
statik ekuivalen (Fi) yang menangkap pada pusat massa lantai tingkat ke-i
menggunakan persamaan (3):
(3)
∑
dimana:
Fi
= beban gempa nominal statik ekuivalen
Wi = berat lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral
zi
= ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral
n
= nomor lantai tingkat paling atas
V
= gaya geser dasar horizontal akibat gempa dalam KN
Analisis Dinamik
Analisis dinamik terdiri dari:
Respon spektrum (Respon Spectrum)
6
1)
2)
3)
4)
5)
Riwayat Waktu (Time history)
Analisis dinamik harus dilakukan untuk struktur gedung-gedung berikut:
Gedung-gedung yang strukturnya sangat tidak beraturan
Gedung-gedung dengan loncatan-loncatan bidang muka yang besar
Gednug-gedung dengan kekuatan tingkat yang tidak merata
Gedung-gedung yang tingginya lebih dari 40 m
Gedung-gedung yang bentuk, ukuran dan penggunaannya tidak umum
Analisis Ragam Respon Spectrum (Spectrum Model Analysis)
Menurut Budiono dan Supriyatna (2011), respon spektrum merupakan
konsep pendekatan yang digunakan untuk keperluan perencanaan bangunan.
Definisi respon spektrum adalah respon maksimum dari suatu sistem struktur
Single Degree of Freedom (SDOF) baik percepatan (a), kecepatan (v), dan
perpindahan (d) dengan struktur tersebut dibebani oleh gaya luar tertentu. Absis
dari respon spektrum adalah periode alami sistem struktur (T) dan ordinat dari
respon spektrum adalah respon maksimum. Kurva respon spektrum akan
memperlihatkan simpangan relatif maksimum (Sd), kecepatan relatif maksimum
(Sv), dan percepatan total maksimum (Sa). BerdasarkanRSNI 03-1726-201X pasal
6.3, desain respon spektrum harus ditentukan dan dibuat terlebih dahulu dengan
menggunakan data-data yang ada. Data-data yang dibutuhkan antara lain:
- Parameter percepatan batuan dasar
- Parameter kelas situs
- Koefisien-koefisien situs dan parameter-parameter percepatan respon
spektrum gempa maksimum yang dipertimbangkan resiko tertarget
(MCER)
- Parameter desain percepatan spektrum
Data-data tersebut kemudian digunakan untuk menentukan nilai percepatan
respon spektrum terhadap periode struktur sehingga membentuk suatu grafik.
Penentuan nilai desain percepatan respon spektrum (Sa) untuk periode yang lebih
kecil dari periode pada waktu nol detik (To), nilai Sa ditentukan dengan persamaan
4.
(4)
Pada periode yang lebih besar dari atau sama dengan To dan lebih kecil dari
atau sama dengan periode pendek (Ts) nilai spektrum desain Sa sama dengan
parameter percepatan spektrum desain pada periode pendek (SDS). Sedangkan
untuk periode yang lebih besar dari Ts nilai desain percepatan respon spektrum Sa
diambil berdasarkan persamaan 5.
(5)
dimana:
SDS = parameter percepatan spektrum desain pada periode pendek
SD1 = parameter percepatan spektrum desain pada periode 1 detik
T
= periode yang ditentukan
Analisis Riwayat Waktu (Time history)
Analisis Dinamik Riwayat Waktu Inelastik adalah suatu cara analisis untuk
menentukan riwayat waktu respon dinamik struktur bangunan gedung yang
berperilaku nonlinier terhadap gerakan tanah akibat gempa rencana sebagai data
7
masukan, di mana respon dinamik dalam setiap interval waktu dihitung dengan
metode integrasi bertahap. Beban gempa merupakan fungsi dari waktu, sehingga
respon yang terjadi pada struktur gedung juga tergantung dari waktu pembebanan.
Akibat beban gempa rencana maka struktur akan berperilaku inelastik. Untuk
mendapatkan respon struktur tiap waktu dengan memperhitungkan perilaku
nonlinier, maka dilakukan analisis riwayat waktu nonlinier inelastik dengan
analisis langkah demi langkah (metode integrasi bertahap)(Pranata dan Wijaya
2008). Beban gempa yang biasanya digunakan untuk analisis riwayat waktu ini
adalah El Centro 1940, Bucharest 1977, Flores 1992 dan Pacoima Dam 1971
(Pranata 2006).
Kombinasi Pembebanan
Kombinasi beban untuk metode ultimit struktur, komponen-komponen
struktur, dan elemen-elemen fondasi harus dirancang sedemikian sehingga kuat
rencananya sama atau melebihi pengaruh beban-beban terfaktor.
Menurut Budiono dan Supriyatna (2011), kombinasi pembebanan yang
diberikan pada struktur dapat mengacu pada SNI 03-1726-2002 dengan
dimodifikasi menggunakan peraturan RSNI 03-1726-201X. Berdasarkan SNI 031726-2002, faktor-faktor dan kombinasi beban untuk beban mati nominal, beban
hidup nominal, dan beban gempa nominal adalah:
1. 1.4 DL
(6)
2. 1.2 DL + 1.6 LL
(7)
3. 1.2 DL + 1 LL ± 0.3 EX ± 1 EY
(8)
4. 1.2 DL + 1 LL ± 1 EX ± 0.3 EY
(9)
5. 0.9 DL ± 0.3 EX ± 1 EY
(10)
6. 0.9 DL ± 1 EX ± 0.3 EY
(11)
dimana:
DL = beban mati, termasuk SIDL
LL = beban hidup
EX = beban gempa arah x
EY = beban gempa arah y
Berdasarkan RSNI 03-1726-201X pasal 7.4, faktor-faktor beban untuk
beban mati nominal, beban hidup nominal, dan beban gempa nominal sama
seperti pada SNI 03-1726-2002, tetapi pada kombinasi yang terdapat beban gempa
di dalam persamaannya harus didesain berdasarkan pengaruh beban seismik yang
ditentukan sebagai berikut ini.
Untuk penggunaan dalam kombinasi beban (3) dan (4), E harus didefinisikan
sebagai:
(12)
Untuk penggunaan dalam kombinasi beban (5) dan (6), E harus didefinisikan
sebagai:
(13)
dimana:
E
= pengaruh beban seismik
Eh = pengaruh beban seismik horizontal yang didefinisikan selanjutnya
Ev = pengaruh beban seismik vertikal yang akan didefinisikan selanjutnya
8
Nilai pengaruh gaya seismik horizontal harus ditentukan dengan rumus:
(14)
Sedangkan nilai pengaruh gaya seismik vertikal harus ditentukan dengan
rumus berikut:
(15)
dimana:
= faktor redudansi, untuk desain seismik D sampai F nilainya 1.3
Q
= pengaruh gaya seismik horizontal dari V atau Fp
SDS = parameter percepatan respon spektrum desain pada periode pendek
DL = pengaruh beban mati
Berdasarkan persamaan-persamaan di atas, menurut RSNI 03-1726-201X
pasal 7.4, faktor-faktor dan kombinasi beban untuk beban mati nominal, beban
hidup nominal, dan beban gempa nominal adalah:
1. 1.4 DL
(16)
2. 1.2 DL + 1.6 LL
(17)
3. 1.2 DL + 1 LL ± 0.3 (ρQE + 0.2 SDS DL) ± 1 (ρ QE + 0.2 SDS DL)
(18)
4. 1.2 DL + 1 LL ± 1 (ρ QE + 0.2 SDS DL) ± 0.3 (ρ QE + 0.2 SDS DL)
(19)
5. 0.9 DL ± 0.3 (ρ QE – 0.2 SDS DL) ± 1 (ρ QE – 0.2 SDS DL)
(20)
6. 0.9 DL ± 1 (ρ QE – 0.2 SDS DL) ± 0.3 (ρ QE – 0.2 SDS DL)
(21)
Beban angin yang ada diberikan pada struktur dapat dimasukkan pula dan
diperhitungkan dalam kombinasi pembebanan seperti berikut:
7. 1.2 DL + 1 LL ± 1 WL
(22)
8. 0.9 DL ± 1 WL
(23)
Berdasarkan pengaruh angin, kombinasi pembebanan yang dapat diberikan
kepada struktur menurut SNI 03-2847-2002 pasal 11.2 adalah sebagai berikut:
9. 1.2 DL + 1 LL ± 1.6 WL
(24)
10. 0.9 DL ± 1.6 WL
(25)
dimana:
DL = beban mati, termasuk SIDL
LL = beban hidup
WL = beban angin
EX = beban gempa arah x
EY = beban gempa arah y
ρ
= faktor redudansi, untuk desain seismik D sampai F nilainya 1,3
SDS = parameter percepatan respon spektrum desain pada periode pendek
QE = pengaruh gaya seismik horizontal dari V, yaitu gaya geser desain total di
dasar struktur dalam arah yang ditinjau. Pengaruh tersebut harus dihasilkan
dari penerapan gaya horizontal secara serentak dalam dua arah tegak lurus
satu sama lain.
Analisis Struktur
Prosedur analisis yang dilakukan mencakup analisis struktur (setelah
proses input data selesai) dan hasil analisis dapat dilihat melalui post processor
(Fauzan dan Riswan 2002).
9
Struktur Pelat
Pelat lantai precast sebagai salah satu komponen struktur yang digunakan
dalam pembangunan rumah tinggal pracetak tahan gempa, sangat dibutuhkan
dalam mendukung keandalan struktur bangunan secara keseluruhan. Pelat lantai
selain berfungsi sebagai struktur sekunder juga dapat berfungsi sebagai diafragma
yang membantu menyalurkan gaya-gaya lateral akibat gempa ke rangka struktur
utama (Budiono dan Supriyatna 2011).
Analisis pelat sama seperti analisis pada balok. Pembebanan disesuaikan
dengan beban persatuan panjang dari lajur pelat sehingga gaya momen yang
timbul adalah gaya per lebar satuan pelat berdasarkan pola lendutan dan momen
tipikal dengan sistim balok. Pemasangan tulangan lentur akan membentang dari
kedua tumpuannya. Sedangkan pemasangan tulangan yang tegak lurus terhadap
tulangan lentur diperuntukkan guna mencakup efek struktur beton.
Beban-beban yang umum terjadi biasanya tidak menyebabkan pelat
membutuhkan penulangan geser. Penulangan melintang atau tulangan sekunder
(tulangan yang berarah tegak lurus terhadap arah lentur atau tegak lurus tulangan
utama) harus diberikan untuk menahan tegangan susut (shrinkage stress) dan
tegangan-tegangan akibat perubahan temperatur (Fauzan dan Riswan 2002).
Struktur Balok
Balok merupakan komponen pemikul momen yang akan menyalurkan
beban ke kolom. Balok dimodelkan sebagai frame yang memiliki joint yang kaku
sehingga momen-momen maksimum terjadi di ujung balok.
Struktur balok yang diberi beban lentur akan mengakibatkan terjadinya
momen lentur pada balok tersebut, sehingga akan terjadi deformasi (regangan)
lentur dalam balok tersebut. Regangan-regangan yang terjadi tersebut akan
menimbulkan tegangan pada balok.
Sifat utama beton yang kurang mampu menahan tarik, mengakibatkan
perlunya penahan tegangan tarik pada beton dengan cara memasang baja tulangan
pada daerah tarik sehingga terbentuk struktur beton bertulang yang dapat menahan
lenturan. Apabila gaya geser yang bekerja sangat besar maka perlu dipasang baja
tulangan tambahan untuk menahan geser tersebut.
Jenis tulangan geser yang umum digunakan adalah sengkang vertikal
(vertical stirrup), yang dapat berupa baja berdiameter kecil ataupun kawat baja las
yang dipasang tegak lurus terhadap sumbu aksial penampang, dan sengkang
miring. Sengkang miring dapat juga berasal dari tulangan longitudinal yang
dibengkokkan (lihat Gambar 1).
Gambar 1 Jenis-jenis tulangan geser
Apabila komponen struktur memerlukan penulangan torsi maka harus
dipasang tulangan baja yang merupakan tambahan terhadap penulangan yang
sudah ada yakni penulangan untuk menahan gaya geser, lentur maupun aksial.
10
Penulangan yang diperlukan untuk menahan gaya torsi pemasangannya dapat
dikombinasikan dengan yang diperlukan untuk menahan gaya-gaya yang lain
asalkan luas penampang tulangan total yang terpasang merupakan jumlah dari
masing-masing kebutuhan penulangan yang perlu untuk menahan gaya-gaya
tersebut. Tulangan torsi sangat diperlukan untuk membatasi keretakan dan
meningkatkan daktilitas beton. Tulangan torsi terdiri dari sengkang tertutup,
sengkang pengikat tertutup atau lilitan spiral yang dikombinasikan dengan
tulangan memanjang (Fauzan dan Riswan 2002).
Struktur Kolom
Perencanaan kolom harus memperhitungkan semua beban vertikal yang
bekerja pada kolom. Pada suatu struktur, kolom menyalurkan beban yang berasal
dari berat struktur sendiri, beban hidup, dan beban SIDL yang berasal dari gedung
baik itu yang berada di atas pelat lantai maupun pada balok dan kolom ke kolom
di bawahnya, kemudian ke pondasi sehingga beban total yang diterima oleh suatu
kolom merupakan beban kumulatif dari beban kolom diatasnya. Pengaruh retak
beton akibat beban gempa dapat diperhitungkan dengan mereduksi momen inersia
penampang kolom sehingga momen inersia efektif yang digunakan hanya 75%
dari momen inersia penampang utuh.
SNI 03-2847-2002 menyatakan bahwa suatu kolom dapat dievaluasi
berdasarkan prinsip-prinsip dasar sebagai berikut:
1. Kekuatan unsur-unsur harus didasarkan pada perhitungan yang memenuhi
syarat keseimbangan dan kompatibilitas regangan.
2. Regangan di dalam beton dan baja tulangan dimisalkan berbanding lurus
dengan jarak terhadap garis netral.
3. Regangan maksimum yang dapat dipakai pada serat tekan ekstrim beton adalah
0.003.
4. Kekuatan tarik beton diabaikan dalam perhitungan.
Tulangan geser suatu kolom yang ditentukan dalam SNI 03-2847-2002
adalah sebagai berikut:
1. Untuk tulangan longitudinal yang lebih kecil dari D-32, maka diikat dengan
sengkang paling sedikit dengan ukuran D-10.
2. Spasi vertikal sengkang harus ≤ 16 kali diameter tulangan longitudinal.
Struktur Shear Wall
Shear wall merupakan elemen struktur berupa dinding struktural untuk
menahan gaya lateral. Pada shear wall terdapat boundary element atau komponen
batas untuk menjaga struktur bersifat daktail saat menerima gaya gempa yang
besar dan memperlihatkan terjadinya sendi plastis pada dinding.
Analisis struktur dinding geser dilakukan dengan menganggap dinding
sebagai batang yang bisa dinyatakan oleh garis pusat dinding dan keseluruhan
sistem diperlakukan sebagai portal satu bentang, kemudian metoda analisis portal
diterapkan dengan menyertakan deformasi geser dan lentur pada dinding dan
balok yang memiliki daerah kaku (rigid zone) di kedua ujungnya (Fauzan dan
Riswan 2002).
Tiga syarat perencanaan dinding geser harus dipenuhi yaitu :
1. Dinding geser harus mempunyai kekuatan yang cukup untuk menahan gaya
geser yang ditransfer dari lantai.
11
2. Harus kuat menahan momen lentur akibat momen guling (Overturning
moment).
3. Sistem dinding rangka harus kuat menahan transfer gaya-gaya dari dinding
rangka.
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian “Analisis dan Evaluasi Struktur Gedung Tower C Grand Center
Point Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa 2010”
dilaksanakan selama 4 bulan pada bulan Maret-Juni 2013. Pengambilan data
dilaksanakan pada PT. Catur Bangun Mandiri proyek pembangunan gedung
Grand Center Point Apartemen, yang beralamat di Jalan Jenderal Ahmad Yani
Kav. 20, Bekasi yang ditunjukkan oleh Gambar 2. Analisis data dilakukan di
kampus Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Pertanian Bogor.
Gambar 2 Peta lokasi pengambilan data
Bahan
Bahan yang digunakan dalam melakukan penelitian ini diantaranya yaitu
data sekunder berupa Shop drawing gedung Grand Center Point Apartement, Peta
Gempa Indonesia 2010, peraturan tentang gempa seperti ASCE 7-10 “Minimum
Design Loads for Buildings and Others Struktures”, SNI 03-1726-2002 dan RSNI
03-1726-201X tentang “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur
Bangunan Gedung dan Non Gedung”, serta peraturan tentang kekuatan bangunan
gedung yaitu SNI 03-2847-2002 “Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Bertulang
untuk Bangunan Gedung”, SNI 03-1727-1989-P “Tata Cara Perencanaan
Pembebanan untuk Rumah dan Gedung”, dan Peraturan Pembebanan Indonesia
untuk Rumah dan Gedung 1983.
12
Alat
Alat yang digunakan untuk menganalisis data sekunder yang ada yaitu
notebook Toshiba L510, alat tulis berupa kertas, pensil, dan pulpen, kalkulator
Casio , software ETABS 9.7.2, serta Microsoft Excell 2010.
Prosedur Analisis Data
Secara umum tahapan yang dilakukan pada penelitian ini yaitu
pengumpulan data, pemodelan struktur, analisa pembebanan, analisa struktur,
evaluasi struktur, dan penyusunan laporan akhir. Sedangkan detail tahapan
penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Tahapan penelitian
1. Pengumpulan data
Pada pengumpulan data, semua data yang dibutuhkan yang telah disebutkan
pada alat dan bahan dikumpulkan terlebuh dahulu.
2. Pemodelan struktur
Pemodelan struktur dibuat dengan menggunakan program ETABS 9.7.2
dengan data utama yang digunakan yaitu Shop drawing. Hasil pemodelan
yang didapatkan yaitu bentuk model struktur secara tiga dimensi.
3. Analisa pembebanan
Model tiga dimensi yang telah siap di ETABS tersebut kemudian di analisis
pembebanannya dengan program ETABS 9.7.2.
- Pembebanan
Analisa pembebanan dilakukan dengan memberikan beban berupa
gaya-gaya yang diperkirakan akan bekerja pada struktur. Gaya-gaya yang
dijadikan beban bagi struktur tersebut diantaranya beban mati, beban
hidup, beban angin, dan beban gempa. Untuk beban gempa, akan
dilakukan analisa statik ekuivalen, respon spectrum, dan time history.
Keempat variasi pembebanan tersebut selanjutnya dibuat kombinasi
13
pembebanannya agar dapat dilihat tingkat ketahanan struktur jika
beban-beban tersebut diberikan secara kombinasi serentak.
- Penentuan berat bangunan
Setelah pembebanan siap, ditentukan berat bangunan pada struktur. Berat
bangunan (w) didapatkan dari perkalian massa bangunan (m) dengan
percepatan gravitasi (g) seperti pada persamaan 26. Nilai pengaruh massa
didapatkan dari hasil output analisis statik program ETABS 9.7.2.
(26)
- Input diafragma
Diafragma yang diinput pada struktur dilakukan secara keseluruhan
menggunakan tipe diafragma D1.
- Pengeplotan wilayah gempa
Selanjutnya, untuk dapat melakukan analisis dengan metode statik
ekuivalen, respon spectrum, dan time history terlebih dahulu dilakukan
pengeplotan untuk menentukan nilai percepatan respon spektrum 1 detik
di batuan dasar SB untuk probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun
(S1), dan nilai percepatan respon spektrum 0.2 detik di batuan dasar SB
untuk probablilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun (Ss) pada Peta
Gempa Indonesia 2010.
- Setelah diketahui nilai S1 dan Ss dilakukan analisis beban gempa dengan
metode static ekuivalen, respon spectrum dan time history.
4. Analisa struktur
Analisa struktur ini dilakukan dengan menggunakan program ETABS 9.7.2
dan Microsoft Excell. Pada program ETABS, analisa struktur dapat secara
otomatis dihitung dengan menggunakan set analysis options dan run
analysis, sedangkan untuk Microsoft Excell, analisa struktur dihitung secara
manual dengan mengikuti acuan dari SNI 03-2847-2002, dan RSNI 031726-201X.
- Penentuan story drift
Simpangan antar lantai atau story drift (δx) nilainya tidak boleh lebih
dari nilai simpangan izin (∆a).
- Pengaruh P-delta
Berdasarkan RSNI 03-1726-201X pasal 7.8.7, pengaruh P-delta pada
geser dan momen tingkat, gaya dan momen elemen struktur yang
dihasilkan, dan simpangan antar lantai yang timbul oleh pengaruh ini
tidak disyaratkan untuk diperhitungkan bila nilai koefisien stabilitas
(Ɵ) kurang dari 0.1, serta tidak melebihi Ɵ max (Budiono dan Supriatna
2011).
- Penentuan torsi dan eksentrisitas
Torsi menurut RSNI 03-1726-201X pasal 7.8.4.1 memiliki dua jenis,
yaitu torsi bawaan dan torsi tak terduga. Torsi bawaan nilainya bisa
didapatkan langsung dari hasil running program ETABS, sedangkan
torsi tak terduga memiliki parameter pembesaran (Ax). Struktur yang
dirancang untuk kategori desain seismik C, D, E, atau F yang memiliki
ketidakberaturan torsi 1a atau 1b, harus mempunyai faktor yang
diperhitungkan dengan mengalikan Mta di masing-masing tingkat dengan
faktor pembesaran (Ax).
14
Penentuan gaya-gaya dalam
Gaya-gaya dalam pada struktur didapatkan dari hasil analisis pada
program ETABS 9.7.2.
- Penentuan kebutuhan tulangan
Perhitungan kebutuhan tulangan yang diatur oleh SNI 03-2847-2002
dibagi menjadi 2 macam, yaitu kebutuhan tulangan lentur dan geser.
Sedangkan pada balok terdapat kebutuhan tulangan lentur, geser, dan
torsi. Penentuan kebutuhan tulangan ini dilakukan secara manual dengan
menggunakan program Microsoft Excel.
5. Evaluasi struktur
Hasil dari semua analisa yang telah dilakukan digunakan untuk evaluasi
struktur dengan cara membandingkan kesesuaian hasil analisis dengan
kondisi eksisting, serta membandingkan metode-metode yang digunakan.
-
HASIL DAN PEMBAHASAN
Menurut jenis analisis yang dapat dilakukan dalam melakukan perhitungan
beban gempa, terdapat dua jenis analisis, yaitu statik dan dinamis. Analisis statik
yang sering dikenal dengan nama analisis statik ekuivalen dapat digunakan pada
gedung yang beraturan. Beban gempa nominal statik ekuivalen yang bekerja
merupakan beban geser dasar nominal statik ekuivalen yang terjadi di tingkat
dasar (Budiono dan Supriatna 2011). Ketiga metode ini digunakan dalam proses
analisis.
Analisis dinamik terdiri dari analisis respon spektrum (respon spectrum),
dan riwayat waktu (time history). Pada analisis ragam respon spektrum nilai
dinamik total struktur gedung didapat sebagai superposisi dari respon dinamik
maksimum masing-masing ragamnya yang didapat melalui respon spektrum
gempa rencana. Sedangkan pada analisis dinamik riwayat waktu, nilai respon
dinamik dalam setiap interval waktu dihitung dengan metode integrasi bertahap.
Komponen struktur seperti balok, kolom, pelat lantai, dan shear wall pada
gambar shop drawing dimodelkan dengan menggunakan software ETABS 9.7.2.
Material yang digunakan untuk diinput pada software yaitu beton dengan mutu K300 untuk balok dan dan pelat, K-350 untuk dinding geser dan kolom, dan K-400
untuk kolom lantai basement, sedangkan tulangan betonnya menggunakan baja
dengan mutu BJTD-40 untuk tulangan dengan diameter lebih besar dari D10, dan
mutu BJTP-24 untuk tulangan dengan diameter lebih kecil dari D10. Hasil
pemodelan berupa gambar tiga dimensi yang terdiri dari 19 lantai dari lantai
basement hingga top floor +54 dengan total ketinggian 54 meter, luas setiap lantai
untuk basement hingga roof yaitu sebesar 12.7 m x 85.8 m, lantai +51.7 dengan
luas 5.4 m x 10 m dan 6 m x 3.45 m, sedangkan lantai +54 dengan luas 5.4 m x 10
m. Hasil pemodelan secara tiga dimensi dapat dilihat pada Lampiran 22 dan 23
dengan warna orange untuk balok, ungu untuk kolom, biru transparan untuk pelat
lantai, dan merah untuk dinding geser. Sedangkan denah struktur hasil pemodelan
dapat pula dilihat pada Lampiran 24 sampai 31.
Berdasarkan hasil pengeplotan lokasi terhadap Peta Gempa Indonesia 2010
yang terlihat pada Lampiran 20 dan 21, didapatkan nilai S1 berada pada interval
15
0.25-0.3 g, sedangkan nilai Ss berada pada interval 0.6-0.7 g. Nilai Ss dan S1
kemudian ditentukan dengan mengambil satu nilai yang masih masuk ke dalam
interval tersebut, yaitu 0.679 g untuk Ss, dan nilai S1 sebesar 0.295 g.
Nilai S1 dan Ss tersebut kemudian digunakan kembali untuk menentukan
spektrum gempa rencana. Pada prosedur penentuan gaya lateral ekuivalen
berdasarkan RSNI 03-1726-201X, terlebih dahulu ditentukan nilai periode struktur.
Nilai periode struktur hasil dari analisis program ETABS 9.7.2 yaitu sebesar
2.4490 detik. Periode hasil ETABS tersebut kemudian dibandingkan dengan
periode minimum dan maksimum hasil perhitungan manual. Nilai periode
minimum yang dihasilkan yaitu sebesar 1.689 detik, sedangkan periode
maksimumnya yaitu 2.3646 detik. Berdasarkan nilai periode maksimum dan
minimum tersebut dapat diketahui bahwa nilai periode hasil ETABS terlalu besar,
sehingga nilai periode yang dapat digunakan yaitu periode maksimum sebesar
2.3646 detik.
Pada metode analisis time history, grafik yang digunakan untuk analisis
yaitu grafik El Centro 1940 yang sudah tersedia pada program ETABS 9.7.2.
Grafik El Centro ini merupakan grafik besarnya percepatan gempa yang terjadi
pada suatu periode yang biasanya tercatat oleh alat seismograf. Jenis grafik El
Centro 1940 dipilih karena merupakan grafik dari gempa terkuat yang pernah
terjadi di muka bumi. Grafik El Centro tersebut dapat dilihat pada Gambar 4
berikut ini.
Gambar 4 Grafik gempa El Centro analisis time history
Nilai periode fundamental yang telah ditentukan kemudian digunakan untuk
menentukan distribusi gaya geser untuk gaya lateral ekuivalen. Berdasarkan RSNI
03-1726-201X, simpangan antar lantai hanya ada pada kondisi kerja batas ultimit
saja. Penentuan simpangan antar lantai dihitung sebagai perbedaan defleksi pada
pusat massa di tingkat teratas dan terbawah yang ditinjau. Pada Gambar 5 dan
Gambar 6 ini disajikan diagram simpangan antar lantai (story drift) terhadap
ketinggian lantai.
16
D
i
a
g
r
a
m
s
t
o
r
y
Gambar 5 drift arah x terhadap ketinggian bangunan
Gambar 6 Diagram story drift arah y terhadap ketinggian bangunan
Dilihat dari diagram story drift arah x pada Gambar 5, dapat diketahui
bahwa story drift gedung dengan semua metode analisis gempa masih dalam batas
aman karena kurang dari nilai story drift izin. Namun jika dibandingkan nilai
story drift yang dihasilkan dari setiap metode analisis gempa, dapat diketahui
bahwa nilai story drift gedung Grand Center Point Apartement dengan
menggunakan metode respon spektrum merupakan nilai yang paling besar disusul
dengan metode time history dan statik ekuivalen. Begitu pula pada arah y
(Gambar 6), nilai story drift maksimum ditunjukan oleh metode analisis respon
spektrum diikuti time history dan statik ekuivalen. Nilai story drift pada semua
metode analisis gempa pada arah y masih aman karena masih kurang dari batas
story drift yang diizinkan yaitu sebesar 2% dari ketinggian lantai yang diamati.
17
Gambar 8
Gambar 7 Grafik gaya geser lantai arah x
Gambar 8 Grafik gaya geser lantai arah y
Berdasarkan Gambar 7, dapat diketahui bahwa nilai gaya geser lantai
dengan metode analisis respon spectrum memiliki nilai terbesar dibandingkan
dengan metode lainnya. Nilai gaya geser lantai maksimum selanjutnya yaitu pada
metode time history, disusul dengan metode statik ekuivalen. Sedangkan jika
dilihat dari Gambar 8, nilai gaya geser lantai terbesar ada pada metode respon
spectrum disusul oleh statik ekuivalen dan time history.
Pengaruh P-delta pada RSNI 03-1726-201X ditentukan berdasarkan nilai
dari koefisien stabilitas (θ). Jika nilai θ
GRAND CENTER POINT APARTEMENT TERHADAP BEBAN
GEMPA BERDASARKAN PETA GEMPA INDONESIA 2010
SEPTIANA WULANDARI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis dan Evaluasi
Struktur Atas Gedung Tower C Grand Center Point Apartement Terhadap Beban
Gempa Berdasarkan Peta Gempa 2010 adalah benar karya saya dengan arahan
dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2013
Septiana Wulandari
NIM F44090067
ABSTRAK
SEPTIANA WULANDARI. Analisis dan Evaluasi Struktur Atas Tower C Grand
Center Point Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa
Indonesia 2010. Dibimbing oleh ASEP SAPEI dan MUHAMMAD FAUZAN
Indonesia merupakan negara yang sangat rawan terhadap terjadinya gempa
karena letak wilayahnya di antara tiga lempeng bumi yang masih aktif, yaitu
Lempeng Pasifik, Lempeng Indo-Australia, dan Lempeng Eurasia. Banyaknya
gunung api juga mengakibatkan Indonesia menjadi negara yang rawan terhadap
bencana gempa bumi. Terjadinya gempa menghasilkan energi kuat yang dapat
menggoyangkan semua yang ada di permukaan bumi, termasuk bangunan
struktural seperti gedung. Tujuan diadakannya penelitian ini yaitu untuk
menganalisis dan mengevaluasi ketahanan struktur atas Tower C Grand Center
Point Apartement terhadap beban gempa berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010
menggunakan metode statik ekuivalen, respon spektrum, dan time history.
Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret-Juni 2013 menggunakan data sekunder
berupa Shop drawing gedung Grand Center Point Apartement, dan dianalisis
dengan software ETABS 9.7.2, serta Microsoft Excell. Langkah-langkah yang
dilakukan pada penelitian ini yaitu pengumpulan data, pemodelan struktur, analisa
pembebanan, analisa struktur, dan evaluasi struktur. Berdasarkan hasil analisis
yang dilakukan, pada kondisi tanpa gempa jumlah tulangan eksisting lebih besar
dari jumlah tulangan hasil analisis, sehingga pada kondisi ini struktur dikatakan
aman. Pada kondisi gempa statik dengan analisis static ekuivalen, pada beberapa
komponen masih terdapat banyak struktur yang tidak aman karena tulangan
eksisting lebih kecil dibandingkan dengan tulangan hasil analisis. Pada kondisi
gempa dinamik, khususnya dengan analisis respon spektrum, struktur lebih tidak
mampu menahan beban gempa dibandingkan pada saat kondisi statik. Hal ini
karena komponen struktur yang tulangan eksistingnya lebih kecil dibandingkan
dengan tulangan hasil analisis semakin banyak jumlahnya.
Kata kunci: etabs, gempa, respon spektrum, riwayat waktu, statik ekuivalen
ABSTRACT
SEPTIANA WULANDARI. Analysis and Evaluation Super Structure Of Tower C
Grand Center Point Apartement Against Earthquake Load Based on Indonesian
Earthquake Hazard Map 2010. Supervised by ASEP SAPEI and MUHAMMAD
FAUZAN
Indonesia is a very vulnerable country against earthquakes because of it is
located between three active earth slabs like Pacific, Indo-Australian, and Eurasia.
The number of volcanoes also make Indonesia become vulnerable too. The
occurrence of strong earthquakes produce an energy that can shake everything on
the Earth's surface, include tower building. The purpose of this research is to
analyze and evaluate the resistance of Tower C Grand Center Point Apartment
structure against earthquake load based on Indonesian Earthquake Hazard Map
2010 using static equivalent, respon spectrum and time history method. This
research was done in March-June 2013 used secondary data like Shop drawing of
Grand Center Point Apartment, then analyzed by ETABS 9.7.2, and Microsoft
Excell. Steps in doing this research is collecting data, modeling, structure loading,
structure analysis, and structure evaluation. The result of the analysis: the number
of the structure reinforcement without earthquake load is larger than the number of
the analyze reinforcement, so in this situation the structure is safe. On static
earthquake condition with static equivalent analysis, some component still have so
many unsafe structure because the existing reinforcement is smaller than the
analyze reinforcement. On the dynamic condition, especially with respon spectrum
analysis, the structure more weak to against earthquake load rather than on the
static condition. This is caused by the structure component with its existing
reinforcement which smaller than the analyze reinforcement is increase.
Keywords: etabs, earthquake, spectrum respon, static ekuivalen, time history
ANALISIS DAN EVALUASI STRUKTUR ATAS TOWER C
GRAND CENTER POINT APARTEMENT TERHADAP BEBAN
GEMPA BERDASARKAN PETA GEMPA INDONESIA 2010
SEPTIANA WULANDARI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Analisis dan Evaluasi Struktur Atas Tower C Grand Center Point
Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa
Indonesia 2010
Nama
: Septiana Wulandari
NIM
: F44090067
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Asep Sapei, MS
Pembimbing I
Muhammad Fauzan, ST, MT
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Yudi Chadirin, S.TP, M. Agr
Plh. Ketua Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji syukur dipanjatkan kehadirat Allah SWT karena atas karunia, rahmat dan
hidayah dari-Nya lah maka penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini dengan
judul “Analisis dan Evaluasi Struktur Atas Tower C Grand Center Point
Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa 2010”. Karya ilmiah
ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik di
Institut Pertanian Bogor.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebanyakbanyaknya kepada :
1. Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, M.S. selaku pembimbing akademik pertama yang
telah memberikan arahan dan bimbingan dalam penelitian dan penyusunan
skripsi
2. Muhammad Fauzan, ST. MT. selaku pembimbing akademik kedua yang telah
memberikan arahan dan bimbingannya selama melakukan penelitian.
3. Dr. Meiske Widyarti, M. Eng. selaku dosen penguji yang telah memberikan
banyak saran dan masukan.
4. Orang tua, adik-adik, dan keluarga besar yang selalu memberikan doa yang
tulus untuk kelancaraan pelaksanaan rangkaian penelitian.
5. Purnama Dwi Putra atas dukungan moral dan saran-sarannya.
6. Liestia Noviani dan Sari Yuniarini selaku teman-teman dari tingkat pertama
sebagai tempat bercerita, dan berkeluh kesah.
7. Dinanti, Sri Suryaningsih, dan Rahmenia Anisa selaku teman-teman
sebimbingan sebagai tempat bercerita, berbagi ide, diskusi dan berkeluh
kesah.
8. Seluruh teman-teman SIL angkatan 46 atas keceriaannya selama tiga tahun
menjalani kuliah bersama.
Terima kasih juga diucapkan kepada semua pihak-pihak yang tidak dapat
disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu dalam pembuatan usulan ini.
Semoga usulan ini dapat diterima dan bermanfaat bagi perkembangan ilmu
pengetahuan.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juli 2013
Septiana Wulandari
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
3
Struktur Bangunan Gedung
3
Pembebanan Struktur
3
Analisis Struktur
8
METODE
11
Waktu dan Tempat
11
Bahan
11
Alat
12
Prosedur Analisis Data
12
HASIL DAN PEMBAHASAN
14
SIMPULAN DAN SARAN
21
Simpulan
21
Saran
22
DAFTAR PUSTAKA
22
LAMPIRAN
24
RIWAYAT HIDUP
49
DAFTAR TABEL
1
Faktor keutamaan gempa berdasarkan RSNI 03-1726-201X
5
2
Kontrol nilai stability ratio arah x
18
3
Kontrol nilai stability ratio arah y
18
4
Hasil analisis penulangan pelat lantai
20
DAFTAR GAMBAR
1
Jenis-jenis tulangan geser
9
2
Peta lokasi pengambilan data
11
3
Tahapan penelitian
12
4
Grafik gempa El Centro analisis time history
15
5
Diagram story drift arah x terhadap ketinggian bangunan
16
6
Diagram story drift arah y terhadap ketinggian bangunan
16
7
Grafik gaya geser lantai arah x
17
8
Grafik gaya geser lantai arah y
17
DAFTAR LAMPIRAN
1
Ketidakberaturan horizontal pada struktur
24
2
Ketidakberaturan vertikal pada struktur
25
3
Beban hidup pada lantai gedung
26
4
Hasil analisis penulangan balok
27
5
Hasil analisis penulangan kolom
28
6
Hasil analisis penulangan dinding geser
31
7
Hasil perhitungan story drift static ekuivalen sumbu x
32
8
Hasil perhitungan story drift static ekuivalen sumbu y
32
9
Hasil perhitungan story drift respon spectrum sumbu x
33
10 Hasil perhitungan story drift respon spectrum sumbu y
33
11 Hasil perhitungan story drift riwayat waktu sumbu x
34
12 Hasil perhitungan story drift riwayat waktu sumbu y
34
13 Diagram alir perhitungan tulangan lentur balok
35
14 Diagram alir perhitungan tulangan geser balok
36
15 Diagram alir perhitungan tulangan torsi balok
36
16 Diagram alir perhitungan tulangan lentur kolom
37
17 Diagram alir perhitungan tulangan geser kolom
38
18 Diagram alir perhitungan tulangan pelat lantai
38
19 Diagram alir perhitungan tulangan dinding geser
39
20 Peta Gempa Indonesia Percepatan Batuan Dasar 1 detik
40
21 Peta Gempa Indonesia Percepatan Batuan Dasar 0.2 detik
41
22 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point arah selatan
42
23 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point arah utara
43
24 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point (extrude) arah
selatan
44
25 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point (extrude) arah
utara
45
26 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai ground floor 46
27 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai 1
46
28 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai 2
47
29 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai 3-roof
47
30 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai el+51.70 m
48
31 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai el+54.00 m
48
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara yang sangat rawan terhadap terjadinya gempa
karena letaknya di antara tiga lempeng bumi yang masih aktif, yaitu Lempeng
Pasifik, Lempeng Indo-Australia, dan Lempeng Eurasia. Posisi Indonesia yang
berada di antara tiga lempeng bumi ini sangat mempengaruhi aktifitas tanah dan
batuan. Salah satu aktifitas tersebut yaitu gempa bumi.
Banyaknya gunung api dan letak Indonesia terhadap lempeng bumi
mengakibatkan Indonesia menjadi negara yang rawan terhadap bencana gempa
bumi. Hal tersebut sesuai dengan teori-teori sebab terjadinya gempa, yaitu akibat
reruntuhan dari gua-gua yang cukup besar yang mungkin ada di bawah tanah,
akibat tabrakan (impact) batu meteor pada permukaan bumi, akibat letusan
gunung berapi yang disebut dengan gempa vulkanik, dan akibat kegiatan tektonik.
Kegiatan tektonik yang dimaksud dapat berupa proses pembentukan gununggunung, tarikan atau tekanan bagian benua-benua yang besar, dan gerakangerakan patahan lempeng bumi (fault). Gerakan patahan lempeng bumi
menyebabkan terjadinya pertemuan antara dua buah lempeng yang kemudian
sedikit demi sedikit berlanjut kepada tumbukan (subduksi/konvergensi)(Agus
2002). Zona subduksi atau daerah rawan gempa ini yaitu Pulau Sumatera, Jawa,
Nusa Tenggara, Maluku, dan Papua.
Terjadinya gempa menghasilkan energi yang kuat yang menjalar di
permukaan bumi dengan gelombang vertikal dan horizontal. Energi gempa kuat
tersebut dapat merobohkan bangunan struktural seperti gedung. Gedung yang
tidak memiliki ketahanan yang kuat terhadap beban gempa dapat bergoyang
bahkan sampai roboh atau runtuh dan membahayakan nyawa para penggunanya.
Analisis ketahanan gempa untuk bangunan gedung di Indonesia mengacu
pada SNI 03-1726-2002 tentang “Tata Perencanaan Ketahanan Gempa untuk
Bangunan Gedung”. Namun pada tahun 2010, peraturan ini sudah direvisi dengan
dikeluarkannya RSNI 03-1726-201X beserta dengan Peta Gempa Indonesia.
Perubahan peraturan gempa ini didasarkan pada kejadian-kejadian gempa pada
abad 20 yang menimbulkan kerusakan besar khususnya pada struktur, seperti
gempa Aceh 2004. Peraturan terbaru ini memperhitungkan lebih banyak
komponen sehingga diharapkan struktur yang didesain dapat aman terhadap beban
gempa.
Grand Center Point Apartement merupakan apartemen kelas menengah ke
bawah yang memiliki empat tower dengan kapasitas 1822 unit. Melihat fungsinya
sebagai tempat tinggal yang memiliki daya tampung besar bagi masyarakat, dalam
perencanaannya bangunan ini harus mampu bertahan terhadap gempa dengan baik
sehingga resiko dalam kegagalan struktur dapat terhindarkan. Ketahanan struktur
terhadap gempa tersebut dapat dianalisis menggunakan software ETABS dengan
bermodalkan data Shop drawing atau gambar acuan pelaksanaan struktur dari
pihak kontraktor pelaksana.
2
Perumusan Masalah
Bertitik tolak dari latar belakang masalah di atas permasalahan pokok yang
ada antara lain sebagai berikut :
1. Mengevaluasi ketahanan struktur terhadap beban gempa.
2. Membandingkan hasil analisis statik ekuivalen, respon spektrum, dan riwayat
waktu yang paling cocok untuk menganalisis tower C Grand Center Point
Apartement.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan diadakannya penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Menganalisis ketahanan struktur atas tower C Grand Center Point Apartement
terhadap beban gempa berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010 dan peraturanperaturan terbaru menggunakan metode statik ekuivalen, respon spektrum, dan
time history.
2. Mengevaluasi dan menentukan metode analisis gempa yang paling cocok
digunakan untuk menganalisis tower C Grand Center Point Apartement.
Manfaat Penelitian
Adanya penelitian ini dapat diketahui ketahanan gedung Tower C Grand
Center Point Apartement terhadap beban gempa yang mengacu pada Peta Gempa
Indonesia, SNI 03-1726, ASCE 7-10, dan RSNI 03-1726-201X. Selain itu, dengan
digunakannya metode analisis gempa yang berbeda, yaitu statik ekuivalen, respon
spektrum, dan time history, dapat diketahui pula metode yang paling tepat dan
efisien digunakan untuk memperhitungkan ketahanan gedung Tower C Grand
Center Point Apartement. Ketahanan gedung yang telah dianalisis kemudian dapat
digunakan untuk dievaluasi kesesuaiannya dengan peraturan, serta dapat diketahui
perilaku yang tepat dilakukan kepada gedung agar ketahanannya terhadap beban
gempa dapat diperkuat.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini diantaranya sebagai berikut:
1. Struktur gedung yang dianalisis hanya bangunan utamanya saja yang
merupakan struktur atas, yaitu struktur dari lantai basement sampai top floor
dengan memperhitungkan semua komponen strukturalnya seperti balok,
kolom, lantai, dan shear wall atau dinding geser.
2. Analisis dan perhitungan struktur dilakukan dengan menggunakan variasi
beban sebagai berikut:
a. Beban Mati
b. Beban Hidup
c. Beban Angin
d. Beban Gempa
3
3. Analisis beban gempa dilakukan dengan menggunakan tipe analisis gempa
statik ekuivalen, respon spektrum, dan time history.
4. Gaya dalam dan analisis beban gempa dilakukan dengan menggunakan
program ETABS 9.7.2.
5. Analisis beban gempa menggunakan Peta Gempa Indonesia 2010 dengan
mengacu pada RSNI 03-1726-201X.
Dimensi struktur disesuaikan dengan gambar sesuai dengan Shop drawing.
TINJAUAN PUSTAKA
Struktur Bangunan Gedung
Berdasarkan RSNI 03-1726-201X pasal 7.3.2, struktur bangunan gedung
harus diklasifikasikan sebagai beraturan atau tidak beraturan berdasarkan pada
kriteria dalam pasal ini. Klasifikasi tersebut harus didasarkan pada konfigurasi
horizontal dan vertikal dari struktur bangunan gedung. Ketidakberaturan struktur
gedung tersebut dibagi menjadi ketidakberaturan horizontal dan ketidakberaturan
vertikal.
1. Ketidakberaturan horizontal
Struktur bangunan gedung yang mempunyai satu atau lebih tipe
ketidakberaturan seperti yang terdaftar dalam Lampiran 1 harus dianggap
mempunyai ketidakberaturan struktur horizontal.
2. Ketidakberaturan vertikal
Struktur bangunan gedung yang mempunyai satu atau lebih tipe
ketidakberaturan seperti yang terdaftar dalam Lampiran 2 harus dianggap
mempunyai ketidakberaturan vertikal. Ketidakberaturan struktur vertikal Tipe
1a, 1b, atau 2 dalam Lampiran 2 tidak berlaku jika tidak ada rasio simpangan
antar lantai akibat gaya gempa lateral desain yang nilainya lebih besar dari
130 persen rasio simpangan antar lantai tingkat diatasnya. Pengaruh torsi
tidak perlu ditinjau pada perhitungan simpangan antar lantai. Hubungan rasio
simpangan antar lantai tingkat untuk dua tingkat teratas struktur bangunan
tidak perlu dievaluasi. Selain itu pada bangunan satu tingkat dalam semua
kategori desain seismik atau bangunan dua tingkat yang dirancang untuk
kategori desain seismik B, C, atau D, ketidakberaturan struktur vertikal Tipe
1a, 1b, dan 2 dalam Lampiran 2 tidak perlu ditinjau.
Pembebanan Struktur
Pembebanan sesuai dengan Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Rumah
dan Gedung (SKBI 1983). Pembebanan yang diberikan kepada struktur gedung
mencakup beban mati, beban hidup, beban angin, dan beban gempa.
Beban Mati atau Dead Load (DL)
Beban mati adalah yang berasal dari berat sendiri komponen gedung baik
komponen struktural maupun nonstruktural beserta peralatan-peralatan tetap yang
merupakan bagian yang tidak dapat terpisahkan oleh gedung. Beban mati yang
4
diperhitungkan dalam model struktur terdiri dari beban mati struktural dan beban
mati tambahan.
a. Beban mati struktural
Beban mati struktural merupakan berat sendiri bangunan yang memiliki
fungsi struktural untuk menahan beban. Beban mati struktural yang
diperhitungkan di dalam studi biasanya adalah beban struktur beton bertulang
(Budiono dan Supriyatna 2011).
b. Beban mati tambahan atau Superimposed Dead Load (SIDL)
Beban mati tambahan merupakan berat elemen nonstruktural yang secara
permanen membebani struktur. Contohnya yaitu SIDL partisi dan atap biasanya
diambil sebesar 49 kg/m2, beban plafond dan mechanical electrical 74 kg/m2,
beban dinding sebesar 49 kg/m2. Jadi, SIDL total 172 kg/m2 (Budiono dan
Supriyatna 2011).
Beban Hidup atau Live Load (LL)
Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau
penggunaan suatu gedung termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari
barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin, serta peralatan yang bukan
merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama
masa hidup gedung tersebut (Budiono dan Supriyatna 2011). Beban hidup yang
bekerja pada pelat lantai untuk penggunaan suatu gedung merupakan beban
merata ditunjukkan pada Lampiran 3.
Beban Angin
Menurut Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Rumah dan Gedung, beban
angin ditentukan dengan menganggap adanya tekanan positif dan tekanan negatif
yang bekerja tegak lurus terhadap bangunan. Besar tekanan angin ditentukan
sebagai berikut:
1. Tekanan angin minimum 25 kg/m2.
2. Tekanan angin untuk daerah tepi pantai sampai sejauh 5 km dari pantai nilai
minimumnya 40 kg/m2.
3. Daerah tertentu lainnya dimana terdapat kecepatan angin yang menghasilkan
tekanan angin yang jauh lebih besar dari yang ditentukan di atas, maka
besarnya tekanan angin dihitung dengan menggunakan persamaan (1):
(1)
dimana:
Pw
= tekanan angin di atas permukaan bangunan (kg/m2)
vw
= kecepatan angin dalam km/jam
Beban Gempa
Beban gempa adalah semua beban statik ekuivalen yang bekerja pada
gedung tersebut atau bagian dari gedung tersebut yang menirukan pengaruh dari
gerakan tanah akibat gempa tersebut. Gerakan yang terjadi yaitu gerakan vertikal
dan horizontal akibat adanya gaya vertikal dan horizontal. Gaya gempa, baik itu
dalam arah vertikal maupun horizontal akan timbul di nod-nod pada massa
struktur. Kedua gaya ini menyebabkan gaya dalam arah vertikal hanya sedikit
mengubah gaya gravitasi yang bekerja pada struktur, sedangkan struktur biasanya
dirancang terhadap gaya vertikal dengan faktor keamanan yang mencukupi.
5
Kondisi tersebut mengakibatkan struktur umumnya jarang sekali runtuh karena
gaya gempa vertikal (Agus 2002).
Gaya gempa horizontal bekerja pada nod-nod lemah pada struktur yang
kekuatannya tidak mencukupi dan akan menyebabkan keruntuhan (failure).
Disebabkan keadaan ini, prinsip utama dalam perancangan tahan gempa
(earthquake resistant design) adalah dengan meningkatkan kekuatan struktur
terhadap gaya horizontal yang umumnya tidak mencukupi (Agus 2002).
Di Indonesia daerah atau wilayah gempa terdiri dari beberapa wilayah
gempa dengan masing-masing tingkat kerawanan terjadinya gempa sesuai dengan
RSNI 03-1726-201X tentang standar perencanaan ketahanan gempa untuk
struktur bangunan gedung. Beban gempa yang direncanakan berdasarkan kriteria
bangunan dan jenis tanah dimana gedung tersebut dibangun.
Menurut PPKGURG-SKBI-1.3.53.1983, untuk struktur gedung beraturan
sampai tinggi 40 m yang memenuhi syarat menurut pasal 2.2 pengaruh gempa
rencana dapat ditentukan dengan cara analisis beban statik ekuivalen, sedangkan
untuk semua struktur gedung lainnya penentuan pengaruh gempa harus didasarkan
atas suatu analisis dinamik.
Pada analisis gaya static ekuivalen, besarnya gaya geser dasar horizontal
akibat gempa (V) menurut RSNI 03-1726-201X dapat ditentukan dengan
persamaan (2):
(2)
dimana:
V = gaya geser dasar horizontal akibat gempa dalam KN
Cs = koefisien respon seismik
Wt = berat total bangunan (KN)
Tabel 1 Faktor keutamaan gempa berdasarkan RSNI 03-1726-201X
Kategori risiko
Faktor keutamaan gempa, Ie
I atau II
1.0
III
1.25
IV
1.50
Beban geser dasar horizontal akibat gempa tersebut harus dibagikan
sepanjang tinggi struktur bangunan gedung menjadi beban-beban gempa nominal
statik ekuivalen (Fi) yang menangkap pada pusat massa lantai tingkat ke-i
menggunakan persamaan (3):
(3)
∑
dimana:
Fi
= beban gempa nominal statik ekuivalen
Wi = berat lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral
zi
= ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral
n
= nomor lantai tingkat paling atas
V
= gaya geser dasar horizontal akibat gempa dalam KN
Analisis Dinamik
Analisis dinamik terdiri dari:
Respon spektrum (Respon Spectrum)
6
1)
2)
3)
4)
5)
Riwayat Waktu (Time history)
Analisis dinamik harus dilakukan untuk struktur gedung-gedung berikut:
Gedung-gedung yang strukturnya sangat tidak beraturan
Gedung-gedung dengan loncatan-loncatan bidang muka yang besar
Gednug-gedung dengan kekuatan tingkat yang tidak merata
Gedung-gedung yang tingginya lebih dari 40 m
Gedung-gedung yang bentuk, ukuran dan penggunaannya tidak umum
Analisis Ragam Respon Spectrum (Spectrum Model Analysis)
Menurut Budiono dan Supriyatna (2011), respon spektrum merupakan
konsep pendekatan yang digunakan untuk keperluan perencanaan bangunan.
Definisi respon spektrum adalah respon maksimum dari suatu sistem struktur
Single Degree of Freedom (SDOF) baik percepatan (a), kecepatan (v), dan
perpindahan (d) dengan struktur tersebut dibebani oleh gaya luar tertentu. Absis
dari respon spektrum adalah periode alami sistem struktur (T) dan ordinat dari
respon spektrum adalah respon maksimum. Kurva respon spektrum akan
memperlihatkan simpangan relatif maksimum (Sd), kecepatan relatif maksimum
(Sv), dan percepatan total maksimum (Sa). BerdasarkanRSNI 03-1726-201X pasal
6.3, desain respon spektrum harus ditentukan dan dibuat terlebih dahulu dengan
menggunakan data-data yang ada. Data-data yang dibutuhkan antara lain:
- Parameter percepatan batuan dasar
- Parameter kelas situs
- Koefisien-koefisien situs dan parameter-parameter percepatan respon
spektrum gempa maksimum yang dipertimbangkan resiko tertarget
(MCER)
- Parameter desain percepatan spektrum
Data-data tersebut kemudian digunakan untuk menentukan nilai percepatan
respon spektrum terhadap periode struktur sehingga membentuk suatu grafik.
Penentuan nilai desain percepatan respon spektrum (Sa) untuk periode yang lebih
kecil dari periode pada waktu nol detik (To), nilai Sa ditentukan dengan persamaan
4.
(4)
Pada periode yang lebih besar dari atau sama dengan To dan lebih kecil dari
atau sama dengan periode pendek (Ts) nilai spektrum desain Sa sama dengan
parameter percepatan spektrum desain pada periode pendek (SDS). Sedangkan
untuk periode yang lebih besar dari Ts nilai desain percepatan respon spektrum Sa
diambil berdasarkan persamaan 5.
(5)
dimana:
SDS = parameter percepatan spektrum desain pada periode pendek
SD1 = parameter percepatan spektrum desain pada periode 1 detik
T
= periode yang ditentukan
Analisis Riwayat Waktu (Time history)
Analisis Dinamik Riwayat Waktu Inelastik adalah suatu cara analisis untuk
menentukan riwayat waktu respon dinamik struktur bangunan gedung yang
berperilaku nonlinier terhadap gerakan tanah akibat gempa rencana sebagai data
7
masukan, di mana respon dinamik dalam setiap interval waktu dihitung dengan
metode integrasi bertahap. Beban gempa merupakan fungsi dari waktu, sehingga
respon yang terjadi pada struktur gedung juga tergantung dari waktu pembebanan.
Akibat beban gempa rencana maka struktur akan berperilaku inelastik. Untuk
mendapatkan respon struktur tiap waktu dengan memperhitungkan perilaku
nonlinier, maka dilakukan analisis riwayat waktu nonlinier inelastik dengan
analisis langkah demi langkah (metode integrasi bertahap)(Pranata dan Wijaya
2008). Beban gempa yang biasanya digunakan untuk analisis riwayat waktu ini
adalah El Centro 1940, Bucharest 1977, Flores 1992 dan Pacoima Dam 1971
(Pranata 2006).
Kombinasi Pembebanan
Kombinasi beban untuk metode ultimit struktur, komponen-komponen
struktur, dan elemen-elemen fondasi harus dirancang sedemikian sehingga kuat
rencananya sama atau melebihi pengaruh beban-beban terfaktor.
Menurut Budiono dan Supriyatna (2011), kombinasi pembebanan yang
diberikan pada struktur dapat mengacu pada SNI 03-1726-2002 dengan
dimodifikasi menggunakan peraturan RSNI 03-1726-201X. Berdasarkan SNI 031726-2002, faktor-faktor dan kombinasi beban untuk beban mati nominal, beban
hidup nominal, dan beban gempa nominal adalah:
1. 1.4 DL
(6)
2. 1.2 DL + 1.6 LL
(7)
3. 1.2 DL + 1 LL ± 0.3 EX ± 1 EY
(8)
4. 1.2 DL + 1 LL ± 1 EX ± 0.3 EY
(9)
5. 0.9 DL ± 0.3 EX ± 1 EY
(10)
6. 0.9 DL ± 1 EX ± 0.3 EY
(11)
dimana:
DL = beban mati, termasuk SIDL
LL = beban hidup
EX = beban gempa arah x
EY = beban gempa arah y
Berdasarkan RSNI 03-1726-201X pasal 7.4, faktor-faktor beban untuk
beban mati nominal, beban hidup nominal, dan beban gempa nominal sama
seperti pada SNI 03-1726-2002, tetapi pada kombinasi yang terdapat beban gempa
di dalam persamaannya harus didesain berdasarkan pengaruh beban seismik yang
ditentukan sebagai berikut ini.
Untuk penggunaan dalam kombinasi beban (3) dan (4), E harus didefinisikan
sebagai:
(12)
Untuk penggunaan dalam kombinasi beban (5) dan (6), E harus didefinisikan
sebagai:
(13)
dimana:
E
= pengaruh beban seismik
Eh = pengaruh beban seismik horizontal yang didefinisikan selanjutnya
Ev = pengaruh beban seismik vertikal yang akan didefinisikan selanjutnya
8
Nilai pengaruh gaya seismik horizontal harus ditentukan dengan rumus:
(14)
Sedangkan nilai pengaruh gaya seismik vertikal harus ditentukan dengan
rumus berikut:
(15)
dimana:
= faktor redudansi, untuk desain seismik D sampai F nilainya 1.3
Q
= pengaruh gaya seismik horizontal dari V atau Fp
SDS = parameter percepatan respon spektrum desain pada periode pendek
DL = pengaruh beban mati
Berdasarkan persamaan-persamaan di atas, menurut RSNI 03-1726-201X
pasal 7.4, faktor-faktor dan kombinasi beban untuk beban mati nominal, beban
hidup nominal, dan beban gempa nominal adalah:
1. 1.4 DL
(16)
2. 1.2 DL + 1.6 LL
(17)
3. 1.2 DL + 1 LL ± 0.3 (ρQE + 0.2 SDS DL) ± 1 (ρ QE + 0.2 SDS DL)
(18)
4. 1.2 DL + 1 LL ± 1 (ρ QE + 0.2 SDS DL) ± 0.3 (ρ QE + 0.2 SDS DL)
(19)
5. 0.9 DL ± 0.3 (ρ QE – 0.2 SDS DL) ± 1 (ρ QE – 0.2 SDS DL)
(20)
6. 0.9 DL ± 1 (ρ QE – 0.2 SDS DL) ± 0.3 (ρ QE – 0.2 SDS DL)
(21)
Beban angin yang ada diberikan pada struktur dapat dimasukkan pula dan
diperhitungkan dalam kombinasi pembebanan seperti berikut:
7. 1.2 DL + 1 LL ± 1 WL
(22)
8. 0.9 DL ± 1 WL
(23)
Berdasarkan pengaruh angin, kombinasi pembebanan yang dapat diberikan
kepada struktur menurut SNI 03-2847-2002 pasal 11.2 adalah sebagai berikut:
9. 1.2 DL + 1 LL ± 1.6 WL
(24)
10. 0.9 DL ± 1.6 WL
(25)
dimana:
DL = beban mati, termasuk SIDL
LL = beban hidup
WL = beban angin
EX = beban gempa arah x
EY = beban gempa arah y
ρ
= faktor redudansi, untuk desain seismik D sampai F nilainya 1,3
SDS = parameter percepatan respon spektrum desain pada periode pendek
QE = pengaruh gaya seismik horizontal dari V, yaitu gaya geser desain total di
dasar struktur dalam arah yang ditinjau. Pengaruh tersebut harus dihasilkan
dari penerapan gaya horizontal secara serentak dalam dua arah tegak lurus
satu sama lain.
Analisis Struktur
Prosedur analisis yang dilakukan mencakup analisis struktur (setelah
proses input data selesai) dan hasil analisis dapat dilihat melalui post processor
(Fauzan dan Riswan 2002).
9
Struktur Pelat
Pelat lantai precast sebagai salah satu komponen struktur yang digunakan
dalam pembangunan rumah tinggal pracetak tahan gempa, sangat dibutuhkan
dalam mendukung keandalan struktur bangunan secara keseluruhan. Pelat lantai
selain berfungsi sebagai struktur sekunder juga dapat berfungsi sebagai diafragma
yang membantu menyalurkan gaya-gaya lateral akibat gempa ke rangka struktur
utama (Budiono dan Supriyatna 2011).
Analisis pelat sama seperti analisis pada balok. Pembebanan disesuaikan
dengan beban persatuan panjang dari lajur pelat sehingga gaya momen yang
timbul adalah gaya per lebar satuan pelat berdasarkan pola lendutan dan momen
tipikal dengan sistim balok. Pemasangan tulangan lentur akan membentang dari
kedua tumpuannya. Sedangkan pemasangan tulangan yang tegak lurus terhadap
tulangan lentur diperuntukkan guna mencakup efek struktur beton.
Beban-beban yang umum terjadi biasanya tidak menyebabkan pelat
membutuhkan penulangan geser. Penulangan melintang atau tulangan sekunder
(tulangan yang berarah tegak lurus terhadap arah lentur atau tegak lurus tulangan
utama) harus diberikan untuk menahan tegangan susut (shrinkage stress) dan
tegangan-tegangan akibat perubahan temperatur (Fauzan dan Riswan 2002).
Struktur Balok
Balok merupakan komponen pemikul momen yang akan menyalurkan
beban ke kolom. Balok dimodelkan sebagai frame yang memiliki joint yang kaku
sehingga momen-momen maksimum terjadi di ujung balok.
Struktur balok yang diberi beban lentur akan mengakibatkan terjadinya
momen lentur pada balok tersebut, sehingga akan terjadi deformasi (regangan)
lentur dalam balok tersebut. Regangan-regangan yang terjadi tersebut akan
menimbulkan tegangan pada balok.
Sifat utama beton yang kurang mampu menahan tarik, mengakibatkan
perlunya penahan tegangan tarik pada beton dengan cara memasang baja tulangan
pada daerah tarik sehingga terbentuk struktur beton bertulang yang dapat menahan
lenturan. Apabila gaya geser yang bekerja sangat besar maka perlu dipasang baja
tulangan tambahan untuk menahan geser tersebut.
Jenis tulangan geser yang umum digunakan adalah sengkang vertikal
(vertical stirrup), yang dapat berupa baja berdiameter kecil ataupun kawat baja las
yang dipasang tegak lurus terhadap sumbu aksial penampang, dan sengkang
miring. Sengkang miring dapat juga berasal dari tulangan longitudinal yang
dibengkokkan (lihat Gambar 1).
Gambar 1 Jenis-jenis tulangan geser
Apabila komponen struktur memerlukan penulangan torsi maka harus
dipasang tulangan baja yang merupakan tambahan terhadap penulangan yang
sudah ada yakni penulangan untuk menahan gaya geser, lentur maupun aksial.
10
Penulangan yang diperlukan untuk menahan gaya torsi pemasangannya dapat
dikombinasikan dengan yang diperlukan untuk menahan gaya-gaya yang lain
asalkan luas penampang tulangan total yang terpasang merupakan jumlah dari
masing-masing kebutuhan penulangan yang perlu untuk menahan gaya-gaya
tersebut. Tulangan torsi sangat diperlukan untuk membatasi keretakan dan
meningkatkan daktilitas beton. Tulangan torsi terdiri dari sengkang tertutup,
sengkang pengikat tertutup atau lilitan spiral yang dikombinasikan dengan
tulangan memanjang (Fauzan dan Riswan 2002).
Struktur Kolom
Perencanaan kolom harus memperhitungkan semua beban vertikal yang
bekerja pada kolom. Pada suatu struktur, kolom menyalurkan beban yang berasal
dari berat struktur sendiri, beban hidup, dan beban SIDL yang berasal dari gedung
baik itu yang berada di atas pelat lantai maupun pada balok dan kolom ke kolom
di bawahnya, kemudian ke pondasi sehingga beban total yang diterima oleh suatu
kolom merupakan beban kumulatif dari beban kolom diatasnya. Pengaruh retak
beton akibat beban gempa dapat diperhitungkan dengan mereduksi momen inersia
penampang kolom sehingga momen inersia efektif yang digunakan hanya 75%
dari momen inersia penampang utuh.
SNI 03-2847-2002 menyatakan bahwa suatu kolom dapat dievaluasi
berdasarkan prinsip-prinsip dasar sebagai berikut:
1. Kekuatan unsur-unsur harus didasarkan pada perhitungan yang memenuhi
syarat keseimbangan dan kompatibilitas regangan.
2. Regangan di dalam beton dan baja tulangan dimisalkan berbanding lurus
dengan jarak terhadap garis netral.
3. Regangan maksimum yang dapat dipakai pada serat tekan ekstrim beton adalah
0.003.
4. Kekuatan tarik beton diabaikan dalam perhitungan.
Tulangan geser suatu kolom yang ditentukan dalam SNI 03-2847-2002
adalah sebagai berikut:
1. Untuk tulangan longitudinal yang lebih kecil dari D-32, maka diikat dengan
sengkang paling sedikit dengan ukuran D-10.
2. Spasi vertikal sengkang harus ≤ 16 kali diameter tulangan longitudinal.
Struktur Shear Wall
Shear wall merupakan elemen struktur berupa dinding struktural untuk
menahan gaya lateral. Pada shear wall terdapat boundary element atau komponen
batas untuk menjaga struktur bersifat daktail saat menerima gaya gempa yang
besar dan memperlihatkan terjadinya sendi plastis pada dinding.
Analisis struktur dinding geser dilakukan dengan menganggap dinding
sebagai batang yang bisa dinyatakan oleh garis pusat dinding dan keseluruhan
sistem diperlakukan sebagai portal satu bentang, kemudian metoda analisis portal
diterapkan dengan menyertakan deformasi geser dan lentur pada dinding dan
balok yang memiliki daerah kaku (rigid zone) di kedua ujungnya (Fauzan dan
Riswan 2002).
Tiga syarat perencanaan dinding geser harus dipenuhi yaitu :
1. Dinding geser harus mempunyai kekuatan yang cukup untuk menahan gaya
geser yang ditransfer dari lantai.
11
2. Harus kuat menahan momen lentur akibat momen guling (Overturning
moment).
3. Sistem dinding rangka harus kuat menahan transfer gaya-gaya dari dinding
rangka.
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian “Analisis dan Evaluasi Struktur Gedung Tower C Grand Center
Point Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa 2010”
dilaksanakan selama 4 bulan pada bulan Maret-Juni 2013. Pengambilan data
dilaksanakan pada PT. Catur Bangun Mandiri proyek pembangunan gedung
Grand Center Point Apartemen, yang beralamat di Jalan Jenderal Ahmad Yani
Kav. 20, Bekasi yang ditunjukkan oleh Gambar 2. Analisis data dilakukan di
kampus Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Pertanian Bogor.
Gambar 2 Peta lokasi pengambilan data
Bahan
Bahan yang digunakan dalam melakukan penelitian ini diantaranya yaitu
data sekunder berupa Shop drawing gedung Grand Center Point Apartement, Peta
Gempa Indonesia 2010, peraturan tentang gempa seperti ASCE 7-10 “Minimum
Design Loads for Buildings and Others Struktures”, SNI 03-1726-2002 dan RSNI
03-1726-201X tentang “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur
Bangunan Gedung dan Non Gedung”, serta peraturan tentang kekuatan bangunan
gedung yaitu SNI 03-2847-2002 “Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Bertulang
untuk Bangunan Gedung”, SNI 03-1727-1989-P “Tata Cara Perencanaan
Pembebanan untuk Rumah dan Gedung”, dan Peraturan Pembebanan Indonesia
untuk Rumah dan Gedung 1983.
12
Alat
Alat yang digunakan untuk menganalisis data sekunder yang ada yaitu
notebook Toshiba L510, alat tulis berupa kertas, pensil, dan pulpen, kalkulator
Casio , software ETABS 9.7.2, serta Microsoft Excell 2010.
Prosedur Analisis Data
Secara umum tahapan yang dilakukan pada penelitian ini yaitu
pengumpulan data, pemodelan struktur, analisa pembebanan, analisa struktur,
evaluasi struktur, dan penyusunan laporan akhir. Sedangkan detail tahapan
penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Tahapan penelitian
1. Pengumpulan data
Pada pengumpulan data, semua data yang dibutuhkan yang telah disebutkan
pada alat dan bahan dikumpulkan terlebuh dahulu.
2. Pemodelan struktur
Pemodelan struktur dibuat dengan menggunakan program ETABS 9.7.2
dengan data utama yang digunakan yaitu Shop drawing. Hasil pemodelan
yang didapatkan yaitu bentuk model struktur secara tiga dimensi.
3. Analisa pembebanan
Model tiga dimensi yang telah siap di ETABS tersebut kemudian di analisis
pembebanannya dengan program ETABS 9.7.2.
- Pembebanan
Analisa pembebanan dilakukan dengan memberikan beban berupa
gaya-gaya yang diperkirakan akan bekerja pada struktur. Gaya-gaya yang
dijadikan beban bagi struktur tersebut diantaranya beban mati, beban
hidup, beban angin, dan beban gempa. Untuk beban gempa, akan
dilakukan analisa statik ekuivalen, respon spectrum, dan time history.
Keempat variasi pembebanan tersebut selanjutnya dibuat kombinasi
13
pembebanannya agar dapat dilihat tingkat ketahanan struktur jika
beban-beban tersebut diberikan secara kombinasi serentak.
- Penentuan berat bangunan
Setelah pembebanan siap, ditentukan berat bangunan pada struktur. Berat
bangunan (w) didapatkan dari perkalian massa bangunan (m) dengan
percepatan gravitasi (g) seperti pada persamaan 26. Nilai pengaruh massa
didapatkan dari hasil output analisis statik program ETABS 9.7.2.
(26)
- Input diafragma
Diafragma yang diinput pada struktur dilakukan secara keseluruhan
menggunakan tipe diafragma D1.
- Pengeplotan wilayah gempa
Selanjutnya, untuk dapat melakukan analisis dengan metode statik
ekuivalen, respon spectrum, dan time history terlebih dahulu dilakukan
pengeplotan untuk menentukan nilai percepatan respon spektrum 1 detik
di batuan dasar SB untuk probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun
(S1), dan nilai percepatan respon spektrum 0.2 detik di batuan dasar SB
untuk probablilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun (Ss) pada Peta
Gempa Indonesia 2010.
- Setelah diketahui nilai S1 dan Ss dilakukan analisis beban gempa dengan
metode static ekuivalen, respon spectrum dan time history.
4. Analisa struktur
Analisa struktur ini dilakukan dengan menggunakan program ETABS 9.7.2
dan Microsoft Excell. Pada program ETABS, analisa struktur dapat secara
otomatis dihitung dengan menggunakan set analysis options dan run
analysis, sedangkan untuk Microsoft Excell, analisa struktur dihitung secara
manual dengan mengikuti acuan dari SNI 03-2847-2002, dan RSNI 031726-201X.
- Penentuan story drift
Simpangan antar lantai atau story drift (δx) nilainya tidak boleh lebih
dari nilai simpangan izin (∆a).
- Pengaruh P-delta
Berdasarkan RSNI 03-1726-201X pasal 7.8.7, pengaruh P-delta pada
geser dan momen tingkat, gaya dan momen elemen struktur yang
dihasilkan, dan simpangan antar lantai yang timbul oleh pengaruh ini
tidak disyaratkan untuk diperhitungkan bila nilai koefisien stabilitas
(Ɵ) kurang dari 0.1, serta tidak melebihi Ɵ max (Budiono dan Supriatna
2011).
- Penentuan torsi dan eksentrisitas
Torsi menurut RSNI 03-1726-201X pasal 7.8.4.1 memiliki dua jenis,
yaitu torsi bawaan dan torsi tak terduga. Torsi bawaan nilainya bisa
didapatkan langsung dari hasil running program ETABS, sedangkan
torsi tak terduga memiliki parameter pembesaran (Ax). Struktur yang
dirancang untuk kategori desain seismik C, D, E, atau F yang memiliki
ketidakberaturan torsi 1a atau 1b, harus mempunyai faktor yang
diperhitungkan dengan mengalikan Mta di masing-masing tingkat dengan
faktor pembesaran (Ax).
14
Penentuan gaya-gaya dalam
Gaya-gaya dalam pada struktur didapatkan dari hasil analisis pada
program ETABS 9.7.2.
- Penentuan kebutuhan tulangan
Perhitungan kebutuhan tulangan yang diatur oleh SNI 03-2847-2002
dibagi menjadi 2 macam, yaitu kebutuhan tulangan lentur dan geser.
Sedangkan pada balok terdapat kebutuhan tulangan lentur, geser, dan
torsi. Penentuan kebutuhan tulangan ini dilakukan secara manual dengan
menggunakan program Microsoft Excel.
5. Evaluasi struktur
Hasil dari semua analisa yang telah dilakukan digunakan untuk evaluasi
struktur dengan cara membandingkan kesesuaian hasil analisis dengan
kondisi eksisting, serta membandingkan metode-metode yang digunakan.
-
HASIL DAN PEMBAHASAN
Menurut jenis analisis yang dapat dilakukan dalam melakukan perhitungan
beban gempa, terdapat dua jenis analisis, yaitu statik dan dinamis. Analisis statik
yang sering dikenal dengan nama analisis statik ekuivalen dapat digunakan pada
gedung yang beraturan. Beban gempa nominal statik ekuivalen yang bekerja
merupakan beban geser dasar nominal statik ekuivalen yang terjadi di tingkat
dasar (Budiono dan Supriatna 2011). Ketiga metode ini digunakan dalam proses
analisis.
Analisis dinamik terdiri dari analisis respon spektrum (respon spectrum),
dan riwayat waktu (time history). Pada analisis ragam respon spektrum nilai
dinamik total struktur gedung didapat sebagai superposisi dari respon dinamik
maksimum masing-masing ragamnya yang didapat melalui respon spektrum
gempa rencana. Sedangkan pada analisis dinamik riwayat waktu, nilai respon
dinamik dalam setiap interval waktu dihitung dengan metode integrasi bertahap.
Komponen struktur seperti balok, kolom, pelat lantai, dan shear wall pada
gambar shop drawing dimodelkan dengan menggunakan software ETABS 9.7.2.
Material yang digunakan untuk diinput pada software yaitu beton dengan mutu K300 untuk balok dan dan pelat, K-350 untuk dinding geser dan kolom, dan K-400
untuk kolom lantai basement, sedangkan tulangan betonnya menggunakan baja
dengan mutu BJTD-40 untuk tulangan dengan diameter lebih besar dari D10, dan
mutu BJTP-24 untuk tulangan dengan diameter lebih kecil dari D10. Hasil
pemodelan berupa gambar tiga dimensi yang terdiri dari 19 lantai dari lantai
basement hingga top floor +54 dengan total ketinggian 54 meter, luas setiap lantai
untuk basement hingga roof yaitu sebesar 12.7 m x 85.8 m, lantai +51.7 dengan
luas 5.4 m x 10 m dan 6 m x 3.45 m, sedangkan lantai +54 dengan luas 5.4 m x 10
m. Hasil pemodelan secara tiga dimensi dapat dilihat pada Lampiran 22 dan 23
dengan warna orange untuk balok, ungu untuk kolom, biru transparan untuk pelat
lantai, dan merah untuk dinding geser. Sedangkan denah struktur hasil pemodelan
dapat pula dilihat pada Lampiran 24 sampai 31.
Berdasarkan hasil pengeplotan lokasi terhadap Peta Gempa Indonesia 2010
yang terlihat pada Lampiran 20 dan 21, didapatkan nilai S1 berada pada interval
15
0.25-0.3 g, sedangkan nilai Ss berada pada interval 0.6-0.7 g. Nilai Ss dan S1
kemudian ditentukan dengan mengambil satu nilai yang masih masuk ke dalam
interval tersebut, yaitu 0.679 g untuk Ss, dan nilai S1 sebesar 0.295 g.
Nilai S1 dan Ss tersebut kemudian digunakan kembali untuk menentukan
spektrum gempa rencana. Pada prosedur penentuan gaya lateral ekuivalen
berdasarkan RSNI 03-1726-201X, terlebih dahulu ditentukan nilai periode struktur.
Nilai periode struktur hasil dari analisis program ETABS 9.7.2 yaitu sebesar
2.4490 detik. Periode hasil ETABS tersebut kemudian dibandingkan dengan
periode minimum dan maksimum hasil perhitungan manual. Nilai periode
minimum yang dihasilkan yaitu sebesar 1.689 detik, sedangkan periode
maksimumnya yaitu 2.3646 detik. Berdasarkan nilai periode maksimum dan
minimum tersebut dapat diketahui bahwa nilai periode hasil ETABS terlalu besar,
sehingga nilai periode yang dapat digunakan yaitu periode maksimum sebesar
2.3646 detik.
Pada metode analisis time history, grafik yang digunakan untuk analisis
yaitu grafik El Centro 1940 yang sudah tersedia pada program ETABS 9.7.2.
Grafik El Centro ini merupakan grafik besarnya percepatan gempa yang terjadi
pada suatu periode yang biasanya tercatat oleh alat seismograf. Jenis grafik El
Centro 1940 dipilih karena merupakan grafik dari gempa terkuat yang pernah
terjadi di muka bumi. Grafik El Centro tersebut dapat dilihat pada Gambar 4
berikut ini.
Gambar 4 Grafik gempa El Centro analisis time history
Nilai periode fundamental yang telah ditentukan kemudian digunakan untuk
menentukan distribusi gaya geser untuk gaya lateral ekuivalen. Berdasarkan RSNI
03-1726-201X, simpangan antar lantai hanya ada pada kondisi kerja batas ultimit
saja. Penentuan simpangan antar lantai dihitung sebagai perbedaan defleksi pada
pusat massa di tingkat teratas dan terbawah yang ditinjau. Pada Gambar 5 dan
Gambar 6 ini disajikan diagram simpangan antar lantai (story drift) terhadap
ketinggian lantai.
16
D
i
a
g
r
a
m
s
t
o
r
y
Gambar 5 drift arah x terhadap ketinggian bangunan
Gambar 6 Diagram story drift arah y terhadap ketinggian bangunan
Dilihat dari diagram story drift arah x pada Gambar 5, dapat diketahui
bahwa story drift gedung dengan semua metode analisis gempa masih dalam batas
aman karena kurang dari nilai story drift izin. Namun jika dibandingkan nilai
story drift yang dihasilkan dari setiap metode analisis gempa, dapat diketahui
bahwa nilai story drift gedung Grand Center Point Apartement dengan
menggunakan metode respon spektrum merupakan nilai yang paling besar disusul
dengan metode time history dan statik ekuivalen. Begitu pula pada arah y
(Gambar 6), nilai story drift maksimum ditunjukan oleh metode analisis respon
spektrum diikuti time history dan statik ekuivalen. Nilai story drift pada semua
metode analisis gempa pada arah y masih aman karena masih kurang dari batas
story drift yang diizinkan yaitu sebesar 2% dari ketinggian lantai yang diamati.
17
Gambar 8
Gambar 7 Grafik gaya geser lantai arah x
Gambar 8 Grafik gaya geser lantai arah y
Berdasarkan Gambar 7, dapat diketahui bahwa nilai gaya geser lantai
dengan metode analisis respon spectrum memiliki nilai terbesar dibandingkan
dengan metode lainnya. Nilai gaya geser lantai maksimum selanjutnya yaitu pada
metode time history, disusul dengan metode statik ekuivalen. Sedangkan jika
dilihat dari Gambar 8, nilai gaya geser lantai terbesar ada pada metode respon
spectrum disusul oleh statik ekuivalen dan time history.
Pengaruh P-delta pada RSNI 03-1726-201X ditentukan berdasarkan nilai
dari koefisien stabilitas (θ). Jika nilai θ