Kajian Perbandingan Respon Bangunan Pada Rangka Beton Pemikul Momen Dengan Metode Gaya Lateral Ekivalen Dan Respon Spektrum

KAJIAN PERBANDINGAN RESPON BANGUNAN PADA RANGKA BETON
PEMIKUL MOMEN DENGAN METODE GAYA LATERAL EKIVALEN
DAN RESPON SPEKTRUM

Tugas Akhir

Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian
Pendidikan sarjana Teknik Sipil

Disusun oleh:

BENNY YOHANNES
09 0404 057

SUB JURUSAN STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013

Universitas Sumatera Utara

LEMBAR PENGESAHAN
KAJIAN PERBANDINGAN RESPON BANGUNAN PADA RANGKA BETON
PEMIKUL MOMEN DENGAN METODE GAYA LATERAL EKIVALEN
DAN RESPON SPEKTRUM
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat
dalam menempuh Colloqium Doctum/ Ujian Sarjana Teknik Sipil
Dikerjakan oleh:
BENNY YOHANNES
09 0404 057
Pembimbing

Penguji I

Ir. Daniel Rumbi Teruna,MT
NIP:19590707 198710 1 001
Penguji II

Ir. Torang Sitorus, MT
NIP:19571002 198601 1 001

Ir. Robert Panjaitan
NIP:19510708 198203 1 001

Mengesahkan:
Ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara

Prof.Dr.Ing. Johannes Tarigan
NIP: 19561224 198103 1 002
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2012

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang
telah memberikan anugrah, berkat dan karunia-Nya hingga terselesaikannya
tugas akhir ini dengan judul “Kajian perbandingan respon bangunan pada
rangka beton pemikul momen dengan metode gaya lateral ekivalen dan
respon spektrum ”.
Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana
teknik sipil bidang studi struktur pada fakultas teknik Universitas Sumatera
Utara Medan.Penulis menyadari bahwa isi dari tugas akhir ini masih banyak
kekurangannya.Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya
pemahaman penulis.Untuk penyempurnaannya, saran dan kritik dari bapak dan
ibu dosen serta rekan mahasiswa sangatlah penulis harapkan.
Penulis juga menyadari bahwa tanpa bimbingan, bantuan dan dorongan
dari berbagai pihak, tugas akhir ini tidak mungkin dapat diselesaikan dengan
baik.Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima
kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua yang senantiasa penulis
cintai yang dalam keadaan sulit telah memperjuangkan hingga penulis dapat
menyelesaikan perkuliahan ini.
Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada :

1. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT selaku dosen pembimbing yang telah
bersedia meluangkan waktu untuk memberikan saran dan bimbingan.
2. Bapak Ir. Torang Sitorus, MT selaku dosen pembanding yang telah
memberikan kritikan dan nasehat yang membangun

i
Universitas Sumatera Utara

3. Bapak Ir. Robert Panjaitan selaku dosen pembanding yang telah memberikan
kritikan dan nasehat yang membangun
4. Bapak Prof.Dr.Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen teknik sipil
USU.
5. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik USU.
6. Kedua orang tua penulis yang turut mendukung segala kegiatan akademis
penulis.
7. Teman-teman yang telah memberikan semangat kepada penulis, senior
stambuk 06, 07, 08, dan khususnya senior stambuk 04 Erwin, dan adik-adik
stambuk 10 yang memberikan dukungan serta info mengenai kegiatan sipil.
8. Para pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU atas

ketersediannya untuk mengurus administrasi Tugas akhir ini.
Walaupun dalam menyusun Tugas akhir ini penulis telah berusaha
untuk mengkaji dan menyampaikan materi secara sistematis dan terstruktur,
tetapi tentunya Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna.Kritik dan saran
yang membangun tentulah sangat penulis harapkan di kemudian hari.

Medan,

Mei 2013

Penulis

ii
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Penyusunan tugas akhir ini bertujuan untuk mengkaji perbandingan respon
bangunan yang didapat dengan metode gaya lateral ekivalen dengan metode
respon spektrum.
Persamaan metode gaya lateral ekivalen merupakan pendekatan sederhana

yang terdapat dalam sejumlah peraturan. Sementara, metode respon spektrum
hasil analisis bisa saja berbeda dengan metode respon spektrum dari persamaan
empiris sebab terdapat berbagai variabel yang tidak terdapat di dalam variabel
persamaan empiris.
Pembahasan dalam tugas akhir ini, memberikan penjabaran hasil-hasil
analisis terhadap berbagai variasi portal bangunan. Metode respon spektrum hasil
analisis dari program kemudian dibandingkan dengan metode gaya lateral
ekivalen yang didapatkan dari persamaan empiris. Hasil tersebut kemudian
ditampilkan dalam bentuk tabel beserta deviasinya.
Kata Kunci : Respon Bangunan, Persamaan Empiris, Deviasi Respon Bangunan

iii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Lembar Pengesahan ...............................................................................................
Kata Pengantar ........................................................................................................

i

Abstrak ...................................................................................................................

iii

Daftar Isi ................................................................................................................

iv

Daftar Tabel ...........................................................................................................

vi

Daftar Gambar ........................................................................................................ vii
Daftar Notasi ...........................................................................................................

ix

BAB

1

I Pendahuluan ...........................................................................................
1.1

Latar Belakang Masalah ...............................................................

1

1.2

Perumusan Masalah ......................................................................

5

1.3

Maksud dan Tujuan ....................................................................... 10

1.4

Pembatasan Masalah ..................................................................... 10

1.5

Metodologi Penulisan ................................................................... 10

BAB II Tinjauan Pustaka .................................................................................... 11
2.1

Konsep Perencanaan Struktur ...................................................... 11

2.2

Tinjauan Perencanaan Struktur Tahan Gempa ............................. 11

2.3

Pembebanan .................................................................................. 12

2.4

Distribusi Vertikal Gaya Gempa ................................................... 27

BAB III APLIKASI .............................................................................................. 30
3.1

Pemodelan Struktur ...................................................................... 30

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ........................................................ 44
4.1

Penentuan Spektra Desain ............................................................ 44

4.2

Analisis Struktur .......................................................................... 48

iv
Universitas Sumatera Utara

4.3

Pembahasan Hasil Analisis Struktur ............................................ 66

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ . 74
5.1

Kesimpulan ................................................................................... 74

5.2

Saran .............................................................................................. 74

Daftar Pustaka ........................................................................................................

x

v
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1

: Klasifikasi Situs .......................................................................... 16

Tabel 2.2

: Klasifikasi Situs, Fa.................................................................... 18

Tabel 2.3

: Klasifikasi Situs, Fv .................................................................... 18

Tabel 2.4

: Kategori resiko bangunan gedung dan struktur lainnya untuk
beban gempa ............................................................................... 20

Tabel 2.5

: Faktor keutamaan gempa ............................................................ 24

Tabel 2.6

: Faktor R untuk mereduksi gaya gempa ...................................... 24

Tabel 4.1

: Periode, Base shear, dan gaya pada portal 1 a dengan metode
respon spektrum .......................................................................... 49

Tabel 4.2

: Gaya pada portal 1 a dengan metode statik ekuivalen ................ 49

Tabel 4.3

: Periode, Base shear, dan gaya pada portal 1 b dengan metode
respon spektrum .......................................................................... 51

Tabel 4.4

: Gaya pada portal 1 b dengan metode statik ekuivalen................ 51

Tabel 4.5

: Periode, Base shear, dan gaya pada portal 1 c dengan metode
respon spektrum .......................................................................... 53

Tabel 4.6

: Gaya pada portal 1 c dengan metode statik ekuivalen ................ 53

Tabel 4.7

: Periode, Base shear, dan gaya pada portal 2 a dengan metode
respon spektrum .......................................................................... 55

Tabel 4.8

: Gaya pada portal 2 a dengan metode statik ekuivalen ................ 55

Tabel 4.9

: Periode, Base shear, dan gaya pada portal 2 b dengan metode
respon spektrum .......................................................................... 57

Tabel 4.10

: Gaya pada portal 2 b dengan metode statik ekuivalen................ 57

vi
Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.11

: Periode, Base shear, dan gaya pada portal 2 c dengan metode
respon spektrum .......................................................................... 59

Tabel 4.12

: Gaya pada portal 2 c dengan metode statik ekuivalen ................ 59

Tabel 4.13

: Periode, Base shear, dan gaya pada portal 3 a dengan metode
respon spektrum .......................................................................... 61

Tabel 4.14

: Gaya pada portal 3 a dengan metode statik ekuivalen ................ 61

Tabel 4.15

: Periode, Base shear, dan gaya pada portal 3 b dengan metode
respon spektrum .......................................................................... 63

Tabel 4.16

: Gaya pada portal 3 b dengan metode statik ekuivalen................ 63

Tabel 4.17

: Periode, Base shear, dan gaya pada portal 3 c dengan metode
respon spektrum .......................................................................... 65

Tabel 4.18

: Gaya pada portal 3 c dengan metode statik ekuivalen ................ 65

Tabel 4.19

: Deviasi antara gaya respons spektrum dan statik ekuivalen
pada portal 1 a ............................................................................. 66

Tabel 4.20

: Deviasi antara gaya respons spektrum dan statik ekuivalenpada
portal 1 b ..................................................................................... 67

Tabel 4.21

: Deviasi antara gaya respons spektrum dan statik ekuivalen
pada portal 1 c ............................................................................. 68

Tabel 4.22

: Deviasi antara gaya respons spektrum dan statik ekuivalen
pada portal 2 a ............................................................................. 69

Tabel 4.23

: Deviasi antara gaya respons spektrum dan statik ekuivalen
pada portal 2 b ............................................................................ 70

Tabel 4.24

: Deviasi antara gaya respons spektrum dan statik ekuivalen
pada portal 2 c ............................................................................. 71

vii
Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.25

: Deviasi antara gaya respons spektrum dan statik ekuivalen
pada portal 3 a,3 b,3 c ................................................................. 72

viii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar.1.1

: Portal 1a .....................................................................................

5

Gambar.1.2

: Portal 1b ......................................................................................

6

Gambar.1.3

: Portal 1c ......................................................................................

6

Gambar.1.4

: Portal 2a ......................................................................................

7

Gambar.1.5

: Portal 2b ......................................................................................

7

Gambar.1.6

: Portal 2c ......................................................................................

8

Gambar.1.7

: Portal 3a ......................................................................................

8

Gambar.1.8

: Portal 3b ......................................................................................

9

Gambar.1.9

: Portal 3c ......................................................................................

9

Gambar.2.1

: Ss, Gempamaksimum yangdipertimbangkanrisiko .................... 15

Gambar.2.2

: S1, Gempamaksimum yangdipertimbangkanrisiko .................... 16

Gambar.2.3

: Respons Spektra Desain ............................................................ 19

Gambar.2.4

: Prosedur gaya gempa lateral ekuivalen dengan
memperhitungkan pengaruh ragam tinggi ................................. 28

Gambar.2.5

: Faktor k ...................................................................................... 29

Gambar.3.1

: Portal 1 a ..................................................................................... 31

Gambar.3.2

: Portal 1 b ..................................................................................... 33

Gambar.3.3

: Portal 1 c ..................................................................................... 34

Gambar.3.4

: Portal 2 a ..................................................................................... 36

Gambar.3.5

: Portal 2 b ..................................................................................... 37

Gambar.3.6

: Portal 2 c ..................................................................................... 38

Gambar.3.7

: Portal 3 a ..................................................................................... 40

Gambar.3.8

: Portal 3 b ..................................................................................... 41
xii
Universitas Sumatera Utara

Gambar.3.9

: Portal 3 c ..................................................................................... 42

Gambar.4.1

: Spektra Desain ............................................................................ 46

Gambar.4.2

: Analysis Case Data ..................................................................... 47

Gambar.4.3

: Hasil Spektrum pada portal 1 a ................................................... 48

Gambar.4.4

: Hasil Spektrum pada portal 1 b .................................................. 50

Gambar.4.5

: Hasil Spektrum pada portal 1 c ................................................... 52

Gambar.4.6

: Hasil Spektrum pada portal 2 a ................................................... 54

Gambar.4.7

: Hasil Spektrum pada portal 2 b .................................................. 56

Gambar.4.8

: Hasil Spektrum pada portal 2 c ................................................... 58

Gambar.4.9

: Hasil Spektrum pada portal 3 a ................................................... 60

Gambar.4.10 : Hasil Spektrum pada portal 3 b .................................................. 62
Gambar.4.11 : Hasil Spektrum pada portal 3 c ................................................... 64
Gambar.4.12 : Portal 1 a ..................................................................................... 66
Gambar.4.13 : Portal 1 b ..................................................................................... 67
Gambar.4.14 : Portal 1 c ..................................................................................... 68
Gambar.4.15 : Portal 2 a ..................................................................................... 69
Gambar.4.16 : Portal 2 b ..................................................................................... 70
Gambar.4.17 : Portal 2 c ..................................................................................... 71
Gambar.4.18 : Portal 3 a,3 b,3 c ......................................................................... 72

xii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI
FI

= Gaya Inersia

(N)

FD

= Gaya Redaman

(N)

FS

= Gaya Pegas

(N)

m

= Massa

(kg)

c

= Redaman

(kg.s/cm)

k

= Kekakuan

(kg/cm)

ӱ

= Percepatan

(cm/s2)

ẏ

= Kecepatan

(cm/s)

y

= Perpindahan

(cm)

M

= Momen

(KNcm)

E

= Modulus Elastisitas bahan

(MPa)

I

= Inersia Penampang

(cm4)

h

= Tinggi tingkatan lantai

(cm)

l

= Panjang batang/bentang

(cm)

A

= Amplitudo

(cm)

ω

= Frekuensi sudut

(rad/s)

t

= waktu

(s)

T

= Periode Getar Struktur

(s)

Ø

= Ordinat

θ

= Rotasi

(rad)

u

= komponen perpindahan elemen dalam arah x

(cm)

v

= komponen perpindahan elemen dalam arah y

(cm)

xii
Universitas Sumatera Utara