ANALISIS DAN EVALUASI STRUKTUR ATAS TOWER C GRAND CENTER POINT APARTEMENT TERHADAP BEBAN GEMPA BERDASARKAN PETA GEMPA INDONESIA 2010
SEPTIANA WULANDARI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis dan Evaluasi Struktur Atas Gedung Tower C Grand Center Point Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa 2010 adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Juli 2013 Septiana Wulandari NIM F44090067
ABSTRAK SEPTIANA WULANDARI. Analisis dan Evaluasi Struktur Atas Tower C Grand Center Point Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010. Dibimbing oleh ASEP SAPEI dan MUHAMMAD FAUZAN Indonesia merupakan negara yang sangat rawan terhadap terjadinya gempa karena letak wilayahnya di antara tiga lempeng bumi yang masih aktif, yaitu Lempeng Pasifik, Lempeng Indo-Australia, dan Lempeng Eurasia. Banyaknya gunung api juga mengakibatkan Indonesia menjadi negara yang rawan terhadap bencana gempa bumi. Terjadinya gempa menghasilkan energi kuat yang dapat menggoyangkan semua yang ada di permukaan bumi, termasuk bangunan struktural seperti gedung. Tujuan diadakannya penelitian ini yaitu untuk menganalisis dan mengevaluasi ketahanan struktur atas Tower C Grand Center Point Apartement terhadap beban gempa berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010 menggunakan metode statik ekuivalen, respon spektrum, dan time history. Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret-Juni 2013 menggunakan data sekunder berupa Shop drawing gedung Grand Center Point Apartement, dan dianalisis dengan software ETABS 9.7.2, serta Microsoft Excell. Langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian ini yaitu pengumpulan data, pemodelan struktur, analisa pembebanan, analisa struktur, dan evaluasi struktur. Berdasarkan hasil analisis yang dilakukan, pada kondisi tanpa gempa jumlah tulangan eksisting lebih besar dari jumlah tulangan hasil analisis, sehingga pada kondisi ini struktur dikatakan aman. Pada kondisi gempa statik dengan analisis static ekuivalen, pada beberapa komponen masih terdapat banyak struktur yang tidak aman karena tulangan eksisting lebih kecil dibandingkan dengan tulangan hasil analisis. Pada kondisi gempa dinamik, khususnya dengan analisis respon spektrum, struktur lebih tidak mampu menahan beban gempa dibandingkan pada saat kondisi statik. Hal ini karena komponen struktur yang tulangan eksistingnya lebih kecil dibandingkan dengan tulangan hasil analisis semakin banyak jumlahnya. Kata kunci: etabs, gempa, respon spektrum, riwayat waktu, statik ekuivalen
ABSTRACT SEPTIANA WULANDARI. Analysis and Evaluation Super Structure Of Tower C Grand Center Point Apartement Against Earthquake Load Based on Indonesian Earthquake Hazard Map 2010. Supervised by ASEP SAPEI and MUHAMMAD FAUZAN Indonesia is a very vulnerable country against earthquakes because of it is located between three active earth slabs like Pacific, Indo-Australian, and Eurasia. The number of volcanoes also make Indonesia become vulnerable too. The occurrence of strong earthquakes produce an energy that can shake everything on the Earth's surface, include tower building. The purpose of this research is to analyze and evaluate the resistance of Tower C Grand Center Point Apartment structure against earthquake load based on Indonesian Earthquake Hazard Map 2010 using static equivalent, respon spectrum and time history method. This
research was done in March-June 2013 used secondary data like Shop drawing of Grand Center Point Apartment, then analyzed by ETABS 9.7.2, and Microsoft Excell. Steps in doing this research is collecting data, modeling, structure loading, structure analysis, and structure evaluation. The result of the analysis: the number of the structure reinforcement without earthquake load is larger than the number of the analyze reinforcement, so in this situation the structure is safe. On static earthquake condition with static equivalent analysis, some component still have so many unsafe structure because the existing reinforcement is smaller than the analyze reinforcement. On the dynamic condition, especially with respon spectrum analysis, the structure more weak to against earthquake load rather than on the static condition. This is caused by the structure component with its existing reinforcement which smaller than the analyze reinforcement is increase. Keywords: etabs, earthquake, spectrum respon, static ekuivalen, time history
ANALISIS DAN EVALUASI STRUKTUR ATAS TOWER C GRAND CENTER POINT APARTEMENT TERHADAP BEBAN GEMPA BERDASARKAN PETA GEMPA INDONESIA 2010
SEPTIANA WULANDARI
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013
Judul Skripsi : Analisis dan Evaluasi Struktur Atas Tower C Grand Center Point Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010 Nama : Septiana Wulandari NIM : F44090067
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Asep Sapei, MS Pembimbing I
Muhammad Fauzan, ST, MT Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Yudi Chadirin, S.TP, M. Agr Plh. Ketua Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji syukur dipanjatkan kehadirat Allah SWT karena atas karunia, rahmat dan hidayah dari-Nya lah maka penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini dengan judul “Analisis dan Evaluasi Struktur Atas Tower C Grand Center Point Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa 2010”. Karya ilmiah ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik di Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebanyakbanyaknya kepada : 1. Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, M.S. selaku pembimbing akademik pertama yang telah memberikan arahan dan bimbingan dalam penelitian dan penyusunan skripsi 2. Muhammad Fauzan, ST. MT. selaku pembimbing akademik kedua yang telah memberikan arahan dan bimbingannya selama melakukan penelitian. 3. Dr. Meiske Widyarti, M. Eng. selaku dosen penguji yang telah memberikan banyak saran dan masukan. 4. Orang tua, adik-adik, dan keluarga besar yang selalu memberikan doa yang tulus untuk kelancaraan pelaksanaan rangkaian penelitian. 5. Purnama Dwi Putra atas dukungan moral dan saran-sarannya. 6. Liestia Noviani dan Sari Yuniarini selaku teman-teman dari tingkat pertama sebagai tempat bercerita, dan berkeluh kesah. 7. Dinanti, Sri Suryaningsih, dan Rahmenia Anisa selaku teman-teman sebimbingan sebagai tempat bercerita, berbagi ide, diskusi dan berkeluh kesah. 8. Seluruh teman-teman SIL angkatan 46 atas keceriaannya selama tiga tahun menjalani kuliah bersama. Terima kasih juga diucapkan kepada semua pihak-pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu dalam pembuatan usulan ini. Semoga usulan ini dapat diterima dan bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juli 2013 Septiana Wulandari
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
3
Struktur Bangunan Gedung
3
Pembebanan Struktur
3
Analisis Struktur
8
METODE
11
Waktu dan Tempat
11
Bahan
11
Alat
12
Prosedur Analisis Data
12
HASIL DAN PEMBAHASAN
14
SIMPULAN DAN SARAN
21
Simpulan
21
Saran
22
DAFTAR PUSTAKA
22
LAMPIRAN
24
RIWAYAT HIDUP
49
DAFTAR TABEL 1
Faktor keutamaan gempa berdasarkan RSNI 03-1726-201X
5
2
Kontrol nilai stability ratio arah x
18
3
Kontrol nilai stability ratio arah y
18
4
Hasil analisis penulangan pelat lantai
20
DAFTAR GAMBAR 1
Jenis-jenis tulangan geser
9
2
Peta lokasi pengambilan data
11
3
Tahapan penelitian
12
4
Grafik gempa El Centro analisis time history
15
5
Diagram story drift arah x terhadap ketinggian bangunan
16
6
Diagram story drift arah y terhadap ketinggian bangunan
16
7
Grafik gaya geser lantai arah x
17
8
Grafik gaya geser lantai arah y
17
DAFTAR LAMPIRAN 1
Ketidakberaturan horizontal pada struktur
24
2
Ketidakberaturan vertikal pada struktur
25
3
Beban hidup pada lantai gedung
26
4
Hasil analisis penulangan balok
27
5
Hasil analisis penulangan kolom
28
6
Hasil analisis penulangan dinding geser
31
7
Hasil perhitungan story drift static ekuivalen sumbu x
32
8
Hasil perhitungan story drift static ekuivalen sumbu y
32
9
Hasil perhitungan story drift respon spectrum sumbu x
33
10 Hasil perhitungan story drift respon spectrum sumbu y
33
11 Hasil perhitungan story drift riwayat waktu sumbu x
34
12 Hasil perhitungan story drift riwayat waktu sumbu y
34
13 Diagram alir perhitungan tulangan lentur balok
35
14 Diagram alir perhitungan tulangan geser balok
36
15 Diagram alir perhitungan tulangan torsi balok
36
16 Diagram alir perhitungan tulangan lentur kolom
37
17 Diagram alir perhitungan tulangan geser kolom
38
18 Diagram alir perhitungan tulangan pelat lantai
38
19 Diagram alir perhitungan tulangan dinding geser
39
20 Peta Gempa Indonesia Percepatan Batuan Dasar 1 detik
40
21 Peta Gempa Indonesia Percepatan Batuan Dasar 0.2 detik
41
22 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point arah selatan
42
23 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point arah utara
43
24 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point (extrude) arah selatan 44 25 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point (extrude) arah utara 45 26 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai ground floor 46 27 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai 1
46
28 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai 2
47
29 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai 3-roof
47
30 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai el+51.70 m
48
31 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai el+54.00 m
48
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Indonesia merupakan negara yang sangat rawan terhadap terjadinya gempa karena letaknya di antara tiga lempeng bumi yang masih aktif, yaitu Lempeng Pasifik, Lempeng Indo-Australia, dan Lempeng Eurasia. Posisi Indonesia yang berada di antara tiga lempeng bumi ini sangat mempengaruhi aktifitas tanah dan batuan. Salah satu aktifitas tersebut yaitu gempa bumi. Banyaknya gunung api dan letak Indonesia terhadap lempeng bumi mengakibatkan Indonesia menjadi negara yang rawan terhadap bencana gempa bumi. Hal tersebut sesuai dengan teori-teori sebab terjadinya gempa, yaitu akibat reruntuhan dari gua-gua yang cukup besar yang mungkin ada di bawah tanah, akibat tabrakan (impact) batu meteor pada permukaan bumi, akibat letusan gunung berapi yang disebut dengan gempa vulkanik, dan akibat kegiatan tektonik. Kegiatan tektonik yang dimaksud dapat berupa proses pembentukan gununggunung, tarikan atau tekanan bagian benua-benua yang besar, dan gerakangerakan patahan lempeng bumi (fault). Gerakan patahan lempeng bumi menyebabkan terjadinya pertemuan antara dua buah lempeng yang kemudian sedikit demi sedikit berlanjut kepada tumbukan (subduksi/konvergensi)(Agus 2002). Zona subduksi atau daerah rawan gempa ini yaitu Pulau Sumatera, Jawa, Nusa Tenggara, Maluku, dan Papua. Terjadinya gempa menghasilkan energi yang kuat yang menjalar di permukaan bumi dengan gelombang vertikal dan horizontal. Energi gempa kuat tersebut dapat merobohkan bangunan struktural seperti gedung. Gedung yang tidak memiliki ketahanan yang kuat terhadap beban gempa dapat bergoyang bahkan sampai roboh atau runtuh dan membahayakan nyawa para penggunanya. Analisis ketahanan gempa untuk bangunan gedung di Indonesia mengacu pada SNI 03-1726-2002 tentang “Tata Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung”. Namun pada tahun 2010, peraturan ini sudah direvisi dengan dikeluarkannya RSNI 03-1726-201X beserta dengan Peta Gempa Indonesia. Perubahan peraturan gempa ini didasarkan pada kejadian-kejadian gempa pada abad 20 yang menimbulkan kerusakan besar khususnya pada struktur, seperti gempa Aceh 2004. Peraturan terbaru ini memperhitungkan lebih banyak komponen sehingga diharapkan struktur yang didesain dapat aman terhadap beban gempa. Grand Center Point Apartement merupakan apartemen kelas menengah ke bawah yang memiliki empat tower dengan kapasitas 1822 unit. Melihat fungsinya sebagai tempat tinggal yang memiliki daya tampung besar bagi masyarakat, dalam perencanaannya bangunan ini harus mampu bertahan terhadap gempa dengan baik sehingga resiko dalam kegagalan struktur dapat terhindarkan. Ketahanan struktur terhadap gempa tersebut dapat dianalisis menggunakan software ETABS dengan bermodalkan data Shop drawing atau gambar acuan pelaksanaan struktur dari pihak kontraktor pelaksana.
2 Perumusan Masalah Bertitik tolak dari latar belakang masalah di atas permasalahan pokok yang ada antara lain sebagai berikut : 1. Mengevaluasi ketahanan struktur terhadap beban gempa. 2. Membandingkan hasil analisis statik ekuivalen, respon spektrum, dan riwayat waktu yang paling cocok untuk menganalisis tower C Grand Center Point Apartement.
Tujuan Penelitian Adapun tujuan diadakannya penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Menganalisis ketahanan struktur atas tower C Grand Center Point Apartement terhadap beban gempa berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010 dan peraturanperaturan terbaru menggunakan metode statik ekuivalen, respon spektrum, dan time history. 2. Mengevaluasi dan menentukan metode analisis gempa yang paling cocok digunakan untuk menganalisis tower C Grand Center Point Apartement.
Manfaat Penelitian Adanya penelitian ini dapat diketahui ketahanan gedung Tower C Grand Center Point Apartement terhadap beban gempa yang mengacu pada Peta Gempa Indonesia, SNI 03-1726, ASCE 7-10, dan RSNI 03-1726-201X. Selain itu, dengan digunakannya metode analisis gempa yang berbeda, yaitu statik ekuivalen, respon spektrum, dan time history, dapat diketahui pula metode yang paling tepat dan efisien digunakan untuk memperhitungkan ketahanan gedung Tower C Grand Center Point Apartement. Ketahanan gedung yang telah dianalisis kemudian dapat digunakan untuk dievaluasi kesesuaiannya dengan peraturan, serta dapat diketahui perilaku yang tepat dilakukan kepada gedung agar ketahanannya terhadap beban gempa dapat diperkuat.
Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian ini diantaranya sebagai berikut: 1. Struktur gedung yang dianalisis hanya bangunan utamanya saja yang merupakan struktur atas, yaitu struktur dari lantai basement sampai top floor dengan memperhitungkan semua komponen strukturalnya seperti balok, kolom, lantai, dan shear wall atau dinding geser. 2. Analisis dan perhitungan struktur dilakukan dengan menggunakan variasi beban sebagai berikut: a. Beban Mati b. Beban Hidup c. Beban Angin d. Beban Gempa
3 3. Analisis beban gempa dilakukan dengan menggunakan tipe analisis gempa statik ekuivalen, respon spektrum, dan time history. 4. Gaya dalam dan analisis beban gempa dilakukan dengan menggunakan program ETABS 9.7.2. 5. Analisis beban gempa menggunakan Peta Gempa Indonesia 2010 dengan mengacu pada RSNI 03-1726-201X. Dimensi struktur disesuaikan dengan gambar sesuai dengan Shop drawing.
TINJAUAN PUSTAKA Struktur Bangunan Gedung Berdasarkan RSNI 03-1726-201X pasal 7.3.2, struktur bangunan gedung harus diklasifikasikan sebagai beraturan atau tidak beraturan berdasarkan pada kriteria dalam pasal ini. Klasifikasi tersebut harus didasarkan pada konfigurasi horizontal dan vertikal dari struktur bangunan gedung. Ketidakberaturan struktur gedung tersebut dibagi menjadi ketidakberaturan horizontal dan ketidakberaturan vertikal. 1. Ketidakberaturan horizontal Struktur bangunan gedung yang mempunyai satu atau lebih tipe ketidakberaturan seperti yang terdaftar dalam Lampiran 1 harus dianggap mempunyai ketidakberaturan struktur horizontal. 2. Ketidakberaturan vertikal Struktur bangunan gedung yang mempunyai satu atau lebih tipe ketidakberaturan seperti yang terdaftar dalam Lampiran 2 harus dianggap mempunyai ketidakberaturan vertikal. Ketidakberaturan struktur vertikal Tipe 1a, 1b, atau 2 dalam Lampiran 2 tidak berlaku jika tidak ada rasio simpangan antar lantai akibat gaya gempa lateral desain yang nilainya lebih besar dari 130 persen rasio simpangan antar lantai tingkat diatasnya. Pengaruh torsi tidak perlu ditinjau pada perhitungan simpangan antar lantai. Hubungan rasio simpangan antar lantai tingkat untuk dua tingkat teratas struktur bangunan tidak perlu dievaluasi. Selain itu pada bangunan satu tingkat dalam semua kategori desain seismik atau bangunan dua tingkat yang dirancang untuk kategori desain seismik B, C, atau D, ketidakberaturan struktur vertikal Tipe 1a, 1b, dan 2 dalam Lampiran 2 tidak perlu ditinjau.
Pembebanan Struktur Pembebanan sesuai dengan Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Rumah dan Gedung (SKBI 1983). Pembebanan yang diberikan kepada struktur gedung mencakup beban mati, beban hidup, beban angin, dan beban gempa. Beban Mati atau Dead Load (DL) Beban mati adalah yang berasal dari berat sendiri komponen gedung baik komponen struktural maupun nonstruktural beserta peralatan-peralatan tetap yang merupakan bagian yang tidak dapat terpisahkan oleh gedung. Beban mati yang
4 diperhitungkan dalam model struktur terdiri dari beban mati struktural dan beban mati tambahan. a. Beban mati struktural Beban mati struktural merupakan berat sendiri bangunan yang memiliki fungsi struktural untuk menahan beban. Beban mati struktural yang diperhitungkan di dalam studi biasanya adalah beban struktur beton bertulang (Budiono dan Supriyatna 2011). b. Beban mati tambahan atau Superimposed Dead Load (SIDL) Beban mati tambahan merupakan berat elemen nonstruktural yang secara permanen membebani struktur. Contohnya yaitu SIDL partisi dan atap biasanya diambil sebesar 49 kg/m2, beban plafond dan mechanical electrical 74 kg/m2, beban dinding sebesar 49 kg/m2. Jadi, SIDL total 172 kg/m2 (Budiono dan Supriyatna 2011). Beban Hidup atau Live Load (LL) Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin, serta peralatan yang bukan merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama masa hidup gedung tersebut (Budiono dan Supriyatna 2011). Beban hidup yang bekerja pada pelat lantai untuk penggunaan suatu gedung merupakan beban merata ditunjukkan pada Lampiran 3. Beban Angin Menurut Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Rumah dan Gedung, beban angin ditentukan dengan menganggap adanya tekanan positif dan tekanan negatif yang bekerja tegak lurus terhadap bangunan. Besar tekanan angin ditentukan sebagai berikut: 1. Tekanan angin minimum 25 kg/m2. 2. Tekanan angin untuk daerah tepi pantai sampai sejauh 5 km dari pantai nilai minimumnya 40 kg/m2. 3. Daerah tertentu lainnya dimana terdapat kecepatan angin yang menghasilkan tekanan angin yang jauh lebih besar dari yang ditentukan di atas, maka besarnya tekanan angin dihitung dengan menggunakan persamaan (1): (1) dimana: Pw = tekanan angin di atas permukaan bangunan (kg/m2) vw = kecepatan angin dalam km/jam Beban Gempa Beban gempa adalah semua beban statik ekuivalen yang bekerja pada gedung tersebut atau bagian dari gedung tersebut yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa tersebut. Gerakan yang terjadi yaitu gerakan vertikal dan horizontal akibat adanya gaya vertikal dan horizontal. Gaya gempa, baik itu dalam arah vertikal maupun horizontal akan timbul di nod-nod pada massa struktur. Kedua gaya ini menyebabkan gaya dalam arah vertikal hanya sedikit mengubah gaya gravitasi yang bekerja pada struktur, sedangkan struktur biasanya dirancang terhadap gaya vertikal dengan faktor keamanan yang mencukupi.
5 Kondisi tersebut mengakibatkan struktur umumnya jarang sekali runtuh karena gaya gempa vertikal (Agus 2002). Gaya gempa horizontal bekerja pada nod-nod lemah pada struktur yang kekuatannya tidak mencukupi dan akan menyebabkan keruntuhan (failure). Disebabkan keadaan ini, prinsip utama dalam perancangan tahan gempa (earthquake resistant design) adalah dengan meningkatkan kekuatan struktur terhadap gaya horizontal yang umumnya tidak mencukupi (Agus 2002). Di Indonesia daerah atau wilayah gempa terdiri dari beberapa wilayah gempa dengan masing-masing tingkat kerawanan terjadinya gempa sesuai dengan RSNI 03-1726-201X tentang standar perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung. Beban gempa yang direncanakan berdasarkan kriteria bangunan dan jenis tanah dimana gedung tersebut dibangun. Menurut PPKGURG-SKBI-1.3.53.1983, untuk struktur gedung beraturan sampai tinggi 40 m yang memenuhi syarat menurut pasal 2.2 pengaruh gempa rencana dapat ditentukan dengan cara analisis beban statik ekuivalen, sedangkan untuk semua struktur gedung lainnya penentuan pengaruh gempa harus didasarkan atas suatu analisis dinamik. Pada analisis gaya static ekuivalen, besarnya gaya geser dasar horizontal akibat gempa (V) menurut RSNI 03-1726-201X dapat ditentukan dengan persamaan (2): (2) dimana: V = gaya geser dasar horizontal akibat gempa dalam KN Cs = koefisien respon seismik Wt = berat total bangunan (KN)
Tabel 1 Faktor keutamaan gempa berdasarkan RSNI 03-1726-201X Kategori risiko Faktor keutamaan gempa, Ie I atau II 1.0 III 1.25 IV 1.50 Beban geser dasar horizontal akibat gempa tersebut harus dibagikan sepanjang tinggi struktur bangunan gedung menjadi beban-beban gempa nominal statik ekuivalen (Fi) yang menangkap pada pusat massa lantai tingkat ke-i menggunakan persamaan (3): (3) ∑ dimana: Fi = beban gempa nominal statik ekuivalen Wi = berat lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral zi = ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral n = nomor lantai tingkat paling atas V = gaya geser dasar horizontal akibat gempa dalam KN
Analisis Dinamik Analisis dinamik terdiri dari: Respon spektrum (Respon Spectrum)
6 1) 2) 3) 4) 5)
Riwayat Waktu (Time history) Analisis dinamik harus dilakukan untuk struktur gedung-gedung berikut: Gedung-gedung yang strukturnya sangat tidak beraturan Gedung-gedung dengan loncatan-loncatan bidang muka yang besar Gednug-gedung dengan kekuatan tingkat yang tidak merata Gedung-gedung yang tingginya lebih dari 40 m Gedung-gedung yang bentuk, ukuran dan penggunaannya tidak umum
Analisis Ragam Respon Spectrum (Spectrum Model Analysis) Menurut Budiono dan Supriyatna (2011), respon spektrum merupakan konsep pendekatan yang digunakan untuk keperluan perencanaan bangunan. Definisi respon spektrum adalah respon maksimum dari suatu sistem struktur Single Degree of Freedom (SDOF) baik percepatan (a), kecepatan (v), dan perpindahan (d) dengan struktur tersebut dibebani oleh gaya luar tertentu. Absis dari respon spektrum adalah periode alami sistem struktur (T) dan ordinat dari respon spektrum adalah respon maksimum. Kurva respon spektrum akan memperlihatkan simpangan relatif maksimum (Sd), kecepatan relatif maksimum (Sv), dan percepatan total maksimum (Sa). BerdasarkanRSNI 03-1726-201X pasal 6.3, desain respon spektrum harus ditentukan dan dibuat terlebih dahulu dengan menggunakan data-data yang ada. Data-data yang dibutuhkan antara lain: - Parameter percepatan batuan dasar - Parameter kelas situs - Koefisien-koefisien situs dan parameter-parameter percepatan respon spektrum gempa maksimum yang dipertimbangkan resiko tertarget (MCER) - Parameter desain percepatan spektrum Data-data tersebut kemudian digunakan untuk menentukan nilai percepatan respon spektrum terhadap periode struktur sehingga membentuk suatu grafik. Penentuan nilai desain percepatan respon spektrum (Sa) untuk periode yang lebih kecil dari periode pada waktu nol detik (To), nilai Sa ditentukan dengan persamaan 4. ( ) (4) Pada periode yang lebih besar dari atau sama dengan To dan lebih kecil dari atau sama dengan periode pendek (Ts) nilai spektrum desain Sa sama dengan parameter percepatan spektrum desain pada periode pendek (SDS). Sedangkan untuk periode yang lebih besar dari Ts nilai desain percepatan respon spektrum Sa diambil berdasarkan persamaan 5. (5) dimana: SDS = parameter percepatan spektrum desain pada periode pendek SD1 = parameter percepatan spektrum desain pada periode 1 detik T = periode yang ditentukan Analisis Riwayat Waktu (Time history) Analisis Dinamik Riwayat Waktu Inelastik adalah suatu cara analisis untuk menentukan riwayat waktu respon dinamik struktur bangunan gedung yang berperilaku nonlinier terhadap gerakan tanah akibat gempa rencana sebagai data
7 masukan, di mana respon dinamik dalam setiap interval waktu dihitung dengan metode integrasi bertahap. Beban gempa merupakan fungsi dari waktu, sehingga respon yang terjadi pada struktur gedung juga tergantung dari waktu pembebanan. Akibat beban gempa rencana maka struktur akan berperilaku inelastik. Untuk mendapatkan respon struktur tiap waktu dengan memperhitungkan perilaku nonlinier, maka dilakukan analisis riwayat waktu nonlinier inelastik dengan analisis langkah demi langkah (metode integrasi bertahap)(Pranata dan Wijaya 2008). Beban gempa yang biasanya digunakan untuk analisis riwayat waktu ini adalah El Centro 1940, Bucharest 1977, Flores 1992 dan Pacoima Dam 1971 (Pranata 2006). Kombinasi Pembebanan Kombinasi beban untuk metode ultimit struktur, komponen-komponen struktur, dan elemen-elemen fondasi harus dirancang sedemikian sehingga kuat rencananya sama atau melebihi pengaruh beban-beban terfaktor. Menurut Budiono dan Supriyatna (2011), kombinasi pembebanan yang diberikan pada struktur dapat mengacu pada SNI 03-1726-2002 dengan dimodifikasi menggunakan peraturan RSNI 03-1726-201X. Berdasarkan SNI 031726-2002, faktor-faktor dan kombinasi beban untuk beban mati nominal, beban hidup nominal, dan beban gempa nominal adalah: 1. 1.4 DL (6) (7) 2. 1.2 DL + 1.6 LL 3. 1.2 DL + 1 LL ± 0.3 EX ± 1 EY (8) 4. 1.2 DL + 1 LL ± 1 EX ± 0.3 EY (9) 5. 0.9 DL ± 0.3 EX ± 1 EY (10) 6. 0.9 DL ± 1 EX ± 0.3 EY (11) dimana: DL = beban mati, termasuk SIDL LL = beban hidup EX = beban gempa arah x EY = beban gempa arah y Berdasarkan RSNI 03-1726-201X pasal 7.4, faktor-faktor beban untuk beban mati nominal, beban hidup nominal, dan beban gempa nominal sama seperti pada SNI 03-1726-2002, tetapi pada kombinasi yang terdapat beban gempa di dalam persamaannya harus didesain berdasarkan pengaruh beban seismik yang ditentukan sebagai berikut ini. Untuk penggunaan dalam kombinasi beban (3) dan (4), E harus didefinisikan sebagai: (12) Untuk penggunaan dalam kombinasi beban (5) dan (6), E harus didefinisikan sebagai: (13) dimana: E = pengaruh beban seismik Eh = pengaruh beban seismik horizontal yang didefinisikan selanjutnya Ev = pengaruh beban seismik vertikal yang akan didefinisikan selanjutnya
8 Nilai pengaruh gaya seismik horizontal harus ditentukan dengan rumus: (14) Sedangkan nilai pengaruh gaya seismik vertikal harus ditentukan dengan rumus berikut: (15) dimana: = faktor redudansi, untuk desain seismik D sampai F nilainya 1.3 Q = pengaruh gaya seismik horizontal dari V atau Fp SDS = parameter percepatan respon spektrum desain pada periode pendek DL = pengaruh beban mati Berdasarkan persamaan-persamaan di atas, menurut RSNI 03-1726-201X pasal 7.4, faktor-faktor dan kombinasi beban untuk beban mati nominal, beban hidup nominal, dan beban gempa nominal adalah: (16) 1. 1.4 DL 2. 1.2 DL + 1.6 LL (17) 3. 1.2 DL + 1 LL ± 0.3 (ρQE + 0.2 SDS DL) ± 1 (ρ QE + 0.2 SDS DL) (18) 4. 1.2 DL + 1 LL ± 1 (ρ QE + 0.2 SDS DL) ± 0.3 (ρ QE + 0.2 SDS DL) (19) 5. 0.9 DL ± 0.3 (ρ QE – 0.2 SDS DL) ± 1 (ρ QE – 0.2 SDS DL) (20) 6. 0.9 DL ± 1 (ρ QE – 0.2 SDS DL) ± 0.3 (ρ QE – 0.2 SDS DL) (21) Beban angin yang ada diberikan pada struktur dapat dimasukkan pula dan diperhitungkan dalam kombinasi pembebanan seperti berikut: (22) 7. 1.2 DL + 1 LL ± 1 WL 8. 0.9 DL ± 1 WL (23) Berdasarkan pengaruh angin, kombinasi pembebanan yang dapat diberikan kepada struktur menurut SNI 03-2847-2002 pasal 11.2 adalah sebagai berikut: 9. 1.2 DL + 1 LL ± 1.6 WL (24) (25) 10. 0.9 DL ± 1.6 WL dimana: DL = beban mati, termasuk SIDL LL = beban hidup WL = beban angin EX = beban gempa arah x EY = beban gempa arah y ρ = faktor redudansi, untuk desain seismik D sampai F nilainya 1,3 SDS = parameter percepatan respon spektrum desain pada periode pendek QE = pengaruh gaya seismik horizontal dari V, yaitu gaya geser desain total di dasar struktur dalam arah yang ditinjau. Pengaruh tersebut harus dihasilkan dari penerapan gaya horizontal secara serentak dalam dua arah tegak lurus satu sama lain.
Analisis Struktur Prosedur analisis yang dilakukan mencakup analisis struktur (setelah proses input data selesai) dan hasil analisis dapat dilihat melalui post processor (Fauzan dan Riswan 2002).
9 Struktur Pelat Pelat lantai precast sebagai salah satu komponen struktur yang digunakan dalam pembangunan rumah tinggal pracetak tahan gempa, sangat dibutuhkan dalam mendukung keandalan struktur bangunan secara keseluruhan. Pelat lantai selain berfungsi sebagai struktur sekunder juga dapat berfungsi sebagai diafragma yang membantu menyalurkan gaya-gaya lateral akibat gempa ke rangka struktur utama (Budiono dan Supriyatna 2011). Analisis pelat sama seperti analisis pada balok. Pembebanan disesuaikan dengan beban persatuan panjang dari lajur pelat sehingga gaya momen yang timbul adalah gaya per lebar satuan pelat berdasarkan pola lendutan dan momen tipikal dengan sistim balok. Pemasangan tulangan lentur akan membentang dari kedua tumpuannya. Sedangkan pemasangan tulangan yang tegak lurus terhadap tulangan lentur diperuntukkan guna mencakup efek struktur beton. Beban-beban yang umum terjadi biasanya tidak menyebabkan pelat membutuhkan penulangan geser. Penulangan melintang atau tulangan sekunder (tulangan yang berarah tegak lurus terhadap arah lentur atau tegak lurus tulangan utama) harus diberikan untuk menahan tegangan susut (shrinkage stress) dan tegangan-tegangan akibat perubahan temperatur (Fauzan dan Riswan 2002). Struktur Balok Balok merupakan komponen pemikul momen yang akan menyalurkan beban ke kolom. Balok dimodelkan sebagai frame yang memiliki joint yang kaku sehingga momen-momen maksimum terjadi di ujung balok. Struktur balok yang diberi beban lentur akan mengakibatkan terjadinya momen lentur pada balok tersebut, sehingga akan terjadi deformasi (regangan) lentur dalam balok tersebut. Regangan-regangan yang terjadi tersebut akan menimbulkan tegangan pada balok. Sifat utama beton yang kurang mampu menahan tarik, mengakibatkan perlunya penahan tegangan tarik pada beton dengan cara memasang baja tulangan pada daerah tarik sehingga terbentuk struktur beton bertulang yang dapat menahan lenturan. Apabila gaya geser yang bekerja sangat besar maka perlu dipasang baja tulangan tambahan untuk menahan geser tersebut. Jenis tulangan geser yang umum digunakan adalah sengkang vertikal (vertical stirrup), yang dapat berupa baja berdiameter kecil ataupun kawat baja las yang dipasang tegak lurus terhadap sumbu aksial penampang, dan sengkang miring. Sengkang miring dapat juga berasal dari tulangan longitudinal yang dibengkokkan (lihat Gambar 1).
Gambar 1 Jenis-jenis tulangan geser Apabila komponen struktur memerlukan penulangan torsi maka harus dipasang tulangan baja yang merupakan tambahan terhadap penulangan yang sudah ada yakni penulangan untuk menahan gaya geser, lentur maupun aksial.
10 Penulangan yang diperlukan untuk menahan gaya torsi pemasangannya dapat dikombinasikan dengan yang diperlukan untuk menahan gaya-gaya yang lain asalkan luas penampang tulangan total yang terpasang merupakan jumlah dari masing-masing kebutuhan penulangan yang perlu untuk menahan gaya-gaya tersebut. Tulangan torsi sangat diperlukan untuk membatasi keretakan dan meningkatkan daktilitas beton. Tulangan torsi terdiri dari sengkang tertutup, sengkang pengikat tertutup atau lilitan spiral yang dikombinasikan dengan tulangan memanjang (Fauzan dan Riswan 2002). Struktur Kolom Perencanaan kolom harus memperhitungkan semua beban vertikal yang bekerja pada kolom. Pada suatu struktur, kolom menyalurkan beban yang berasal dari berat struktur sendiri, beban hidup, dan beban SIDL yang berasal dari gedung baik itu yang berada di atas pelat lantai maupun pada balok dan kolom ke kolom di bawahnya, kemudian ke pondasi sehingga beban total yang diterima oleh suatu kolom merupakan beban kumulatif dari beban kolom diatasnya. Pengaruh retak beton akibat beban gempa dapat diperhitungkan dengan mereduksi momen inersia penampang kolom sehingga momen inersia efektif yang digunakan hanya 75% dari momen inersia penampang utuh. SNI 03-2847-2002 menyatakan bahwa suatu kolom dapat dievaluasi berdasarkan prinsip-prinsip dasar sebagai berikut: 1. Kekuatan unsur-unsur harus didasarkan pada perhitungan yang memenuhi syarat keseimbangan dan kompatibilitas regangan. 2. Regangan di dalam beton dan baja tulangan dimisalkan berbanding lurus dengan jarak terhadap garis netral. 3. Regangan maksimum yang dapat dipakai pada serat tekan ekstrim beton adalah 0.003. 4. Kekuatan tarik beton diabaikan dalam perhitungan. Tulangan geser suatu kolom yang ditentukan dalam SNI 03-2847-2002 adalah sebagai berikut: 1. Untuk tulangan longitudinal yang lebih kecil dari D-32, maka diikat dengan sengkang paling sedikit dengan ukuran D-10. 2. Spasi vertikal sengkang harus ≤ 16 kali diameter tulangan longitudinal. Struktur Shear Wall Shear wall merupakan elemen struktur berupa dinding struktural untuk menahan gaya lateral. Pada shear wall terdapat boundary element atau komponen batas untuk menjaga struktur bersifat daktail saat menerima gaya gempa yang besar dan memperlihatkan terjadinya sendi plastis pada dinding. Analisis struktur dinding geser dilakukan dengan menganggap dinding sebagai batang yang bisa dinyatakan oleh garis pusat dinding dan keseluruhan sistem diperlakukan sebagai portal satu bentang, kemudian metoda analisis portal diterapkan dengan menyertakan deformasi geser dan lentur pada dinding dan balok yang memiliki daerah kaku (rigid zone) di kedua ujungnya (Fauzan dan Riswan 2002). Tiga syarat perencanaan dinding geser harus dipenuhi yaitu : 1. Dinding geser harus mempunyai kekuatan yang cukup untuk menahan gaya geser yang ditransfer dari lantai.
11 2. Harus kuat menahan momen lentur akibat momen guling (Overturning moment). 3. Sistem dinding rangka harus kuat menahan transfer gaya-gaya dari dinding rangka.
METODE Waktu dan Tempat Penelitian “Analisis dan Evaluasi Struktur Gedung Tower C Grand Center Point Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa 2010” dilaksanakan selama 4 bulan pada bulan Maret-Juni 2013. Pengambilan data dilaksanakan pada PT. Catur Bangun Mandiri proyek pembangunan gedung Grand Center Point Apartemen, yang beralamat di Jalan Jenderal Ahmad Yani Kav. 20, Bekasi yang ditunjukkan oleh Gambar 2. Analisis data dilakukan di kampus Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Pertanian Bogor.
Gambar 2 Peta lokasi pengambilan data Bahan Bahan yang digunakan dalam melakukan penelitian ini diantaranya yaitu data sekunder berupa Shop drawing gedung Grand Center Point Apartement, Peta Gempa Indonesia 2010, peraturan tentang gempa seperti ASCE 7-10 “Minimum Design Loads for Buildings and Others Struktures”, SNI 03-1726-2002 dan RSNI 03-1726-201X tentang “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung”, serta peraturan tentang kekuatan bangunan gedung yaitu SNI 03-2847-2002 “Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Bertulang untuk Bangunan Gedung”, SNI 03-1727-1989-P “Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung”, dan Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Rumah dan Gedung 1983.
12 Alat Alat yang digunakan untuk menganalisis data sekunder yang ada yaitu notebook Toshiba L510, alat tulis berupa kertas, pensil, dan pulpen, kalkulator Casio , software ETABS 9.7.2, serta Microsoft Excell 2010. Prosedur Analisis Data Secara umum tahapan yang dilakukan pada penelitian ini yaitu pengumpulan data, pemodelan struktur, analisa pembebanan, analisa struktur, evaluasi struktur, dan penyusunan laporan akhir. Sedangkan detail tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Tahapan penelitian 1. Pengumpulan data Pada pengumpulan data, semua data yang dibutuhkan yang telah disebutkan pada alat dan bahan dikumpulkan terlebuh dahulu. 2. Pemodelan struktur Pemodelan struktur dibuat dengan menggunakan program ETABS 9.7.2 dengan data utama yang digunakan yaitu Shop drawing. Hasil pemodelan yang didapatkan yaitu bentuk model struktur secara tiga dimensi. 3. Analisa pembebanan Model tiga dimensi yang telah siap di ETABS tersebut kemudian di analisis pembebanannya dengan program ETABS 9.7.2. - Pembebanan Analisa pembebanan dilakukan dengan memberikan beban berupa gaya-gaya yang diperkirakan akan bekerja pada struktur. Gaya-gaya yang dijadikan beban bagi struktur tersebut diantaranya beban mati, beban hidup, beban angin, dan beban gempa. Untuk beban gempa, akan dilakukan analisa statik ekuivalen, respon spectrum, dan time history. Keempat variasi pembebanan tersebut selanjutnya dibuat kombinasi
13 pembebanannya agar dapat dilihat tingkat ketahanan struktur jika beban-beban tersebut diberikan secara kombinasi serentak. - Penentuan berat bangunan Setelah pembebanan siap, ditentukan berat bangunan pada struktur. Berat bangunan (w) didapatkan dari perkalian massa bangunan (m) dengan percepatan gravitasi (g) seperti pada persamaan 26. Nilai pengaruh massa didapatkan dari hasil output analisis statik program ETABS 9.7.2. (26) - Input diafragma Diafragma yang diinput pada struktur dilakukan secara keseluruhan menggunakan tipe diafragma D1. - Pengeplotan wilayah gempa Selanjutnya, untuk dapat melakukan analisis dengan metode statik ekuivalen, respon spectrum, dan time history terlebih dahulu dilakukan pengeplotan untuk menentukan nilai percepatan respon spektrum 1 detik di batuan dasar SB untuk probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun (S1), dan nilai percepatan respon spektrum 0.2 detik di batuan dasar SB untuk probablilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun (Ss) pada Peta Gempa Indonesia 2010. - Setelah diketahui nilai S1 dan Ss dilakukan analisis beban gempa dengan metode static ekuivalen, respon spectrum dan time history. 4. Analisa struktur Analisa struktur ini dilakukan dengan menggunakan program ETABS 9.7.2 dan Microsoft Excell. Pada program ETABS, analisa struktur dapat secara otomatis dihitung dengan menggunakan set analysis options dan run analysis, sedangkan untuk Microsoft Excell, analisa struktur dihitung secara manual dengan mengikuti acuan dari SNI 03-2847-2002, dan RSNI 031726-201X. - Penentuan story drift Simpangan antar lantai atau story drift (δx) nilainya tidak boleh lebih dari nilai simpangan izin (∆a). - Pengaruh P-delta Berdasarkan RSNI 03-1726-201X pasal 7.8.7, pengaruh P-delta pada geser dan momen tingkat, gaya dan momen elemen struktur yang dihasilkan, dan simpangan antar lantai yang timbul oleh pengaruh ini tidak disyaratkan untuk diperhitungkan bila nilai koefisien stabilitas (Ɵ) kurang dari 0.1, serta tidak melebihi Ɵ max (Budiono dan Supriatna 2011). - Penentuan torsi dan eksentrisitas Torsi menurut RSNI 03-1726-201X pasal 7.8.4.1 memiliki dua jenis, yaitu torsi bawaan dan torsi tak terduga. Torsi bawaan nilainya bisa didapatkan langsung dari hasil running program ETABS, sedangkan torsi tak terduga memiliki parameter pembesaran (Ax). Struktur yang dirancang untuk kategori desain seismik C, D, E, atau F yang memiliki ketidakberaturan torsi 1a atau 1b, harus mempunyai faktor yang diperhitungkan dengan mengalikan Mta di masing-masing tingkat dengan faktor pembesaran (Ax).
14 Penentuan gaya-gaya dalam Gaya-gaya dalam pada struktur didapatkan dari hasil analisis pada program ETABS 9.7.2. - Penentuan kebutuhan tulangan Perhitungan kebutuhan tulangan yang diatur oleh SNI 03-2847-2002 dibagi menjadi 2 macam, yaitu kebutuhan tulangan lentur dan geser. Sedangkan pada balok terdapat kebutuhan tulangan lentur, geser, dan torsi. Penentuan kebutuhan tulangan ini dilakukan secara manual dengan menggunakan program Microsoft Excel. 5. Evaluasi struktur Hasil dari semua analisa yang telah dilakukan digunakan untuk evaluasi struktur dengan cara membandingkan kesesuaian hasil analisis dengan kondisi eksisting, serta membandingkan metode-metode yang digunakan. -
HASIL DAN PEMBAHASAN Menurut jenis analisis yang dapat dilakukan dalam melakukan perhitungan beban gempa, terdapat dua jenis analisis, yaitu statik dan dinamis. Analisis statik yang sering dikenal dengan nama analisis statik ekuivalen dapat digunakan pada gedung yang beraturan. Beban gempa nominal statik ekuivalen yang bekerja merupakan beban geser dasar nominal statik ekuivalen yang terjadi di tingkat dasar (Budiono dan Supriatna 2011). Ketiga metode ini digunakan dalam proses analisis. Analisis dinamik terdiri dari analisis respon spektrum (respon spectrum), dan riwayat waktu (time history). Pada analisis ragam respon spektrum nilai dinamik total struktur gedung didapat sebagai superposisi dari respon dinamik maksimum masing-masing ragamnya yang didapat melalui respon spektrum gempa rencana. Sedangkan pada analisis dinamik riwayat waktu, nilai respon dinamik dalam setiap interval waktu dihitung dengan metode integrasi bertahap. Komponen struktur seperti balok, kolom, pelat lantai, dan shear wall pada gambar shop drawing dimodelkan dengan menggunakan software ETABS 9.7.2. Material yang digunakan untuk diinput pada software yaitu beton dengan mutu K300 untuk balok dan dan pelat, K-350 untuk dinding geser dan kolom, dan K-400 untuk kolom lantai basement, sedangkan tulangan betonnya menggunakan baja dengan mutu BJTD-40 untuk tulangan dengan diameter lebih besar dari D10, dan mutu BJTP-24 untuk tulangan dengan diameter lebih kecil dari D10. Hasil pemodelan berupa gambar tiga dimensi yang terdiri dari 19 lantai dari lantai basement hingga top floor +54 dengan total ketinggian 54 meter, luas setiap lantai untuk basement hingga roof yaitu sebesar 12.7 m x 85.8 m, lantai +51.7 dengan luas 5.4 m x 10 m dan 6 m x 3.45 m, sedangkan lantai +54 dengan luas 5.4 m x 10 m. Hasil pemodelan secara tiga dimensi dapat dilihat pada Lampiran 22 dan 23 dengan warna orange untuk balok, ungu untuk kolom, biru transparan untuk pelat lantai, dan merah untuk dinding geser. Sedangkan denah struktur hasil pemodelan dapat pula dilihat pada Lampiran 24 sampai 31. Berdasarkan hasil pengeplotan lokasi terhadap Peta Gempa Indonesia 2010 yang terlihat pada Lampiran 20 dan 21, didapatkan nilai S1 berada pada interval
15 0.25-0.3 g, sedangkan nilai Ss berada pada interval 0.6-0.7 g. Nilai Ss dan S1 kemudian ditentukan dengan mengambil satu nilai yang masih masuk ke dalam interval tersebut, yaitu 0.679 g untuk Ss, dan nilai S1 sebesar 0.295 g. Nilai S1 dan Ss tersebut kemudian digunakan kembali untuk menentukan spektrum gempa rencana. Pada prosedur penentuan gaya lateral ekuivalen berdasarkan RSNI 03-1726-201X, terlebih dahulu ditentukan nilai periode struktur. Nilai periode struktur hasil dari analisis program ETABS 9.7.2 yaitu sebesar 2.4490 detik. Periode hasil ETABS tersebut kemudian dibandingkan dengan periode minimum dan maksimum hasil perhitungan manual. Nilai periode minimum yang dihasilkan yaitu sebesar 1.689 detik, sedangkan periode maksimumnya yaitu 2.3646 detik. Berdasarkan nilai periode maksimum dan minimum tersebut dapat diketahui bahwa nilai periode hasil ETABS terlalu besar, sehingga nilai periode yang dapat digunakan yaitu periode maksimum sebesar 2.3646 detik. Pada metode analisis time history, grafik yang digunakan untuk analisis yaitu grafik El Centro 1940 yang sudah tersedia pada program ETABS 9.7.2. Grafik El Centro ini merupakan grafik besarnya percepatan gempa yang terjadi pada suatu periode yang biasanya tercatat oleh alat seismograf. Jenis grafik El Centro 1940 dipilih karena merupakan grafik dari gempa terkuat yang pernah terjadi di muka bumi. Grafik El Centro tersebut dapat dilihat pada Gambar 4 berikut ini.
Gambar 4 Grafik gempa El Centro analisis time history Nilai periode fundamental yang telah ditentukan kemudian digunakan untuk menentukan distribusi gaya geser untuk gaya lateral ekuivalen. Berdasarkan RSNI 03-1726-201X, simpangan antar lantai hanya ada pada kondisi kerja batas ultimit saja. Penentuan simpangan antar lantai dihitung sebagai perbedaan defleksi pada pusat massa di tingkat teratas dan terbawah yang ditinjau. Pada Gambar 5 dan Gambar 6 ini disajikan diagram simpangan antar lantai (story drift) terhadap ketinggian lantai.
16 D i a g r a m s t o r y Gambar 5 drift arah x terhadap ketinggian bangunan
Gambar 6 Diagram story drift arah y terhadap ketinggian bangunan Dilihat dari diagram story drift arah x pada Gambar 5, dapat diketahui bahwa story drift gedung dengan semua metode analisis gempa masih dalam batas aman karena kurang dari nilai story drift izin. Namun jika dibandingkan nilai story drift yang dihasilkan dari setiap metode analisis gempa, dapat diketahui bahwa nilai story drift gedung Grand Center Point Apartement dengan menggunakan metode respon spektrum merupakan nilai yang paling besar disusul dengan metode time history dan statik ekuivalen. Begitu pula pada arah y (Gambar 6), nilai story drift maksimum ditunjukan oleh metode analisis respon spektrum diikuti time history dan statik ekuivalen. Nilai story drift pada semua metode analisis gempa pada arah y masih aman karena masih kurang dari batas story drift yang diizinkan yaitu sebesar 2% dari ketinggian lantai yang diamati.
17
Gambar 8 Gambar 7 Grafik gaya geser lantai arah x
Gambar 8 Grafik gaya geser lantai arah y Berdasarkan Gambar 7, dapat diketahui bahwa nilai gaya geser lantai dengan metode analisis respon spectrum memiliki nilai terbesar dibandingkan dengan metode lainnya. Nilai gaya geser lantai maksimum selanjutnya yaitu pada metode time history, disusul dengan metode statik ekuivalen. Sedangkan jika dilihat dari Gambar 8, nilai gaya geser lantai terbesar ada pada metode respon spectrum disusul oleh statik ekuivalen dan time history. Pengaruh P-delta pada RSNI 03-1726-201X ditentukan berdasarkan nilai dari koefisien stabilitas (θ). Jika nilai θ <1, pengaruh P-delta dapat diabaikan (Budiono dan Supriatna 2011). Hasil perhitungan P-delta arah X dan Y pada Tabel 1 dan Tabel 2 menunjukkan bahwa nilai stabilitas ratio (θ) untuk masingmasing arah baik X dan Y masih kurang dari 1, sehingga pengaruh P-delta pada struktur dapat diabaikan. Pengecekan nilai stability ratio ditunjukkan oleh Tabel 2 dan 3 berikut.
18 Tabel 2 Kontrol nilai stability ratio arah x
Tabel 3 Kontrol nilai stability ratio arah y
Besarnya kebutuhan tulangan lentur balok ditentukan dengan besarnya momen yang bekerja pada suatu struktur. Semakin besar momen yang bekerja pada struktur maka kebutuhan tulangan lentur akan semakin besar (Surya 2012). Berdasarkan hasil analisis struktur yang dilakukan, pada kondisi tanpa beban gempa, hampir semua tipe balok sudah memiliki jumlah tulangan yang sesuai dengan jumlah tulangan struktur hasil analisis kecuali untuk balok BA2 yang jumlah tulangan tarik eksisting pada daerah tumpuannya lebih sedikit dibandingkan tulangan hasil analisis (2D16<3D16). Pada kondisi tanpa gempa ini,
19 balok-balok struktur aman dalam menerima beban kecuali balok BA2. Pada kondisi yang sudah terkena pengaruh beban gempa, masih terdapat tipe balok yang dapat dikatakan tidak aman dalam menahan beban pada analisis gempa tertentu. Tipe balok yang tidak aman menahan beban gempa yaitu BA2 pada analisis statik dan dinamik, serta BC5 pada jenis analisis gempa dinamik. Tipe balok tersebut dikatakan tidak aman terhadap beban gempa karena jumlah tulangan eksisting kurang dari jumlah tulangan hasil analisis. Pada balok BA2 jumlah tulangan tarik eksisting pada daerah tumpuan (2D16) lebih kecil dibandingkan tulangan hasil analisis, baik pada analisis respon spectrum (3D16), riwayat waktu (3D16), maupun statik ekuivalen (3D16). Sedangkan pada balok BC5, tulangan tekan eksisting pada daerah tumpuan dianggap tidak mampu menahan beban gempa karena jumlah tulangan eksistingnya (5D16) lebih kecil dibandingkan tulangan hasil analisis dengan analisis gempa respon spektrum (6D16). Pemakaian tulangan geser diperlukan apabila kuat geser nominal yang disediakan balok tidak dapat menahan besarnya tegangan geser ultimit pada struktur (Surya 2012). Tujuan dari pemasangan sengkang atau tulangan geser adalah untuk meminimasi ukuran retak tarik diagonal atau untuk memikul tegangan tarik diagonal dari satu sisi retak ke sisi retak lainnya (McCormac 2004). Berdasarkan hasil analisis penulangan balok, tulangan geser semua tipe balok pada struktur baik pada daerah tumpuan maupun lapangan sudah sesuai perencaaan dengan peraturan SNI 03-2847-2002. Batang beton bertulang yang menerima gaya torsi besar akan runtuh secara mendadak jika tidak diberikan tulangan torsi. Tulangan torsi yang digunakan tidak mengubah besar torsi yang akan menyebabkan retak tarik diagonal, melainkan mencegah batang tersebut terpisah (McCormac 2004). Hasil di lapangan pada balok struktur gedung Grand Center Point Apartement menunjukkan bahwa tidak semua tipe balok menggunakan tulangan torsi. Tipe balok yang tidak menggunakan tulangan torsi tersebut yaitu BA1, BA2, dan BC1. Tipe-tipe balok tersebut kemungkinan diabaikan pengaruh torsinya melihat gaya torsi yang terjadi pada tipe-tipe tersebut tidak sebesar tipe-tipe balok lainnya. Namun kondisi eksisting pada tipe balok BA1, BA2, dan BC1 tersebut tidak sesuai dengan hasil analisis yang telah dilakukan sehingga dapat diragukan balok tersebut aman menahan beban. Hasil analisis penulangan lentur, geser, dan torsi pada balok dapat dilihat pada Lampiran 4, sedangkan balok yang dianggap tidak aman karena jumlah tulangannya ditunjukkan oleh lingkaran hijau pada Lampiran 26 sampai Lampiran 31. Besar kebutuhan tulangan lentur kolom ditentukan dengan besar rasio tulangan (ρ). Semakin besar rasio tulangannya, maka semakin besar pula luas tulangan yang dibutuhkan sehingga akan semakin besar pula diameter tulangan yang dibutuhkan. Nilai rasio tulangan ini didapatkan dari hasil pengeplotan momen nominal (Mn) dan beban aksial (Pn) pada diagram interaksi. Berdasarkan hasil perhitungan tulangan yang telah dilakukan, untuk analisis tulangan lentur beberapa tipe kolom memiliki jumlah tulangan eksisting yang kurang dari hasil analisis. Tipe kolom tersebut yaitu KA (eksisting 8D16<10D16), KC02-1 (eksisting 12D19<14D19), KC02-2 (eksisting 12D19<14D19), KC06-1BS (eksisting 16D22<18D22), dan KC10-1BS (16D19<20D19) pada analisis gempa respon spectrum, KC03-1 pada analisis
20 riwayat waktu (eksisting 12D19<14D19), KC07-1 (eksisting 12D16) pada analisis gempa respon spectrum (16D16) dan riwayat waktu (18D16), serta KC09-1 (eksisting 14D19) dan KC10-1 (eksisting 16D19) yang tidak aman pada analisis gempa statik (analisis KC09-1 16D19, KC10-1 16D19) maupun dinamik (analisis respon spektrum KC09-1 18D19, KC10-1 20D19; analisis riwayat waktu KC09-1 18D19, KC10-1 20D19). Hasil penulangan geser menunjukkan kondisi yang sebaliknya. Penulangan geser eksisting pada semua tipe kolom sudah sesuai dengan hasil analisis. Hasil analisis penulangan kolom dapat dilihat pada Lampiran 5, sedangkan kolom yang dianggap tidak aman karena jumlah tulangannya ditunjukkan oleh lingkaran ungu pada Lampiran 26 sampai Lampiran 31. Analisis pelat pada apartemen Grand Center Point Apartement ini dilakukan dengan menggunakan metode koefisien momen dengan analisis dua arah, yaitu arah sumbu x dan sumbu y. Berdasarkan hasil perhitungan, penulangan pelat lantai eksisting sudah sesuai dengan penulangan pelat hasil analisis, sehingga pelat aman dalam menerima beban. Hasil analisis penulangan pelat lantai ditunjukkan oleh Tabel 4. Tabel 4 Hasil analisis penulangan pelat lantai
Dinding geser harus mempunyai tulangan geser horizontal dan vertikal. Menurut penjelasan ACI (R11.10.9) pada dinding geser yang tinggi, tulangan geser horizontal lebih efektif bila dibandingkan dengan tulangan geser vertikal. Tulangan tersebut ditempatkan mengelilingi semua bukaan untuk mencegah retak tarik diagonal yang cenderung berkembang dari pojok bukaan (McCormac 2004). Berdasarkan hasil analisis yang dilakukan, semua tipe dinding geser sudah memiliki tulangan eksisting geser vertikal yang sesuai dengan hasil analisis. Pada analisis tulangan geser horizontal, beberapa tipe dinding geser memiliki tulangan eksisting geser vertikal kurang sesuai dengan hasil analisis baik pada kondisi statik maupun dinamik. Tipe dinding tersebut diantaranya SW1A (eksisting D10150>analisis D10-100), SW1B (eksisting D10-150>analisis D10-100), SWC1A (eksisting D10-150>analisis D10-100), dan SWC1B (eksisting D12-150>analisis D12-100). Sedangkan untuk penulangan lentur pada analisis statik dan dinamik, tipe dinding geser SW1A memiliki jumlah tulangan eksisting (14D13) yang lebih sedikit dibandingkan hasil analisis (16D13), begitu juga tipe kolom SWC1A yang memiliki tulangan eksisting (14D13) yang lebih kecil dibandingkan dengan hasil
21 analisis (16D13). Kondisi ini menunjukkan bahwa pada kedua tipe ini dinding geser kurang kuat menahan beban. Hasil analisis penulangan dinding geser ditunjukkan oleh Lampiran 6, sedangkan dinding geser yang dianggap tidak aman karena jumlah tulangannya ditunjukkan oleh lingkaran merah pada Lampiran 26 sampai Lampiran 31. .
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan 1. Analisis yang dilakukan dengan menggunakan analisis statik ekuivalen, respon spektrum dan riwayat waktu menunjukkan bahwa struktur kurang mampu menerima beban gempa dinamik. Analisis tersebut dilakukan pada komponen-komponen struktur sebagai berikut: a. Pada pelat lantai jumlah tulangan yang dianalisis menunjukkan stuktur keseluruhan aman terhadap beban gempa. b. Ketidaksesuaian pada balok terjadi pada BA2 (eksisting 2D16
analisis statik and dinamik D12-100) untuk tulangan horizontal, serta SW1A dan SWC1A dengan tulangan eksisting 14D13 yg lebih besar dari tulangan hasil analisis statik dan dinamik 16D13 untuk tulangan lentur. 2. Hasil analisis menunjukkan bahwa struktur gedung tower C Grand Center Point Apartement hanya dianalisis dengan analisis statik saja sebelumnya. Hal tersebut karena secara keseluruhan struktur aman pada kondisi statik. Bentuk struktur gedung yang tidak beraturan, serta hasil analisis simpangan antar lantai dan story drift yang nilai terbesarnya berada pada analisis respon
22 spektrum menunjukkan bahwa struktur lebih cocok dianalisis dengan metode analisis dinamik, khususnya analisis dinamik respon spektrum.
Saran Seharusnya struktur Grand Center Point Apartement yang merupakan gedung tidak beraturan ini dapat didesain ulang dengan menggunakan metode analisis dinamik khususnya dinamik respon spektrum agar lebih aman terhadap beban gempa. Solusi lain yang dapat dilakukan yaitu dengan menggunakan teknologi dari alat peredam getaran (damper) dan sistem isolasi (base isolation system). Alat-alat tersebut dapat menyerap energi seismik (gempa) yang dipikul oleh elemen-elemen struktur, agar struktur bangunan menjadi lebih daktail sehingga terhindar dari kerusakan gempa yang parah (Ismail 2012).
DAFTAR PUSTAKA [ASCE] American Society of Civil E ngineers. 2010. Minimum Design Loads for Buildings and Others Struktures ASCE 7-10. Virginia (US): ASCE. [BSN] Badan Standarisasi Nasional. 1989. Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung SNI 03-1727-1989-P. Jakarta (ID): BSN [BSN] Badan Standarisasi Nasional. 2010. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Bertulang untuk Bangunan Gedung SNI 03-2847-2002. Jakarta (ID): BSN [BSN] Badan Standarisasi Nasional. 2010. Tata Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung RSNI 03-1726-201X. Jakarta (ID): BSN [DPU] Departemen Pekerjaan Umum. 1983. Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Rumah dan Gedung. Jakarta (ID): DPU. Agus. 2002. Rekayasa Gempa Untuk Teknik Sipil. Padang (ID): Institut Teknologi Padang Pr. Budiono B, Supriatna L. 2011. Studi Komparasi Desain Bangunan Tahan Gempa dengan Menggunakan SNI 03-1726-2002 dan RSNI 03-1726-201X. Bandung (ID): ITB Pr. Fauzan M, Riswan D. 2002. Analisa dan Perhitungan Konstruksi Gedung Perkantoran Bidakara Pancoran [skripsi]. Padang (ID): Universitas Andalas. Ismail FA. 2012. Pengaruh Penggunaan Seismic Base Isolation System Terhadap Respon Struktur Gedung Hotel Ibis Padang. J Rek Sip. 8(1):46. McCormac JC. 2004. Desain Beton Bertulang. Jilid ke-1. Sumargo, penerjemah; Simarmata L, editor. Jakarta (ID): Penerbit Erlangga. Terjemahan dari: Design of Reinforced Concrete Fifth Edition. McCormac JC. 2004. Desain Beton Bertulang. Jilid ke-2. Sumargo, penerjemah; Simarmata L, editor. Jakarta (ID): Penerbit Erlangga Pr. Terjemahan dari: Design of Reinforced Concrete Fifth Edition. Pranata YA, Wijaya PK. 2008. Kajian Daktilitas Struktur Gedung Beton Bertulang dengan Analisis Riwayat Waktu dan Analisis Beban Dorong. J Tekn Sip. 8(3):250 – 263. Pranata YA. 2006. Evaluasi Kinerja Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa
23 dengan Pushover Analysis (Sesuai Atc-40, Fema 356 dan Fema 440). J Tekn Sip.3(1):41-52. Surya M. 2012. Analisis Dan Evaluasi Struktur Wing Fahutan IPB, Bogor Terhadap Ketahanan Gempa Berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010 [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
24 Lampiran 1 Ketidakberaturan horizontal pada struktur
(Sumber: RSNI 03-1726-201X)
25 Lampiran 2 Ketidakberaturan vertikal pada struktur
(Sumber: RSNI 03-1726-201X)
26 Lampiran 3 Beban hidup pada lantai gedung
(Sumber: Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Rumah dan Gedung 1983)
27 Lampiran 4 Hasil analisis penulangan balok
28 Lampiran 5 Hasil analisis penulangan kolom
29 Lanjutan Lampiran 5 Hasil analisis penulangan kolom
30 Lanjutan Lampiran 5 Hasil analisis penulangan kolom
31 Lampiran 6 Hasil analisis penulangan dinding geser
32 Lampiran 7 Hasil perhitungan story drift static ekuivalen sumbu x
Lampiran 8 Hasil perhitungan story drift static ekuivalen sumbu y
33 Lampiran 9 Hasil perhitungan story drift respon spectrum sumbu x
Lampiran 10 Hasil perhitungan story drift respon spectrum sumbu y
34 Lampiran 11 Hasil perhitungan story drift riwayat waktu sumbu x
Lampiran 12 Hasil perhitungan story drift riwayat waktu sumbu y
Lampiran 13 Diagram alir perhitungan tulangan lentur balok
35
36
Lampiran 14 Diagram alir perhitungan tulangan geser balok
Lampiran 15 Diagram alir perhitungan tulangan torsi balok
Lampiran 16 Diagram alir perhitungan tulangan lentur kolom
37
38
Lampiran 17 Diagram alir perhitungan tulangan geser kolom
Lampiran 18 Diagram alir perhitungan tulangan pelat lantai
Lampiran 19 Diagram alir perhitungan tulangan dinding geser
39
40
Lampiran 20 Peta Gempa Indonesia Percepatan Batuan Dasar 1 detik
Lampiran 21 Peta Gempa Indonesia Percepatan Batuan Dasar 0.2 detik
41
42
Lampiran 22 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point arah selatan
42
Lampiran 23 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point arah utara
43 43
44
Lampiran 24 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point (extrude) arah selatan
Lampiran 25 Gambar 3D model gedung tower C Grand Center Point (extrude) arah utara
45 45
46
Lampiran 26 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai ground floor
Lampiran 27 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai 1
46
Lampiran 28 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai 2
Lampiran 29 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai 3-roof
47 47
48
Lampiran 30 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai el+51.70 m
Lampiran 31 Gambar denah model tower C Grand Center Point lantai el+54.00 m
49
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Tegal, pada tanggal 30 September 1991 sebagai anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Tontjo Harjo dan Nurbaeti. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar pada tahun 2003 di SD Negeri Kalinyamat Wetan 1 Tegal, kemudian melanjutkan pendidikan menengah pertama di SMP Negeri 7 Tegal dan lulus pada tahun 2006. Penulis menamatkan pendidikan menengah atas di SMA Negeri 1 Tegal dan lulus pada tahun 2009. Pada tahun yang sama penulis diterima di Institur Pertanian Bogor melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN). Penulis memilih Program Studi Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama masa perkuliahan, penulis aktif dalam berbagai organisasi mahasiswa. Penulis menjadi anggota Departemen Komunikasi dan Informasi Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian (BEM FATETA) Kabinet Totalitas Reaksi pada tahun 2010-2011. Penulis melakukan Praktik Lapangan (PL) pada tahun 2012 dengan topik “Supervisi Pembangunan Proyek Grand Center Point Apartment di Bekasi” di PT. Catur Bangun Mandiri Proyek Pembangunan Apartemen Grand Center Point. Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik, penulis menyelesaikan skripsi dengan judul Analisis dan Evaluasi Struktur Atas Tower C Grand Center Point Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa 2010 di bawah bimbingan Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, MS dan Muhammad Fauzan, ST. MT.
