Perbandingan Desain Tahan Gempa Bangunan Gedung Beton Bertulang Menggunakan Pelat Konvensional Dan Flat Slab With Drop Panel
PERBANDINGAN DESAIN TAHAN GEMPA BANGUNAN GEDUNG
BETON BERTULANG MENGGUNAKAN
PELAT KONVENSIONAL DAN FLAT SLAB WITH DROP PANEL
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat
Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh :
BILHER ADIGUNA SIHOMBING
10 0404 123
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PERBANDINGAN DESAIN TAHAN GEMPA BANGUNAN GEDUNG
BETON BERTULANG MENGGUNAKAN
PELAT KONVENSIONAL DAN FLAT SLAB WITH DROP PANEL
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat
Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh :
BILHER ADIGUNA SIHOMBING
10 0404 123
Dosen Pembimbing :
Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19561224 198103 1 002
Penguji I
Penguji II
M.Agung Putra Handana, S.T.,M.T.
NIP. 19821206 201012 1 005
Ir. Torang Sitorus, M.T.
NIP. 19571002 198601 1 001
Mengesahkan :
Ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19591224 191003 1 002
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
i
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Perencanaan bangunan gedung bertingkat mengunakan pelat dua arah (two
way slab) dari beton bertulang yang bentuk konstruksinya unik, efisien, dan
ekonomis. Pelat dua arah seperti pelat konvensional dan flat slab merupakan pelat
yang lazim diterapkan di Indonesia. Indonesia merupakan daerah yang rawan gempa
bumi, maka dari itu bangunan yang direncanakan harus memperhatikan pengaruh
gempa dan penggunaan building code. Penelitian ini bertujuan mengetahui
perbandingan dan desain tahan gempa bangunan gedung beton bertulang
menggunakan pelat konvensional dan flat slab with drop panel. Pengaruh gempa
dianalisis menggunakan metode respons spektrum sesuai SNI 03-1726-2012 dibantu
program analisis struktur ETABS v9.5.0.
Berdasarkan
hasil
pembahasan
diketahui
pada
bangunan
gedung
menggunakan pelat konvensional lebih menguntungkan dengan volume beton
1,559% lebih besar, bangunan dengan pelat konvensional memiliki struktur lebih
fleksibel. Dapat dilihat dari besarnya gaya geser dasar seismik yang dapat ditahan
secara dinamik 57,679% dan statik ekuivalen 68,359% lebih besar dari flat slab with
drop panel. Dan perpindahan horisontal maksimum δxe = 26,6 mm untuk pelat
konvensional dan δxe = 87,0 mm untuk flat slab with drop panel. Bila dimodelkan
dengan balok-pelat ekuivalen pada bangunan gedung, momen dan gaya lintang yang
terjadi pada balok-pelat flat slab with drop panel ekuivalen lebih besar berturut-turut
28,696-76,877% dan 0,097-87,680% dari balok-pelat konvensional ekuivalen.
Adapun keuntungan lebih dari flat slab with drop panel ini memiliki spasi antar
lantai ruangan yang lebih besar (2,97 m) dibandingkan dengan pelat konvensional
(2,6 m). Saran untuk penelitian selanjutnya adalah dicoba menganalisis gaya dalam
akibat adanya pengaruh beban lateral seperti beban gempa dengan variasi model baik
tipe, ketebalan, dan bangunan tidak beraturan menggunakan pelat dua arah lainnya.
Kata kunci : pelat konvensional, flat slab, respons spektrum,SNI 03-2847-2002,
SNI 03-1726-2012
ii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang
telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada penulis, sehingga tugas akhir ini
dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil
bidang Struktur, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara,
dengan
judul
“PERBANDINGAN
DESAIN
TAHAN
GEMPA
BANGUNAN GEDUNG BETON BERTULANG MENGGUNAKAN PELAT
KONVENSIONAL DAN FLAT SLAB WITH DROP PANEL”.
Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas
dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya
ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa
pihak yang berperan penting yaitu :
1.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Dosen Pembimbing dan Ketua
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3.
Bapak Ir. Syahrizal, M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4.
Bapak Ir. Sanci Barus, M.T., selaku Koordinator Subjurusan Struktur
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5.
Bapak Ir. Torang Sitorus, M.T. dan M. Agung Putra Handana, S.T.,M.T.,
selaku Dosen Penguji/Pembanding.
5.
Bapak/Ibu seluruh staff pengajar dan pegawai administrasi Departemen
Teknik
Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah
memberikan bantuan selama ini kepada saya.
6.
Buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Bapakku tercinta
L.Sihombing,S.Pd dan Mamaku tersayang M.Manullang yang telah
memberikan dukungan finansial, motivasi, semangat, dan nasehat kepada
saya. Saudara-saudara dan saudariku, Kak Riando, Abang Henry, dan
Gomgom telah banyak membantu saya.
iii
Universitas Sumatera Utara
7.
Buat Tanoto Foundation yang telah memberikan beasiswa, pengalaman yang
berharga, serta motivasi dalam setiap kegiatannya.
8.
Buat saudara/i seperjuangan teman-teman mahasiswa/i angkatan 2010, yaitu
Iqbal, Chairunnisa, Putra, Festus, Reza, Rahmad, Ozi, Yanti, Monica, Uke,
Adlin, Leo, Darwinton, Yahya, dan mahasiswa sipil lainnya yang tidak dapat
disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
9.
Teman-teman Tanoto Scholars Association Medan, Simon, Bg Gilbert, Bg
Yosua, Martha, Uji, Sandro, Ricky, Dena, dll telah memberikan pengalaman
berharga. Don’t give up without a fight!!
10. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas
dukungannya yang sangat baik.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari
kata sempurna karena keterbatasan pengetahuan. Oleh karena itu, penulis
mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan
menjadi lebih baik.
Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi para pembaca.
Medan,
2014
Penulis,
Bilher Adiguna Sihombing
NIM. 10 0404 123
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... i
ABSTRAK ...................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR .................................................................................... iii
DAFTAR ISI ................................................................................................... v
DAFTAR TABEL .......................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii
DAFTAR NOTASI ......................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ................................................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah .............................................................................. 4
1.3. Batasan Masalah ................................................................................ 4
1.4. Tujuan Penelitian ............................................................................... 5
1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................. 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Konsep Beton Bertulang .................................................................... 6
2.1.1. Pelat Konvensional ........................................................................ 7
2.1.2. Flat Slab ........................................................................................ 8
2.2. Momen Pada Pelat yang Ditumpu Kolom ......................................... 12
2.3. Tata Cara Perencanaan Bangunan Gedung Tahan Gempa ................ 13
2.4. Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM) ......................................... 14
2.5. Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah Beton ........................... 16
2.6. Sistem Rangka Pemikul Momen dengan Flat Slab ........................... 16
2.7. Ketentuan Perencanaan Pembebanan ................................................ 17
2.8. Pembebanan ....................................................................................... 18
2.8.1. Beban Mati (Dead Load)............................................................... 18
2.8.2. Beban Hidup (Live Load) .............................................................. 19
2.8.3. Beban Gempa (Earthquake Load)................................................. 21
v
Universitas Sumatera Utara
2.9. Perencanaan Pelat .............................................................................. 21
2.9.1. Metode Perencanaan Langsung (Direct Design Method) ............. 21
2.9.2. Pelat dengan Balok Interior ........................................................... 22
2.9.3. Pelat Tanpa Balok Interior ............................................................ 23
2.9.4. Syarat untuk Mendesain Drop Panel ............................................ 23
2.9.5. Distribusi Momen dalam Pelat ...................................................... 24
2.9.6. Penyaluran Momen dalam Sambungan Pelat dan Kolom ............. 28
2.10. Perencanaan Balok ............................................................................. 30
2.11. Perencanaan Kolom ........................................................................... 33
2.12. Geser .................................................................................................. 35
2.13. Pelat Menjadi Portal untuk Perencanaan ........................................... 37
BAB III. METODE PERENCANAAN
3.1. Metodologi Penelitian ........................................................................ 39
3.2. Metode Analisis Respons Spektrum .................................................. 41
3.3. Ketentuan Umum Bangunan Gedung Dalam Pengaruh Gempa ........ 41
3.3.1. Faktor Keutamaan dan Kategori Risiko Struktur Bangunan ......... 41
3.3.2. Wilayah Gempa ............................................................................. 43
3.3.3. Jenis Tanah Setempat .................................................................... 44
3.3.4. Faktor Respon Gempa ................................................................... 44
3.3.5. Kategori Desain Seismik ............................................................... 46
3.3.6. Hubungan Wilayah Gempa dan Risiko Gempa ............................ 47
3.3.7. Pemilihan Sistem Struktur Penahan Beban Gempa ...................... 48
3.4. Ketentuan Umum Syarat Pendetailan ................................................ 49
3.5. Persyaratan SNI 03-2847-2002 Pasal 23.10 Untuk
Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) .................... 50
3.5.1. Detail Penulangan ......................................................................... 50
3.5.2. Kuat Geser ..................................................................................... 50
3.5.3. Balok ............................................................................................. 50
3.5.4. Kolom ............................................................................................ 51
3.6. Gaya Lateral Seismik ......................................................................... 52
vi
Universitas Sumatera Utara
3.6.1. Periode Fundamental Pendekatan ................................................. 52
3.6.2. Gaya Dasar Seismik ...................................................................... 53
3.6.3. Nilai Batas Atas Perioda yang Dihitung ....................................... 54
3.6.4. Skala Gaya..................................................................................... 54
3.7. Kombinasi Pembebanan..................................................................... 55
3.8. Arah Pembebanan .............................................................................. 55
3.9. Penentuan Simpangan Antar Lantai................................................... 55
3.10. Pengantar ETABS Nonlinear v9.5.0 .................................................. 56
3.10.1. Pemodelan 3D ............................................................................... 56
3.10.2. Pembebanan Struktur untuk Input Program ETABS .................... 58
3.10.3. Hasil Analisis Respons Spektrum dari Program ETABS v9.5.0... 58
BAB IV. APLIKASI PERHITUNGAN
4.1. Umum ................................................................................................ 59
4.2. Data Geometri Struktur ...................................................................... 60
4.3. Preliminari Struktur ........................................................................... 60
4.3.1. Material ......................................................................................... 60
4.3.2. Hubungan Balok dan Kolom ........................................................ 61
4.3.3. Pelat dan Flat Slab with Drop Panel ............................................ 61
4.3.4. Pondasi .......................................................................................... 61
4.4. Pembebanan Struktur ......................................................................... 61
4.4.1. Beban Mati (Dead Load)............................................................... 61
4.4.2. Beban Hidup (Live Load) .............................................................. 62
4.4.3. Beban Gempa ................................................................................ 62
4.5. Pra-dimensi ........................................................................................ 65
4.5.1. Bangunan Gedung SRPMM Menggunakan
Pelat Konvensional ....................................................................... 65
4.5.2. Bangunan Gedung SRPMM Menggunakan
Flat Slab with Drop Panel ............................................................ 74
4.6. Pemodelan Struktur ............................................................................ 89
4.7. Perhitungan Pengaruh Seismik dan Volume Beton Struktur
vii
Universitas Sumatera Utara
Bangunan Gedung SRPMM dengan Pelat Konvensional .................. 90
4.8. Perencanaan Balok dan Kolom Bangunan Gedung
SRPMM dengan Pelat Konvesional................................................... 94
4.8.1. Perencanaan Penulangan Lentur dan Geser Balok ........................ 94
4.8.2. Penulangan Kolom Bangunan Gedung SRPMM
dengan Pelat Konvensional ........................................................... 98
4.9. Perhitungan Pengaruh dan Volume Beton Struktur Bangunan
Gedung SRPMM menggunakan Flat Slab With Drop Panel ............ 101
4.10. Penulangan Kolom Bangunan Gedung SRPMM dengan
Flat Slab with Drop Panel ................................................................. 106
4.11. Penulangan Pelat Flat Slab with Drop Panel Menggunakan
Output Etabs v9.5.0............................................................................ 109
4.12. Pemodelan Bangunan Gedung SRPMM Menggunakan Balok-Pelat
Ekuivalen Pelat Flat Slab with Drop Panel Menggunakan Output
Etabs v9.5.0........................................................................................ 110
BAB IV. PENUTUP
5.1. Kesimpulan ........................................................................................ 115
5.2. Saran .................................................................................................. 116
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Perbedaan Pelat Konvensional Dan Flat Slab ............................ 10
Tabel 2.2.
Berat Sendiri Bahan Bangunan ................................................... 18
Tabel 2.3.
Berat Sendiri Komponen Gedung ............................................... 19
Tabel 2.4.
Beban Hidup pada Lantai Gedung .............................................. 20
Tabel 2.5.
Beban Hidup pada Atap Gedung ................................................ 21
Tabel 2.6.
Tebal Minimum Pelat Tanpa Balok Interior ............................... 23
Tabel 2.7.
Distribusi Momen Total Terfaktor .............................................. 24
Tabel 2.8.
Persentase Momen Rencana Negatif Interior yang Ditahan
oleh Lajur Kolom ........................................................................ 25
Tabel 2.9.
Persentase Momen Rencana Negatif Exterior yang Ditahan
oleh Jalur Kolom ......................................................................... 25
Tabel 2.10. Persentase Momen Rencana Positif yang Harus Ditahan
oleh Jalur Kolom ......................................................................... 26
Tabel 2.11. Tebal Minimum Balok Non-Prategang atau Pelat Satu Arah
Bila Lendutan Tidak Dihitung .................................................... 30
Tabel 3.1.
Kategori Risiko Bangunan Gedung dan Struktur Lainnya
untuk Beban Gempa.................................................................... 41
Tabel 3.2.
Faktor Keutamaan (Ie) Gempa ......................................................... 42
Tabel 3.3.
Klasifikasi Situs .......................................................................... 44
Tabel 3.4.
Koefisien Situs, Fa ...................................................................... 45
Tabel 3.5.
Koefisien Situs, Fv ...................................................................... 45
Tabel 3.6.
Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons
Percepatan pada Periode Pendek, T = 0,2 detik .......................... 46
Tabel 3.7.
Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons
Percepatan pada Periode 1 detik ................................................. 47
Tabel 3.8.
Kategori Desain Seismik dan Tingkat Risiko Kegempaan ......... 47
Tabel 3.9.
Ketentuan Risiko Gempa ACI/UBC dan SNI 2847.................... 47
Tabel 3.10. Faktor R, Cd , dan Ω0 untuk Sistem Penahan Gaya Gempa ........ 48
Tabel 3.11. Perencanaan dan Syarat Pendetailan........................................... 49
ix
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.12. Nilai Parameter Periode Pendekatan Ct dan x............................. 53
Tabel 3.13. Koefisien untuk Batas Atas pada Periode yang Dihitung ........... 54
Tabel 3.14. Simpangan Antar Lantai Ijin, ∆
,
.............................................. 56
Tabel 4.1.
Distribusi Momen Pelat Konvensional ....................................... 70
Tabel 4.2.
Rencana Penulangan Pelat Konvensional ................................... 73
Tabel 4.3.
Distribusi Momen Flat Slab with Drop Panel ............................ 84
Tabel 4.4.
Rencana Penulangan Flat Slab with Drop Panel........................ 89
Tabel 4.5.
Hasil Dari Modal Participating Mass Ratios Bangunan
Gedung Menggunakan Pelat Konvensional ................................ 91
Tabel 4.6.
Berat Struktur untuk Bangunan Gedung SRPMM
Menggunakan Pelat Konvensional ............................................. 92
Tabel 4.7.
Penyimpangan Horisontal Akibat Gempa
pada SRPMM Pelat Konvensional ............................................. 93
Tabel 4.8.
Resume Momen Desain Balok Frame B58 Story 3 .................... 94
Tabel 4.9.
Rencana Penulangan Lentur Balok ............................................. 96
Tabel 4.10. Resume Beban Aksial dan Momen Desain Kolom
Frame C17 .................................................................................. 99
Tabel 4.11. Hasil Dari Modal Participating Mass Ratios Bangunan
Gedung Menggunakan Flat Slab With Drop Panel .................... 102
Tabel 4.12. Berat Struktur untuk Bangunan Gedung
Menggunakan Flat Slab with Drop Panel .................................. 103
Tabel 4.13. Penyimpangan Horisontal Akibat Gempa
pada SRPMM Flat Slab with Drop Panel .................................. 105
Tabel 4.14. Resume Beban Aksial dan Momen Desain Kolom
Frame C22 .................................................................................. 106
Tabel 4.15. Hasil Dari Modal Participating Mass Ratios Bangunan
Gedung Menggunakan Balok-Pelat Konvensional Ekuivalen.... 113
Tabel 4.16. Hasil Dari Modal Participating Mass Ratios Bangunan
Gedung Menggunakan Balok-Pelat Flat Slab with Drop Panel
Ekuivalen .................................................................................... 117
Tabel 4.17. Perbandingan Gaya Dalam Balok-Pelat Konvensional Ekuivalen
x
Universitas Sumatera Utara
dan Balok-Pelat Flat Slab with Drop Panel Ekuivalen
(Comb2) ...................................................................................... 121
Tabel 4.18. Perbandingan Gaya Dalam Balok-Pelat Konvensional Ekuivalen
dan Balok-Pelat Flat Slab with Drop Panel Ekuivalen
(Comb3) ...................................................................................... 122
Tabel 4.19. Perbandingan Desain Tahan Gempa Bangunan Gedung Beton
Bertulang Menggunakan Pelat Konvensional dan Flat Slab
with Drop Panel .......................................................................... 123
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.
Jenis-Jenis Sistem Struktur Pelat Dua Arah
(Two Way Slab).................................................................... 7
Gambar 2.2.
Flat Slab dengan Drop Panel .............................................. 8
Gambar 2.3.
Ukuran dengan Drop Panel ................................................. 9
Gambar 2.4.
Flat Slab dengan Capital Column ....................................... 9
Gambar 2.5.
Ukuran Column Capital ....................................................... 9
Gambar 2.6.
Flat Slab dengan Drop Panel dan Column Capital ............. 10
Gambar 2.7.
Momen pada Pelat yang Ditumpu Kolom,
l2/l1 = 1.0, c/l = 0.1 ............................................................... 13
Gambar 2.8.
Moment Resisting Frame ..................................................... 15
Gambar 2.9.
Bentuk Sendi Plastis ............................................................ 16
Gambar 2.10.
Continous Bottom Steel........................................................ 17
Gambar 2.11.
Bagian Pelat yang Diperhitungkan ...................................... 21
Gambar 2.12.
Nilai
Gambar 2.13.
Luas Tributari Pembebanan untuk Perhitungan
untuk Daerah Pembebanan yang Bukan Persegi ... 27
Geser pada Balok Dalam ..................................................... 29
Gambar 2.14.a. Penampang Persegi Bertulangan Tunggal ........................... 30
Gambar 2.14.b. Penampang Persegi Bertulangan Rangkap .......................... 32
Gambar 2.15.
Lokasi Geser Maksimum untuk Perencanaan ...................... 37
Gambar 2.16.a. Pelat dengan Drop Panel ..................................................... 37
Gambar 2.16.b. Variasi EI Sepanjang Pelat Balok ........................................ 38
Gambar 2.16.c. Potongan Melintang A-A yang Digunakan ......................... 38
Gambar 2.16.d. Potongan Melintang B-B yang Digunakan .......................... 38
Gambar 3.1.
Bagan Alir (Flow Chart) Metodologi Penelitian ................. 40
Gambar 3.2.
SS, Gempa Maksimum yang Dipertimbangkan
Risiko-Tertarget (MCER), Kelas Situs SB ........................... 43
Gambar 3.3.
S1, Gempa Maksimum yang Dipertimbangkan
Risiko-Tertarget (MCER), Kelas Situs SB ........................... 43
Gambar 3.4.
Spektrum Respons Desain ................................................... 45
xii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.5.
Gaya Lintang Rencana untuk SRPMM
(Sumber SNI 03-2847-2002 Pasal 23.10.3) ......................... 51
Gambar 3.6.
Sistem Koordinat yang Digunakan dalam Program Etabs... 57
Gambar 4.1.
Denah Struktur Bangunan Menggunakan
Pelat Konvensional .............................................................. 59
Gambar 4.2.
Denah Struktur Bangunan Menggunakan
Flat Slab with Drop Panel ................................................... 60
Gambar 4.3.
Peta Wilayah Gempa Medan ............................................... 63
Gambar 4.4.
Respon Spektrum Rencana Kota Medan
Lokasi Bangunan Gedung Direncanakan ............................ 64
Gambar 4.5.
Balok-Pelat Bagian Tepi ...................................................... 66
Gambar 4.6.
Balok-Pelat Bagian Interior ................................................. 67
Gambar 4.7.
Balok Tepi yang Mengalami Puntiran ................................. 68
Gambar 4.8.
Flat Slab with Drop Panel ................................................... 74
Gambar 4.9.a. Letak Bidang Kritis Kolom Interior .................................... 75
Gambar 4.9.b. Letak Bidang Kritis Drop Panel Interior ............................. 76
Gambar 4.9.c.
Letak Bidang Kritis Kolom Eksterior .................................. 78
Gambar 4.9.d. Letak Bidang Kritis Drop Panel Eksterior .......................... 79
Gambar 4.9.e.
Letak Bidang Kritis Kolom Sudut ....................................... 80
Gambar 4.9.f.
Letak Bidang Kritis Drop Panel Sudut ............................... 81
Gambar 4.10.
Output Etabs v9.5.0 Mode 1 T = 1,3347 detik
Bangunan Gedung Menggunakan Pelat Konvensional ....... 90
Gambar 4.11.
Gaya Geser Dasar Seismik Dinamik (Vt = 2321,16 kN) ..... 93
Gambar 4.12.
Output Etabs v9.5.0 Mode 1 T = 3,9138 detik Bangunan
Gedung Menggunakan Flat Slab with Drop Panel ............. 101
Gambar 4.13.
Gaya Geser Dasar Seismik Dinamik (Vt = 982,34 kN) ....... 104
Gambar 4.14.
Hasil Output Etabs v9.5.0 Diagram M11 dan M22 (Comb2)
Flat Slab with Drop Panel ................................................... 109
Gambar 4.15.
Hasil Output Etabs v9.5.0 Diagram M11 dan M22 (Comb3)
Flat Slab with Drop Panel ................................................... 109
Gambar 4.16.
Potongan Pelat yang Digunakan untuk Balok-Pelat
xiii
Universitas Sumatera Utara
Konvensional Ekuivalen ...................................................... 110
Gambar 4.17.
Balok-Pelat Konvensional Ekuivalen .................................. 111
Gambar 4.18.
Tampak Samping dan Periode Getar Bangunan Gedung
dengan Balok-Pelat Konvensional T1 = 0,9543 detik <
CuTa = 1,3456 detik .............................................................. 111
Gambar 4.19.
Diagram Momen Comb2 dan Comb3 View C
Balok-Pelat Konvensional Ekuivalen .................................. 111
Gambar 4.20.
Diagram Lintang Comb2 dan Comb3 View C
Balok-Pelat Konvensional Ekuivalen .................................. 112
Gambar 4.21.
Diagram Normal Comb2 dan Comb3 View C
Balok-Pelat Konvensional Ekuivalen .................................. 112
Gambar 4.22.
Potongan Pelat yang Digunakan untuk Balok-Pelat
Ekuivalen dari Flat Slab with Drop Panel .......................... 114
Gambar 4.23.
Balok-Pelat Ekuivalen dari Flat Slab with Drop Panel
Sambungan Bagian Tepi Balok-Pelat .................................. 114
Gambar 4.24.
Balok-Pelat Ekuivalen dari Flat Slab with Drop Panel
Sambungan Bagian Tengah Balok-Pelat ............................. 114
Gambar 4.25.
Tampak Samping dan Periode Getar Bangunan Gedung
dengan Balok-Pelat Flat Slab with Drop Panel
T1 = 1.3175 detik < CuTa = 1,3456 detik.............................. 115
Gambar 4.26.
Diagram Momen Comb2 dan Comb3 View C Balok-Pelat
Flat Slab with Drop Panel Ekuivalen .................................. 115
Gambar 4.27.
Diagram Lintang Comb2 dan Comb3 View C Balok-Pelat
Flat Slab with Drop Panel Ekuivalen .................................. 116
Gambar 4.28.
Diagram Normal Comb2 View C dan Comb3 View C
Balok-Pelat Flat Slab with Drop Panel Ekuivalen .............. 116
Gambar 4.29.
Diagram Momen Balok Comb2 Balok-Pelat
Konvensional Ekuivalen ...................................................... 118
Gambar 4.30.
Diagram Lintang Balok Comb2 Balok-Pelat
Konvensional Ekuivalen ...................................................... 118
Gambar 4.31.
Diagram Momen Balok Comb3 Balok-Pelat
xiv
Universitas Sumatera Utara
Konvensional Ekuivalen ...................................................... 118
Gambar 4.32.
Diagram Momen Balok Comb3 Balok-Pelat
Konvensional Ekuivalen ...................................................... 119
Gambar 4.33.
Diagram Momen Balok Comb2 Balok-Pelat Flat Slab
with Drop Panel Ekuivalen ................................................. 119
Gambar 4.34.
Diagram Lintang Balok Comb2 Balok-Pelat Flat Slab
with Drop Panel Ekuivalen ................................................. 119
Gambar 4.35.
Diagram Momen Balok Comb3 Balok-Pelat Flat Slab
with Drop Panel Ekuivalen ................................................. 120
Gambar 4.36.
Diagram Lintang Balok Comb3 Balok-Pelat Flat Slab
with Drop Panel Ekuivalen ................................................. 120
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
α,αm
= Koefisien Relatif dan Koefisien Relatif Minimum
∆h
= Tebal Drop Panel (cm, mm)
ϕ
= Faktor Reduksi Kekuatan (0,8 untuk Lentur, 0,75 untuk Geser)
Ac
= Luas Bidang Geser (mm2)
Cu
= Koefisien untuk Nilai Batas Periode yang Dihitung
Cs
= Koefisien Respons Seismik
Ecb,Esb = Elastisitas Beton untuk Balok-Pelat dan Pelat (mm4)
Ex ,Ey = Gaya Gempa (Berdasar Respons Spektrum)
Fa
= Parameter Respons Spektral Percepatan Gempa MCER Terpetakan
Bergantung pada Kelas Lokasi dan Nilai S1
Fv
= Parameter Respons Spektral Percepatan Gempa MCER Terpetakan
Bergantung pada Kelas Lokasi dan Nilai S1
Ib , Is
= Inersia Balok dan Inersia Pelat (mm4)
Ie
= Faktor Keutamaan Gempa
Ig
= Inersia Gross Penampang Penuh (mm4)
M0
= Momen Statis Terfaktor (kNm)
Mu
= Momen Ultimit (kNm)
R
= Faktor Reduksi Gempa
S1
= Parameter Respons Spektral Percepatan Gempa MCER Terpetakan untuk
Perioda 1,0 detik
SD1
= Parameter Respons Spektral Percepatan Desain pada Perioda 1 detik
SDS
= Parameter Respons Spektral Percepatan Desain pada Perioda Pendek
SS
= Parameter Respons Spektral Percepatan Gempa MCER Terpetakan untuk
Perioda Pendek
T
= Waktu Getar Alami (detik)
Ta
= Periode Fundamental Pendekatan (detik)
Vc
= Kuat Geser Beton (kN)
Vs
= Kuat Geser Baja (kN)
Vshear = Gaya Geser Dasar Seismik (kN)
xvi
Universitas Sumatera Utara
Vt
= Gaya Geser Dasar Seimik Berdasarkan Analisis Dinamik (kN)
Vu
= Gaya Geser Ultimit (kN)
W
= Berat Seismik Efektif Bangunan (kN)
Xd
= Panjang Drop Panel Diukur dari Sumbu As Kolom ke Tepi Dikurangi
Setengah Lebar Kolom yang Sejajar Terukur (mm)
b0
= Keliling Bidang Kritis (mm)
bw
= Tebal Pelat Badan Balok-Pelat (mm)
f'c
= Mutu Beton Kuat Tekan Silinder (MPa)
fy
= Mutu Leleh Baja untuk Tulangan Baja Ulir (MPa)
fys
= Mutu Leleh Baja untuk Tulangan Baja Polos (MPa)
hf
= Tebal Flens Balok-Pelat (mm)
hw
= Tinggi Badan Balok-Pelat (mm)
ln
= Panjang Bentang Bersih yang Diperhitungkan untuk Pembebanan (m, mm)
lx , ly
= Panjang Bentang Diukur Dari As ke As Sumbu Kolom (m, mm)
wDL
= Dead Load/Beban Mati (kN/m’)
wLL
= Live Load /Beban Hidup (kN/m’)
wSiDL = Superimposed Dead Load /Beban Mati Tambahan (kN/m’)
wu
= Beban Ultimit Rencana (kN/m’)
xvii
Universitas Sumatera Utara
BETON BERTULANG MENGGUNAKAN
PELAT KONVENSIONAL DAN FLAT SLAB WITH DROP PANEL
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat
Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh :
BILHER ADIGUNA SIHOMBING
10 0404 123
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PERBANDINGAN DESAIN TAHAN GEMPA BANGUNAN GEDUNG
BETON BERTULANG MENGGUNAKAN
PELAT KONVENSIONAL DAN FLAT SLAB WITH DROP PANEL
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat
Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun Oleh :
BILHER ADIGUNA SIHOMBING
10 0404 123
Dosen Pembimbing :
Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19561224 198103 1 002
Penguji I
Penguji II
M.Agung Putra Handana, S.T.,M.T.
NIP. 19821206 201012 1 005
Ir. Torang Sitorus, M.T.
NIP. 19571002 198601 1 001
Mengesahkan :
Ketua Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19591224 191003 1 002
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
i
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Perencanaan bangunan gedung bertingkat mengunakan pelat dua arah (two
way slab) dari beton bertulang yang bentuk konstruksinya unik, efisien, dan
ekonomis. Pelat dua arah seperti pelat konvensional dan flat slab merupakan pelat
yang lazim diterapkan di Indonesia. Indonesia merupakan daerah yang rawan gempa
bumi, maka dari itu bangunan yang direncanakan harus memperhatikan pengaruh
gempa dan penggunaan building code. Penelitian ini bertujuan mengetahui
perbandingan dan desain tahan gempa bangunan gedung beton bertulang
menggunakan pelat konvensional dan flat slab with drop panel. Pengaruh gempa
dianalisis menggunakan metode respons spektrum sesuai SNI 03-1726-2012 dibantu
program analisis struktur ETABS v9.5.0.
Berdasarkan
hasil
pembahasan
diketahui
pada
bangunan
gedung
menggunakan pelat konvensional lebih menguntungkan dengan volume beton
1,559% lebih besar, bangunan dengan pelat konvensional memiliki struktur lebih
fleksibel. Dapat dilihat dari besarnya gaya geser dasar seismik yang dapat ditahan
secara dinamik 57,679% dan statik ekuivalen 68,359% lebih besar dari flat slab with
drop panel. Dan perpindahan horisontal maksimum δxe = 26,6 mm untuk pelat
konvensional dan δxe = 87,0 mm untuk flat slab with drop panel. Bila dimodelkan
dengan balok-pelat ekuivalen pada bangunan gedung, momen dan gaya lintang yang
terjadi pada balok-pelat flat slab with drop panel ekuivalen lebih besar berturut-turut
28,696-76,877% dan 0,097-87,680% dari balok-pelat konvensional ekuivalen.
Adapun keuntungan lebih dari flat slab with drop panel ini memiliki spasi antar
lantai ruangan yang lebih besar (2,97 m) dibandingkan dengan pelat konvensional
(2,6 m). Saran untuk penelitian selanjutnya adalah dicoba menganalisis gaya dalam
akibat adanya pengaruh beban lateral seperti beban gempa dengan variasi model baik
tipe, ketebalan, dan bangunan tidak beraturan menggunakan pelat dua arah lainnya.
Kata kunci : pelat konvensional, flat slab, respons spektrum,SNI 03-2847-2002,
SNI 03-1726-2012
ii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang
telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada penulis, sehingga tugas akhir ini
dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil
bidang Struktur, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara,
dengan
judul
“PERBANDINGAN
DESAIN
TAHAN
GEMPA
BANGUNAN GEDUNG BETON BERTULANG MENGGUNAKAN PELAT
KONVENSIONAL DAN FLAT SLAB WITH DROP PANEL”.
Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas
dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya
ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa
pihak yang berperan penting yaitu :
1.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Dosen Pembimbing dan Ketua
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3.
Bapak Ir. Syahrizal, M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4.
Bapak Ir. Sanci Barus, M.T., selaku Koordinator Subjurusan Struktur
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5.
Bapak Ir. Torang Sitorus, M.T. dan M. Agung Putra Handana, S.T.,M.T.,
selaku Dosen Penguji/Pembanding.
5.
Bapak/Ibu seluruh staff pengajar dan pegawai administrasi Departemen
Teknik
Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah
memberikan bantuan selama ini kepada saya.
6.
Buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Bapakku tercinta
L.Sihombing,S.Pd dan Mamaku tersayang M.Manullang yang telah
memberikan dukungan finansial, motivasi, semangat, dan nasehat kepada
saya. Saudara-saudara dan saudariku, Kak Riando, Abang Henry, dan
Gomgom telah banyak membantu saya.
iii
Universitas Sumatera Utara
7.
Buat Tanoto Foundation yang telah memberikan beasiswa, pengalaman yang
berharga, serta motivasi dalam setiap kegiatannya.
8.
Buat saudara/i seperjuangan teman-teman mahasiswa/i angkatan 2010, yaitu
Iqbal, Chairunnisa, Putra, Festus, Reza, Rahmad, Ozi, Yanti, Monica, Uke,
Adlin, Leo, Darwinton, Yahya, dan mahasiswa sipil lainnya yang tidak dapat
disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.
9.
Teman-teman Tanoto Scholars Association Medan, Simon, Bg Gilbert, Bg
Yosua, Martha, Uji, Sandro, Ricky, Dena, dll telah memberikan pengalaman
berharga. Don’t give up without a fight!!
10. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas
dukungannya yang sangat baik.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari
kata sempurna karena keterbatasan pengetahuan. Oleh karena itu, penulis
mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan
menjadi lebih baik.
Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi para pembaca.
Medan,
2014
Penulis,
Bilher Adiguna Sihombing
NIM. 10 0404 123
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... i
ABSTRAK ...................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR .................................................................................... iii
DAFTAR ISI ................................................................................................... v
DAFTAR TABEL .......................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii
DAFTAR NOTASI ......................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ................................................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah .............................................................................. 4
1.3. Batasan Masalah ................................................................................ 4
1.4. Tujuan Penelitian ............................................................................... 5
1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................. 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Konsep Beton Bertulang .................................................................... 6
2.1.1. Pelat Konvensional ........................................................................ 7
2.1.2. Flat Slab ........................................................................................ 8
2.2. Momen Pada Pelat yang Ditumpu Kolom ......................................... 12
2.3. Tata Cara Perencanaan Bangunan Gedung Tahan Gempa ................ 13
2.4. Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM) ......................................... 14
2.5. Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah Beton ........................... 16
2.6. Sistem Rangka Pemikul Momen dengan Flat Slab ........................... 16
2.7. Ketentuan Perencanaan Pembebanan ................................................ 17
2.8. Pembebanan ....................................................................................... 18
2.8.1. Beban Mati (Dead Load)............................................................... 18
2.8.2. Beban Hidup (Live Load) .............................................................. 19
2.8.3. Beban Gempa (Earthquake Load)................................................. 21
v
Universitas Sumatera Utara
2.9. Perencanaan Pelat .............................................................................. 21
2.9.1. Metode Perencanaan Langsung (Direct Design Method) ............. 21
2.9.2. Pelat dengan Balok Interior ........................................................... 22
2.9.3. Pelat Tanpa Balok Interior ............................................................ 23
2.9.4. Syarat untuk Mendesain Drop Panel ............................................ 23
2.9.5. Distribusi Momen dalam Pelat ...................................................... 24
2.9.6. Penyaluran Momen dalam Sambungan Pelat dan Kolom ............. 28
2.10. Perencanaan Balok ............................................................................. 30
2.11. Perencanaan Kolom ........................................................................... 33
2.12. Geser .................................................................................................. 35
2.13. Pelat Menjadi Portal untuk Perencanaan ........................................... 37
BAB III. METODE PERENCANAAN
3.1. Metodologi Penelitian ........................................................................ 39
3.2. Metode Analisis Respons Spektrum .................................................. 41
3.3. Ketentuan Umum Bangunan Gedung Dalam Pengaruh Gempa ........ 41
3.3.1. Faktor Keutamaan dan Kategori Risiko Struktur Bangunan ......... 41
3.3.2. Wilayah Gempa ............................................................................. 43
3.3.3. Jenis Tanah Setempat .................................................................... 44
3.3.4. Faktor Respon Gempa ................................................................... 44
3.3.5. Kategori Desain Seismik ............................................................... 46
3.3.6. Hubungan Wilayah Gempa dan Risiko Gempa ............................ 47
3.3.7. Pemilihan Sistem Struktur Penahan Beban Gempa ...................... 48
3.4. Ketentuan Umum Syarat Pendetailan ................................................ 49
3.5. Persyaratan SNI 03-2847-2002 Pasal 23.10 Untuk
Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) .................... 50
3.5.1. Detail Penulangan ......................................................................... 50
3.5.2. Kuat Geser ..................................................................................... 50
3.5.3. Balok ............................................................................................. 50
3.5.4. Kolom ............................................................................................ 51
3.6. Gaya Lateral Seismik ......................................................................... 52
vi
Universitas Sumatera Utara
3.6.1. Periode Fundamental Pendekatan ................................................. 52
3.6.2. Gaya Dasar Seismik ...................................................................... 53
3.6.3. Nilai Batas Atas Perioda yang Dihitung ....................................... 54
3.6.4. Skala Gaya..................................................................................... 54
3.7. Kombinasi Pembebanan..................................................................... 55
3.8. Arah Pembebanan .............................................................................. 55
3.9. Penentuan Simpangan Antar Lantai................................................... 55
3.10. Pengantar ETABS Nonlinear v9.5.0 .................................................. 56
3.10.1. Pemodelan 3D ............................................................................... 56
3.10.2. Pembebanan Struktur untuk Input Program ETABS .................... 58
3.10.3. Hasil Analisis Respons Spektrum dari Program ETABS v9.5.0... 58
BAB IV. APLIKASI PERHITUNGAN
4.1. Umum ................................................................................................ 59
4.2. Data Geometri Struktur ...................................................................... 60
4.3. Preliminari Struktur ........................................................................... 60
4.3.1. Material ......................................................................................... 60
4.3.2. Hubungan Balok dan Kolom ........................................................ 61
4.3.3. Pelat dan Flat Slab with Drop Panel ............................................ 61
4.3.4. Pondasi .......................................................................................... 61
4.4. Pembebanan Struktur ......................................................................... 61
4.4.1. Beban Mati (Dead Load)............................................................... 61
4.4.2. Beban Hidup (Live Load) .............................................................. 62
4.4.3. Beban Gempa ................................................................................ 62
4.5. Pra-dimensi ........................................................................................ 65
4.5.1. Bangunan Gedung SRPMM Menggunakan
Pelat Konvensional ....................................................................... 65
4.5.2. Bangunan Gedung SRPMM Menggunakan
Flat Slab with Drop Panel ............................................................ 74
4.6. Pemodelan Struktur ............................................................................ 89
4.7. Perhitungan Pengaruh Seismik dan Volume Beton Struktur
vii
Universitas Sumatera Utara
Bangunan Gedung SRPMM dengan Pelat Konvensional .................. 90
4.8. Perencanaan Balok dan Kolom Bangunan Gedung
SRPMM dengan Pelat Konvesional................................................... 94
4.8.1. Perencanaan Penulangan Lentur dan Geser Balok ........................ 94
4.8.2. Penulangan Kolom Bangunan Gedung SRPMM
dengan Pelat Konvensional ........................................................... 98
4.9. Perhitungan Pengaruh dan Volume Beton Struktur Bangunan
Gedung SRPMM menggunakan Flat Slab With Drop Panel ............ 101
4.10. Penulangan Kolom Bangunan Gedung SRPMM dengan
Flat Slab with Drop Panel ................................................................. 106
4.11. Penulangan Pelat Flat Slab with Drop Panel Menggunakan
Output Etabs v9.5.0............................................................................ 109
4.12. Pemodelan Bangunan Gedung SRPMM Menggunakan Balok-Pelat
Ekuivalen Pelat Flat Slab with Drop Panel Menggunakan Output
Etabs v9.5.0........................................................................................ 110
BAB IV. PENUTUP
5.1. Kesimpulan ........................................................................................ 115
5.2. Saran .................................................................................................. 116
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Perbedaan Pelat Konvensional Dan Flat Slab ............................ 10
Tabel 2.2.
Berat Sendiri Bahan Bangunan ................................................... 18
Tabel 2.3.
Berat Sendiri Komponen Gedung ............................................... 19
Tabel 2.4.
Beban Hidup pada Lantai Gedung .............................................. 20
Tabel 2.5.
Beban Hidup pada Atap Gedung ................................................ 21
Tabel 2.6.
Tebal Minimum Pelat Tanpa Balok Interior ............................... 23
Tabel 2.7.
Distribusi Momen Total Terfaktor .............................................. 24
Tabel 2.8.
Persentase Momen Rencana Negatif Interior yang Ditahan
oleh Lajur Kolom ........................................................................ 25
Tabel 2.9.
Persentase Momen Rencana Negatif Exterior yang Ditahan
oleh Jalur Kolom ......................................................................... 25
Tabel 2.10. Persentase Momen Rencana Positif yang Harus Ditahan
oleh Jalur Kolom ......................................................................... 26
Tabel 2.11. Tebal Minimum Balok Non-Prategang atau Pelat Satu Arah
Bila Lendutan Tidak Dihitung .................................................... 30
Tabel 3.1.
Kategori Risiko Bangunan Gedung dan Struktur Lainnya
untuk Beban Gempa.................................................................... 41
Tabel 3.2.
Faktor Keutamaan (Ie) Gempa ......................................................... 42
Tabel 3.3.
Klasifikasi Situs .......................................................................... 44
Tabel 3.4.
Koefisien Situs, Fa ...................................................................... 45
Tabel 3.5.
Koefisien Situs, Fv ...................................................................... 45
Tabel 3.6.
Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons
Percepatan pada Periode Pendek, T = 0,2 detik .......................... 46
Tabel 3.7.
Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons
Percepatan pada Periode 1 detik ................................................. 47
Tabel 3.8.
Kategori Desain Seismik dan Tingkat Risiko Kegempaan ......... 47
Tabel 3.9.
Ketentuan Risiko Gempa ACI/UBC dan SNI 2847.................... 47
Tabel 3.10. Faktor R, Cd , dan Ω0 untuk Sistem Penahan Gaya Gempa ........ 48
Tabel 3.11. Perencanaan dan Syarat Pendetailan........................................... 49
ix
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.12. Nilai Parameter Periode Pendekatan Ct dan x............................. 53
Tabel 3.13. Koefisien untuk Batas Atas pada Periode yang Dihitung ........... 54
Tabel 3.14. Simpangan Antar Lantai Ijin, ∆
,
.............................................. 56
Tabel 4.1.
Distribusi Momen Pelat Konvensional ....................................... 70
Tabel 4.2.
Rencana Penulangan Pelat Konvensional ................................... 73
Tabel 4.3.
Distribusi Momen Flat Slab with Drop Panel ............................ 84
Tabel 4.4.
Rencana Penulangan Flat Slab with Drop Panel........................ 89
Tabel 4.5.
Hasil Dari Modal Participating Mass Ratios Bangunan
Gedung Menggunakan Pelat Konvensional ................................ 91
Tabel 4.6.
Berat Struktur untuk Bangunan Gedung SRPMM
Menggunakan Pelat Konvensional ............................................. 92
Tabel 4.7.
Penyimpangan Horisontal Akibat Gempa
pada SRPMM Pelat Konvensional ............................................. 93
Tabel 4.8.
Resume Momen Desain Balok Frame B58 Story 3 .................... 94
Tabel 4.9.
Rencana Penulangan Lentur Balok ............................................. 96
Tabel 4.10. Resume Beban Aksial dan Momen Desain Kolom
Frame C17 .................................................................................. 99
Tabel 4.11. Hasil Dari Modal Participating Mass Ratios Bangunan
Gedung Menggunakan Flat Slab With Drop Panel .................... 102
Tabel 4.12. Berat Struktur untuk Bangunan Gedung
Menggunakan Flat Slab with Drop Panel .................................. 103
Tabel 4.13. Penyimpangan Horisontal Akibat Gempa
pada SRPMM Flat Slab with Drop Panel .................................. 105
Tabel 4.14. Resume Beban Aksial dan Momen Desain Kolom
Frame C22 .................................................................................. 106
Tabel 4.15. Hasil Dari Modal Participating Mass Ratios Bangunan
Gedung Menggunakan Balok-Pelat Konvensional Ekuivalen.... 113
Tabel 4.16. Hasil Dari Modal Participating Mass Ratios Bangunan
Gedung Menggunakan Balok-Pelat Flat Slab with Drop Panel
Ekuivalen .................................................................................... 117
Tabel 4.17. Perbandingan Gaya Dalam Balok-Pelat Konvensional Ekuivalen
x
Universitas Sumatera Utara
dan Balok-Pelat Flat Slab with Drop Panel Ekuivalen
(Comb2) ...................................................................................... 121
Tabel 4.18. Perbandingan Gaya Dalam Balok-Pelat Konvensional Ekuivalen
dan Balok-Pelat Flat Slab with Drop Panel Ekuivalen
(Comb3) ...................................................................................... 122
Tabel 4.19. Perbandingan Desain Tahan Gempa Bangunan Gedung Beton
Bertulang Menggunakan Pelat Konvensional dan Flat Slab
with Drop Panel .......................................................................... 123
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.
Jenis-Jenis Sistem Struktur Pelat Dua Arah
(Two Way Slab).................................................................... 7
Gambar 2.2.
Flat Slab dengan Drop Panel .............................................. 8
Gambar 2.3.
Ukuran dengan Drop Panel ................................................. 9
Gambar 2.4.
Flat Slab dengan Capital Column ....................................... 9
Gambar 2.5.
Ukuran Column Capital ....................................................... 9
Gambar 2.6.
Flat Slab dengan Drop Panel dan Column Capital ............. 10
Gambar 2.7.
Momen pada Pelat yang Ditumpu Kolom,
l2/l1 = 1.0, c/l = 0.1 ............................................................... 13
Gambar 2.8.
Moment Resisting Frame ..................................................... 15
Gambar 2.9.
Bentuk Sendi Plastis ............................................................ 16
Gambar 2.10.
Continous Bottom Steel........................................................ 17
Gambar 2.11.
Bagian Pelat yang Diperhitungkan ...................................... 21
Gambar 2.12.
Nilai
Gambar 2.13.
Luas Tributari Pembebanan untuk Perhitungan
untuk Daerah Pembebanan yang Bukan Persegi ... 27
Geser pada Balok Dalam ..................................................... 29
Gambar 2.14.a. Penampang Persegi Bertulangan Tunggal ........................... 30
Gambar 2.14.b. Penampang Persegi Bertulangan Rangkap .......................... 32
Gambar 2.15.
Lokasi Geser Maksimum untuk Perencanaan ...................... 37
Gambar 2.16.a. Pelat dengan Drop Panel ..................................................... 37
Gambar 2.16.b. Variasi EI Sepanjang Pelat Balok ........................................ 38
Gambar 2.16.c. Potongan Melintang A-A yang Digunakan ......................... 38
Gambar 2.16.d. Potongan Melintang B-B yang Digunakan .......................... 38
Gambar 3.1.
Bagan Alir (Flow Chart) Metodologi Penelitian ................. 40
Gambar 3.2.
SS, Gempa Maksimum yang Dipertimbangkan
Risiko-Tertarget (MCER), Kelas Situs SB ........................... 43
Gambar 3.3.
S1, Gempa Maksimum yang Dipertimbangkan
Risiko-Tertarget (MCER), Kelas Situs SB ........................... 43
Gambar 3.4.
Spektrum Respons Desain ................................................... 45
xii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.5.
Gaya Lintang Rencana untuk SRPMM
(Sumber SNI 03-2847-2002 Pasal 23.10.3) ......................... 51
Gambar 3.6.
Sistem Koordinat yang Digunakan dalam Program Etabs... 57
Gambar 4.1.
Denah Struktur Bangunan Menggunakan
Pelat Konvensional .............................................................. 59
Gambar 4.2.
Denah Struktur Bangunan Menggunakan
Flat Slab with Drop Panel ................................................... 60
Gambar 4.3.
Peta Wilayah Gempa Medan ............................................... 63
Gambar 4.4.
Respon Spektrum Rencana Kota Medan
Lokasi Bangunan Gedung Direncanakan ............................ 64
Gambar 4.5.
Balok-Pelat Bagian Tepi ...................................................... 66
Gambar 4.6.
Balok-Pelat Bagian Interior ................................................. 67
Gambar 4.7.
Balok Tepi yang Mengalami Puntiran ................................. 68
Gambar 4.8.
Flat Slab with Drop Panel ................................................... 74
Gambar 4.9.a. Letak Bidang Kritis Kolom Interior .................................... 75
Gambar 4.9.b. Letak Bidang Kritis Drop Panel Interior ............................. 76
Gambar 4.9.c.
Letak Bidang Kritis Kolom Eksterior .................................. 78
Gambar 4.9.d. Letak Bidang Kritis Drop Panel Eksterior .......................... 79
Gambar 4.9.e.
Letak Bidang Kritis Kolom Sudut ....................................... 80
Gambar 4.9.f.
Letak Bidang Kritis Drop Panel Sudut ............................... 81
Gambar 4.10.
Output Etabs v9.5.0 Mode 1 T = 1,3347 detik
Bangunan Gedung Menggunakan Pelat Konvensional ....... 90
Gambar 4.11.
Gaya Geser Dasar Seismik Dinamik (Vt = 2321,16 kN) ..... 93
Gambar 4.12.
Output Etabs v9.5.0 Mode 1 T = 3,9138 detik Bangunan
Gedung Menggunakan Flat Slab with Drop Panel ............. 101
Gambar 4.13.
Gaya Geser Dasar Seismik Dinamik (Vt = 982,34 kN) ....... 104
Gambar 4.14.
Hasil Output Etabs v9.5.0 Diagram M11 dan M22 (Comb2)
Flat Slab with Drop Panel ................................................... 109
Gambar 4.15.
Hasil Output Etabs v9.5.0 Diagram M11 dan M22 (Comb3)
Flat Slab with Drop Panel ................................................... 109
Gambar 4.16.
Potongan Pelat yang Digunakan untuk Balok-Pelat
xiii
Universitas Sumatera Utara
Konvensional Ekuivalen ...................................................... 110
Gambar 4.17.
Balok-Pelat Konvensional Ekuivalen .................................. 111
Gambar 4.18.
Tampak Samping dan Periode Getar Bangunan Gedung
dengan Balok-Pelat Konvensional T1 = 0,9543 detik <
CuTa = 1,3456 detik .............................................................. 111
Gambar 4.19.
Diagram Momen Comb2 dan Comb3 View C
Balok-Pelat Konvensional Ekuivalen .................................. 111
Gambar 4.20.
Diagram Lintang Comb2 dan Comb3 View C
Balok-Pelat Konvensional Ekuivalen .................................. 112
Gambar 4.21.
Diagram Normal Comb2 dan Comb3 View C
Balok-Pelat Konvensional Ekuivalen .................................. 112
Gambar 4.22.
Potongan Pelat yang Digunakan untuk Balok-Pelat
Ekuivalen dari Flat Slab with Drop Panel .......................... 114
Gambar 4.23.
Balok-Pelat Ekuivalen dari Flat Slab with Drop Panel
Sambungan Bagian Tepi Balok-Pelat .................................. 114
Gambar 4.24.
Balok-Pelat Ekuivalen dari Flat Slab with Drop Panel
Sambungan Bagian Tengah Balok-Pelat ............................. 114
Gambar 4.25.
Tampak Samping dan Periode Getar Bangunan Gedung
dengan Balok-Pelat Flat Slab with Drop Panel
T1 = 1.3175 detik < CuTa = 1,3456 detik.............................. 115
Gambar 4.26.
Diagram Momen Comb2 dan Comb3 View C Balok-Pelat
Flat Slab with Drop Panel Ekuivalen .................................. 115
Gambar 4.27.
Diagram Lintang Comb2 dan Comb3 View C Balok-Pelat
Flat Slab with Drop Panel Ekuivalen .................................. 116
Gambar 4.28.
Diagram Normal Comb2 View C dan Comb3 View C
Balok-Pelat Flat Slab with Drop Panel Ekuivalen .............. 116
Gambar 4.29.
Diagram Momen Balok Comb2 Balok-Pelat
Konvensional Ekuivalen ...................................................... 118
Gambar 4.30.
Diagram Lintang Balok Comb2 Balok-Pelat
Konvensional Ekuivalen ...................................................... 118
Gambar 4.31.
Diagram Momen Balok Comb3 Balok-Pelat
xiv
Universitas Sumatera Utara
Konvensional Ekuivalen ...................................................... 118
Gambar 4.32.
Diagram Momen Balok Comb3 Balok-Pelat
Konvensional Ekuivalen ...................................................... 119
Gambar 4.33.
Diagram Momen Balok Comb2 Balok-Pelat Flat Slab
with Drop Panel Ekuivalen ................................................. 119
Gambar 4.34.
Diagram Lintang Balok Comb2 Balok-Pelat Flat Slab
with Drop Panel Ekuivalen ................................................. 119
Gambar 4.35.
Diagram Momen Balok Comb3 Balok-Pelat Flat Slab
with Drop Panel Ekuivalen ................................................. 120
Gambar 4.36.
Diagram Lintang Balok Comb3 Balok-Pelat Flat Slab
with Drop Panel Ekuivalen ................................................. 120
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
α,αm
= Koefisien Relatif dan Koefisien Relatif Minimum
∆h
= Tebal Drop Panel (cm, mm)
ϕ
= Faktor Reduksi Kekuatan (0,8 untuk Lentur, 0,75 untuk Geser)
Ac
= Luas Bidang Geser (mm2)
Cu
= Koefisien untuk Nilai Batas Periode yang Dihitung
Cs
= Koefisien Respons Seismik
Ecb,Esb = Elastisitas Beton untuk Balok-Pelat dan Pelat (mm4)
Ex ,Ey = Gaya Gempa (Berdasar Respons Spektrum)
Fa
= Parameter Respons Spektral Percepatan Gempa MCER Terpetakan
Bergantung pada Kelas Lokasi dan Nilai S1
Fv
= Parameter Respons Spektral Percepatan Gempa MCER Terpetakan
Bergantung pada Kelas Lokasi dan Nilai S1
Ib , Is
= Inersia Balok dan Inersia Pelat (mm4)
Ie
= Faktor Keutamaan Gempa
Ig
= Inersia Gross Penampang Penuh (mm4)
M0
= Momen Statis Terfaktor (kNm)
Mu
= Momen Ultimit (kNm)
R
= Faktor Reduksi Gempa
S1
= Parameter Respons Spektral Percepatan Gempa MCER Terpetakan untuk
Perioda 1,0 detik
SD1
= Parameter Respons Spektral Percepatan Desain pada Perioda 1 detik
SDS
= Parameter Respons Spektral Percepatan Desain pada Perioda Pendek
SS
= Parameter Respons Spektral Percepatan Gempa MCER Terpetakan untuk
Perioda Pendek
T
= Waktu Getar Alami (detik)
Ta
= Periode Fundamental Pendekatan (detik)
Vc
= Kuat Geser Beton (kN)
Vs
= Kuat Geser Baja (kN)
Vshear = Gaya Geser Dasar Seismik (kN)
xvi
Universitas Sumatera Utara
Vt
= Gaya Geser Dasar Seimik Berdasarkan Analisis Dinamik (kN)
Vu
= Gaya Geser Ultimit (kN)
W
= Berat Seismik Efektif Bangunan (kN)
Xd
= Panjang Drop Panel Diukur dari Sumbu As Kolom ke Tepi Dikurangi
Setengah Lebar Kolom yang Sejajar Terukur (mm)
b0
= Keliling Bidang Kritis (mm)
bw
= Tebal Pelat Badan Balok-Pelat (mm)
f'c
= Mutu Beton Kuat Tekan Silinder (MPa)
fy
= Mutu Leleh Baja untuk Tulangan Baja Ulir (MPa)
fys
= Mutu Leleh Baja untuk Tulangan Baja Polos (MPa)
hf
= Tebal Flens Balok-Pelat (mm)
hw
= Tinggi Badan Balok-Pelat (mm)
ln
= Panjang Bentang Bersih yang Diperhitungkan untuk Pembebanan (m, mm)
lx , ly
= Panjang Bentang Diukur Dari As ke As Sumbu Kolom (m, mm)
wDL
= Dead Load/Beban Mati (kN/m’)
wLL
= Live Load /Beban Hidup (kN/m’)
wSiDL = Superimposed Dead Load /Beban Mati Tambahan (kN/m’)
wu
= Beban Ultimit Rencana (kN/m’)
xvii
Universitas Sumatera Utara