tugas akhir - rrs - ugm

7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM

1/337

TUGAS AKHIR

PERBANDINGAN METODE SNI DAN AMERIKA

PADA PERANCANGAN

GEDUNG FAKULTAS KEDOKTERAN UNS SOLO

Disusun Oleh

RICKY REZKY SAPTA

08/269114/TK/34274


2/337

TUGAS AKHIR

PERBANDINGAN METODE SNI DAN AMERIKA PADA PERANCANGAN

GEDUNG FAKULTAS KEDOKTERAN UNS SOLO

dipersiapkan dan disusun oleh

Ricky Rezky Sapta

08/269114/TK/3427

telah dipertahankan di depan Dewan Penguji

Pada tanggal : 24 Oktober 2012

Susunan Dewan Penguji

Dosen Pembimbing

Dr. -Ing. Ir. Djoko Sulistyo

Dosen Penguji I Dosen Penguji II

Dr. Ir. Muslikh, M.Sc, Ph.D Prof. Dr. Ir. Agus Taufik Mulyono, M.T.

Tugas Akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan

untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Tanggal ..

Mengetahui

K J T k ik Si il d Li k


3/337


4/337

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, oleh karena berkatNya

sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Perbandingan

Metode SNI dan Amerika pada perancangan Gedung Fakultas Kedokteran UNS

Solo ini.

Penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua

pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu penyelesaian

Tugas Akhir ini, diantaranya:

1.

Dr. -Ing. Ir. Djoko Sulistyo selaku dosen pembimbing.

2. Dr. Ir. Muslikh, M.Sc., Ph.D selaku dosen penguji.

3. Prof. Dr. Ir. Agus Taufik Mulyono, M.T selaku dosen penguji.

4.

Keluarga, khususnya mama yang selalu berhasil membuat saya tersenyum

saat menelpon.

5.

Forum.civilea.comyang telah menyediakan resourseberupa buku.

6. Teman-teman yang selama ini memberikan semangat.

7. Pihak-pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa di dalam Tugas Akhir ini, masih terdapat banyak

kekurangan. Oleh karena itu, penulis selalu terbuka terhadap diskusi serta kritik

membangun yang dapat disampaikan langsung kepada penulis atau melalui [email protected].

Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat.
mailto:[email protected]:[email protected]


5/337

v

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv

DAFTAR ISI .......................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ ix

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiii

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvi

DAFTAR NOTASI ............................................................................................ xvii

INTISARI ......................................................................................................... xxvi

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

A.

Latar Belakang .......................................................................................... 1

B.

Rumusan Masalah ..................................................................................... 4

C.

Tujuan ....................................................................................................... 4

D.

Manfaat ..................................................................................................... 4

E.

Batasan masalah ....................................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 7

A.

Persyaratan Dasar Perancangan Struktur .................................................. 7

1.

Keamanan dan kelayanan struktur (structural safety and

serviceability) ..................................................................................... 7

2.

Ekonomi (economics) ......................................................................... 9

B.

Perbedaan SNI dan ASCE 7-10 ................................................................ 9

1. Faktor Beban..................................................................................... 10


6/337

vi

9.

Faktor Keutamaan,I......................................................................... 14

C.

Perbedaan SNI dan ACI ......................................................................... 16

BAB III DASAR TEORI .................................................................................... 17

A.

Pembebanan ............................................................................................ 21

1.

Beban mati (Dead Load, D) ............................................................. 21

a.

Self weight(berat sendiri) .......................................................... 22

b.

Superimposed Dead Load(SDL, berat sendiri tambahan) ........ 22

2.

Beban lateral tanah (Lateral Load, H) .............................................. 22

3.

Beban air tanah (Fluid Load, F) ....................................................... 22

4.

Beban hidup (Live Load, L) .............................................................. 22

a.

Beban hidup pada tangga .......................................................... 23

b.

Beban hidup pada atap .............................................................. 23

5. Beban Angin ..................................................................................... 23

a.

Definisi ...................................................................................... 23

b.

Parameter Beban Angin ............................................................. 25

c.

Penerapan Beban Angin ............................................................ 27

6.

Beban Gempa ................................................................................... 29

a.

Faktor-faktor Pembebanan Gempa ............................................ 29

b.

Pemodelan Struktur ................................................................... 37

B.

Struktur Baja ........................................................................................... 45

1.

Batang Tarik dan Sambungan Baut .................................................. 45

a.

Leleh dan fraktur ....................................................................... 45

b.

Geser baut .................................................................................. 47


7/337

vii

3.

Panjang Penyaluran () dan Penanaman () Tulangan ................ 674.

Kelayanan (serviceability) ................................................................ 69

5.

Ketentuan Perancangan Balok Penahan Gempa ............................... 70

6.

Perancangan Elemen yang Menahan Lentur dan Gaya Aksial ......... 74

7.

Perencanaan Dinding Geser .............................................................. 80

BAB IV ANALISIS DAN DESAIN ................................................................... 82

A.

Perhitungan Pembebanan ....................................................................... 83

1.

Beban Mati ....................................................................................... 83

2.

Beban Lateral Tanah (Load due to Lateral Earth Pressure) ............ 86

3.

Beban Air Tanah (Fluid Load) ......................................................... 87

4.

Beban Hidup (Live Load) ................................................................. 87

5.

Beban Angin (Wind Load) ................................................................ 87

6.

Beban Gempa (Earthquake Load) .................................................... 89

a.

Faktor-faktor Pembebanan Gempa ............................................ 89

b.

Pemodelan Struktur ................................................................. 104

B.

Kombinasi Pembebanan ....................................................................... 117

1.

Kombinasi Beban Angin ................................................................ 118

2.

Kombinasi Beban Gempa ............................................................... 118

a.

Efek Gaya Gempa Arah Horisontal ......................................... 118

b.

Efek Gaya Gempa Arah Vertikal ............................................ 120

c.

Kombinasi Gempa Total ......................................................... 120

d.

Kombinasi Pembebanan Total ................................................. 121

C.

Perancangan Struktur Baja ................................................................... 123


8/337

viii

D.

Perancangan Struktur Beton ................................................................. 134

1.

Perancangan Balok ......................................................................... 134

a.

Perancangan Balok 3-H2-H3 ................................................... 135

b.

Perancangan Balok 4-K3-M3 .................................................. 148

c.

Perancangan Balok 5-H7-H8 ................................................... 160

d.

Perancangan Balok Induk Lainnya .......................................... 171

e.

Kelayanan (serviceability) ....................................................... 176

2.

Perancangan Kolom ........................................................................ 177

a.

Perancangan Kolom 1-K2-2 .................................................... 178

b.

Perancangan Kolom 1-F5-2 ..................................................... 192

3.

Perancangan Dinding Geser ........................................................... 208

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 231

A. Balok ..................................................................................................... 232

B.

Kolom ................................................................................................... 240

C.

Dinding geser ........................................................................................ 242

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 251

A.

Kesimpulan ........................................................................................... 252

B.

Saran 253

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


9/337

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Tampak depan ................................................................................. 1

Gambar 1.2. Denah lantai 1 ................................................................................. 2

Gambar 2.1. Perbandingan percepatan respons spektrum, , untuk berbagaiperiode, ...................................................................................... 14Gambar 3.1. Syarat exposure B......................................................................... 26

Gambar 3.2. Syarat exposure Dbagian a.......................................................... 26

Gambar 3.3. Syarat exposure Dbagian b.......................................................... 27

Gambar 3.4. Penerapan beban angin ................................................................. 28

Gambar 3.5. Faktor pembesaran torsi ................................................................ 41

Gambar 3.6. Fenomenashear lag...................................................................... 47

Gambar 3.7. Kerusakan Secara Tumpu ............................................................. 48

Gambar 3.8. Penentuan nilai

......................................................................... 49

Gambar 3.9. Geser blok ..................................................................................... 51

Gambar 3.10. Geser blok pada pelat .................................................................... 52

Gambar 3.11. Kelangsingan elemen tekan .......................................................... 53

Gambar 3.12. Tekuk pada komponen struktur tekan ........................................... 55

Gambar 3.13. Tahap analisis dari tampang dengan tulangan tarik ............... 58Gambar 3.14. Distribusi regangan untuk kontrol tarik dan tekan ........................ 60

Gambar 3.15. Faktor reduksi ............................................................................... 62

Gambar 3.16. Lebar efektif, , penampang balok .......................................... 64

Gambar 3.17. Lebar maksimum balok menurut ACI 21.5.1.4 ............................ 71


10/337

x

Gambar 4.7. Letak relatif pusat massa (CM) terhadap pusat kekakuan (CR) .... 93

Gambar 4.8. Denah lantai 1 untuk penentuan ketidakberaturan sudut dalam ... 99

Gambar 4.9. Denah bukaan struktur pada lantai 4 ........................................... 100

Gambar 4.10. Pemeriksaan ketidakberaturan vertikal geometri ........................ 102

Gambar 4.11. Parameter gaya lateral ekivalen .................................................. 105

Gambar 4.12. Distribusi horisontal gaya geser tiap lantai ................................. 108

Gambar 4.13. Analisis ragam (modal) ............................................................... 109

Gambar 4.14. Parameter spektrum respons ragam ............................................ 110

Gambar 4.15. Respons spektrum desain ............................................................ 113

Gambar 4.16. Titik referensi penentuan nilai ................................................. 114

Gambar 4.17. Beban angin yang ditinjau .......................................................... 118

Gambar 4.18. Kombinasi pembebanan gaya lateral ekivalen ............................ 120

Gambar 4.19. Rencana sambungan baut ............................................................ 124

Gambar 4.20. Nilai untuk tahanan tumpu profil/pelat .................................. 126Gambar 4.21. Kerusakan secara geser blok ....................................................... 127

Gambar 4.22. Profil siku ganda 2L.50.50.5 ....................................................... 129

Gambar 4.23. Profil siku ganda 2L.60.60.6 ....................................................... 132

Gambar 4.24. Tata cara penamaan balok ........................................................... 135

Gambar 4.25. Output diagram gaya untuk balok 3-7J-8J .................................. 136

Gambar 4.26. Idealisasi diagram geser dan momen balok 3-7J-8J ................... 136

Gambar 4.27. Penurunan rumus untuk Nilai pada Jarak dari ................... 138Gambar 4.28. Rencana penulangan balok 3-H2-H3 .......................................... 148

Gambar 4.29. Output diagram gaya untuk balok 4-K3-M3 ............................... 149

G b 4 30 Id li i d i di d b l k 4 K3 M3 149


11/337

xi

Gambar 4.38. Output diagram gaya untuk kolom 1-K2-2 ................................. 178

Gambar 4.39. Penampang kolom 1-K2-2 .......................................................... 180

Gambar 4.40. Penomoran tulangan serta penentuan jarak dari garis netral ....... 182

Gambar 4.41. Rekapitulasi nilai balok pada ujung atas dan bawah kolom 1-K2-2 ............................................................................................ 186

Gambar 4.42. Luas efektif,, dari kolom 1-K2-2.......................................... 191Gambar 4.43. Detail penulangan kolom 1-K2-2 ................................................ 192

Gambar 4.44. Outputdiagram gaya untuk kolom 1-F5-2 .................................. 193

Gambar 4.45. Penampang kolom 1-F5-2 ........................................................... 194

Gambar 4.46. Penomoran tulangan serta penentuan jarak dari garis netral ....... 196

Gambar 4.47. Penampang kolom 1-F5-2 dimensi 800 800........... 199Gambar 4.48. Rekapitulasi nilai balok pada ujung atas dan bawah kolom 1-

K2-2 ............................................................................................ 203

Gambar 4.49. Detail penulangan kolom 1-F5-2 ................................................ 208

Gambar 4.50. Rancangan awal dinding geser .................................................... 209

Gambar 4.51. Rancangan baru dinding geser .................................................... 210

Gambar 4.52. Rancangan awal penulangan pada badan dinding geser ............. 212

Gambar 4.53. Penentuan pusat plastis dinding geser ......................................... 213

Gambar 4.54. Kombinasi ...................................................................... 219Gambar 4.55. Kombinasi ...................................................................... 223

Gambar 4.56. Detail penulangan dinding geser ................................................. 230

Gambar 5.1. Perbandingan penulangan balok lantai 1 .................................... 232

Gambar 5.2. Perbandingan penulangan balok lantai 2 dan lantai 3 ................. 233


12/337

xii

Gambar 5.11. Perbandingan penulangan dinding geser dengan panjang sisi yang

berbeda yaitu 2750dan 4300..................................... 243Gambar 5.12. Perbandingan penulangan dinding geser dengan panjang sisi yang

berbeda yaitu 2750dan 4300..................................... 244


13/337

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Perbandingan kombinasi pembebanan SNI dan ASCE ................... 10

Tabel 2.2. Nilai faktor beban hidup, , untuk berbagai jenis elemen ........... 11Tabel 2.3. Perbandingan faktor reduksi, , menurut SNI dengan ACI, AISC. 12

Tabel 2.4. Faktor keutamaan bangunan,I, menurut SNI .................................. 15

Tabel 3.1. Faktor keutamaan bangunan ............................................................ 21

Tabel 3.2. Koefisien tekanan internal, GCpi (internal pressure coefficient) .... 28

Tabel 3.3. Koefisien Situs, .......................................................................... 30Tabel 3.4. Koefisien situs, .......................................................................... 30

Tabel 3.5. Kategori desain seismik berdasarkan parameter ............................. 34

Tabel 3.6. Kategori desain seismik berdasarkan parameter ............................. 34

Tabel 3.7. Periode yang digunakan .................................................................. 35

Tabel 3.8. Nilai parameter periode pendekatan Ctdanx.................................. 35

Tabel 3.9. Koefisien untuk batas atas pada periode yang dihitung, ........... 36

Tabel 3.10. Prosedur analisis yang digunakan ................................................... 38

Tabel 3.11. Simpangan ijin antar lantai, ..................................................... 44

Tabel 3.12. Sifat mekanis baja struktural ........................................................... 46

Tabel 3.13. Tegangan nominal geser baut .......................................................... 48

Tabel 3.14. Jarak tepi minimum dari pusat lubang ke tepi sambungan, inch..... 50

Tabel 3.15. Jarak tepi minimum dari pusat lubang ke tepi sambungan, mm...... 50

Tabel 4.1 Beban Hidup yang Digunakan ........................................................ 88

Tabel 4.2. Nilai perpindahan (mm) untuk gempa arahy dany......................... 93


14/337

xiv

Tabel 4.7. Tinjauan ketidakberaturan struktur secara torsi untuk gempa arah y

denganperpindahan massa +5%L* arah sumbu-x.......................... 97

Tabel 4.8. Tinjauan ketidakberaturan struktur secara torsi untuk gempa arah y

denganperpindahan massa -5%L* arah sumbu-x........................... 97

Tabel 4.9. Nilai faktor pembesaran momen torsi tak terduga .......................... 98

Tabel 4.10. Pemeriksaan terhadap weak dan mass Irregularity arahx............ 101

Tabel 4.11. Pemeriksaan terhadap weak dan mass Irregularity arahy............ 101

Tabel 4.12. Kesimpulan ketidakberaturan yang dimiliki sistem ...................... 103

Tabel 4.13. Distribusi horisontal gaya geser .................................................... 108

Tabel 4.14. Nilai percepatan respons spektral untuk berbagai periode ............ 112

Tabel 4.15. Simpangan ijin di titik referensi A gempa arahx....................... 114

Tabel 4.16. Simpangan Ijin di Titik Referensi B Gempa ArahX.................. 115

Tabel 4.17. Simpangan ijin di titik referensi C gempa arahx....................... 115

Tabel 4.18. Simpangan ijin di titik referensi D gempa arahx....................... 115

Tabel 4.19. Simpangan ijin di titik referensi A gempa arahy....................... 116

Tabel 4.20. Simpangan ijin di titik referensi C gempa arahy....................... 116

Tabel 4.21. Simpangan ijin di titik referensi E gempa arahy....................... 116

Tabel 4.22. Kapasitas Profil Siku Ganda untuk Berbagai Jumlah Baut ........... 128

Tabel 4.23. Pemilihan tulangan longitudinal .................................................... 140



Tabel 4.26. Luas tulangan untuk menyediakan momen kapasitas, ......... 154


T b l 4 28 H il b l k 400 600 172


15/337

xv

Tabel 4.35. Rekapitulasi nilai dan balok pada ujung atas dan bawahkolom 1-K2-2 ................................................................................ 187

Tabel 4.36. Pemeriksaan terhadap persyaratan dalam Persamaan (3-115) ...... 187

Tabel 4.37. Rekapitulasi gaya tekan beton serta momen terhadap ................... 196

Tabel 4.38. Besarnya gaya serta momen yang timbul pada kolom 1-F5-2 ...... 197

Tabel 4.39. Kapasitas kolom 1-F5-2 dimensi 700 700................ 198Tabel 4.40. Gaya tekan beton serta momen terhadap sumbu-xdan Sumbu-y.. 199

Tabel 4.41. Besarnya gaya serta momen yang timbul pada kolom 1-F5-2 ...... 200

Tabel 4.42. Kapasitas kolom 1-F5-2 dimensi 800 800................ 200Tabel 4.43. Rekapitulasi nilai

dan

balok pada ujung atas dan bawah

kolom 1-K2-2 ................................................................................ 203

Tabel 4.44. Pemeriksaan terhadap persyaratan pada persamaan (3-115) ......... 204

Tabel 4.45. Kuat beton, , untuk penentuan pusat plastis terhadap sumbu-x 214

Tabel 4.46. Kuat baja, , untuk penentuan pusat plastis terhadap sumbu-x.. 215

Tabel 4.47. Kuat beton,

, untuk penentuan pusat plastis terhadap sumbu-x 216

Tabel 4.48. Kuat baja, , untuk penentuan pusat plastis terhadap sumbu-x.. 217Tabel 4.49. Perhitungan kekuatan dinding geser menahan 3............ 222

Tabel 4.50. Perhitungan kekuatan dinding geser menahan 2............ 225

Tabel 5.1. Perbandingan kondisi existingdan redesignuntuk ....................... 237



Tabel 5.4. Perbedaan Nilai beban PPUG 1983 dengan ASCE 7-10 .............. 245

Tabel 5.5. Perbandingan parameter gaya gempa pada percepatan ................. 249


16/337

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Koefisien dan Faktor untuk Sistem Penahan Gaya Gempa

Lampiran 2 Peta Gempa RSNI 03-1726-xxxx

Lampiran 3 Gambar Tampak Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo

Lampiran 4 Denah Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo

Lampiran 5 Rencana Kolom Fakultas Kedokteran UNS Solo

Lampiran 6 Rencana Balok Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo

Lampiran 7 Rencana Atap Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo

Lampiran 8 HasilRedesignBalok, Kolom dan Dinding Geser


17/337

xvii

DAFTAR NOTASI

Panjang blok beton yang tertekan (). Percepatan puncak batuan dasar (). Luas bruto penampang baut (). Luas penampang beton (). Luas kotor dari dinding geser yang nilainya tidak boleh lebih dari

hasil kali ketebalan,, dengan lebar, , dari dinding geser().

Luas efektif dari penampang (). Luas kotor dari penampang (). 0,85(). Luasan yang dikelilingi oleh pusat dari tulangan transversalterluar (

).

Luas tulangan tarik ()., Luas tulangan minimum (). Luas tulangan pada kondisi balanced (). Luas tulangan transversal yangdibutuhkan untuk mengikattulangan-tulangan utama (

).

Luas tulangan tekan (). Luas tulangan transversal untuk menahan torsi (). Luas tulangan transversal untuk menahan geser ().+ Luas tulangan transversal yang dibutuhkan untuk menahan


18/337

xviii

Letak garis netral dari serat tekan beton terluar (). Letak garis netral dari setar tekan beton terluar pada keadaaanbalanced(). Letak garis netral dari setar tekan beton terluar saat terjadikontrol tekan (compression controlled) (

).

Letak garis netral dari setar tekan beton terluar saat terjadikontrol tarik (tension controlled) ()., Lebar elemen penahan (kolom) (). Gaya tekan beton ().

Faktor amplifikasi defleksi.

Pusat massa dari bangunan. Pusat kekakuan dari bangunan. Gaya tekan yang dihasilkan oleh tulangan (). Koefisien respons gempa.

Parameter pediode pendekatan.

Koefisien untuk pediode batas atas pada perhitungan periode. Faktor distribusi gaya gempa lateral. Tinggi efektif dari balok (). Diameter tulangan ().

Tebal setiap lapisan antara kedalaman 0 sampai 30 m()

.

Diameter sengkang (). Ketebalan total dari lapisan tanah non-kohesif utnuk kedalaman30 m paling atas ().


19/337

xix

Eksentrisitas yaitu jarak dari pusat massa () ke tempatbekerjanya resultan gaya (). Eksentrisitas yaitu jarak dari tempat bekerjanya ke pusatplastis penampang ().

Jarak dari tempat bekerjanya

ke tulangan tarik terluar (

).

, Eksentrisitas pada sumbu-xdan sumbu-y (). Beban gempa (earthquake load) (). Modulus elastis (). Efek dari gempa arah horisontal ().

Efek dari gempa arah vertikal (

).

Mutu beton (). Tegangan leleh tulangan transversal (). Beban air tanah (fluid load) (). Koefisien situs untuk percepatan periode singkat, . Tegangan kritik (). Tegangan kritik untuk tekuk lentur arah sumbu-y (). () Tegangan tekuk elastis (). Bagian dari geser dasar seismik yang timbul di tingkat i. () Tegangan nominal geser (). Tegangan batas (). Koefisien situs untuk percepatan periode 1 detik, .


20/337

xx

Tinggi penampang (). , Tinggi dari dasar sampai ke Tingkat iataux (). Jarak horisontal maksimum antar lengan tulangan transversal().

Tinggi struktur (

).

Tinggi tingkat di bawah Tingkatx (). Beban lateral tanah (earth pressure) (). Faktor keutamaan. Konstanta puntir ().

Eksponen yang terkait dengan periode struktur.

Faktor panjang efektif. Faktor arah angin. Faktor beban hidup yang dimiliki oleh elemen. Indeks tulangan transversal.

Faktor topografi.

Rasio kelangsingan modifikasi. Rasio kelangsingan profil gabungan dalam arah tekuk yangditinjau. Panjang balok (

).

Panjang sambungan dalam arah tarik (). Panjang penyaluran dalam daerah tarik (). Panjang penyaluran dalam daerah tekan (). B b ih d i b l k ( )


21/337

xxi

Beban hidup tereduksi per yang didukung oleh elemen (). Beban hidup pada atap (roof live load) (). 0,85

Momen nominal dari elemen (

.

).

Jumlah momen balok pada pertemuan balok (.). Jumlah momen kolom pada pertemuan kolom (.). Momen lentur yang mungkin dimiliki oleh elemen denganmenggunakan tegangan tarik baja 1,25(.).

,

Momen lentur yang mungkin dimiliki oleh kolom pada ujung

bawah dengan menggunakan tengan tarik baja 1,25(.)., Momen lentur yang mungkin dimiliki oleh kolom pada ujungatas dengan menggunakan tengan tarik baja 1,25(.). Torsi bawaan (inherent torsion) (.).

Torsi tak terduga (accidental torsional) (

.

).

Momen puntir per satuan panjang yang bekerja pada sumbuvertikal dari bangunan (.). Momen terfaktor (.). Momen pada kolom terhadap sumbu-x (.).

Momen pada kolom terhadap sumbu-y (

.

).

Jumlah batang atau kawat yang disalurkan di sepanjang bidangbelah. Besarnya gaya tekan atau tarik yang bekerja sejajar sumbu


22/337

xxii

Indeks plastisitas. , Beban angin hisap (leeward) (). Beban terfaktor (). , Beban angin tekan (windward) (). Efek dari gaya gempa arah horisontal (). Jari-jari girasi (). Jari-jari girasi minimum (). Beban hujan (rain load) (). Faktor modifikasi respons. Kuat nominal baut (). () Jarak dari pusat ke pusat lubang (). Jarak maksimum sumbu ke sumbu tulangan transversal yang

dipasang sepanjang

(

).

Jarak vertikal antar sengkang (). Percepatan respons spektrum (). Parameter percepatan respons spektral pada periode pendek,redaman 5 persen ().

Parameter percepatan respons spektral pada periode 1 detik,

redaman 5 persen (). Percepatan respons spektral pada periode pendek yangsudah disesuaikan terhadap pengaruh Kelas Situs ().

k l d i d d ik


23/337

xxiii

Gaya tarik baja (). Periode fundamental struktur (). Periode bangunan pendekatan (). Periode yang dihitung menggunakan programfinite element ().

. Torsi terfaktor yang dihasilkan dari analisis struktur (.). Koefisien reduksi. Kecepatan rata-rata gelombang geser (/).

Kecepatan gelombang geser lapisan i(

/

).

Gaya geser dasar seismik (). Gaya geser yang mampu dikerahkan oleh beton (). Kuat geser rencana (). Kecepatan angin tercepat ().

Geser nominal (

).

Kuat geser yang mampu dimiliki oleh dinding geser dalam arahyang ditinjau (). Gaya geser yang mampu dikerahkan oleh tulangan geser (). Gaya geser maksimum yang mampu dikerahkan oleh tulangantransversal (

).

Gaya geser yang terjadi ketika bangunan bergoyang dari kiri kekanan atau sebaliknya dan menganggap bahwa terjadi sendi

plastis pada ujung-ujung elemen ().


24/337

xxiv

Beban angin (wind load) (). Berat seismik efektif (). Parameter periode pendekatan. Koordinat pusat geser ().

Koordinat pusat geser (

).

Koefisien yang nilainya tergantung dari perbandingan tinggi,,dengan lebar dinding geser, . Rata-rata perpindahan di titik terjauh struktur di Tingkat xyangdihitunga dengan mengasumsikan = 1().

Perpindahan maksimum di Tingkat x yang dihitung dengan

mengasumsikan = 1(). Besarnya perpindahan rencana pada puncak dari strukturpenahan gempa (). Defleksi pada lokasi yang disyaratkan dengan menggunakananalisis elastik (

).

Regangan pada serat terluar beton. Regangan pada tulangan baja. Regangan leleh baja. Simpangan antar lantai desain ().

Besarnya pergeseran garis netral dari pusat penampang kolom

(). Faktor beban hidup menurut SNI 03-1729-2002. Faktor reduksi.


25/337

xxv

Perbandingan luas tulangan terhadap luas efektif beton. Distribusi tulangan horisontal pada badang dinding geser . Distribusi tulangan vertikal pada badang dinding geser. Faktor pelapis tulangan.

Faktor ukuran tulangan.

Faktor yang menunjukkan lokasi dari tulangan.


26/337

xxvi

INTISARI

Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo merupakan gedung 8 l antai dan 1

basement dengan panjang 72 m dan lebar 50,4 m. Gedung yang awalnya

dirancang dengan menggunakan SNI (Standardisasi Nasional Indonesia) ini,

dirancang ulang menggunakan Standar Amerika terbaru seperti Minimum Design

Loads for Buildings and Other Structures, ASCE (American Society of Civil

Engineer) 7-10; Building Code Requruiments for Structural Concrete, ACI

(American Concrete Institute) 318M-11; serta Specification for Structural SteelBuildingsANSI/AISC (American Institute of Steel Construction) 360-10.

Perancangan dimulai dengan pemodelan struktur menggunakan metode statik

ekivalen dan response spectrumsesuai dengan kondisi asli bangunan. Outputdari

pemodelan kemudian digunakan untuk merancang atap dan elemen-elemen

struktural seperti balok, kolom serta dinding geser.

Hasil analisis menunjukkan bahwa standar pembebanan Amerika memiliki

tingkat keamanan yang lebih besar dibandingkan SNI. Tingkat keamanan ini

diperlihatkan dengan perbedaan nilai faktor modifikasi respons, gaya geser dasar

minimum, efek gempa arah vertikal, faktor redundansi , f aktor keutamaan dan

kala ulang gempa yang mengakibatkan gaya internal elemen struktur yang

dirancang menggunakan standar Amerika lebih besar dibandingkan SNI. Besarnya

tingkat keamanan pada Standar Amerika terbaru mengakibatkan elemen yang

dirancang menggunakan material yang lebih banyak. Balok dimensi 500 mm

800 mm memiliki persentase tulangan 1,34% jika dirancang menggunakan SNI

sementara jika menggunakan Standar Amerika berkisar 1,80% hingga 2,14%.Kolom dimensi 700 mm 700 mm memerlukan 1,24% tulangan jika

menggunakan SNI, sementara jika menggunakan Standar Amerika, kolom dengan

ukuran yang sama tidak mampu menahan kombinasi beban aksial dan momen

sehingga ukurannya harus diperbesar menjadi 800 mm 800 mmdengan 1,19%

tulangan. Dinding geser dengan panjang 2750 mmdalam 2 arah yang tegak lurus

membutuhkan 1,91% tulangan jika menggunakan SNI dan 1,04% jika

menggunakan Standar Amerika.

Kata kunci: perancangan, SNI, ASCE, ACI, AISC, statik, ekivalen, response,

spectrum


27/337

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo merupakan gedung yang dibangun

dengan 8 lantai serta 1 lantai basement, memiliki struktur utama berupa beton

bertulang. Tampak depan dari gedung ini ditunjukkan pada Gambar 1.1, dan

denah lantai 1 di tunjukkan pada Gambar 1.2. Gambar lengkap dari struktur

meliputi, gambar tampak, denah, rencana kolom, balok dan atap ditunjukkan pada

Lampiran 3 sampai 7.

Gambar 1.1. Tampak depan

2


28/337

2

Code Requirements for Structural Concrete, American Concrete Institute

tahun 1999 (ACI 318-99).

3. SNI 03-1726-2002 Standar Perencanaan Ketahanan G empa untuk Struktur

Bangunan Gedung. Peraturan ini mengacu pada peraturan gempa Amerika,

yaitu Uniform Building Code (UBC) tahun 1997.

4.

Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung (PPUG) 1983.

Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo dirancang berdasarkan standar dan

peraturan-peraturan tersebut di atas.

G b 1 2 D h l t i 1

3


29/337

3

1.

27 Desember 1999 - Load and R esistance Factor Design (LRFD)

Specification for Structural Steel Buildings.

2. 17 Desember 2001 - Supplement No. 1 t o the Specification adopted June 1,

1989.

3. 9 Maret 2005 - ANSI/AISC 360-05 - Specification for Structural Steel

Buildings.

4.

2010- Specification for Structural Steel Buildings (ANSI/AISC 360-10).

Standar ACI 318 juga sudah mengalami perubahan sebanyak 5 kali sejak tahun

1999 yaitu, ACI 318-99, ACI 318-02, ACI 318-05, ACI 318-08 dan ACI 318-11.

Pada tahun tahun 2000 peraturan UBC digantikan oleh peraturan International

Building Code(IBC). UBC telah mengalami perubahan sebanyak enam kali sejak

tahun 1997 yaitu UBC 1997, IBC 2000, IBC 2003, IBC 2006, IBC 2009 dan IBC

2012. Hal inilah yang melatarbelakangi dilakukannya perancangan ulang terhadap

Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo, yaitu dibutuhkannya suatu peraturan

yang up to date.

Pada tugas akhir ini digunakan tiga acuan utama serta satu acuan tambahan

terbaru pada proses perancangan ulang Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo

yaitu:

1.

Pembebanan menggunakan Minimum Design Loads for Buildings and Other

Structures, ASCE 7 tahun 2010 ( ASCE 7-10). Aturan ini mencakup semua

pembebanan yang diterima oleh struktur meliputi, beban mati, beban hidup,

beban letaral tanah, beban air tanah, beban angin serta beban gempa. Khusus

untuk pembebanan gempa, ASCE tidak memberikan penjelasan secara

lengkap namun pembaca langsung diminta untuk membaca publikasi dari

4


30/337

4

kuda-kuda meliputi perancangan batang tarik dan tekan dan perancangan

sambungan.

3. Perancangan beton menggunakan peraturan Building Code Requirements for

Structural Concrete tahun 2011 (ACI 318M-11). Acuan ini digunakan dalam

perancangan balok, kolom serta dinding geser (shear wall).

B. Rumusan Masalah

Permasalahan dalam tugas akhir ini yaitu bagaimana mengaplikasikan

peraturan terbaru dengan metode LRFD dalam perancangan gedung sehingga

didapatkan perbandingan hasil antara peraturan yang lama (yang digunakan dalam

merancang gedung) terhadap peraturan terbaru. Diakui bahwa peraturan/standar

terbaru di negara lain, dalam hal ini Amerika, tidak dapat serta-merta

diaplikasikan di Indonesia, namun karena belum tersedia peraturan/standar

Indonesia yang setara dengan peraturan/standar terbaru tersebut, maka

peraturan/standar terbaru dari Amerika di atas digunakan tanpa modifikasi.

C. Tujuan

Tujuan dari penyusunan tugas akhir ini yaitu:

1. Memahami aplikasi peraturan terbaru dalam perancangan bangunan gedung.

2. Membandingkan hasil yang diperoleh dari peraturan lama dan peraturan baru.

D.

Manfaat

Manfaat dari penyusunan tugas akhir ini adalah dapat menerapkan standar terbaru

pada perancangan gedung dengan tingkat keamanan sesuai dengan kebutuhan

pada saat ini (real time).

5


31/337

5

penghalang tersebut berosilasi, dapat diabaikan. Jika efek dari turbelensi udara

serta vortex shedding pada bangunan besar, maka biasanya dilakukan Wind

Tunnel Procedure yaitu pengujian di laboratorium dengan membuat bangunan

asli dan sekitarnya dalam ukuran kecil.

4. Beban angin yang ditinjau padaGambar 3.4 hanya kasus 1 dan 3.

5.

Beban hidup yang berpartisipasi dalam pembebanan gempa diestimasi sebesar

45% dari total beban hidup.

6. Penambahan dimensi elemen dari dimensi awal perancangan tidak diikuti oleh

penambahan berat dari struktur. Berat struktur sebelum dan sesudah

penambahan dimensi elemen dianggap sama.

7.

Perancangan dilakukan dengan menggunakan standar terbaru tanpa adanya

modifikasi.

8. Perancangan elemen hanya dilakukan pada struktur rangka atap dan struktur

beton bertulang yang termasuk dalam upper structure dan termasuk dalam

komponen struktural meliputi balok induk, kolom serta dinding geser. Tidak

dilakukan perancangan terhadap tangga dan pelat lantai.

7


32/337

7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Persyaratan Dasar Perancangan Struktur

Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada perancangan sebuah gedung yaitu,

kekuatan dan kenyamanan, kelayanan, ketahanan (durability), ekonomis serta

estetika (aesthetics). Faktor kenyamanan, kelayanan s erta ekonomi dijelaskan

sebagai berikut (Wight, MacGregor; 2010):

1. Keamanan dan kelayanan struktur (structural safety and serviceability)

Bangunan yang dirancang, tidak boleh mengalami keruntuhan selama proses

konstruksi maupun selama umur (pemakaian) bangunan tersebut. Pada tugas akhir

ini digunakan metode perancangan kuat batas (limit states design) yaitu suatu

keadaan dengan struktur atau elemen struktur tidak mampu lagi menahan beban

pada kondisi yang direncanakan (unfit for its intended use). Kondisi batas (limits

states)dapat dikelompokkan ke dalam tiga kelompok dasar yaitu:

a.

Ultimate limit states (ULS). ULS merupakan suatu keadaan batas ketika

terjadi keruntuhan dari sebagian atau semua elemen. Keruntuhan semacam ini

hanya boleh terjadi dalam probabilitas yang sangat kecil (very low probability)

karena dapat berakibat pada hilangya nyawa manusia atau kerugian finansial

yang sangat besar. ULS terbagi dalam beberapa kelompok seperti berikut:

1)

Hilangnya keseimbangan (loss of equilibrium) yang dapat terjadi pada

sebagian atau keseluruhan struktur. Keruntuhan semacam ini dapat terjadi

jika reaksi yang dibutuhkan untuk keseimbangan tidak muncul misalnya

d b d f d i k k d l h i i

8


33/337

8

(torsional failure) yang dapat mengakibatkan kegagalan dari sebagian atau

keseluruhan bangunan.

3) Keruntuhan berkelanjutan (progressive collapse). Pada beberapa struktur,

satu atau lebih elemen dapat menerima beban yang berlebihan yang

menyebabkan elemen itu runtuh. Beban yang awalnya ditanggung oleh

elemen yang gagal tersebut kemudian ditransfer ke elemen lain yang

berdekatan sehingga menyebabkan keruntuhan selanjutnya. Keruntuhan

semacam inilah yang disebutprogressive collapse.

4) Ketidakstabilan (instability) yang diakibatkan oleh deformasi struktur.

Salah satu contoh yaitu buckling yang terjadinya pada kolom langsing

(slender column).

5)

Kelelahan (fatigue) merupakan kegagalan yang tejadinya jika beban yang

bekerja terjadi secara berulang-ulang misalnya pada dek jembatan.

b. Serviceability Limit States(SLS). Gangguan pada fungsi struktur, tetapi tidak

sampai mengakibatkan keruntuhan merupakan contoh dari SLS. Hal yang

tercakup dalam SLS diantaranya:

1)

Defleksi berlebihan (excessive deflections) pada kondisi layan. Excessivedeflection dapat menyebabkan mesin tidak berfungsi sebagaimana

mestinya, pelat lantai melengkung sehingga tidak nyaman dipandang dan

dapat menyebabkan kerusakan elemen nonstruktural. Sebagai contoh, atap

dari bangunan yang terdefleksi ketika digenangi oleh air hujan

menyebabkan kedalaman air yang tergenang bertambah, sehinggamenambah besarnya defleksi yang terjadi. Air yang menggenang

kemudian bertambah, demikian seterusnya sehingga melebihi kekuatan

dari atap itu dan akhirnya runtuh.

9


34/337

2.

Ekonomi (economics)

Dalam merancang sebuah struktur tentunya diinginkan struktur yang aman,

nyaman dan juga murah. Pada struktur dengan cor di tempat, pekerjaan lantai dan

atap merupakan yang paling mahal dari harga pekerjaan struktur lainnya. Secara

umum, harga material bertambah seiring dengan bertambahnya jarak antar kolom.

Pekerjaan bekisting merupakan salah satu yang paling mahal. Penggunaan

bekisting yang sama pada tiap lantai dan proyek yang berbeda-beda dapat

dilakukan untuk mengurangi pekerjaan bekisting. Ukuran balok, pelat dan kolom

dipilih sedemikian rupa sehingga memaksimalkan penggunaan kembali dari

bekisting. Menggunakan ukuran balok, pelat dan kolom yang bervariasi sesuai

dengan gaya internal yang bekerja dapat menghemat penggunaan material, namun

meningkatkan secara drastis harga untuk bekisting karena membutuhkan lebih

banyak perkerja dan waktu yang lebih lama. Jika memungkinkan, dipilih beberapa

ukuran standar kolom, dan ukuran kolom dijaga tetap untuk tiga atau empat lantai

atau bahkan untuk keseluruhan lantai. Kolom sebaiknya ditempatkan pada grid

normal (regular grid) dan jika memungkinkan, tinggi kolom dijaga tetap sama.

Penghematan juga dapat dilakukan pada penggunaan tulangan. kolom dianjurkanmenggunakan 1,5 s ampai 2 p ersen tulangan dan untuk balok tidak lebih dari

setengah atau dua per tiga tulangan maksimum yang diijinkan. Kuat leleh yang

digunakan untuk kolom dan balok biasanya 400 MPa sementara untuk pelat dan

untuk kebutuhan sengkang 240 MPa.

B.

Perbedaan SNI dan ASCE 7-10

Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo yang dibangun di Indonesia tentunya

harus mengikuti persyaratan yang berlaku di Indonesia, dalam hal ini SNI. Dalam

10


35/337

1.

Faktor Beban

Tabel 2.1 di bawah ini merupakan perbandingan antara kombinasi beban yang

diberikan oleh SNI dan ASCE.

Tabel 2.1. Perbandingan kombinasi pembebanan SNI dan ASCE

SNI ASCE

1.

1,4 1.

1,42. 1,2 + 1,6 + 0,5() 2. 1,2 + 1,6 + 0,5()3. 1,2 + 1,6() +

0,8 3. 1,2 + 1,6() +(0,5)4. 1,2 + 1,3 + + 0,5( + ) 4. 1,2 + 1,0 + + 0,5()5.

1,2 + 1,0 + 5. 1,2 + 1,0 + 6. 0,9 + 1,3 6. 0,9 + 1,07. 0,9 + 1,0 7. 0,9 + 1,0Sumber: SNI 03-1729-2002, ASCE 7-10

DariTabel 2.1,terdapat beberapa perbedaan, yaitu:

a.

Pada kombinasi 3 hingga 5, faktor beban untuk beban hidup,L, yaitu:

1)

Untuk SNI, sama dengan , dengan: = 0,5untukL< 5 kPa, dan = 1untukL 5 kPa.2) Untuk ASCE, beban hidup, L, dapat direduksi jika nilai KLLAT lebih atau

sama dengan 37,16 m2dengan menggunakan persamaan di bawah ini:

= 0,25 + 4,75 (2-1)

11


36/337

= tributary area(m2).

NilaiLtidak boleh kurang dari 0,5Luntuk elemen yang mendukung satu

lantai dan tidak boleh kurang dari 0,4Luntuk elemen yang mendukung dua

lantai atau lebih.

Tabel 2.2. Nilai faktor beban hidup,

, untuk berbagai jenis elemen

Elemen Kolom interior dan kolom eksterior tanpa pelat kantilever 4Kolom eksterior dengan kantilever 3

Kolom sudut dengan pelat kantilever 2

Balok interior dan balok tepi tanpa pelat kantilever 2

Semua elemen lainnya, termasuk pelat satu dan dua arah 1Sumber: ASCE 7-10

b. Pada kombinasi 3, faktor beban untuk beban angin sama dengan 0,8 untuk

SNI sedangkan untuk ASCE bernilai 0,5. Untuk beban angin dalam kombinasi

4 dan 6, SNI memberikan faktor 1,3 sedangkan untuk ASCE memberikan nilai

1,0. Terlihat bahwa ASCE selalu mempunyai faktor beban angin yang lebih

kecil dibandingkan dengan SNI.

2. Faktor Reduksi, Perbedaan faktor reduksi,

, dapat terlihat, baik pada struktur baja maupun

struktur beton. Dalam Tabel 2.3, dicantumkan perbandingan faktor reduksi

tersebut. DariTabel 2.3 terlihat beberapa perbedaan, diataranya:

a. Faktor reduksi lentur, , untuk beton menurut SNI 0,80, sementara untuk ACInilainya bervariasi mulai dari 0,65 hingga 0,90. Untuk ACI, nilainya

12


37/337

c. Faktor reduksi tekan,

, untuk baja menurut SNI nilainya 0,85, s ementara

menurut AISC 0,90.

Catatan:

Nilai faktor reduksi untuk geser dan torsi, , dalamTabel 2.3 sama dengan 0,75.Nilai ini digunakan jika sengkang merupakan sengkang biasa (berbentuk segi

empat) dan bukan sengkang spiral. Selanjutnya, jika disebutkan sengkang, maka

yang dimaksud adalah sengkang biasa.

Tabel 2.3. Perbandingan faktor reduksi, , menurut SNI dengan ACI, AISCBeban

Beton

SNI ACI

Lentur 0,80 0,65 0,90Geser dan Torsi 0,75 0,75

Aksial 0,65 atau 0,80 0,65 0,90

Baja

SNI AISC

Tarik 0,75 0,90 0,75 0,90Tekan 0,85 0,90

Sumber: SNI 03-2847-2002, SNI 03-1729-2002, ACI 318M-11

3.

Percepatan dan Kala Ulang Gempa

Daerah Solo memiliki percepatan puncak batuan dasar a = 0,15g menurut

SNI-1726-2002 dengan kala ulang 500 tahun. Pada tugas akhir ini digunakan peta

gempa terbaru (2010) kala ulang 2500 tahun (kemungkinan terlampaui 2 persen

dalam 50 tahun) dengan percepatan gempa terpetakan dinyatakan dalam dua

13


38/337

sementara jika menggunakan ASCE 7-10 maka struktur dikelompokkan sebagai

Dual System, Special Reinforced Concrete Shear Wall dengan nilai R = 7.

Struktur yang ditinjau dibentuk oleh 2 sistem yaitu sistem rangka (frame system)

dan dinding geser, namun karena dinding geser bersifat lebih dominan

dibandingkan sistem rangka maka diputuskan untuk menggunakan Sistem Ganda

Dinding Geser Beton Bertulang. Kecilnya nilai Ryang diberikan oleh ASCE ini

mengakibatkan semakin besarnya nilai Gaya Geser Dasar Seismik, , sehinggagaya-gaya internal elemen struktur juga semakin besar.5. Gaya Geser Dasar Minimum, ,Response Spectrum

Menurut ASCE 12.9.4.1, g aya geser dasar yang dihasilkan dari analisis

response spectrum,

, minimum 85% dari gaya geser dasar yang dihasilkan dari

analisis statik ekivalen, , sementara menurut SNI-1726-2002 7.1.3, ni lai minimum 80% nilai . Dari perbandingan ini terlihat bahwa gaya gempa yangdihasilkan jika menggunakan ASCE 5% lebih besar jika menggunakan SNI.

6. Kombinasi Beban Gempa Horisontal dan Vertikal

SNI-1726-2002 5.8.2 maupun ASCE 12.5.3.b mengatur pembebanan gempa

arah horisontal dilakukan dengan membebani struktur dengan 100% dalam arah

utama terjadinya gempa dan 30% dalam arah tegak lurus terjadinya gempa utama.

Perbedaan terjadi pada pembebanan gempa arah vertikal, yaitu pada ASCE

12.4.2.2 diatur bahwa efek dari gempa arah vertikal harus diikutkan yang nilainya

merupakan fungsi dari percepatan desain gempa pada pediode singkat,

, dan

beban mati, seperti dituliskan dalam persamaan di bawah ini: = 0,2 (2-2)Efek beban gempa dalam arah vertikal ini mengakibatnya semakin besarnya gaya

14


39/337

Dalam ASCE 12.3.4.2 diatur bahwa untuk bangunan dengan Kategori Desain

Seismik sampai , nilai faktor redundansi = 1,3. Nilai ini berpengaruh sangatbesar terhadap gaya gempa horisontal, , karena meningkatkan gaya gempasebesar 30% dari gaya gempa semula seperti dituliskan dalam Persamaan di

bawah ini:

=

(2-3)

8.

Respons Spektrum

Pada kondisi tanah/situs yang sama, perbandingan grafik respons spektrum

untuk SNI dan ASCE ditampilkan padaGambar 2.1.

Gambar 2.1. Perbandingan percepatan respons spektrum, Sa, untuk

berbagai periode, T

15


40/337

Faktor keutamaan bangunan untuk SNI dituliskan dalam Tabel 2.4 di bawah

ini.

Tabel 2.4. Faktor keutamaan bangunan,I, menurut SNI

Katerogi GedungFaktor

Keutamaan,I

Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan dan

perkantoran. 1,0

Monumen dan bangunan monumental. 1,6

Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air

bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam

keadaan darurat, fasilitas radio dan televisi.

1,4

Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas, produk

minya bumi, asam, bahan beracun.1,6

Cerobong, tangki di atas menara 1,5

Sumber: SNI 03-1726-2002

DariTabel 2.4 di atas, Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo dikategorikan

sebagai gedung umum dengan nilai = 1. Nilai ini merupakan penyesuaian dariprobabilitas terjadinya gempa selama umur bangunan.

Menurut ASCE, faktor keutamaan untuk gempa,I, tergantung dari kategori risiko

dari bangunan tersebut. Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo tergolong dalam

Ketegori Risiko III dengan Faktor Keutamaan, = 1,25. Penentuan jenis KategoriRisiko dan Faktor Keutamaan ini dijelaskan pada Bab III.Dari nilai I yang diberikan oleh kedua acuan ini, terlihat bahwa ASCE

memberikan nilai I 25% lebih besar dibandingkan dengan SNI Hal ini

16


41/337

C.

Perbedaan SNI dan ACI

Dalam SNI 03-2847-2002 23.3, diatur jarak antar sengkang untuk SRPMK

(Struktur Rangka Penahan Momen Khusus) pada jarak 2 (merupakan tinggitotal balok) dari muka tumpuan merupakan nilai terkecil dari:

1. /4, dengan merupakan tinggi efektif balok.2. 8

, dengan

merupakan diameter terkecil dari tulangan memanjang.

3.

24, dengan merupakan diameter dari sengkang.4. 300.Dalam ACI 318M-11 21.5.3.2, jarak sengkang sepanjang 2dari muka tumpuanmerupakan nilai terkecil dari:

1.

/4, dengan

merupakan tinggi efektif balok.

2.

6, dengan merupakan diameter terkecil tulangan memanjang.3. 150.Kedua standar di atas memberikan persyaratan yang berbeda. Sebagai

perbandingan, jika digunakan = 535, = 16 dan = 12,maka SNI memberikan batas jarak sengkang

= 128

, sementara ACI

memberikan batas yang lebih ketat yaitu = 96.Catatan:SNI 03-2847-2002 memiliki aturan yang sama dengan dengan ACI 318-08 dan

sebelumnya.

18


42/337

BAB III

DASAR TEORI

Perhitungan beban-beban yang bekerja serta perancangan elemen-elemen

struktur sebuah bangunan harus dilakukan secara tepat sehingga memberikan hasil

yang ekonomis namun tetap dalam kondisi aman. Bangunan gedung dan struktur

lainnya harus diklasifikasikan berdasarkan ancaman terhadap risiko nyawa

manusia, kesehatan dan kesejahteraan terkait dengan kerusakan atau kegagalan

akibat dari penggunaan dari bangunan itu (ASCE 1.5.1). Kategori risiko bangunan

dibagi dalam 4 jenis yaitu: (1) kategori I, (2) kategori II, (3) kategori III, dan (4)

kategori 4.

1) Kategori I

Bangunan dengan tingkat risiko rendah t erhadap nyawa manusia ketika

terjadi kegagalan termasuk, tetapi tidak terbatas pada:

a. Bangunan pada fasilitas pertanian.

b. Beberapa bangunan yang bersifat sementara.

c.

Beberapa tempat penyimpanan barang dalam jumlah yang kecil.

2)

Kategori II

Semua bangunan yang tidak termasuk dalam kategori I, III dan IV.

3) Kategori III

Bangunan dengan tingkat risiko yang tinggi terhadap nyawa manusia ketika

terjadi kegagalan termasuk, tetapi tidak terbatas pada:

a.

Bangunan gedung dan struktur lainnya yang terbuka untuk umum dengan

tingkat hunian (penggunaan) lebih dari 300.

19


43/337

e.

Penjara dan fasilitas yang dilengkapi dengan ruang tahanan.

f.

Bangunan gedung dan struktur lainnya yang tidak termasuk dalam

kategori risiko IV, yang berpotensi memberikan dampak pada kegiatan

perekonomian masyarakat jika terjadinya kegagalan, termasuk tetapi tidak

terbatas pada:

g. Fasilitas pembangkit tenaga listrik.

h.

Fasilitas pengolahan air limbah.i. Fasilitas dalam menyalurkan kotoran akibat sanitasi.

j.

Fasilitas pusat telekomunikasi.

k. Bangunan yang tidak termasuk dalam kategori IV (termasuk, tetapi tidak

terbatas pada, fasilitas untuk manufaktur, memproses, menyimpan, atau

menggunakan bahan bakar, kimia, limbah atau bahan peledak) yangmenyimpan material berbahaya dalam jumlah yang cukup yang berisiko

jika terlepas ke lingkungan.

l. Bangunan yang menyimpan material berbahaya dapat diklasifikasikan ke

dalam kategori II jika instansi yang berwenang (authority having

jurisdiction by hazard assessment) dapat membuktikan bahwa terlepasnyamaterial berbahaya tidak memunculkan ancaman bagi lingkungan di

sekitarnya.

4) Kategori IV

Bangunan yang dirancang sebagai fasilitas yang penting termasuk, tetapi tidak

terbatas pada:

a. Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang mempunyai ruangan

operasi atau ruangan gawat darurat.

b.

Stasiun pemadam kebakaran, kantor polisi dan garasi dari fasilitas

20


44/337

e.

Fasilitas pembangkit tenaga listrik dan fasilitas untuk kepentingan umum

lainnya yang dibutuhkan pada saat terjadi keadaan gawat darurat.f. Struktur tambahan (termasuk, tetapi tidak terbatas pada, menara

komunikasi (communication tower), tangki penyimpan bahan bakar,

menara pendingin, struktur gardu listrik, tangki penyimpan air untuk

pemadam kebakaran, atau perlengkapan untuk pemadam kebakaran) yang

dibutuhkan untuk operasional struktur bangunan kategori IV selama dalamkeadaan gawat darurat.

g.

Menara control penerbangan (aviation control tower), pusat control lalu

lintas udara (air traffic control centers) dan tempat penyimpanan pesawat

pada keadaan darurat.

h.

Fasilitas penyimpanan air dan komponen struktur pompa yang dibutuhkanuntuk menjaga tekanan air pada saat terjadinya kebakaran.

i.

Bangunan dan struktur lainnya yang berfungsi untuk pertahanan nasional

(critical national defense function).

j. Bangunan (termasuk tetapi tidak terbatas pada fasilitas untuk manufaktur,

memproses, menyimpan, atau menggunakan bahan bakar, kimia, limbahatau bahan peledak) yang menyimpan material yang sangat berbahaya

(extremely hazardous material) dalam jumlah yang melebihi ambang yang

diijinkan oleh instansi yang berwenang.

Bangunan yang menyimpan material yang sangat berbahaya dapat

dikategorikan ke dalam kategori II jika instansi yang berwenang dapat

membuktikan bahwa terlepasnya material yang sangat berbahaya tidak

memunculkan ancaman bagi lingkungan di sekitarnya. Penurunan tingkatan

klasifikasi ini tidak boleh dilakukan apabila bangunan berfungsi sebagai

21


45/337

Tabel 3.1. Faktor keutamaan bangunan

Kategori Risiko Faktor Keutamaan Angin Faktor Keutamaan Gempa

I 0,87 1,00

II 1,00 1,00

III 1,15 1,25

IV 1,15 1,50

Sumber: ASCE 7-10

Tujuan dari faktor keutamaan bangunan (Ie) yaitu untuk meningkatkan

kemampuan/kekuatan dari bangunan-bangunan tertentu seperti fasilitas penting

dan struktur yang menyimpan material berbahaya (hazardous material) sehingga

tetap berfungsi selama dan setelah terjadinya badai/gempa. Hal ini dapat dilihat

dari nilaiIesama dengan 1,25 untuk bangunan dengan kategori III dan 1,50 untuk

bangunan kategori IV. Faktor ini dimaksudkan untuk mengurangi kebutuhan

daktilitas sehingga mengurangi tingkat keruntuhan dari suatu bangunan.

Penambahan nilaiIesaja tidak cukup untuk memastikan bangunan itu dapat kuat

dalam menahan gempa yang besar. Detail dari sambungan yang menyediakan

daktilitas, dan pembatasan dari deformasi bangunan juga penting untuk

meningkatkan fungsi serta keamanan pada bangunan dengan tingkat risiko tinggi.

Faktor keutamaan untuk beban angin di atas berlaku untuk angin dengan

kecepatan angin dasar yang kurang dari 85 mph (mile per hour)1.

A.

Pembebanan

Pembebanan yang dilakukan meliputi beban mati, beban akibat air tanah, beban

tekanan tanah, beban hidup, beban angin, dan beban gempa.

22


46/337

Beban mati terdiri dari dua macam yaitu:

a.

Self weight(berat sendiri)Berat sendiri yaitu beban yang berasal dari elemen utama struktur seperti

balok, kolom, pelat. Berat sendiridihitung berdasarkan berat satuan material

dan volumenya. Berat sendiri biasanya ditentukan melalui proses iterasi.

Perancang harus mengestimasi ukuran awal dari elemen, melakukan analisis,

kemudian melakukan verifikasi apakah ukuran yang digunakan sudahmemenuhi atau belum.

b.

Superimposed Dead Load(SDL, berat sendiri tambahan)

Berat sendiri tambahan yaitu beban mati yang ditambahkan pada struktur

utama setelah selesai dibangun dan bersifat permanen seperti keramik dan

semua komponen nonstruktural.

2. Beban lateral tanah (Lateral Load, H)

Besarnya tekanan tanah perlu ditetapkan jika terdapat bagian struktur yang berada

di bawah tanah dengan menggunakan Tabel 3.2-1 ASCE jika tidak tersedia

laporan hasil pengamatan tanah.

3.

Beban air tanah (Fluid Load, F)

Beban akibat tekanan air tanah perlu diperhitungkan jika terdapat bagian

bangunan yang berada di bawah permukaan tanah karena sewaktu-waktu dapat

terjadi genangan air.

4.

Beban hidup (Live Load, L)

Beban hidup adalah beban yang muncul akibat penggunaan/hunian dari

bangunan itu (ASCE 4.1). Beban hidup yang digunakan dalam merancang

komponen dari gedung atau struktur lainnya harus merupakan nilai maksimum

23


47/337

a.

Beban hidup pada tangga

Pegangan tangan yang ada pada tangga (handrail) harus dirancang untukmampu menahan beban terpusat 0,89 kN dalam arah sembarang pada setiap

titik pada handrail untuk diteruskan menuju tumpuan yang memberikan efek

maksimum pada elemen yang ditinjau. Semua handrailjuga harus dirancang

untuk mampu menahan beban merata sebesar 0,73 kN/m pada arah sembarang

di sepanjang handrail. Beban ini diasumsikan tidak bekerja secara bersamaandengan beban terpusat yang disebutkan sebelumnya. Beban merata ini tidak

perlu ditinjau untuk bangunan dengan kategori (ASCE 4.5.1):

1) Rumah hunian dengan satu atau dua tingkat.

2) Bangunan pabrik, industri dan ruang penyimpanan yang tidak terbuka

untuk umum dan dihuni oleh kurang dari 50 orang.b. Beban hidup pada atap

Beban hidup pada atap merupakan beban yang bersifat sementara dan bekerja

dalam waktu yang singkat. Beban ini muncul akibat proses perawatan

(maintenance), perbaikan oleh pekerja selama umur dari struktur. Beban ini

diambil 1,33 kN dan diterapkan pada setiap joint pada rangka atap (ASCE

4.1).

5. Beban Angin

Setiap bangunan dan struktur lainnya harus dirancang dan dibangun untuk mampu

menahan beban angin.

a.

Definisi

Definisi yang digunakan dalam perhitungan beban angin yaitu (ASCE 26.2):

1) Kecepatan angin dasar (basic wind speed) yaitu kecepatan hembusan angin

selama 3 s ekon pada ketinggian 10 m diatas permukaan tanah pada

24


48/337

3)

Bangunan tertutup sebagian (building, partially enclosed) yaitu bangunan

yang memenuhi kedua pernyataan berikut:a) Luasan total dari bukaan yang ada pada dinding yang menerima

tekanan eksternal positif 10% lebih dari jumlah luasan dari bukaan

pada penutup bangunan (envelope, roof and wall).

b) Luasan total dari bukaan yang terdapat pada dinding yang menerima

tekanan eksternal positif lebih dari 0,37 m

2

atau satu persen (1%) dariluasan dinding itu (diambil yang lebih kecil), dan persentase bukaan

pada penutup bangunan (envelope) tidak melebihi 20%.

4) Bangunan tertutup (building, enclosed) yaitu bangunan yang tidak

memenuhi persyaratan sebagai bangunan terbuka ataupun bangunan

terbuka sebagian.5) Main Wind Force Resisting Sistem (MWFRS) yaitu suatu kesatuan dari

elemen struktur yang berfungsi untuk menghasilkan kekuatan dan

kestabilan untuk keseluruhan struktur. Sistem biasanya menerima beban

angin lebih dari satu arah. Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo

tergolong dalam MWFRS.

6) Building, Row Rise yaitu bangunan tertutup atau t ertutup sebagian yang

memenuhi kondisi berikut:

a) Tinggi rata-rata atap kurang atau sama dengan 18 m.

b) Tinggi rata-rata atap tidak melebihi dimensi horisontal terkecil dari

bangunan.

7) Bangunan dan struktur lainnya, fleksibel (building and o ther structures,

flexiblel) yaitu bangunan berbentuk langsing dan struktur lainnya yang

memiliki frekuensi dasar alami (fundamental natural frequency) kurang

25


49/337

b.

Parameter Beban Angin

Parameter yang mempengaruhi besarnya tekanan angin yaitu:1) Kecepatan angin dasar, (Basic Wind Speed)

Kecepatan angin harus konversi terlebih jika yang diketahui bukan

kecepatan angin dasar () melainkan kecepatan angin tercepat ()menggunakan persamaan berikut:

= 10,51,05 (3-1)Atau dapat dituliskan = 1,05 + 10,5 (3-2)Catatan: Semua satuan harus dalam mile per hour (mph).

2) Faktor arah angin,

(Wind Directionally Factor)

Faktor kecepatan arah angin, , ditentukan berdasarkan Tabel 26.6-1ASCE 7-10. Nilai bervariasi dari 0,85 hingga 0,95. Untuk bangunanyang tergolong dalam seperti Gedung Fakultas Kedokteran UNSSolo, nilai = 0,85. Nilai muncul sebagai akibat dari:a)

Pengurangan kemungkinan terjadinya kecepatan angin maksimum dari

sembarang arah.

b) Pengurangan kemungkinan dari koefisien tekanan maksimum oleh

angin dari sembarang arah.

3) Exposure Category

Exposure category ditentukan berdasarkan kekasaran permukaan yang

dipengaruhi oleh bentuk topografi, vegetasi dan konstruksi bangunan yang

ada disekitarnya.

Kekasaran permukaan ketegori B (surface roughness B): daerah perkotaan

26


50/337

Kekasaran permukaan kategori D (surface roughness D): area datar tanpa

penghalang dan permukaan air.Exposure B: untuk bangunan dengan tinggi rata-rata atap kurang atau sama

dengan 9,1 m,Exposure B dipilih ketika kekasaran permukaan pada jarak

lebih besar dari 457 m yang berlawanan dengan arah angin termasuk

dalam kategori B. Untuk bangunan dengan tinggi lebih dari 9,1 m,

Exposure B dipilih ketika kekasaran permukaan pada jarak lebih dari 792m atau 20 kali tinggi bangunan (diambil yang terbesar) yang berlawanan

dengan arah angin termasuk dalam kategoriB.

Sumber: ASCE 7-10

Gambar 3.1. Syarat exposure B

Exposure C: dipilih ketika tidak memenuhi kriteria untuk disebut

Exposure B ataupunExposure D.

Exposure D: dipilih ketika:

a) Kekasaran permukaan pada jarak lebih dari 1524 m atau 20 kali tinggi

bangunan (diambil yang paling besar) yang berlawanan dengan arah

angin termasuk dalam kategoriD.

27


51/337

b)

Kekasaran permukaan yang berdekatan dengan bangunan dan

berlawanan dengan arah angin pada jarak kurang dari 183 m atau 20kali tinggi bangunan (diambil yang terbesar) dari Exposure D

sebagaimana yang didefinisikan di atastermasuk dalam kategoriB atau

C.

Sumber: ASCE 7-10

Gambar 3.3. Syarat exposure Dbagian b

4)

Faktor Topografi, (Topographic factor)Faktor topografi, , untuk tanah datar diambil sama dengan 1 (ASCE26.8.2).

5)

Gust Effect Factor, Nilai Untuk semua jenis bangunan (rigid maupun flexible building)konservatif jika diambil sama dengan 0,85 (ASCE 26.9.1).

6) Klasifikasi bukaan bangunan (Enclosure Classification)

Bangunan diklasifikasikan sebagai bangunan terbuka (open building),

bangunan tertutup (enclosure building) atau bangunan tertutup sebagian

(partially enclosed).

7) Koefisien tekanan internal, (Internal Pressure Coefficient)Berdasarkan klasifikasi bukaan bangunan nilai ditentukan

28


52/337

Tabel 3.2. Koefisien tekanan internal, GCpi (internal pressure coefficient)

Klasifikasi bukaan Terbuka (open building) 0,00Tertutup sebagian (partially enclosed building) 0,55

Tertutup (enclose building) 0,18

Sumber: ASCE 7-10

Sumber: ASCE 7-10

Gambar 3.4. Penerapan beban anginKeteranganGambar 3.4:

Case 1 = Design penuh dari tekanan angin terhadap proyeksi luas tegak lurus

terhadap tiap setiap sumbu, ditinjau pada tiap sumbu.

29


53/337

Catatan:

1)

Gambar di atas merupakan tampak atas dari bangunan.2) Notasi:

a) ,= Beban angin tekan (windward) yang bekerja pada sumbu xdany.

b)

, = Beban angin hisap (leeward) yang bekerja pada sumbu xdany.

c) e (, ) = Eksentrisitas pada sumbux dany.d) = Momen puntir per satuan panjang yang bekerja pada sumbu

vertikal dari bangunan.

6. Beban Gempa

Gempa rencana yang digunakan ditetapkan sebagai gempa dengan kemungkinan

terlewati besarannya selama umur struktur bangunan 50 t ahun adalah sebesar 2

persen.

a.

Faktor-faktor Pembebanan Gempa

Besarnya beban gempa dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu: 1) percepatan

gempa terpetakan; 2) kelas situs; 3) tingkat ketidakberaturan; 4) kategori

seismik desain; 5) periode bangunan; 6) redundansi; 7) sistem struktur; dan 8)

berat seismik struktur.

1)

Percepatan gempa terpetakan

Percepatan gempa terpetakan yaitu percepatan gempa pada situs kelas B

dengan redaman 5 persen. Percepatan gempa terpetakan pada periode

singkat disebut, , dan pada periode satu detik disebut, . Percepatangempa terpetakan pada situs kelas lain diperoleh dengan mengalikan nilai

30


54/337

Tabel 3.3. Koefisien Situs, Kelas Situs

Parameter Respons Spektral Percepatan Gempa

Terpetakan

pada Periode Pendek, = 0,2 , 0,25 = 0,50 = 0,75 = 1,00 1,25A 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

B 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

C 1,2 1,2 1,1 1,0 1,0

D 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0

E 2,5 1,7 1,2 0,9 0,9

FMemerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons

situs-spesifik

Untuk nilai-nilai antara dapat dilakukan interpolasi linier.Sumber: ASCE 7-10Tabel 3.4. Koefisien situs,

Kelas Situs

Parameter Respons Spektral Percepatan GempaMCERTerpetakan

pada Periode Pendek,

= 1

,

S1 0,10 S1= 0,20 S1= 0,30 S1= 0,40 S1= 0,50

A 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

B 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

C 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3

D 2,4 2,0 1,8 1,6 1,5

E 3,5 3,2 2,8 2,4 2,4

FMemerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons

situs-spesifik

31


55/337

=

2

3

(3-6)

2)

Kelas situs yaitu klasifikas jenis situs berdasarkan data situs pada

kedalaman 30 pa ling atas. Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo

dibangun di atas situs E (setara dengan tanah lunak dalam SNI 03-1726-

2002).

3)

Tingkat ketidakberaturan

Tingkat ketidakberaturan pada bangunan dibagi menjadi 2 ( dua) macam

yaitu: ketidakberaturan horisontal dan ketidakberaturan vertikal.

a) Ketidakberaturan horisontal

Setiap bangunan disebut memiliki ketidakberaturan horisontal jika

memenuhi satu atau lebih kriteria berikut ini (ASCE 12.3.2.1):

(1)

Ketidakberaturan torsi

Bangunan memiliki ketidakberaturan torsi jika simpangan

maksimum antar lantai lebih dari 1,2 dan ketidakberaturan torsi

berlebihan jika simpangan maksimum antar lantai lebih dari 1,4

dengan memasukkan efek dari torsi tak terduga (accidental

torsional).

(2)Ketidakberaturan sudut dalam

Bangunan memiliki ketidakberaturan sudut dalam jika kedua

proyeksi denah struktur dari sudut dalam lebih besar dari 15 persen

dimensi denah struktur dalam arah yang ditentukan.

(3)

Ketidakberaturan diskontinuitas diafragma

Bangunan memiliki ketidakberaturan diskontinuitas diafragma jika

terdapat diafragma dengan diskontinuitas atau variasi kekakuan

32


56/337

gaya lateral, seperti pergeseran melintang terhadap bidang elemen

vertikal.(5)Ketidakberaturan sistem nonpararel

Bangunan memiliki ketidakberaturan sistem nonpararel jika

elemen penahan lateral vertikal tidak pararel atau simetris terhadap

sumbu-sumbu ortogonal utama sistem penahan gaya seismik.

b) Ketidakberaturan vertikal

Setiap bangunan disebut memiliki ketidakberaturan vertikal jika

memenuhi satu atau lebih kriteria berikut ini (ASCE 12.3.2.2):

(1)Ketidakberaturan kekakuan tingkat lunak

Bangunan memiliki ketidakberaturan kekakuan tingkat lunak jika

terdapat suatu tingkat dengan kekakuan lateralnya kurang dari 70

persen kekakuan lateral tingkat diatasnya atau kurang dari 80

persen kekakuan rata-rata tiga tingkat di atasnya.

Bangunan memiliki ketidakberaturan kekakuan tingkat lunak

berlebihan jika terdapat suatu tingkat dengan kekakuan lateralnya

kurang dari 60 persen kekakuannya lateral tingkat di atasnya atau

kurang dari 70 persen kekakuan rata-rata tiga tingkat di atasnya.

(2)

Ketidakberaturan berat (massa)

Bangunan memiliki ketidakberaturan berat (massa) jika massa

efektif semua tingkat lebih dari 150 persen massa efektif tingkat di

dekatnya. Atap yang lebih ringan dari lantai di bawahnya tidak

perlu di tinjau.

(3)

Ketidakberaturan geometri vertikal

Bangunan memiliki ketidakberaturan geometri vertikal jika

33


57/337

penahan gaya lateral lebih besar dari panjang elemen itu atau

terdapat reduksi kekakuan elemen penahan di tingkat di bawahnya.(5)Ketidakberaturan diskontinuitas kuat lateral tingkat lunak

(a)

Bangunan memiliki ketidakberaturan diskontinuitas kuat lateral

tingkat lunak jika kuat lateral tingkat kurang dari 80 pe rsen

kuat lateral tingkat di atasnya

(b)Bangunan memiliki ketidakberaturan diskontinuitas kuat lateral

tingkat lunak berlebihan jika kuat lateral tingkat kurang dari 65

persen kuat lateral tingkat di atasnya. Kuat lateral tingkat

adalah kuat lateral semua elemen penahan seismik yang

berbagi geser tingkat untuk arah yang ditinjau.

Pengecualian:

(1)Ketidakberaturan struktur vertikal Tipe 1 atau 2 tidak berlaku jika

tidak ada rasio simpangan antar lantai akibat gaya seismik lateral

desain yang nilainya lebih besar dari 130 persen rasio simpangan

antar lantai tingkat di atasnya. Pengaruh torsi tidak perlu ditinjau

pada perhitungan simpangan antar lantai. Hugungan rasio

simpangan antar lantai tingkat untuk dua tingkat teratas struktur

bangunan tidak perlu dievaluasi.

(2)Ketidakberaturan struktur vertikal Tipe 1 dan 2 tidak perlu ditinjau

pada bangunan satu tingkat dalam semua kategori desain atau

bangunan dua tingkat yang dirancang untuk Kategori Desain

Seismik B, C, atau D.

4)

Kategori disain seismik

Kategori seismik disain sebuah struktur ditentukan menggunakan Tabel

34


58/337

b)

Struktur dengan kategori risiko IV dengan nilai parameter respons

spektral terpetakan pada periode 1 detik, , lebih besar atau samadengan 0,75 harus dikelompokkan ke dalam Kategori Desain SeismikF.

Tabel 3.5. Kategori desain seismik berdasarkan parameter

respons percepatan pada periode singkat

Nilai Kategori RisikoI, II atau III IV < 0,167 A A0,167 < 0,330 B C0,330

< 0,500 C D

0,500 D DSumber: ASCE 7-10Tabel 3.6. Kategori desain seismik berdasarkan parameter

respons percepatan pada 1 detik

Nilai SD1

Kategori Risiko

I, II atau III IV < 0,167 A A0,067 < 0,133 B C0,133 < 0,200 C D

0,2000

D D

Sumber : ASCE 7-10

5) Periode bangunan

35


59/337

Tabel 3.7. Periode yang digunakan

Kondisi Periode,

,untuk desain Periode,

,untuk simpangan


60/337

Untuk bangunan dengan Kategori Desain Seimik sampai , nilai = 1,3(NEHRP C12.3.4).

Tabel 3.9. Koefisien untuk batas atas pada periode yang dihitung, Parameter Percepatan Respons Spektral Desain

pada 1 Detik, Koefisin 0,4 1,4

0,3 1,4

0,2 1,5

0,15 1,6

0,1 1,7

Sumber: ASCE 7-10

7) Sistem struktur

Sistem penahan gaya seismik lateral dan vertikal dasar harus memenuhi

salah satu tipe dalam Lampiran 1. Setiap tipe dibagi-bagi berdasarkan tipe

elemen vertikal yang digunakan untuk menahan gaya seismik lateral.

Sistem struktur yang digunakan harus sesuai dengan batasan sistem

struktur dan batasan ketinggian struktur dalam Lampiran 1. F aktor

modifikasi respons yang sesuai,R, faktor perkuatan tambahan sistem, 0,

dan faktor pembesaran defleksi, , harus digunakan untuk penentuangeser dasar, gaya desain elemen, dan simpangan antar lantai (ASCE

12.2.1).

8) Berat seismik struktur

Berat seismik efektif, , harus menyertakan seluruh beban mati dan

37

(2) B b hid l t i di i blik d t kt ki t b k


61/337

(2)

Beban hidup lantai di garasi publik dan struktur parkiran terbuka

tidak perlu dimasukkan ke dalam perhitungan berat seismik efektif.

b) Nilai terbesar berat partisi aktual atau berat minimum sebesar 0,48

kN/m2digunakan jika ketentuan untuk partisi disyaratkan dalam desain

beban lantai.

c) Berat operasional total dari peralatan yang permanen. Berat lansekap

dan beban pada taman atap dan luasan sejenis lainnya.

Pada saat terjadi gempa, struktur berakselerasi secara lateral sehingga

menimbulkan gaya inersia. Gaya inersia ini terakumulasi di sepanjang

tinggi dari struktur, menghasilkan gaya geser dasar. Ketika sebuah

bangunan bergetar selama terjadinya gempa, hanya massa yang melekat

langsung pada bangunan yang dianggap berkontribusi dalam beban

seismik efektif. Sebagai contoh, beban hidup seperti perabot rumah tangga

(furniture) tidak perlu ditinjau sebagai beban seismik efektif. Sebaliknya,

semua peralatan yang melekat secara permanen seperti, pendingin

ruangan, lift, peralatan elektrikal dan mekanikal ditinjau sebagai beban

seismik efektif (NEHRP C12.7.2).

b. Pemodelan Struktur

Prosedur analisis sebuah struktur ditentukan oleh kategori seismik desain,

sistem struktur, sifat dinamik dari struktur, tingkat keteraturan atau dengan

persetujuan pihak yang berkompeten di bidangnya. Pemilihan prosedur

analisis harus mengikuti ketentuan padaTabel 3.10 (ASCE 12.6).

1) Prosedur gaya lateral ekivalen

Gaya geser dasar seismik, , dalam arah yang ditetapkan ditentukan sesuaidengan persamaan di bawah ini (ASCE 12.8.1):

38

de :


62/337

dengan:

= percepatan spektrum respons desain spektral untuk periode pendek

= Faktor modifikasi respons = Faktor keutamaan bangunanTabel 3.10. Prosedur analisis yang digunakan

Karakteristik Struktur SE RS

B, C Semua jenis struktur P P

D, E, F

Bangunan Kategori Risiko I atau II dengan tinggi tidak

lebih dari 2 tingkat di atas dasar (base)P P

Struktur dengan konstruksi rangka ringan P P

Struktur tanpa ketidakberaturan dan tinggi struktur

tidak melebihi 48 mP P

Struktur dengan ketinggian lebih dari 48 m tanpa

ketidakberaturan dan < 3,5. P PStruktur dengan tinggi tidak lebih dari 48 m dan hanya

mempunyai ketidakberaturan horisontal tipe 2, 3, 4 ,

atau 5 atau ketidakberaturan vertikal Tipe 4, 5 a atau

5b.

P P

Semua jenis struktur lainnya NP P

Sumber: ASCE 7-10

P = diijinkan, NP = tidak diijinkan

SE = Gaya Lateral Ekivalen

RS = Respons Spektrumdihitung menggunakan persamaan(3-11) di bawah ini:

39


63/337

=

(3-12)

= 0,044 0,01 (3-13)dengan: = percepatan spektrum respons desain spektral untuk periode 1 detik = periode struktur dasar = percepatan spektrum respons terpetakan pada periode 1 detik

a) Distribusi vertikal gaya gempa

Menurut ASCE 12.8.3, gaya gempa lateral () yang timbul di semuatingkat harus ditentukan berdasarkan persamaan di bawah ini:

= (3-14)Nilai dari Cvxditentukan berdasarkan persamaan di bawah ini = = (3-15)

dengan:

= faktor distribusi vertikal = gaya geser dasar = eksponen yang terkait dengan periode struktur 1 , = 1; 2,5 , = 21


64/337

ditinjau berdasarkan pada kekakuan lateral relatif elemen penahan

vertikal dan diafragma. Untuk diafragma yang tidak fleksibel,

distribusi gaya lateral di masing-masing tingkat harus

memperhitungkan pengaruh momen torsi bawaan, , yang dihasilkandari eksentrisitas antara lokasi pusat massa dan pusat kekakuan. Untuk

diafragma fleksibel, distribusi gaya ke elemen vertikal harus

memperhitungkan posisi dan distribusi m assa yang didukungnya

(ASCE 12.8.4.1).

Desain harus menyertakan momen torsi bawaan () () yangdihasilkan dari lokasi massa struktur ditambah momen torsi tak

terduga (accidental torsional, ) yang diakibatkan oleh perpindahanpusat massa dari lokasi aktualnya yang diasumsikan pada masing-

masing arah dengan jarak sama dengan 5 persen dimensi struktur tegak

lurus terhadap arah yang diterapkan jika diafragma tidak fleksibel.

Perpindahan pusat massa 5 pe rsen yang disyaraktkan tidak perlu

diterapkan dalam kedua arah ortogonal pada saat bersamaan, tetapi

harus dipertimbangkan dalam arah yang menghasilkan pengaruh paling

besar jika gaya gempa diterapkan secara bersamaan dalam dua arah

ortogonal (ASCE 12.8.4.2).

Menurut ASCE 12.8.4.3, struktur yang dirancang dengan Kategori

Desain Seismik C, D, E atau F dengan bangunan memiliki

ketidakberaturan horisontal Tipe 1 harus memperhitungkan pengaruh

dari pembesaran momen tak terduga, , di masing-masing tingkatdengan faktor pembesaran torsi () seperti pada Gambar 3.5 danditentukan dengan persamaan di bawah ini:

41

Faktor pembesaran torsi () nilainya tidak boleh lebih dari 3 0


65/337

Faktor pembesaran torsi () nilainya tidak boleh lebih dari 3,0.Pembebanan yang lebih parah untuk masing-masing elemen harus

ditinjau untuk desain.

Sumber: ASCE 7-10

Gambar 3.5. Faktor pembesaran torsi

Penentuan simpang antar lantai tingkat desain () harus dihitungsebagai perbedaan defleksi pada pusat massa di tingkat teratas dan

terbawah yang ditinjau. Apabila pusat massa tidak terletak segaris

dalam arah vertikal, diijinkan untuk menghitung defleksi di dasar

tingkat berdasarkan proyeksi vertikal dari pusat massa tingkat di

atasnya (ASCE 12.8.6).

Menurut ASCE 12.8.6, struktur yang dirancang untuk Kategori

42

(3 18)


66/337

=

(3-18)

dengan: = faktor amplifikasi defleksi pada Lampiran 1 = defleksi pada lokasi yang disyaratkan dengan menggunakananalisis elastik

= Faktor keutamaan padaTabel 3.1

2) Analisis Spektrum Respons Ragam (Modal Response Spectrum Analysis)

Analisis harus dilakukan untuk menentukan ragam getar alami dari

struktur. Analisis harus menyertakan jumlah ragam yang cukup untuk

mendapatkan partisipasi massa ragam terkombinasi sebesar paling sedikit

90 persen dari massa aktual dalam masing-masing arah horisontal

ortogonal dari respons yang ditinjau oleh model (ASCE 12.9.1).

Nilai untuk masing-masing parameter desain terkait gaya yang

ditinjau, termasuk simpangan antar lantai tingkat, gaya dukung, dan gaya

elemen struktur individu untuk masing-masing ragam respons harus

dihitung menggunakan properti masing-masing ragam dan spektrum

respons dibagi dengan kuantitas ( ). Nilai untuk perpindahan dankuantitas simpangan antar lantai harus dikalikan dengan kuantitas ( )(ASCE 12.9.2).

Nilai untuk masing-masing parameter yang ditinjau, yang dihitung

untuk berbagai ragam, harus dikombinasikan menggunakan metode akar

kuadrat jumlah kuadrat (squate root of the sum of the squares, ),medote kombinasi kuadrat lengkap (complete quadratic combination,

43

Geser dasar () harus dihitung dalam masing-masing dua arah


67/337

( ) g g g

horisontal ortogonal menggunakan periode fundamental struktur yang

dihitung dalam masing-masing arah (ASCE 12.9.4).Menurut ASCE 12.9.4.1, bila periode fundamental yang dihitung

melebihi , maka harus digunakan sebagai pengganti dari dalam arah itu. Gaya geser dasar harus dikalikan 0,85 jika kombinasirespons untuk geser dasar ragam (

) lebih kecil dari 85 persen dari geser

dasar yang dihitung () menggunakan prosedur gaya lateral ekivalen,dengan: = gaya geser dasar analisis gaya lateral ekivalen = gaya geser dasar kombinasi ragam

3) Arah Pembebanan Seismik

Arah pembebanan gaya seismik yang digunakan dalam desain harus

merupakan arah yang menghasilkan pengaruh beban paling kritis (ASCE

12.5.1). Untuk bangunan yang dirancang untuk Kategori Desain Seismik

B, gaya seismik desain diijinkan untuk diterapkan secara terpisah dalam

masing-masing arah dari dua arah ortogonal dan pengaruh interaksi

ortogonal diijinkan untuk diabaikan (ASCE 12.5.2).

Pembebanan yang diterapkan pada struktur bangunan yang dirancang

untuk Kategori Seismik Desain C, minimum harus memenuhi persyaratan

untuk Kategori Seismik Desain B. Struktur harus dirancang untuk dapat

menahan gaya gempa sebesar 100 persen gaya dalam satu arah ditambah

30 persen gaya dalam arah yang tegak lurus. Kombinasi yang

mensyaratkan kekuatan komponen yang maksimum harus digunakan

44

ditimbulkan oleh pembebanan gempa seperti gaya aksial, geser, lentur


68/337

yang dihasilkan oleh gaya gempa arah horisontal maupun vertikal (ASCE

12.4.1).

Menurut ASCE 12.4.2, kombinasi pembebanan gempa, , dirumuskandalam persamaan di bawah ini: = (3-19)dengan

dan

merupakan efek dari gempa arah horisontal dan vertikal

yang ditentukan dari Persamaan(3-20) dan(3-21) di bawah ini: = (3-20) = 0,2 (3-21)dengan:

= faktor redundansi

= e

tugas akhir - rrs - ugm

Documents