Analisis Dinamik Respon Spektrum dan Riwayat Waktu untuk Gedung Beton Bertulang dengan Dua Tower.

(1)

ix Universitas Kristen Maranatha

ANALISIS DINAMIK RESPON SPEKTRUM DAN

RIWAYAT WAKTU UNTUK GEDUNG BETON

BERTULANG DUA TOWER

ELIA AYU MEYTA NRP: 1021024

Pembimbing: Dr. YOSAFAT AJI PRANATA, ST., MT.

ABSTRAK

Indonesia merupakan negara yang memiliki daerah rawan gempa, maka diperlukan adanya perencanaan struktur bangunan tahan gempa. Perencanaan bangunan tahan gempa bertujuan untuk menghasilkan struktur bangunan yang stabil, cukup kuat, awet, dan memenuhi tujuan-tujuan lainnya seperti ekonomis dan kemudahan pelaksanaan.

Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah melakukan analisis struktur gedung beton bertulang menggunakan SRPMM dan membandingkan hasil analisis perhitungan beton bertulang dengan metode analisis dinamik respon spektrum dan analisis riwayat waktu dengan rekaman gempa El Centro. Struktur gedung yang akan direncanakan adalah gedung beton bertulang yang memiliki dua tower dengan jumlah lantai berbeda yang dihubungkan oleh jembatan penghubung dan berada dalam wilayah gempa 3 dengan kondisi tanah lunak.

Dari hasil analisis gedung yang menggunakan peraturan gempa Indonesia SNI 1726-2002, peraturan beton SNI 03-2847-2002, dan peraturan pembebanan PBI 87 dengan menggunakan bantuan perangkat lunak ETABS maka dapat disimpulkan sebagai berikut: gedung dengan analisis dinamik respon spektrum memiliki displacement dan drift lebih besar dibandingkan dengan gedung dengan analisis riwayat waktu, gedung dengan analisis riwayat waktu memiliki jumlah tulangan balok lebih banyak dibandingkan dengan analisis respon spektrum dan memiliki jumlah tulangan kolom yang sama untuk gedung dengan analisis dinamik respon spektrum dan analisis riwayat waktu.

(2)

x Universitas Kristen Maranatha

ANALYSIS OF DYNAMIC RESPONSE SPECTRUM AND

TIME HISTORY FOR TWO REINFORCED CONCRETE

TOWER BUILDING

ELIA AYU MEYTA NRP: 1021024

Supervisor: Dr. YOSAFAT AJI PRANATA, S.T., M.T.

ABSTRACT

Indonesia is a country that has a earthquake prone area, it is necessary to design earthquake resistant structures. Planning construction of earthquake-resistant building structure aims to produce a stable, strong, durable, and meet other objectives such as economic and ease of implementation.

The purpose of this final project is to analyze the structure of reinforced concrete buildings using SRPMM and compare the results of the analysis of reinforced concrete calculation methods of dynamic analysis with response spectrum and time history analysis with a recording El Centro earthquake. Structure building is planned to be reinforced concrete building which has two tower with a number of different floors are connected by a bridge and is located in seismic zone 3 with soft soil conditions.

From the analysis of building using regulations Indonesia SNI 1726-2002, SNI 03-2847-2002 concrete rules, and rules of load PBI 87 using ETABS software support, it can be summed up as follows: building with dynamic analysis response spectrum has a displacement and drift larger than the building with time history analysis, building with time history analysis has a number of reinforcement beam more than the response spectrum analysis and has the same number of column reinforcement for building the dynamic response spectrum analysis and time history analysis

(3)

xi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

Halaman Judul ... i

Surat Keterangan Tugas Akhir ... ii

Surat Keterangan Selesai Tugas Akhir ... iii

Lembar Pengesahan ... iv

Pernyataan Orisinalitas Laporan Penelitian ... v

Pernyataan Publikasi Laporan Penelitian ... vi

Kata Pengantar ... vii

Abstrak ... ix

Abstract ... x

Daftar Isi ... xi

Daftar Gambar ... xiii

Daftar Tabel ... xvi

Daftar Notasi ... xvii

Daftar Lampiran ... xxi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 3

1.3 Ruang Lingkup Penelitian ... 3

1.4 Sistematika Penelitian ... 3

1.5 Lisensi Perangkat Lunak ... 4

1.6 Metodologi Penelitian ... 4

BAB II TINJAUAN LITERATUR ... 6

2.1 Material Penyusun Struktur... 6

2.1.1 Beton ... 6

2.1.2 Baja Tulangan ... 9

2.1.3 Beton Bertulang ... 10

2.2 Bangunan Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa ... 10

2.3 Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung ... 11

2.3.1 Beban Gravitasi ... 12

2.3.2 Beban Gempa ... 13

2.4 Peraturan Bangunan Tahan Gempa SNI 1726-2002 ... 14

2.4.1 Faktor Keutamaan ... 14

2.4.2 Wilayah Gempa dan Respons Spektrum ... 15

2.4.3 Struktur Gedung Beraturan dan Tidak Beraturan ... 18

2.4.4 Pembatasan Waktu Getar Alami Fundamental ... 19

2.4.5 Lantai Tingkat Sebagai Diafragma ... 23

2.4.6 Pembatasan Penyimpangan Lateral ... 23

2.4.7 Struktur Atas dan Struktur Bawah ... 24

2.4.8 Kekakuan Struktur ... 24

2.4.9 Analisis Dinamik Bangunan Gedung Tahan Gempa ... 25

2.4.9.1 Analisis Dinamik Respons Spektrum (Spectral Modal Analysis) ... 27

(4)

xii Universitas Kristen Maranatha 2.4.9.2 Analisis Respons Dinamik Riwayat Waktu

(Time History Analysis) ... 29

2.4.9.3 Perilaku Dinamik Gempa pada Bangunan Tinggi... 32

2.5 Peraturan Beton Berdasarkan SNI 03-2847-2002 ... 34

2.5.1 Pelindung Beton untuk Tulangan ... 34

2.5.2 Ketentuan Mengenai Kekuatan dan Kemampuan Layan ... 34

2.5.2.1 Kuat Perlu ... 34

2.5.2.2 Kuat Rencana ... 35

2.5.3 Tulangan Minimum pada Komponen Struktur Lentur ... 35

2.5.4 Kuat Geser ... 36

2.5.5 Perencanaan Untuk Puntir ... 38

2.5.6 Ketentuan Khusus untuk Perencanaan Gempa ... 40

2.5.7 Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) ... 42

2.5.7.1 Ketentuan-ketentuan Umum untuk SRPMM ... 42

2.5.7.2 Persyaratan Detailing Komponen Lentur SRPMM ... 43

2.5.7.3 Persyaratan Detailing Komponen Kolom dan Join SRPMM ... 44

2.5.8 Sistem Ganda Beton Bertulang (Dual System) ... 47

2.6 Bangunan Tinggi 2 Tower dengan Jembatan Penghubung ... 49

2.7 Perangkat Lunak ETABS ... 50

BAB III STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN ... 51

3.1 Data Struktur ... 51

3.1.1 Data Gedung ... 52

3.1.2 Data Material ... 52

3.2 Pemodelan Struktur Gedung ... 58

3.3 Analisis Dinamik Respon Spektrum berdasarkan SNI 1726-2002 ... 90

3.3.1 Memasukkan Input Respon Dinamik ... 90

3.3.2 Faktor Skala dan Arah Utama ... 91

3.3.3 Pembahasan Hasil Analisis Dinamik Respon Spektrum... 97

3.4 Analisis Respon Dinamik Riwayat Waktu berdasarkan SNI 1726-2002... 102

3.4.1 Memasukkan Input Respon Dinamik Riwayat Waktu ... 102

3.4.2 Faktor Skala ... 105

3.4.3 Pembahasan Hasil Analisis Respon Dinamik Riwayat Waktu ... 106

3.5 Pembahasan Hasil Analisis ... 113

3.5.1 Waktu Getar Alami dan Gaya Geser Dasar ... 113

3.5.2 Peralihan dan Drift ... 114

3.5.3 Beban Geser Dasar Ekuivalen dengan Analisis Respon Spektrum dan Analisis Riwayat Waktu ... 122

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN ... 127

4.1 Kesimpulan ... 127

4.2 Saran ... 128

Daftar Pustaka ... 129

(5)

xiii Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Kerusakan Hotel Ambacang akibat gempa di Padang,

Sumatera Barat, Rabu (30/09/2009) ... 1

Gambar 1.2 Bangunan gedung bertingkat dengan 2 Tower ... 2

Gambar 1.3 Gedung The Peak Tower di jalan Sudirman, Jakarta ... 2

Gambar 1.4 Bagan Alir Penelitian Tugas Akhir ... 5

Gambar 2.1 Wilayah Gempa Indonesia dengan Percepatan Batuan Dasar dengan Periode Ulang 500 Tahun [SNI 1726-2002] ... 16

Gambar 2.2 Respons Spektrum Gempa Rencana [SNI 1726-2002] ... 16

Gambar 2.3 Riwayat Waktu Gempa El Centro di California ... 31

Gambar 2.4 Kerusakan Struktur Kolom pada Sendi Plastis Akibat Gempa El Centro ... 32

Gambar 2.5 Kerusakan Struktur Total Bangunan Akibat Gempa El Centro ... 32

Gambar 2.6 Gambaran Skematik Gaya Gempa [Taranath 2010] ... 33

Gambar 2.7 Gaya Lintang Rencana untuk SRPMM [SNI 03-2847-2002] 43

Gambar 2.8 Diagram Alir Penulangan Balok SRPMM ... 45

Gambar 2.9 Diagram Alir Penulangan Kolom SRPMM ... 46

Gambar 2.10 Struktur Sistem Ganda ... 47

Gambar 2.11 Struktur Gabungan Frame dengan Dinding Geser ... 48

Gambar 2.12 Contoh Gambar Gedung dengan Jembatan Penghubung ... 49

Gambar 3.1 Denah Lantai Basement 1-3 dan Mall ... 54

Gambar 3.2 Denah Lantai Apartement dan Kantor (tanpa skybridge) ... 55

Gambar 3.3 Denah Lantai Apartement dan Kantor (dengan skybridge) .... 56

Gambar 3.4 Gambar (a) Gedung A dan (b) Gedung B ... 57

Gambar 3.5 Gambar (a) Gedung C dan (b) Gedung D ... 57

Gambar 3.6 Tampilan New Model Initialization ... 58

Gambar 3.7 Tampilan Pembuatan Grid ... 59

Gambar 3.8 Define Grid Data ... 59

Gambar 3.9 Tampilan Grid Data ... 60

Gambar 3.10 Define Materials ... 60

Gambar 3.11 Input Data Properti Material (Lantai Basement dan Mall) ... 61

Gambar 3.12 Input Data Properti Material (Lantai 1-5) ... 61

Gambar 3.13 Input Data Properti Material (Lantai 6-10) ... 61

Gambar 3.14 Input Data Properti Material (Lantai 11-15) ... 62

Gambar 3.15 Input Data Properti Material (Lantai 16-20) ... 62

Gambar 3.16 Mendefinisikan Jenis Balok dan Kolom ... 63

Gambar 3.17 Input Dimensi Balok Induk A ... 64

Gambar 3.18 Input Dimensi Balok Induk B... 64

Gambar 3.19 Input Dimensi Balok Anak ... 64

Gambar 3.20 Input Dimensi Balok Induk Jembatan ... 65

Gambar 3.21 Input Dimensi Balok Anak Jembatan ... 65

Gambar 3.22 Input Dimensi Kolom A Lantai Basement dan Mall ... 65

Gambar 3.23 Input Dimensi Kolom A Lantai 1-5 ... 66

(6)

xiv Universitas Kristen Maranatha

Gambar 3.25 Input Dimensi Kolom A Lantai 11-15 ... 66

Gambar 3.26 Input Dimensi Kolom A Lantai 16-20 ... 67

Gambar 3.27 Input Dimensi Kolom B Lantai Basement dan Mall ... 67

Gambar 3.28 Input Dimensi Kolom B Lantai 1-5 ... 67

Gambar 3.29 Input Dimensi Kolom B Lantai 6-10 ... 68

Gambar 3.30 Input Dimensi Kolom B Lantai 11-15 ... 68

Gambar 3.31 Input Dimensi Kolom B Lantai 16-20 ... 68

Gambar 3.32 Reinforcement Data Untuk Kolom ... 69

Gambar 3.33 Reinforcement Data Untuk Balok ... 69

Gambar 3.34 Input Dimensi Pelat Lantai Atap ... 70

Gambar 3.35 Input Dimensi Pelat Lantai ... 70

Gambar 3.36 Input Dimensi Jalur Mobil ... 70

Gambar 3.37 Input Dimensi Shearwall ... 71

Gambar 3.38 Pemasangan Perletakan ... 71

Gambar 3.39 Model Struktur Gedung A Tiga Dimensi ... 72

Gambar 3.40 Model Struktur Gedung B Tiga Dimensi ... 72

Gambar 3.41 Model Struktur Gedung C Tiga Dimensi ... 73

Gambar 3.42 Model Struktur Gedung D Tiga Dimensi ... 73

Gambar 3.43 Membuat Rigid Diaphragm Pada Pelat ... 74

Gambar 3.44 Assign Diaphragm ... 74

Gambar 3.45 Rigid Diaphragm Pada Tiap Pelat ... 74

Gambar 3.46 Mendefinisikan Static Load Case ... 75

Gambar 3.47 Input Beban Super Dead Load Pada Pelat Atap ... 78

Gambar 3.48 Input Beban Super Dead Load Pada Pelat Basement 1-3 ... 78

Gambar 3.49 Input Beban Super Dead Load Pada Pelat Mall dan Lantai 1-19 ... 79

Gambar 3.50 Input Beban Live Load Pada Pelat Atap ... 79

Gambar 3.51 Input Beban Live Load Pada Pelat Lantai Kantor dan Apartement ... 79

Gambar 3.52 Input Beban Live Load Pada Pelat Lantai Balkon ... 80

Gambar 3.53 Input Beban Live Load Pada Pelat Lantai Basement 1 ... 80

Gambar 3.54 Input Beban Live Load Pada Pelat Lantai Basement 2-3 ... 80

Gambar 3.55 Input Beban Super Dead Load Pada Balok ... 81

Gambar 3.56 Define Load Combinations ... 81

Gambar 3.57 Tampilan Input Kombinasi Pembebanan ... 82

Gambar 3.58 Analysis Property Modification Factors Gedung B ... 88

Gambar 3.59 Input Kombinasi Pembebanan Gedung B ... 88

Gambar 3.60 Special Seismic Load Effect Gedung B ... 89

Gambar 3.61 Dynamic Analysis Parameters Gedung B ... 89

Gambar 3.62 Response Spectrum Function Gedung B ... 90

Gambar 3.63 Response Spectrum Cases Gedung B ... 91

Gambar 3.64 Run Analysis Gedung B ... 91

Gambar 3.65 Response Spectra Gedung B ... 95

Gambar 3.66 Tampilan Response Spectrum Cases dengan nilaiαuntuk Vdx dan Vdysaling mendekati ... 96

Gambar 3.67 Hasil Response Spectrum Base Reaction Gedung B ... 96

Gambar 3.68 Point Displacement Maksimum Gedung B ... 98

(7)

xv Universitas Kristen Maranatha

Gambar 3.70 Time History Case Gedung B ... 103

Gambar 3.71 Mendefinisikan Load Combination Gedung B... 104

Gambar 3.72 Run Analysis Gedung B ... 105

Gambar 3.73 Input Faktor Skala Time History Gedung B ... 106

Gambar 3.74 Time History Display Definition Point 235 Gedung B ... 106

Gambar 3.75 Time History Point Function Gedung B ... 107

Gambar 3.76 Time History Function Display Point 235 Gedung B ... 107

Gambar 3.77 Base Functions Gedung B ... 108

Gambar 3.78 Time History Display Definition Base Shear X dan Y Gedung B ... 108

Gambar 3.79 Base Shear X Gedung B ... 108

Gambar 3.80 Base Shear Y Gedung B ... 109

Gambar 3.81 Grafik Hubungan Displacement ARS dan ARW arah x dengan Lantai (Gedung B) ... 115

Gambar 3.82 Grafik Hubungan Displacement ARS dan ARW arah y dengan Lantai (Gedung B) ... 117

Gambar 3.83 Grafik Hubungan Drift ∆s antar tingkat ARS dan ARW arah x (mm) dengan Lantai (Gedung B) ... 119

Gambar 3.84 Grafik Hubungan Drift ∆m antar tingkat ARS dan ARW arah x (mm) dengan Lantai (Gedung B) ... 119

Gambar 3.85 Grafik Hubungan Drift ∆s antar tingkat ARS dan ARW arah y (mm) dengan Lantai (Gedung B) ... 121

Gambar 3.86 Grafik Hubungan Drift ∆m antar tingkat ARS dan ARW arah y (mm) dengan Lantai (Gedung B) ... 121

Gambar 3.87 Grafik Hubungan Gaya Geser arah x dan arah y ARS dengan Lantai ... 123

Gambar 3.88 Grafik Hubungan Gaya Geser arah x dan arah y ARW dengan Lantai ... 126

(8)

xvi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen Gedung ... 12

Tabel 2.2 Beban Hidup pada Lantai Gedung ... 13

Tabel 2.3 Faktor Keutamaan (I) untuk Berbagai Kategori Gedung dan Bangunan ... 15

Tabel 2.4 Percepatan Puncak Batuan Dasar dan Percepatan Puncak Muka Tanah untuk Masing-masing Wilayah Gempa Indonesia ... 15

Tabel 2.5 Spektrum Respons Gempa Rencana ... 18

Tabel 2.6 Koefisien ζ yang Membatasi Waktu Getar Alami Fundamental Struktur Gedung [SNI 1726-2002] ... 20

Tabel 2.7 Faktor Daktilitas Maksimum, Faktor Reduksi Gempa Maksimum, Faktor Tahanan Lebih Struktur dan Faktor Tahanan Lebih Total Beberapa Jenis Sistem dan Subsistem Struktur Gedung SNI 1726-2002 ... 20

Tabel 2.8 Tabel Selimut Beton Minimum Beton Bertulang ... 34

Tabel 2.9 Reduksi Kekuatan (φ) [SNI 03-2847-2002] ... 35

Tabel 3.1 Waktu Getar Alami 4 Model Gedung ... 82

Tabel 3.2 Model Participating Mass Ratio Gedung B ... 83

Tabel 3.3 Center Mass Rigidity Gedung B ... 85

Tabel 3.4 Berat Struktur Gedung B ... 86

Tabel 3.5 Respons Spectrum Base Reaction ... 93

Tabel 3.6 Point Displacement Point 235 ... 97

Tabel 3.7 Kinerja Batas Layan Arah x ... 98

Tabel 3.8 Kinerja Batas Layan Arah y ... 99

Tabel 3.9 Kinerja Batas Ultimit Arah x ... 100

Tabel 3.10 Kinerja Batas Ultimit Arah y ... 101

Tabel 3.11 Kombinasi Pembebanan (Load Combination) ... 104

Tabel 3.12 Kinerja Batas Layan Arah x ... 109

Tabel 3.13 Kinerja Batas Layan Arah y ... 110

Tabel 3.14 Kinerja Batas Ultimit Arah x ... 111

Tabel 3.15 Kinerja Batas Ultimit Arah y ... 112

Tabel 3.16 Waktu Getar Alami ... 113

Tabel 3.17 Gaya Geser Dasar ... 114

Tabel 3.18 Peralihan (Displacement) Arah x ... 114

Tabel 3.19 Peralihan (Displacement) Arah y ... 116

Tabel 3.20 Drift ∆s dan Drift ∆m Antar Tingkat Arah x ... 117

Tabel 3.21 Drift ∆s dan Drift ∆m Antar Tingkat Arah y ... 120

Tabel 3.22 Beban Geser Dasar Statik Ekuivalen ARS arah x dan y ... 122

Tabel 3.23 Beban Geser Dasar Statik Ekuivalen ARW arah x ... 124

(9)

xvii Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR NOTASI

Acp Luas penampang beton yang menahan geser dari segmen dinding horisontal, mm2

Am Percepatan respons maksimum atau Faktor Respons Gempa maksimum pada Spektrum Respons Gempa Rencana.

Ao Percepatan puncak muka tanah akibat pengaruh Gempa Rencana yang bergantung pada Wilayah Gempa dan jenis tanah tempat struktur gedung berada.

Aoh Luas daerah yang dibatasi oleh lintasan aliran geser, mm2

As Luas tulangan tarik non-prategang, mm2

Ash Luas tulangan geser untuk menahan geser pada konsol

As.min Luas minimum tulangan lentur, mm2

As max Luas tulangan maksimum yang diperlukan

Ast Luas total tulangan longitudinal (batang tulangan atau baja profil), mm2

Av Luas tulangan, mm2

b Lebar muka tekan komponen struktur, mm

bw Lebar badan, mm

C Faktor Respons Gempa dinyatakan dalam percepatan gravitasi yang nilainya bergantung pada waktu getar alami struktur gedung dan kurvanya ditampilkan dalam Spektrum Respons Gempa Rencana.

Ca Faktor Respons Gempa dinyatakan dalam percepatan gravitasi yang nilainya bergantung pada waktu getar alami struktur gedung dan kurvanya ditampilkan dalam Spektrum Respons Gempa Rencana.

cb Jarak garis berat penampang ke tepi bawah

ct Jarak garis berat penampang ke tepi atas

Cv Faktor Respons Gempa vertikal untuk mendapatkan beban gempa vertikal nominal statik ekuivalen pada unsur struktur gedung yang memiliki kepekaan yang tinggi terhadap beban gravitasi.

(10)

xviii Universitas Kristen Maranatha

C1 Nilai Faktor Respons Gempa yang didapat dari Spektrum Respons Gempa Rencana untuk waktu getar alami fundamental dari struktur gedung.

d Jarak dari serat tekan terluar ke pusat tulangan tarik, mm

dc Tebal selimut beton diukur dari serat tarik terluar ke pusat batang tulangan atau kawat yang terdekat, mm

DL Beban mati, berat bagian gedung yang bersifat tetap

dt Jarak dari serat tekan terluar ke baja tarik terjauh, mm

e Eksentrisitas teoretis antara pusat massa dan pusat rotasi lantai tingkat struktur gedung; dalam subskrip menunjukkan kondisi elastik penuh.

Ec Modulus elastisitas beton

Es dan beban gempa nominal.

struktur gedung pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan dan beban gempa pada saat terjadinya pelelehan pertama.

f _‘c Kuat tekan beton yang disyaratkan, MPa

fy Kuat leleh tulangan yang disyaratkan, MPa

g Percepatan gravitasi

hi Tinggi lantai gedung ke-i

I Faktor Keutamaan gedung, faktor pengali dari pengaruh Gempa Rencana pada berbagai kategori gedung, untuk menyesuaikan perioda ulang gempa yang berkaitan dengan penyesuaian probabilitas

dilampauinya pengaruh tersebut selama umur gedung itu dan penyesuaian umur gedung itu.

I1 Faktor Keutamaan gedung untuk menyesuaikan perioda ulang gempa yang berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selamaumur gedung.

I2 Faktor Keutamaan gedung untuk menyesuaikan perioda ulang gempa yang berkaitan dengan penyesuaian umur gedung.

LL Beban hidup (terjadi akibat penggunaan suatu bangunan)

ln Bentang bersih untuk momen positif atau geser dan rata-rata dari bentang bersih yang bersebelahan untuk momen negatif.

(11)

xix Universitas Kristen Maranatha

lo Panjang minimum dari muka join sepanjang sumbu komponen struktur

Mn Momen nominal suatu penampang unsur struktur gedung

Mu Momen terfaktor pada penampang

n Nomor lantai tingkat paling atas (lantai puncak); jumlah lantai tingkat struktur gedung; dalam subskrip menunjukkan besaran nominal.

Nu Beban aksial terfaktor, N

Pcp Keliling luar penampang beton, mm

Ph Keliling dari garis pusat tulangan sengkang torsi terluar untuk tarik, mm

R Faktor reduksi gempa, rasio antara beban gempa maksimum akibat pengaruh Gempa Rencana pada struktur gedung elastik penuh dan beban gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana pada struktur gedung daktail, bergantung pada faktor daktilitas struktur gedung tersebut; faktor reduksi gempa representatif struktur gedung tidak beraturan.

s Spasi tulangan geser, mm

SDL Beban mati tambahan

smax Spasi maksimum tulangan geser, mm

T Waktu getar alami struktur gedung dinyatakan dalam detik yang menentukan besarnya Faktor Respons Gempa struktur gedung dan kurvanya ditampilkan dalam Spektrum Respons Gempa Rencana.

T1 Waktu getar alami fundamental struktur gedung beraturan maupun tidak beraturan dinyatakan dalam detik

Tn Kuat momen puntir nominal

Tu Momen puntir terfaktor pada penampang

V Beban (gaya) geser dasar nominal statik ekuivalen akibat pengaruh Gempa Rencana yang bekerja di tingkat dasar struktur gedung beraturan dengan tingkat daktilitas umum, dihitung berdasarkan waktu getar alami fundamental struktur gedung beraturan tersebut.

(12)

xx Universitas Kristen Maranatha

Vu Gaya lintang horizontal terfaktor pada suatu lantai

Vx Gaya geser dasar nominal akibat pengaruh Gempa Rencana pada taraf pembebanan nominal yang bekerja dalam arah sumbu-x di tingkat dasar struktur gedung tidak beraturan.

Vy Gaya geser dasar nominal akibat pengaruh Gempa Rencana pada taraf pembebanan nominal yang bekerja dalam arah sumbu-y di tingkat dasar struktur gedung tidak beraturan.

V1 Gaya geser dasar nominal yang bekerja di tingkat dasar struktur gedung tidak beraturan dengan tingkat daktilitas umum, dihitung berdasarkan waktu getar alami fundamental struktur gedung.

Wt Berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai.

ø Diameter baja tulangan

α Rasio kekakuan lentur penampang balok bertahap kekakuan lentur

penampang balok terhadap kekakuan lentur pelat dengan lebar yang dibatasi secara lateral oleh garis-garis sumbu tengah dari panel yang bersebelahan (bila ada) pada tiap sisi balok

γbeton Berat jenis beton

Δ Simpangan antar lantai tingkat desain

Δm Rasio antara simpangan maksimum struktur gedung akibat pengaruh gempa

rencana pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan

ξ Koefisien yang membatasi waktu getar alami fundamental struktur gedung

berdasarkan SNI 1726-2002

ρ rasio tulangan tekan non-prategang

ρb rasio tulangan yang memberikan kondisi regangan seimbang

ϕ Faktor reduksi kekuatan

(13)

xxi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR LAMPIRAN

L1 Brosur Lift Hyundai Elevator ... 131

Gambar L.1.1 Brosur Lift Hyundai ... 133

L2 Peta Gempa SNI 1726-2002 ... 134

Gambar L.2.1 Wilayah Gempa Indonesia dengan Percepatan Puncak Batuan Dasar dengan Perioda Ulang 500 Tahun ... 135

L3 Preliminary Design ... 136

Tabel L.3.1 Preliminary Design Dimensi Balok Induk ... 137

Tabel L.3.2 Preliminary Design Dimensi Balok Anak ... 138

L4 Penulangan Balok dan Kolom SRPMM Analisis Respon Spektrum dan Analisis Riwayat Waktu ... 139

Gambar L.4.1 Balok yang ditinjau (tampak atas) ... 140

Gambar L.4.2 Balok yang ditinjau (tampak samping) ... 140

Gambar L.4.3 Diagram Momen Balok dengan Nilai Momen Negatif Terbesar... 142

Gambar L.4.4 Diagram Momen Balok dengan Nilai Momen Positif Terbesar... 143

Gambar L.4.5 Diagram Momen Balok dengan Nilai Momen Tengah Bentang ... 143

Gambar L.4.6 Diagram Gaya Geser dengan Nilai Reaksi Geser di Ujung Kiri dan Kanan Balok ... 160

Gambar L.4.7 Diagram Geser 1,2D + 1,0L± 2,0E (Satuan Nmm) ... 161

Gambar L.4.8 Diagram Geser 0,9D± 2,0E (Satuan Nmm) ... 162

Gambar L.4.9 Diagram Torsi Balok yang Ditinjau ... 167

Gambar L.4.10 Kolom yang ditinjau (tampak samping) ... 169

Gambar L.4.11 General Information ... 171

Gambar L.4.12 Material Properties ... 172

Gambar L.4.13 Rectangular Section ... 172

Gambar L.4.14 Reinforcing Bars Database ... 172

Gambar L.4.15 All Sides Equal ... 173

Gambar L.4.16 Factored Loads ... 173

Gambar L.4.17 Execute ... 173

Gambar L.4.18 Diagram Interaksi Kolom (hasil perhitungan dengan Menggunakan PcaCol v.3.63 ... 174

Gambar L.4.19 Balok yang ditinjau (tampak atas) ... 178

Gambar L.4.20 Balok yang ditinjau (tampak samping) ... 178

Gambar L.4.21 Diagram Momen Balok dengan Nilai Momen Negatif Terbesar... 181

Gambar L.4.22 Diagram Momen Balok dengan Nilai Momen Positif Terbesar ... 181

Gambar L.4.23 Diagram Momen Balok dengan Nilai Momen Tengah Bentang ... 182

Gambar L.4.24 Diagram Gaya Geser dengan Nilai Reaksi Geser di Ujung Kiri dan Kanan Balok ... 198

(14)

xxii Universitas Kristen Maranatha

Gambar L.4.26 Diagram Geser 0,9D± 2,0E (Satuan Nmm) ... 200

Gambar L.4.27 Diagram Torsi Balok yang Ditinjau ... 205

Gambar L.4.28 Kolom yang ditinjau (tampak samping) ... 208

Gambar L.4.29 Diagram Interaksi Kolom (hasil perhitungan dengan Menggunakan PcaCol v.3.63 ... 210

Gambar L.4.30 Gambar Penulangan Balok SRPMM (Analisis Respon Spektrum) ... 215

Gambar L.4.31 Gambar Penulangan Balok SRPMM (Analisis Riwayat Waktu)... 216

Gambar L.4.32 Gambar Penulangan Kolom SRPMM (Analisis Respon Spektrum dan Analisis Riwayat Waktu) ... 216

Tabel L.4.1 Nilai Momen dan Diagram Geser Balok 1867 ... 141

Tabel L.4.2 Momen-Momen pada Balok 1867 Akibat Beban Gravitasi dan Seismik ... 142

Tabel L.4.3 Penulangan dan Kapasitas Momen Penampang Kritis Balok ... 159

Tabel L.4.4 Gaya-gaya Terfaktor pada Kolom ... 170

Tabel L.4.5 Nilai Momen dan Diagram Geser Balok 1867 ... 179

Tabel L.4.6 Momen-Momen pada Balok 1867 Akibat Beban Gravitasi dan Seismik ... 180

Tabel L.4.7 Penulangan dan Kapasitas Momen Penampang Kritis Balok ... 197

Tabel L.4.8 Gaya-gaya Terfaktor pada Kolom ... 208

Tabel L.4.9 Hasil Penulangan Balok (Analisis Respon Spektrum) ... 214

Tabel L.4.10 Hasil Penulangan Balok (Analisis Riwayat Waktu) ... 214

Tabel L.4.11 Hasil Penulangan Kolom (Analisis Respon Spektrum) ... 214

Tabel L.4.12 Hasil Penulangan Kolom (Analisis Riwayat Waktu) ... 215

L5 Presentase Beban Lateral yang Diterima Shearwall ... 217

Tabel L.5.1 Support Reaction pada Shearwall (Newton) ... 218

Tabel L.5.2 Support Reaction pada Kolom (Newton) ... 219

L6 Nilai Eksentrisitas ... 222

Tabel L.6.1 Perhitungan Eksentrisitas Arah x ... 223

(15)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Pertumbuhan penduduk Indonesia yang semakin meningkat tiap tahun berpengaruh terhadap peningkatan kebutuhan lahan, yang menyebabkan banyak sekali bangunan tinggi yang dibangun di daerah perkotaan. Bangunan tinggi menjadi solusi untuk menghemat lahan, mengingat terbatasnya lahan dan semakin mahalnya harga tanah. Pada umumnya bangunan tinggi berfungsi sebagai tempat tinggal (apartement), tempat hiburan (mall), pertokoan, dan kantor.

Salah satu contoh gedung bertingkat tinggi yang berada di Indonesia adalah The Peak Tower seperti terlihat pada Gambar 1.3, gedung ini terdiri dari 4

tower kembar dimana 2 menara bertingkat 35 lantai dan 2 menara lagi bertingkat 55 lantai yang masing-masing menghadap ke Selatan dan Utara. The Peak Tower

merupakan kawasan tempat tinggal (apartement) yang berada di Jalan Sudirman, Jakarta. Pembangunan gedung bertingkat tinggi memiliki resiko kerusakan bahkan kehancuran terhadap gempa. Peristiwa gempa besar yang pernah terjadi di Indonesia adalah gempa bumi Padang yang terjadi pada tanggal 30 September 2009, menyebabkan 1.117 orang tewas dan banyak gedung yang rusak [Wikipedia, 2013].

Gambar 1.1 Kerusakan Hotel Ambacang akibat gempa di Padang, Sumatera Barat, Rabu (30/09/2009), (Sumber : wikipedia.org).

(16)

2 Universitas Kristen Maranatha Gambar 1.2 Bangunan gedung bertingkat dengan 2 Tower

(Sumber: sohopancoranjakarta.blogspot.com)

Gambar 1.3 Gedung The Peak Tower di jalan Sudirman, Jakarta, (Sumber : google.com).

Pada pembangunan gedung bertingkat tinggi harus diperhatikan aspek keamanan, mengingat Indonesia merupakan wilayah yang rawan gempa. Oleh karena itu, sangat perlu dan menarik untuk mempelajari perencanaan bangunan gedung tahan gempa. Atas dasar hal-hal tersebut maka penyusun tertarik mempelajari bangunan gedung tinggi tahan gempa sebagai topik Tugas Akhir, dengan menggunakan metode analisis dinamik respon spektrum dan riwayat waktu (time history) sesuai peraturan gempa Indonesia SNI 1726-2002.

(17)

3 Universitas Kristen Maranatha 1.2Tujuan Penelitian

Tujuan penetilian Tugas Akhir ini adalah untuk melakukan analisis dinamik struktur bangunan gedung bertingkat tinggi tahan gempa dengan prosedur analisis ragam spektrum respons dan analisis respons dinamik riwayat waktu yang terdiri dari dua menara (tower) dengan jumlah lantai yang berbeda dan dihubungkan oleh jembatan penghubung berdasarkan perhitungan beban gempa sesuai peraturan beban gempa Indonesia SNI 1726-2002.

1.3Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitian adalah sebagai berikut :

1. Bangunan yang akan dibahas adalah bangunan gedung beton bertulang dengan 2 tower dengan jumlah lantai berbeda yang dihubungkan oleh jembatan penghubung. Bangunan digunakan untuk apartement dan kantor. 2. Bangunan terletak di wilayah gempa 3 di Indonesia, dengan jenis tanah

lunak.

3. Beban yang ditinjau adalah beban gravitasi dan beban gempa. 4. Perangkat yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah ETABS.

5. Peraturan gedung tahan gempa yang digunakan adalah SNI 03-1726-2002. 6. Analisis yang digunakan adalah analisis dinamik dengan prosedur analisis

ragam spektrum respons dan analisis respons dinamik riwayat waktu. 7. Pembahasan yang ditinjau adalah analisis modal, peralihan, drift, dan

reaksi tumpuan.

1.4Sistematika Penelitian

Sistematika penelitian adalah sebagai berikut :

BAB I , berisi Pendahuluan yang terdiri dari Latar Belakang, Tujuan Penelitian, Ruang Lingkup Penelitian, Sistematika Penelitian, Lisensi Perangkat Lunak, dan Metodologi Penelitian.

BAB II, berisi Studi Literatur yang terdiri dari beton bertulang, bangunan bertingkat beton bertulang, beban gravitasi dan beban gempa, peraturan bangunan tahan gempa SNI 1726-2002, analisis dinamik bangunan gedung tahan gempa dengan prosedur analisis ragam

(18)

4 Universitas Kristen Maranatha spektrum respons dan analisis respons dinamik riwayat waktu, perangkat lunak ETABS, dan kinerja struktur.

BAB III, berisi Studi Kasus dan Pembahasan, yang terdiri dari data struktur dan material gedung, perhitungan beban gravitasi dan gempa, pemodelan struktur gedung.

BAB IV, berisi Kesimpulan dan Saran.

1.5Lisensi Perangkat Lunak

Sifat lisensi perangkat lunak yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah ETABS dengan lisensi atas nama Universitas Kristen Maranatha.

1.6Metodologi Penelitian

Metodologi penelitian yang digunakan dalam penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Tahap pertama adalah studi literatur, dengan sumber dari buku, tulisan ilmiah, maupun sumber-sumber lain dari internet.

2. Tahap kedua adalah mengumpulkan data bangunan bertingkat tinggi tahan gempa.

3. Tahap ketiga adalah melakukan analisis dinamik struktur bangunan bertingkat tinggi tahan gempa dengan prosedur analisis ragam spektrum respons dan analisis respons dinamik riwayat waktu, berdasarkan SNI 1726-2002. Penelitian pada tahap ini adalah studi analitikal menggunakan perangkat lunak ETABS.

(19)

5 Universitas Kristen Maranatha

Studi Literatur

Data Struktur Perhitungan Beban Gempa berdasarkan

SNI 1726-2002

Cek Cek

Kesimpulan

Selesai Mulai

Analisis Struktur

1. Waktu Getar Alami dan Gaya Geser Dasar Gedung A,B,C,D

2. Peralihan dan Drift Gedung A,B,C,D

3. Riwayat Waktu Gedung A,B,C,D

Tidak Tidak

Ya Ya

Analisis Struktur

1. Waktu Getar Alami dan Gaya Geser Dasar Gedung A,B,C,D

2. Peralihan dan Drift Gedung A,B,C,D

3. Respon Spektrum Gedung A,B,C,D

1. Tulangan Balok Beton Bertulang (SRPMM)

2. Tulangan Kolom Beton Bertulang (SRPMM)

1. Tulangan Balok Beton Bertulang (SRPMM)

2. Tulangan Kolom Beton Bertulang (SRPMM)

Cek Cek

Ya Ya

Tidak Tidak

(20)

127 Universitas Kristen Maranatha

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Dari hasil analisis gedung dengan menggunakan peraturan gempa SNI 1726-2002 dan perangkat lunak ETABS, maka dapat disimpulkan:

1. Dari hasil analisis waktu getar pada empat model gedung, didapatkan hasil periode getar yang memenuhi persyaratan SNI Gempa 1726-2002 dan sudah cukup kaku. Dari keempat model gedung, model gedung yang strukturnya paling kaku adalah gedung D dengan periode 1,810676 detik, sedangkan model gedung yang strukturnya paling fleksibel adalah gedung B dengan periode 3,210378 detik. Semakin tinggi tingkat gedung, maka akan semakin fleksibel. Oleh karena itu, gedung B digunakan dalam analisis dinamik respon spektrum dan analisis riwayat waktu.

2. Dari hasil kedua analisis (analisis dinamik respon spektrum dan analisis riwayat waktu) dapat disimpulkan bahwa 4 model gedung memiliki gaya geser hasil analisis riwayat waktu lebih besar dibandingkan dengan analisis riwayat waktu, sehingga lebih berbahaya dan sebaiknya analisis riwayat waktu yang direkomendasikan digunakan untuk analisis bangunan tahan gempa.

displacement ARS dan ARW arah x maka dapat disimpulkan sebagai berikut: Lantai 0 (basement) sampai dengan Lantai 6 displacement ARW > ARS, sedangkan Lantai 7 sampai dengan Lantai 23 displacement ARS > ARW. Pada grafik hubungan displacement ARS dan ARW arah y maka dapat disimpulkan sebagai berikut: Lantai 0 (basement) sampai dengan

(21)

128 Universitas Kristen Maranatha Lantai 12 displacement ARW > ARS, sedangkan Lantai 13 sampai dengan Lantai 23 displacement ARS > ARW. Point displacement yang terjadi pada lantai menunjukkan hasil yang berbeda-beda. Untuk mendapatkan hasil analisis dinamik yang akurat, maka pemilihan data time history harus sesuai dengan kondisi geologi, seismologi dan target parameter pergerakan batuan dasar (ground motion paramaters). Analisis riwayat waktu digunakan untuk menampilkan displacement antar tingkat lebih jelas. 4. Hasil Drift ∆s dan Drift ∆m arah x dan arah y menggunakan analisis

dinamik respon spektrum lebih besar dari analisis riwayat waktu.

5. Jumlah tulangan pada balok menggunakan analisis riwayat waktu lebih banyak dibandingkan dengan analisis respon spektrum. Sedangkan pada penulangan kolom, analisis respon spektrum dan analisis riwayat waktu memiliki jumlah tulangan kolom yang sama.

4.2 Saran

Saran yang dapat dilakukan untuk penelitian selanjutnya adalah perhitungan analisis riwayat waktu (time history) digunakan untuk model gedung-gedung lain yang berbeda.

(22)

129 Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

1. Badan Standarisasi Nasional. 2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2002)

2. Badan Standardisasi Nasional. 2002. Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI 1726-2002).

3. Standar Kontruksi Bangunan Indonesia. 1987. Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung.

4. Nawy, Edward G. 1990. Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar. Bandung : Penerbit PT Eresco

5. Purwono, Rachmat . Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa Sesuai SNI-1726 dan SNI-2847 Terbaru. Bandung: Penerbit ITS Press.

6. Imran,I., Hendrik, F. 2010. Perencanaan Struktur Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa Berdasarkan SNI 03-2847-2002. Bandung : Penerbit ITB.

7. Perangkat Lunak ETABS 9.5.0. Copyright 1984-2008 Computers and Structures, Inc. A product of Computers and Structures, Inc. 1995 University Ave Berkeley CA, 94704.

8. http://id.wikipedia.org/wiki/Gempa_bumi_Samudra_Hindia_2004 diakses tanggal 27 Agustus 2013, 16:15 WIB

http://buildingindonesia.biz/2010/11/10/the-peak-at-sudirman-apartemen-kembar-tertinggi-di-dunia-berada-di-jakarta (tanggal akses : 1 September 2013, 13:26 WIB)

10. http://www.ilmusipil.com/pengertian-beton diakses tanggal 1 September 2013. 11.

http://www.perencanaanstruktur.com/2011/11/analisis-gempa-dinamik-time-history.html diakses tanggal 5 Januari 2014.

12. http://www.perencanaanstruktur.com/2011/08/sejarah-gempa-el-centro-yang-dijadikan.html diakses tanggal 5 Januari 2014.

(23)

130 Universitas Kristen Maranatha

14. www.wordpress.com 15. www.scribd.com 16. www.athba.net 17. digilib.uns.ac.id

(1)

4 Universitas Kristen Maranatha

spektrum respons dan analisis respons dinamik riwayat waktu, perangkat lunak ETABS, dan kinerja struktur.

BAB III, berisi Studi Kasus dan Pembahasan, yang terdiri dari data struktur dan material gedung, perhitungan beban gravitasi dan gempa, pemodelan struktur gedung.

BAB IV, berisi Kesimpulan dan Saran.

1.5Lisensi Perangkat Lunak

Sifat lisensi perangkat lunak yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah ETABS dengan lisensi atas nama Universitas Kristen Maranatha.

1.6Metodologi Penelitian

Metodologi penelitian yang digunakan dalam penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Tahap pertama adalah studi literatur, dengan sumber dari buku, tulisan ilmiah, maupun sumber-sumber lain dari internet.

2. Tahap kedua adalah mengumpulkan data bangunan bertingkat tinggi tahan gempa.

(2)

5 Universitas Kristen Maranatha Studi Literatur

Data Struktur Perhitungan Beban Gempa berdasarkan

SNI 1726-2002

Cek Cek

Kesimpulan

Selesai Mulai

Analisis Struktur

1. Waktu Getar Alami dan Gaya Geser Dasar Gedung A,B,C,D 2. Peralihan dan Drift Gedung A,B,C,D

3. Riwayat Waktu Gedung A,B,C,D

Tidak Tidak

Ya Ya

Analisis Struktur

1. Waktu Getar Alami dan Gaya Geser Dasar Gedung A,B,C,D 2. Peralihan dan Drift Gedung A,B,C,D

3. Respon Spektrum Gedung A,B,C,D

1. Tulangan Balok Beton Bertulang (SRPMM)

2. Tulangan Kolom Beton Bertulang (SRPMM)

1. Tulangan Balok Beton Bertulang (SRPMM)

2. Tulangan Kolom Beton Bertulang (SRPMM)

Cek Cek

Ya Ya

Tidak Tidak

(3)

127 Universitas Kristen Maranatha

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Dari hasil analisis gedung dengan menggunakan peraturan gempa SNI 1726-2002 dan perangkat lunak ETABS, maka dapat disimpulkan:

3. Dari hasil analisis dinamik respon spektrum dan analisis riwayat waktu didapatkan drift di beberapa titik pada gedung. Perpindahan antar tingkat semua model gedung memenuhi persyaratan kinerja batas layan dan kinerja batas ultimit SNI Gempa 1726-2002. Pada grafik hubungan displacement ARS dan ARW arah x maka dapat disimpulkan sebagai berikut: Lantai 0 (basement) sampai dengan Lantai 6 displacement ARW > ARS, sedangkan Lantai 7 sampai dengan Lantai 23 displacement ARS > ARW. Pada grafik hubungan displacement ARS dan ARW arah y maka dapat disimpulkan sebagai berikut: Lantai 0 (basement) sampai dengan

(4)

128 Universitas Kristen Maranatha

Lantai 12 displacement ARW > ARS, sedangkan Lantai 13 sampai dengan Lantai 23 displacement ARS > ARW. Point displacement yang terjadi pada lantai menunjukkan hasil yang berbeda-beda. Untuk mendapatkan hasil analisis dinamik yang akurat, maka pemilihan data time history harus sesuai dengan kondisi geologi, seismologi dan target parameter pergerakan batuan dasar (ground motion paramaters). Analisis riwayat waktu digunakan untuk menampilkan displacement antar tingkat lebih jelas. 4. Hasil Drift ∆s dan Drift ∆m arah x dan arah y menggunakan analisis