ANALISIS KEKUATAN PONDASI KONSTRUKSI SARANG LABA-LABA (KSLL) TERHADAP BEBAN GEMPA PADA GEDUNG BERTINGKAT BERDASARKAN SNI 1726:2012
INTAN KINANTHI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Kekuatan Pondasi Konstruksi Sarang Laba-Laba (KSLL) terhadap Beban Gempa pada Gedung Bertingkat berdasarkan SNI 1726:2012 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, 25 Januari 2016 Intan Kinanthi NIM F44110073
2
ABSTRAK INTAN KINANTHI. Analisis Kekuatan Pondasi Konstruksi Sarang Laba-Laba (KSLL) Terhadap Beban Gempa pada Gedung Bertingkat Berdasarkan SNI 1726:2012. Dibimbing oleh ERIZAL. Pemilihan jenis pondasi merupakan salah satu tahap penting dalam perencanaan suatu bangunan. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan perancangan dan analisis kekuatan pondasi konstruksi sarang laba-laba (KSLL) serta korelasinya dengan tegangan tanah maksimum, tegangan tanah yang ditimbulkan akibat pembebanan bangunan struktur atas, tegangan tanah efektif, dan penurunan yang ditimbulkan akibat kombinasi beban gempa pada bangunan berdasarkan SNI 1726:2012. Software yang digunakan adalah ETABS 9.7.0 dan SAP2000. Hasil penelitian menunjukkan beban ultimate (qult) adalah sebesar 11.71 ton/m2. Daya dukung rencana pondasi KSLL untuk model struktur gedung adalah sebesar 11.94 ton/m2. Tegangan tanah maksimum (qmaks) adalah 26.80 ton/m2, tegangan tanah efektif 16.40 ton/m2 dan tegangan tanah akibat beban bangunan (ΔP) sebesar 12.20 ton/m2. Penurunan seketika adalah sedalam 6.18 cm dan penurunan konsolidasi sedalam 54 cm. Waktu penurunan konsolidasi adalah selama 12.13 tahun. Penurunan total yang terjadi pada model bangunan adalah sedalam 60.18 cm. Pondasi KSLL dapat digunakan untuk bangunan tinggi jika dilakukan pemadatan tanah sedalam 0.60 m terlebih dahulu sebelum dilakukan pembangunan. Kata kunci: Beban gempa, pondasi konstruksi sarang laba-laba, pondasi rakit, gedung bertingkat
ABSTRACT INTAN KINANTHI. Strength Analysis of “Cobwebs Foundation Structure” Against Seismic Loads on High Building based on SNI 1726:2012. Supervised by ERIZAL. Selection the types of foundations is one important step for planning a building. This research was conducted to design and analyze the strength of “Cobwebs Foundation Constructions” (KSLL) as well as to find the correlation with maximum soil stress, soil stress caused by building loads, effective soil stress, and total settlement caused by seismic load combination on high building based on SNI 1726:2012. The software used in this research were ETABS 9.7.0 and SAP2000. Research result indicated that the ultimate force (qult) that happen was 11.71 ton/m2. KSLL’s design bearing capacity for designed building was 11.94 ton/m2. Maximum soil stress was 26.80 ton/m2, soil pressure effective was 16.40 ton/m2, and soil stress caused by building loads was 12.22 ton/m2. Direct settlement was 6.18 cm and consolidation settlement was 54 cm. Consolidation settlement was predicted for 12.13 years. Total settlement in building model was 60.18 cm below soil surface. KSLL’s foundation can be used for high building by conducting initial consolidation with 0.60 m depth before construction activity begin. Keywords: “Cobwebs foundation structure”, high building, mat foundation, seismic load
4
ANALISIS KEKUATAN PONDASI KONSTRUKSI SARANG LABA-LABA (KSLL) TERHADAP BEBAN GEMPA PADA GEDUNG BERTINGKAT BERDASARKAN SNI 1726:2012
INTAN KINANTHI
Skripsi Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
i Judul
Nama NIM
: Analisis Kekuatan Pondasi Konstruksi Sarang Laba-Laba (KSLL) terhadap Beban Gempa pada Gedung Bertingkat Berdasarkan SNI 1726:2012 : Intan Kinanthi : F44110073
Disetujui oleh
Dr. Ir. Erizal, M.Agr. Pembimbing
Diketahui oleh
Dr. Ir. Nora H. Pandjaitan, DEA Ketua Departemen
Tanggal lulus :
xi
KATA PENGANTAR Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia dan pertolongan-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Skripsi yang berjudul Analisis Kekuatan Pondasi Konstruksi Sarang Laba-Laba (KSLL) terhadap Beban Gempa pada Gedung Bertingkat Berdasarkan SNI 1726:2012 merupakan salah satu syarat kelulusan di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan. Ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya ditujukan kepada Dr. Ir. Erizal, M.Agr. sebagai dosen pembimbing, serta Bapak Muhammad Fauzan, S.T., M.T. dan Dr. Chusnul Arif, S.TP., M.Si. selaku dosen penguji, atas segala bimbingan, arahan dan masukan yang diberikan dalam penyelesaian skripsi ini. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Ayahanda Soemantri Darmadi dan Ibunda Sri Sarwini atas dukungannya. Ucapan terimakasih disampaikan kepada Kakak Fajar Nugroho, Kakak Wulan Mumpuni, Kakak Siti Haffita Fikriane, Febri Mulyani, Eva, Bapak Budi, dan seluruh staff PT. Katama Suryabumi atas kesediaannya dalam memberikan bantuan kepada penulis selama penelitian, juga sahabat-sahabat yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu. Skripsi ini diharapkan dapat memberi manfaat kepada berbagai pihak terutama yang terkait bidang teknik sipil dan lingkungan.
Bogor, 25 Januari 2016 Intan Kinanthi
xii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR
xi
DAFTAR TABEL
xiii
DAFTAR GAMBAR
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
xiii
DAFTAR NOTASI
xiv
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
3
Pemodelan Bangunan Gedung
3
Klasifikasi Tanah
3
Tinjauan Umum Mengenai Pondasi
4
Pembebanan Struktur Atas
8
Pembebanan Struktur Bawah
9
METODE PENELITIAN
11
Waktu dan Tempat
11
Alat dan Bahan
11
Prosedur Penelitian
11
HASIL DAN PEMBAHASAN
13
Pemodelan Struktur Bangunan
13
Spektrum Gempa
14
Analisis Struktur
17
Analisis Daya Dukung Pondasi KSLL
18
Analisis Penurunan (Settlement)
20
SIMPULAN DAN SARAN
23
Simpulan
23
Saran
23
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP
24 426 42
xiii
DAFTAR TABEL 1 2 3 4 5 6 7 8
Perbandingan skala kegempaan magnitudo, intensitas, dan PGA Hasil perhitungan berat struktur tiap lantai Nilai beban hidup dan beban mati tambahan Hasil analisis tegangan tanah maksimum Hasil analisis tegangan tanah akibat beban bangunan Hasil penyelidikan tanah Hasil analisis tegangan tanah efektif Hasil perhitungan penurunan konsolidasi
15 17 17 19 20 21 21 22
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Detail pondasi rakit Tampak atas pondasi KSLL Tampak samping pondasi KSLL Tampak atas pondasi KSLL Perbandingan proses penyebaran beban Skema prosedur penelitian Isometrik struktur gedung 8 lantai Denah lantai struktur Respon spektrum gempa rencana Spektrum gempa rencana Skema kolom yang dianalisis
5 5 6 6 7 12 13 14 16 16 19
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Tampak isometrik pondasi KSLL Tampilan 3D isometrik gedung tipikal yang dimodelkan Tampak samping dan tampak depan model gedung Peta percepatan puncak (PGA) di batuan dasar (SB) Peta respon spektra percepatan 0.2 detik (SS) Peta respon spektra percepatan 1 detik (SS) Contoh perhitungan beban mati dan beban hidup tambahan Besarnya beban hidup dan beban mati untuk gedung Hasil pengujian bor (boring) Hasil pengujian SPT Hasil pengujian tanah kedalaman BH1 di laboratorium Hasil pengujian tanah kedalaman BH2 di laboratorium Hasil pengujian tanah kedalaman BH3 di laboratorium Faktor pengaruh pondasi akibat bentuk dan kekakuannya
26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39
xiv 15 Angka poisson ratio (μ) menurut jenis tanah 16 Nilai sifat elastisitas tanah (Es) berdasarkan jenis tanah 17 Denah lantai model struktur
39 40 41
DAFTAR NOTASI m a W g C I R Wt P V U D L H La
Wa E γL qu, qa qult FK D B c γ, γb Nc, Nq, Nγ Φ KP qijin FS Si q μ ES IW Scp Cc e0
= massa bangunan = percepatan pergerakan permukaan tanah akibat getaran gempa = berat bangunan = percepatan gravitasi = koefisien gempa = faktor keutamaan struktur = faktor reduksi gempa = kombinasi dari beban mati dan beban hidup yang direduksi = tekanan tiup angin = kecepatan angin = kombinasi pembebanan = beban mati = beban hidup = beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air = beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak = beban angin = beban gempa = faktor beban = daya dukung tanah = daya dukung batas (Ultimite) = angka keamanan, berkisar antara 1.5 – 3.0 = kedalaman penanaman pondasi = lebar pondasi = kohesi tanah = berat jenis tanah = faktor daya dukung tanah = sudut geser tanah = koefisien tekanan tanah = daya dukung yang dijinkan = faktor keamanan, umumnya bernilai 3.0 = penurunan seketika = tegangan kontak = angka poisson ratio = sifat elastisitas tanah = faktor pengaruh, bergantung pada bentuk dan kekakuan pondasi = penurunan konsolidasi primer = indeks kompresi tanah = angka pori tanah
xv H ΔP Po SCS ttotal tprimer Cα St Gs A Ix, Iy Mx, My H qo U Tv Cv t
= tebal lapisan tanah = tambahan tegangan = tegangan tanah efektif = penurunan konsolidasi sekunder = waktu penurunan total = waktu penurunan konsolidasi primer = koefisien konsolidasi = penurunan total = specific gravity = luas KSLL = momen inersia luas KSLL terhadap sbumbu x dan y = momen total sejajar respektif terhadap sumbu x dan y = tebal lapisan tanah = tegangan tanah maksimum = derajat konsolidasi = waktu perencanaan = koefisien konsolidasi = waktu penurunan yang terjadi
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Indonesia merupakan salah satu negara rawan gempa yang berada pada kawasan ring of fire. Hal tersebut menurut Budiono dan Supriatna (2011) terjadi karena Indonesia terletak pada pertemuan tiga lempeng tektonik besar dunia yaitu lempeng Australia, lempeng eurasia, dan lempeng pasifik. Tingginya probabilitas terjadinya gempa di Indonesia sampai saat ini masih belum didukung oleh fasilitas struktur dan infrastruktur yang memiliki ketahanan terhadap efek gempa. Sebagian besar bangunan-bangunan tinggi di Indonesia masih belum mampu menahan beban gempa. Data statistik Badan Nasional Penanggulangan Bencana hingga bulan Agustus 2015 menunjukkan terdapat setidaknya 138 bangunan yang mengalami kerusakkan akibat gempa pada tahun 2015. Kondisi tersebut dapat terjadi karena kesalahan perhitungan pembebanan, beban yang terjadi lebih besar dari beban rencana, ataupun akibat kesalahan perencanaan pondasi. Pondasi menurut Bowles (1995) merupakan bagian dari suatu sistem rekayasa yang meneruskan beban yang ditopang oleh pondasi dan beratnya sendiri ke dalam tanah dan/atau batuan di bawahnya. Pemilihan jenis pondasi merupakan salah satu tahap penting dalam perencanaan suatu bangunan tinggi. Penggunaan dan pemilihan pondasi sangat penting terutama pada tanah yang beresiko mengalami penurunan. Pada jenis tanah ini, pondasi dalam cenderung akan dipilih sehingga biaya pembangunan akan meningkat. Haryono dan Maulana (2007) menyatakan bahwa penggunaan pondasi dalam seperti tiang pancang akan menaikkan biaya sebanyak 30%, sedangkan penggunaan pondasi dangkal harus secara presisi mempertimbangkan resiko penurunan bangunan secara tidak merata (irregular differential settlement) ditambah dengan total settlement. Konstruksi Sarang Laba-Laba (KSLL) merupakan struktur kombinasi yang memungkinkan adanya kerjasama timbal balik saling menguntungkan antara sistem pondasi plat beton pipih menerus yang dibawahnya dikakukan oleh rib-rib tegak pipih tapi tinggi dengan sistem perbaikan tanah dibawah plat atau diantara rib-rib (Haryono dan Maulana 2007). Sistem pondasi ini memiliki keuntungan meningkatkan kekakuan bangunan sehingga struktur menjadi tahan terhadap gempa. Fikriane (2014) menyatakan bahwa sejak tahun 1976 sampai tahun 2007 baru sekitar 1000 bangunan yang menggunakan pondasi KSLL. Belum banyak bangunan tinggi yang mengunakan pondasi KSLL karena dikhawatirkan terjadi penurunan yang berlebihan akibat beban bangunan. Hal tesebut memberikan kesan kurang populernya sistem pondasi ini di Indonesia. Penelitian dilakukan untuk merancang pondasi konstruksi sarang laba-laba untuk model bangunan hipotetik 8 lantai dan menganalisis kekuatan pondasi terhadap beban kombinasi ultimate serta memahami langkah-langkah perhitungan dalam perencanaan bangunan tinggi tahan gempa berdasarkan SNI 03-1726-2012 tentang Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung dan non-gedung.
2
Perumusan Masalah Penelitian mengenai analisis kekuatan pondasi konstruksi sarang laba-laba (KSLL) terhadap beban gempa pada gedung bertingkat berdasarkan SNI 1726-2012 dengan rumusan masalah yang diuraikan sebagai berikut. 1. Diperlukannya struktur gedung bertingkat yang mampu menahan beban gempa. 2. Pondasi KSLL terbukti mampu menahan beban gempa, namun masih jarang digunakan di Indonesia. 3. Pondasi KSLL umumnya digunakan pada struktur yang melebar secara horizontal dan jarang digunakan pada gedung bertingkat. 4. Belum banyaknya penelitian yang berkaitan dengan pondasi KSLL di Indonesia. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk melakukan perancangan dan analisis kekuatan pondasi konstruksi sarang laba-laba (KSLL), yaitu: 1. Memodelkan gedung hipotetik 8 lantai di lokasi yang direncanakan. 2. Menghitung besarnya reaksi perletakkan ultimate pada bangunan 8 lantai yang dimodelkan. 3. Mengetahui kekuatan pondasi KSLL untuk mendukung beban gempa pada bangunan bertingkat berdasarkan SNI 1726:2012. 4. Mengetahui besar tegangan tanah maksimum, tegangan tanah yang ditimbulkan akibat pembebanan bangunan struktur atas, tegangan tanah efektif dan penurunan yang terjadi pada jenis tanah di lokasi yang direncanakan. 5. Menganalisis keamanan penggunaan pondasi KSLL untuk gedung bertingkat 8 lantai di lokasi yang direncanakan. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi yang bermanfaat bagi banyak pihak yang terkait di bidang konstruksi mengenai penggunaan pondasi sarang laba-laba. Selain itu, diharapkan pondasi KSLL dapat lebih banyak diaplikasikan di Indonesia jika berdasarkan hasil penelitian memenuhi standar yang diacu. Penelitian ini diharapkan mampu memberikan informasi mengenai kekuatan pondasi KSLL berdasarkan nilai daya dukung pondasi, tegangan tanah maksimum dan akibat beban bangunan, tegangan tanah efektif, dan penurunan yang terjadi. Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian ini meliputi proses perhitungan dan analisis struktur pondasi KSLL terhadp beban gempa, yang diuraikan sebagai berikut. 1. Struktur model gedung dibagi menjadi dua bagian, yaitu struktur atas berupa bangunan utama dan struktur bawah berupa pondasi KSLL. 2. Struktur yang dianalisis adalah gedung hipotetik dengan tinggi 8 lantai. 3. Efek P-delta dan beban angin diabaikan. 4. Analisis struktur dilakukan dengan program ETABS 9.7.0 dan SAP 2000 versi 14. 5. Asumsi seluruh perletakan merupakan perletakan jepit.
3
6. Struktur gedung yang dianalisis hanya pondasi KSLL meliputi daya dukung tanah, tegangan tanah, dan penurunan (settlement).
TINJAUAN PUSTAKA Pemodelan Bangunan Gedung Struktur bangunan gedung terdiri atas dua bangunan utama, yaitu struktur bangunan bawah dan struktur bangunan atas. Struktur bangunan bawah, yaitu struktur bangunan yang berada di bawah permukaan tanah yang lazim disebut fondasi. Fondasi berfungsi sebagai pendukung struktur bangunan diatasnya untuk diteruskan ke tanah dasar. Sedangkan struktur bangunan atas yaitu struktur bangunan yang berada diatas permukaan tanah, yang meliputi: struktur atap, struktur pelat lantai, struktur balok, struktur kolom, dan struktur dinding geser. Struktur balok dan kolom menjadi satu kesatuan yang kokoh dan sering disebut sebagai kerangka (portal) dari suatu gedung (Asroni 2010). Tahapan paling awal sebelum dapat dilakukan analisa struktur menurut Dewobroto (2004) adalah pembuatan model struktur, yaitu membuat simulasi perilaku fisik struktur yang nyata sehingga dapat diproses melalui pendekatan numerik menggunakan bantuan komputer. Permodelan tidak terbatas hanya pada bagaimana menyiapkan data komputer, tetapi model yang dibuat harus disesuaikan dengan struktur yang akan dianalisis. Identifikasi permasalahan melalui pemodelan memungkinkan penyusunan suatu model analisis yang dibatasi oleh ketersediaan metode penyelesaiannya. Semakin sederhana model yang dibuat, semakin mudah penyelesaiannya, demikian juga sebaliknya. Meskipun demikian, suatu model yang kompleks tidak menjamin dapat memberi simulasi yang terbaik dari perilaku fisik aslinya. Klasifikasi Tanah Tanah menurut Ahmed et.al. (2014) merupakan material kompleks yang memiliki sifat berbeda pada dilakukan pembebanan primer, penghilangan beban, dan saat kembali diberikan beban. Purwanto (2012) menyatakan bahwa tanah memiliki peran penting pada suatu pekerjaan konstruksi karena hampir semua bangunan dibangun di atas tanah. Fikriane (2014) menyatakan bahwa sistem klasifikasi tanah berguna dalam perancangan pondasi karena dapat memprediksi perilaku tanah berdasarkan jenis dan sifat tanah tersebut. Sistem klasifikasi tanah tersebut di antaranya adalah klasifikasi tanah berdasarkan sistem Unified dan sistem AASHTO. Sistem Unified secara umum membagi tanah ke dalam dua kelompok yaitu tanah berbutir kasar dan tanah berbutir halus. Sistem AASHTO mengelompokkan tanah ke dalam delapan kelompok yaitu A-1 sampai A-7, dan A8 berupa tanah gambut.
4
Tinjauan Umum Mengenai Pondasi Sebagian besar bangunan sipil didukung oleh tanah. Bangunan sipil terbagi atas dua bagian yaitu bangunan di atas tanah (upper structure) dan bangunan di bawah tanah (sub structure) yang menghubungkan bangunan atas dan tanah pendukung (Wesley 1997). Pondasi didefinisikan oleh Hardiyatmo (2011) sebagai bagian terendah dari bangunan yang meneruskan beban bangunan ke tanah atau batuan yang ada di bawahnya. Desain pondasi menurut Al-Taie et.al. (2015) harus memenuhi batas penurunan yang disyaratkan. Ath-Thaariq et.al. (2013) menyatakan pemilihan pondasi merupakan tahapan penting dalam perancangan sistem konstruksi. Bowles (1979) menyatakan jika tanah pendukung yang dijumpai adalah tanah yang bermasalah seperti tanah lunak, maka pemilihan jenis pondasi akan lebih sulit. Permasalahan utama bangunan di atas tanah lunak adalah daya dukung dan penurunannya. Das (1995) membedakan pondasi berdasarkan kedalaman tertanam di dalam tanah, yaitu pondasi dangkal (shallow foundation) dan pondasi dalam (deep foundation). Pondasi dangkal menurut Fikriane (2014) adalah pondasi yang digunakan pada kedalaman 0.8 – 1 m, karena daya dukung tanah telah mencukupi. Pondasi dangkal menyalurkan beban-beban struktur ke bagian lapisan permukaan tanah. Pondasi dangkal merupakan sistem pondasi yang mendukung bebannya secara langsung, seperti pondasi telapak, pondasi memanjang, dan pondasi rakit. Pondasi dalam didefinisikan oleh Hardiyatmo (2011) sebagai pondasi yang meneruskan beban bangunan ke tanah keras yang terletak relatif jauh dari permukaan, seperti pondasi sumuran dan pondasi tiang. Pondasi KSLL merupakan pengembangan dan modifikasi dari pondasi rakit, sehingga dalam perhitungannya berkaitan dengan perhitungan pondasi rakit. Pondasi Rakit (Raft/ Mat Fondation) Pondasi rakit (raft foundation atau mat foundation), termasuk jenis pondasi dangkal, berwujud slab beton yang besar dan luas yang berfungsi meneruskan beban melalui sekumpulan kolom atau dinding ke lapisan tanah dibawahnya (Das, 1999). Pondasi rakit dapat digunakan bilamana tanah dasar mempunyai daya dukung rendah dan atau harus mendukung beban kolom yang besar (Mentang et al. 2013). Pondasi ini dianjurkan digunakan oleh Hardiyatmo (2011) pada tanah lunak atau bila jarak antar susunan kolom bangunan sedemikian dekat di semua arah, sehingga bila dipakai pondasi telapak sisi-sisinya akan berhimpitan satu sama lain. Pondasi rakit menurut Mentang et al. (2013) merupakan alternatif pilihan yang baik dilihat dari faktor eksternal, yaitu proses pelaksanaan yang tidak memberi dampak pada lingkungan sekitar atau bangunan di sekitarnya. Pondasi rakit digunakan bila tanah dasar memiliki daya dukung yang rendah dan/ atau beban kolom yang begitu besar sehingga lebih dari 50% luas bangunan diperlukan untuk mendukung pondasi jika menggunakan pondasi telapak sebar konvensional. Perencanaan pondasi rakit harus mempertimbangkan beberapa nilai. Nilainilai tersebut adalah panjang pondasi (L), lebar pondasi (B), dan tebal pondasi (Z). Selain itu, kedalaman penanaman pondasi (D) dan kedalaman total (DZ) yang tepat sangat penting untuk diketahui sehingga desain pondasi aman. Bentuk dan bagianbagian pondasi rakit ditampilkan pada Gambar 1.
5
Gambar 1 Detail pondasi rakit Pondasi Konstruksi Sarang Laba-laba Pondasi KSLL merupakan pengembangan dan modifikasi dari pondasi rakit. Modifikasi pondasi rakit dilakukan melalui pengisian rib-rib dengan tanah sisa pada pekerjaan tanah serta sistem perbaikan tanah melalui penempatan pelat di sisi atas rib. Pondasi KSLL didefinisikan Haryono dan Maulana (2007) sebagai kombinasi konstruksi bangunan bawah konvensional yang merupakan perpaduan pondasi plat beton pipih menerus yang di bawahnya dikakukan oleh rib-rib tegak yang pipih tinggi dan sistem perbaikan tanah di antara rib-rib. Pondasi ini menurut Purwanto (2012) dikembangkan pada tahun 1975 oleh Ryantori dan Sutjipo. Pembesian plat pondasi di daerah kolom selalu berbentuk peak-petak segitiga seperti sarang laba-laba dan bentuk jaringannya yang tarik-menarik bersifat monolit yaitu berada dalam satu kesatuan. Hak paten, pengembangan, pemasaran dan pelaksanaannya saat ini dimiliki oleh PT. Katama Suryabumi, sehingga segala informasi terkait pondasi KSLL dimiliki PT. Katama Suryabumi.
Gambar 2
(a) (b) Tampak atas pondasi KSLL (a) pekerjaan konstruksi rib dan (b) pekerjaan pemadatan tanah dan pasir
Secara umum pondasi KSLL terdiri dari 3 bagian yaitu plat, rib/rusuk, dan pengisi berupa pasir atau tanah. Kombinasi tersebut menghasilkan sistem pondasi
6
yang kaku dengan kekakuan (rigidity) yang lebih tinggi dari sistem pondasi konvensional lainnya melalui interaksi dengan tanah pendukungnya. Plat konstruksi pada KSLL dapat bekerja dengan baik terhadap beban-beban vertikal kolom, bila ditinjau dari perbandingan penurunan dan pola keruntuhan. Rib KSLL berfungsi sebagai penyebar tegangan atau gaya-gaya yang bekerja pada kolom. Pasir pengisi dan tanah dipadatkan berfungsi untuk menjepit rib-rib konstruksi terhadap lipatan puntir. Pondasi ini menurut PT. Katama Suryabumi terdiri dari dua pekerjaan konstruksi, yaitu pekerjaan perbaikan tanah dan konstruksi beton. Konstruksi beton pondasi KSLL berupa pelat pipih menerus yang dibawahnya dikakukan oleh rib-rib tegak yang pipih tetapi tinggi. Apabila ditinjau dari segi fungsinya, rib-rib tersebut ada 3 (tiga) macam yaitu rib konstruksi, rib settlement dan rib pengaku. Penempatan/susunan rib-rib tersebut sedemikian rupa, sehingga denah atas membentuk petak-petak segitiga dengan hubungan yang kaku (rigid) (Haryono dan Maulana 2007; Fikriane 2014). Bentuk pondasi KSLL ditampilkan pada Gambar 3 dan 4.
Gambar 3 Tampak samping pondasi KSLL
Gambar 4 Tampak atas pondasi KSLL Keterangan: 1a = pelat beton pipih menerus 1b = rib konstruksi 1c = rib settlement 1d = rib pembagi 2a = urugan pasir dipadatkan 2b = urugan tanah dipadatkan 2c = lapisan tanah asli yang ikut terpadatkan
7
Perbedaan antara pondasi rakit dan pondasi KSLL adalah adanya pengaruh kekakuan ekivalen dan peletakan pelat pada pondasi KSLL. Haryono dan Maulana (2007) menggambarkan pengaruh kedua hal tersebut terhadap proses penyebaran beban yang ditampilkan pada Gambar 5. Penyebaran beban pada pondasi KSLL akibat P1 dan P2 pada kolom diteruskan ke tanah dasar dengan sudut penyebaran 45o. Beban-beban tersebut kemudian disebarkan menjadi beban yang nilainya lebih kecil secara merata untuk melawan tekanan tanah w.
A. Pondasi rakit
B. Pondasi semacam KSLL dengan pelat di letakkan di bawah
C. Pondasi KSLL
Gambar 5 Perbandingan proses penyebaran beban Perhitungan daya dukung pondasi diperlukan untuk mengetahui besarnya kemampuan pondasi untuk mendukung beban bangunan di atasnya tanpa terjadi keruntuhan geser. Daya dukung pondasi KSLL secara teoritis menurut PT. Katama Suryabumi 50% lebih kuat dibandingkan dengan daya dukung pondasi rakit atau 1.5 kali daya dukung pondasi rakit. Hal tersebut terjadi karena secara struktur KSLL memiliki kekakuan yang lebih tinggi dari pondasi rakit. Sistem pemadatan tanah yang efektif juga menambah daya dukung tanah dibawahnya. Tegangan geser bekerja pada rib keliling terluar dari KSLL, sehingga pondasi semakin kaku. Penyebaran beban KSLL dimulai dari pelat rib bagian atas, sehingga tegangan yang timbul pada lapisan tanah pendukung menyebar secara merata.
8
Pembebanan Struktur Atas Tahap perencanaan pembebanan untuk struktur bangunan tahan gempa adalah perencanaan beban mati, beban hidup, dan beban gempa. Berdasarkan Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2002) struktur bangunan tahan gempa harus mampu menahan pembebanan yang terjadi. Imran dan Hendrik (2010) menyatakan bahwa perhitungan pengaruh beban gempa dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa metode, diantaranya analisis beban gempa statik ekivalen, analisis ragam spektrum respons, dan analisis respon dinamik riwayat waktu. DPMB (1981) menyebutkan bahwa ada dua kombinasi pembebanan yang perlu ditinjau pada struktur yaitu kombinasi pembebanan tetap dan kombinasi pembebanan sementara. Kombinasi pembebanan tetap menanggap beban bekerja secara terus-menerus pada struktur selama umur rencana akibat beban mati dan beban hidup. Kombinasi pembebanan sementara tidak bekerja secara terus-menerus pada stuktur, tetapi pengaruhnya tetap diperhitungkan dalam analisis struktur. Kombinasi pembebanan ini disebabkan oleh bekerjanya beban mati, beban hidup, dan beban gempa. Kombinasi pembebanan untuk perencanaan struktur bangunan gedung yang sering digunakan di Indonesia dihitung dengan persamaan (1) dan (2). U = 1.2 D + 1.6 L + 0.5 (La atau H) ................................................................................. (1) U = 1.2 D + 1.0 L ...................................................................................................................... (2) Berdasarkan SNI 03-1726-2012 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non-gedung, kombinasi pembebanan pada struktur gedung harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan dihitung dengan persamaan (3) sampai persamaan (8). U = 1.4 D...................................................................................................................................... (3) U = 1.2 D + 1.6 L + 0.5 (Lr atau R) .................................................................................. (4) U = 1.2 D + 1.6 (Lr atau H) + ( L atau 0.5 W) ............................................................. (5) U = 1.2 D + 1.0 W + L + 0.5 (Lr atau R) ....................................................................... (6) U = 1.2 D + 1.0 E + L ............................................................................................................. (7) U = 0.9 D + (1.3 W atau 1.0 E) .......................................................................................... (8) Faktor beban γ L = 0.5 apabila L < 5 kPa, dan γ L = 1 apabila L ≥ 5 kPa.
9
Pembebanan Struktur Bawah Analisis struktur bawah dilakukan untuk memperoleh kesimpulan kemampuan tanah dalam menahan beban. Analisis ini memerlukan beberapa langkah perhitungan di antaranya perhitungan koefisian daya dukung berdasarkan Meyerhof atau Terzaghi, daya dukung izin, dan tegangan tanah. Daya Dukung Tanah Daya dukung atau kapasitas dukung tanah (bearing capacity) menurut Hardiyatmo (2011) menyatakan tahanan geser tanah untuk melawan penurunan akibat pembebanan. Daya dukung batas (ultimate bearing capacity) adalah beban maksimum per satuan luas, yaitu ketika tanah masih dapat mendukung beban tanpa mengalami keruntuhan dengan asumsi tanah tepat akan mengalami keruntuhan. Besar daya dukung yang diijinkan sama dengan daya dukung batas dibagi angka keamanan, seperti pada persamaan (9). qu = qult / FK .............................................................................................................................. (9) Teori yang digunakan dalam menghitung daya dukung tanah berdasarkan Mentang et al. (2013) diantaranya adalah analisis Terzaghi, analisis Meyerhof, persamaan Brinch Hansen, dan persamaan Vesic yang berlaku untuk pondasi dangkal (DB). Perhitungan daya dukung yang digunakan adalah analisis Meyerhof yang umum digunakan dalam analisis pondasi KSLL. Meyerhof dalam Bowles (1995) menyarankan persamaan daya dukung yang mirip dengan rumus Terzaghi namun memasukkan suatu faktor bentuk Sq, faktor kedalaman dc, dan faktor kemiringan ii. Perhitungan daya dukung tanah berdasarkan persamaan Meyerhof menggunakan persamaan (10). qu = c Nc sc dc + Df γ Nq sq dq + 0.5 γ B Nγ sγ dγ ................................................... (10) Besarnya nilai Nc, Nq, dan Nγ menurut Fikriane (2014) bergantung pada sudut geser tanah. Perhitungan daya dukung tanah membutuhkan informasi berat volume tanah, kohesi tanah, dan sudut geser tanah. Faktor-faktor bentuk, kedalaman, dan kemiringan tersebut dihitung menggunakan Persamaan 11. Nilai sc, dc, dan ic berlaku untuk semua Φ, sedangkan nilai sq, dq, dan iq berlaku bagi Φ > 10o, nilai sγ, dγ, berlaku untuk iγ Φ = 10o. sc = 1+0.2 kp (B/L)................................................................................................................ (11) sq = s = 1+0.1 Kp (B/L)...................................................................................................... (12) sq = sγ = 1.................................................................................................................................. (13) dc = 1+0.2 Kp (D/B) ......................................................................................................... (14) dq = dγ = 1+0.1 Kp (D/B) .............................................................................................. (15) dq = dγ = 1................................................................................................................................. (16) ic = iq = (1- (θo/90o))............................................................................................................ (17) iγ = (1- (θo/90o)) ................................................................................................................... (18) iγ = 1............................................................................................................................................. (19) Faktor-faktor kapasitas dukung yang diusulkan oleh Meyerhof dalam Hardiyatmo (2011) dihitung dengan persamaan (20), (21), dan (23).
10
Nc = (Nq – 1) ctg φ.................................................................................................................. (20) Nq = tg2 (45o + φ/2) e(π tg φ)............................................................................................... (21) Nγ = (Nq – 1) tg (1.4 φ)......................................................................................................... (22) Tegangan Tanah Tegangan tanah maksimum merupakan tegangan tanah maksimum yang dialami oleh tanah apabila tanah tersebut terkena keseluruhan beban bangunan. Nilai ini dibutuhkan dalam perancangan pondasi dan dihitung dengan persamaan (23) dan (24) (Hardiyatmo 2011). qo = {(R/A) ± ((My×x)/Iy) ± ((Mx×y)/Ix)} ........................................................... (23) Perhitungan selanjutnya adalah perhitungan tegangan tanah akibat beban bangunan. Tegangan tanah akibat beban bangunan merupakan tegangan tanah yang terjadi karena adanya pembebanan secara vertikal dari bangunan di atas pondasi. Tegangan tanah dihitung dengan persamaan (24). ΔP = (q×B×L)/[(B+H)×(L+H)] ................................................................................... (24) Tegangan tanah efektif merupakan tegangan dalam tanah yang dipengaruhi oleh gaya-gaya dari air yang terdapat di dalam tanah. Berat tanah yang terendam oleh air disebut berat tanah efektif, sedangkan tegangan yang terjadi disebut tegangan efektif. Untuk menghitung nilai tegangan tanah efektif pada kedalaman tertentu, digunakan persamaan (25). Tegangan tanah efektif pada kedalaman tertentu dimana air mulai muncul dihitung dengan persamaan (26). Po = γb × h .............................................................................................................................. (25) Po = Po’ + ( γb - γw ) × h .................................................................................................. (26) Penurunan pada Tanah (Settlement) Desain geoteknik menurut Sall et.al. (2013) umumnya didasarkan pada penentuan displacement akibat pembebanan pada tanah. Suatu pondasi akan aman apabila penurunan (settlement) tanah yang disebabkan oleh beban masih dalam batas yang diperbolehkan. Faktor lain dari angka keamanan yang harus diperhatikan adalah besarnya penurunan pondasi yang diijinkan. Penurunan pondasi yang disebabkan oleh beban batas berkisar antara 5% sampai dengan 25% dari lebar pondasi untuk tanah berpasir, dan antara 3% sampai dengan 15% dari lebar pondasi untuk tanah lempung. Penurunan pondasi akibat beban yang bekerja pada pondasi dapat diklasifikasikan dalam dua jenis penurunan, yaitu penurunan seketika dan penurunan konsolidasi. Penurunan seketika adalah penurunan yang langsung terjadi begitu pembebanan bekerja atau dilaksanakan, biasanya terjadi berkisar antara 0 – 7 hari dan terjadi pada tanah lanau, pasir dan tanah liat yang mempunyai derajat kejenuhan (Sr %) < 90%. Penurunan seketika yang dikembangkan oleh Timoshenko-Goodier dihitung dengan persamaan (27) (Surjandari 2007). Si = q B [ (1 – μ2) / Es ] Iw ................................................................................................ (27) Nilai faktor pengaruh atau faktor Newmark (IW) menurut Mentang et al. (2013) tergantung pada bentuk pondasi dan kekakuan pondasi. Nilai tersebut dapat diperoleh melalui nilai perbandingan panjang dan lebar pondasi. Nilai faktor
11
Newmark dapat diperoleh melalui Lampiran 14 (a) menggunakan nilai perbandingan antara panjang dan lebar pondai tersebut. Perhitungan selanjutnya adalah perhitungan penurunan kosolidasi. Penurunan konsolidasi menurut Fikriane (2014) adalah penurunan yang diakibatkan keluarnya air dalam pori tanah akibat beban yang bekerja pada pondasi. Besarnya penurunan konsolidasi ditentukan oleh waktu pembebanan dan terjadi pada tanah jenuh (Sr = 100%), mendekati jenuh (Sr = 90%-100%) atau pada tanah berbutir halus (K ≤ 10-6 m/s). Penurunan konsolidasi dihitung dengan persamaan (28) dan penurunan total dihitung dengan persamaan (29). Waktu penurunan yang terjadi dihitung dengan persamaan (30) Scp = [ ( Cc × H ) / ( 1 + eo ) ] × log [ ( Po + ΔP ) / Po ] ........................................ (28) St = Si + Scp + Scs .................................................................................................................... (29) t = ( Tv × H2 ) / Cv ............................................................................................................... (30)
METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ini dilakukan mulai bulan Juli hingga November 2015. Penelitian ini dilaksanakan di sekitar Lingkar Kampus dan Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan pada penelitian adalah Laptop/komputer, Software ETABS 9.7.0, Software SAP2000 versi 14, Ms. Office 2010, Data sekunder yang diperoleh dari Laporan Penyelidikan Tanah Rencana Pembangunan Pabrik Rancaekek-Bandung yang telah dilakukan oleh PT. Arkindo, SNI 03-17262012 (BSN 2012a) tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non-gedung, SNI 03-2847-2002 (BSN 2002b) tentang Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung, serta Peta Hazard Gempa Indonesia 2010. Prosedur Penelitian Penelitian dilakukan terdiri dari beberapa tahapan. Tahap pertama adalah pengumpulan data-data. Selanjutnya dilakukan pemodelan dan perencanaan struktur, berupa gedung hipotetik 8 lantai yang typical. Gedung yang dimodelkan direncanakan berfungsi sebagai rumah sakit karena faktor keutamaan gempanya yang relatif tinggi sehingga efek beban gempa lebih tergambarkan. Tinggi model gedung adalah 8 lantai supaya efek pembebanan terutama akibat beban gempa serta kontribusi pondasi KSLL dalam mendukung beban gedung bertingkat dapat dijelaskan. Pondasi KSLL umumnya digunakan untuk bangunan bertingkat rendah
12
(2-3 lantai) dan bersifat melebar. Pemodelan gedung setinggi 8 lantai ini berfungsi menunjukan reaksi dan ketahanan pondasi KSLL melalui nilai daya dukung dan penurunan yang terjadi. Standar perencanaan yang digunakan dalam pemodelan ini di antaranya Peraturan Perencanaan Tahan Gempa untuk Gedung SNI 1726:2012, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Gedung SNI 2847:2012, Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung PPPURG 1987, Peraturan Pebebanan Indonesia 1983. Pemodelan dilakukan menggunakan Software SAP 2000 versi 14 dan ETABS 9.7.0. Mulai
Kontraktor dan konsultan
Peta Gempa Indonesia, SNI Beton, SNI Gempa, PPIUG, Laporan Penyelidikan Tanah
Pengumpulan Data
Percepatan Spektra Bandung
Pemodelan Struktur Analisis Pembebanan
Analisis Struktur -
Pembebanan tiap kolom Kombinasi Beban Beban Struktur bangunan
Kapasitas dukung izin
Penurunan pada tanah Lempung
Perancangan Pondasi rakit dan KSLL
Penyusunan laporan akhir
Selesai
Gambar 6 Skema prosedur penelitian Spektrum gempa dibuat menggunakan peta hazard gempa Indonesia 2010 dengan percepatan spektra periode pendek dan periode 1.0 detik. Klasifikasi tanah diperoleh melalui analisis data sekunder Laporan Penyelidikan Tanah Rencana
13
Pembangunan Pabrik Rancaekek-Bandung yang telah dilakukan oleh PT. Arkindo. Analisis pembebanan kemudian dilakukan dengan software SAP 2000 dan ETABS 9.7.0 untuk mendapatkan gaya-gaya dalam yang bekerja pada struktur. Beban yang dianalisis meliputi beban mati, beban hidup, dan beban gempa. Analisis struktur dilakukan setelah gaya-gaya dalam didapatkan menggunakan software SAP 2000 dan ETABS 9.7.0. Terakhir, dilakukan analisis pondasi KSLL berupa analisis daya dukung dan penurunan yang terjadi.
HASIL DAN PEMBAHASAN Pemodelan Struktur Bangunan Kriteria desain untuk struktur bangunan tahan gempa mensyaratkan bahwa bangunan harus didesain agar mampu menahan beban gempa 500 tahunan sesuai SNI gempa yang berlaku (Imran dan Fajar 2010). SNI gempa yang berlaku di Indonesia adalah SNI 03-1726-2012. SNI 03-1726-2012 mendasarkan beban gempa untuk desain sebagai gempa kuat. Struktur bangunan tahan gempa dalam prosedur ini pada prinsipnya boleh direncanakan mengalami reduksi beban gempa oleh faktor reduksi modifikasi respon struktur (faktor R). Dengan penerapan konsep ini, pada saat gempa kuat terjadi elemen-elemen struktur bangunan tertentu boleh mengalami plastifikasi (kerusakan) sebagai sarana pendisipasian energi gempa yang diterima struktur.
Gambar 7 Isometrik struktur gedung 8 lantai Pemodelan struktur dilakukan menggunakan program ETABS 9.7.2 dengan perencanaan Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK). Pemodelan dilakukan untuk mendapatkan prakiraan beban ultimate suatu gedung 8 lantai. Struktur yang dimodelkan merupakan gedung hipotetik typical 8 lantai yang difungsikan sebagai gedung rumah sakit. Pemilihan fungsi model gedung sebagai rumah sakit adalah karena faktor keutamaan gempa yang relatif tinggi sehingga
14
diharapkan dapat mewakili pembebanan akibat gempa dengan lebih baik. Tinggi gedung yang dimodelkan setinggi 8 lantai dimaksudkan untuk memperlihatkan reaksi pondasi KSLL akibat pembebanan gedung tinggi. Struktur direncanakan di daerah Bandung dengan percepatan batuan dasar SS sebesar 1.2 dan S1 sebesar 0.4. Berdasarkan SNI 1726:2012 faktor keutamaan gempa untuk rumah sakit (I) sebesar 1.5. Pemodelan struktur rumah sakit ditampilkan pada Gambar 7 dan 8. Gambar 7 memperlihatkan gambaran isometrik struktur gedung hipotetikal yang dimodelkan. Gambar 8 memperlihatkan denah lantai dan penempatan kolom pada struktur. Detail denah dan kode kolom berdasarkan pemodelan melalui program ETABS ditampilkan pada Lampiran 4. Penentuan dimensi awal elemenelemen struktur diperoleh melalui tahapan desain preliminary berdasarkan tahapan perencanaan gedung oleh Riza (2010) dengan mempertimbangkan panjang bentang elemen-elemen struktur terkait. Elemen-elemen struktur kolom dan dinding geser didesain memiliki dimensi penampang tetap kecuali pada wilayah atap. Elemenelemen struktur balok dan pelat lantai juga didesain memiliki dimensi tetap.
Gambar 8 Denah lantai struktur Detail denah pada Gambar 8 ditunjukkan lebih jelas pada Lampiran 16. Struktur gedung didesain menggunakan bahan beton bertulang dengan mutu beton K300, mutu baja tulangan BJ24, dan baja profil BJ40. Tipe balok dan dimensi yang digunakan adalah TB1 (40x80 cm2), TB2 (30x50 cm2), B1 (40x70 cm2), B2 (20x50 cm2), BA (30x60 cm2), dan BB (20x40 cm2). Perencanaan kolom memperhitungkan seluruh beban vertikal yang bekerja pada kolom. Elemen dan dimensi kolom yang digunakan pada pemodelan ini adalah K1 (70x70 cm2) dan K2 (20x20 cm2). Spektrum Gempa Berdasarkan SNI-03-1726-2012, Indonesia ditetapkan terbagi dalam 6 kelas situs dengan kelas situs SA adalah wilayah dengan jenis tanah berupa batuan keras dan kelas situs SF yang merupakan jenis tanah khusus. Penetapan kelas situs berdasaran SNI tersebut didasarkan pada nilai param kecepatan rata-rata gelombang geser vs dan tahanan penetrasi standar lapangan rata-rata N. Berdasarkan hasil analisis Laporan Penyelidikan Tanah Rencana Pembangunan Pabrik RancaekekBandung yang telah dilakukan oleh PT. Arkindo (Lampiran 9), diperoleh nilai N
15
sebesar 23.35. Nilai N tersebut berada pada range 15 < N < 50, sehingga klasifikasi site adalah tipe SD dan jenis tanah D atau tanah sedang. Gempa yang destruktif menurut Adepelumi et.al. (2011) muncul pada jarak tertentu dari margin lempengan dan dikenal sebagai gempa intra-lempengan. Penentuan kekuatan gempa bumi menurut Sudibyakto (2000) diukur menggunakan tiga skala, yaitu skala richter, intensitas, dan percepatan batuan dasar maksimum (PGA). Skala richter merupakan ukuran kekuatan gempa berdasarkan energi yang dilepaskan di pusat gempa. Tabel 1 Perbandingan skala kegempaan magnitudo, intensitas, dan PGA Jumlah per tahun
Skala Intensitas Modified Mercalli (MMI)
PGA (g)
800,000
I
-
30,000
II dan III
-
Dirasakan oleh banyak orang
4,800
IV
-
Dirasakan oleh setiap orang
1,400
Kerusakan bangunan kecil
500
Kerusakan banyak bangunan
100
V VI dan VII VIII dan IX
0.03-0.04 0.06-0.07 dan 0.10-0.15 0.25-0.30 dan 0.50-0.55
15
X
>0.6
4
XI
>0.6
satu kali dalam 510 tahun
XII
>0.6
Magnitudo (Skala Richter)
Efek karakteristik goncangan skala pada daerah berpenduduk
<3.4 3.5-4.2
Hanya terekam oleh seismograf Dirasakan oleh beberapa orang
4.3-4.8 4.9-5.4 5.5-6.1 6.2-6.9
7.0-7.3 7.4-7.9
>8.0
Kerusakan serius, jembatanjembatan terpuntir, temboktembok retak Kerusakan besar, bangunanbangunan ambruk Kerusakan total, gelombanggelombang terasa di permukaan tanah, benda-benda terlempar
Intensitas gempa digunakan untuk menggambarkan tingkat kerusakan yang diakibatkan oleh efek gempa yang terekam di lapangan. Skala ini digunakan untuk menentukan kekuatan getaran tanah akibat suatu gempa melalui respon orang atau bangunan yang terasa saat gempa berlangsung di suatu lokasi. Skala PGA (Peak Ground Acceleration) merupakan skala yang digunakan untuk menggambarkan percepatan batuan dasar maksimum. Hubungan masing-masing skala kegempaan berdasarkan Skinner dan Porter (1992) dan Bolt (1993) ditampilan pada Tabel 1. Spektrum respon rencana desain dibuat berdasarkan data percepatan batuan dasar yang berada di kota Bandung. Percepatan batuan dasar di kota Bandung adalah SS sebesar 1.2 dan S1 sbesar 0.4. Respon spektrum gempa kelas situs SD dihitung berdasarkan pasal 6.4 pada SNI 1726-2012 (Gambar 9). Hasil perhitungan respon spektrum gempa rencana tersebut ditampilkan pada Gambar 10.
16
Gambar 9 Respon spektrum gempa rencana (BSN 2012) 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 Sa 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
T
Gambar 10 Spektrum gempa rencana kelas situs SD dengan klasifikasi tanah sedang dengan nilai SS sebesar 1.2 dan S1 sebesar 0.4. Analisis beban gempa statik ekivalen dilakukan untuk mengetahui pengaruh beban gempa terhadap model struktur. Struktur bangunan yang dianalisis merupakan struktur bangunan gedung beraturan SRPMK yang terdiri dari 8 lantai. Sifat struktur yang beraturan menyebabkan perhitungan pengaruh beban gempa dapat dilakukan menggunakan analisis beban gempa statik ekivalen. Pengaruh beban gempa pada metode ini hanya ditentukan oleh respon struktur ragam pertama. Perhitungan berat tiap lantai gedung dengan karakteristik yang telah diuraikan sebelumnya ditampilkan pada Tabel 2. Perhitungan tersebut meliputi berat akibat berat sendiri elemen-elemen struktur dan berat akibat beban hidup total yang membebani struktur. Beban sendiri struktur dapat langsung diperoleh melalui program ETABS 9.7.0. sedangkan beban hidup tambahan dan beban mati tambahan perlu dihitung terpisah. Riza (2010) menyatakan bahwa porsi beban hidup pada bangunan gedung umum yang bersifat tetap adalah sebesar 30% dari beban hidup totalnya. Berdasarkan hasil perhitungan, berat total struktur adalah 13,336.35 ton.
17
Tabel 2 Hasil perhitungan berat struktur tiap lantai Beban mati tambahan
Beban hidup tambahan
Beban sendiri
(kg)
(kg)
(kg)
TIE BEAM
157,117.87
107,045.73
1,194,582.76
1,458,746.36
LANTAI I
375,872.82
107,045.73
1,164,673.87
1,647,592.42
LANTAI II
375,872.82
107,045.73
1,164,673.87
1,647,592.42
LANTAI III
375,872.82
107,045.73
1,164,673.87
1,647,592.42
LANTAI IV
375,872.82
107,045.73
1,164,673.87
1,647,592.42
LANTAI V
375,872.82
107,045.73
1,164,673.87
1,647,592.42
LANTAI VI
375,872.82
107,045.73
1,164,673.87
1,647,592.42
LANTAI VII
239,129.16
42,817.88
1,164,673.87
1,446,620.92
0
42,817.88
502,612.003
545,429.89
Lantai
ATAP
Total (kg)
Analisis Struktur Perencanaan suatu sistem pondasi sangat bergantung kepada besarnya reaksi yang ditimbulkan pada support atau reaksi perletakannya. Besarnya reaksi perletakkan dipengaruhi oleh komponen-komponen beban yang terjadi pada bangunan. Kombinasi komponen pembebanan terbesar dijadian sebagai beban ultimate yang akan digunakan dalam perencanaan struktur bawah. Tabel 3 Nilai beban hidup dan beban mati tambahan Kolom
Fz (ton)
Kolom
Fz (ton)
1
307.08
21
511.58
2
517.26
22
868.22
3
518.95
23
871.27
4
299.10
24
502.84
5
446.36
25
490.98
6
705.21
26
841.73
7
839.39
27
861.42
8
507.86
28
512.60
9
515.44
29
515.55
10
818.62
30
817.93
11
630.72
31
646.11
12
310.86
32
309.63
13
512.33
33
445.42
14
861.56
34
705.99
15
836.62
35
840.64
16
491.42
36
508.82
17
503.00
37
307.10
18
871.39
38
516.97
19
868.16
39
518.80
20
511.50
40
298.47
18
Reaksi perletakan ini terjadi pada support yang juga berada pada titik-titik ditempatkannya kolom. Pembesian plat pondasi di daerah kolom membentuk jaringan yang tarik-menarik dan bersifat monolit. Rib-rib KSLL berfungsi menyebarkan tegangan dan/atau gaya-gaya yang bekerja pada kolom. Pendefinisian beban pada kolom dalam penelitian ini adalah dengan mengunakan beban terbesar pada support, sehingga asumsi beban pada setiap kolom adalah beban terbesar tersebut.Reaksi perletakkan terbesar yang terjadi pada model gedung adalah kombinasi pembebanan pada Persamaan (7), yaitu dengan kombinasi gempa arah horizontal. Nilai reaksi perletakan yang timbul pada masingmasing titik ditampilkan pada Tabel 3. Berdasarkan hasil analisis, diperoleh bahwa reaksi perletakkan terbesar yang timbul adalah sebesar 871.39 ton.
Analisis Daya Dukung Pondasi KSLL Karakteristik tanah hasil penyelidikan tanah yang terdiri dari pekerjaan lapangan dan pengujian laboratorium. Hasil dari pengamatan muka air tanah didapatkan kedalaman muka air tanah sedalam 3.8 m. Berdasarkan hasil penyelidikan di laboratorium didapatkan nilai rata-rata Indeks Plastisitas (PI) pada kedalaman -5 m sebesar 45.69%, pada kedalaman -10 m sebesar 33.40% dan pada kedalaman -15 m sebesar 34.47%, maka tanah di lokasi penelitian dapat diklasifikasikan sebagai jenis tanah lempung murni yang bersifat kohesif dengan kadar plastisitas yang tinggi. Pengolahan data tanah ini nantinya diperlukan untuk memprediksi besarnya penurunan (settlement) yang terjadi. Panjang pondasi yang direncanakan (L) adalah sebesar 64.8 m, lebar pondasi (B) 30 m, ketebalan plat pondasi (Z) 0.13 m, dan kedalaman penanaman pondasi (D) 1.63 m. Berdasarkan hasil penyelidikan tanah BH1/S1, BH2/S2, BH3/S1, dan BH4/S2 pada kedalaman 5.0-10.5 m, diperoleh γb sebesar 1.84 ton/m3, sudut geser dalam (Φ) sebesar 14.69o, kohesi tanah (c) sebesar 0.12 kg/m2, angka pori (e) sebesar 1.26, dan berat jenis partikel tanah (GS) sebesar 2.66. Persamaan Meyerhof (Bowles 1995) pada persamaan (21) menghasilkan nilai Nq sebesar 2.04 dan nilai Nc melalui persamaan (20) sebesar 3.96. Berdasarkan persamaan (22), diperoleh nilai Nγ sebesar 0.39. Beban dianggap vertikal sehingga tidak membentuk sudut sehingga ic=iq=iγ=1. Meyerhof dalam Bowles (1995) menyarankan persamaan daya dukung yang mirip dengan persamaan Terzaghi tetapi memasukkan faktor bentuk Sq, faktor kedalaman di, dan faktor kemiringan ii. Faktor-faktor bentuk, kedalaman, dan kemiringan tersebut dihitung menggunakan persamaan (11) sampai persamaan (19). Nilai Kp adalah sebesar 1.68, Sq sebesar 1.08, Sc sebesar 1.16, dc sebesar 1.01, dan dq sebesar 1.01. Persamaan (10) memberikan daya dukung ultimate pondasi rakit sebesar 23.88 ton/m2. Pertimbangan keamanan diberikan dengan membagi nilai qult dengan faktor keamanan (FK) sebesar 3, sehingga diperoleh qa untuk pondasi rakit adalah sebesar 7.96 ton/m2 dan pondasi KSLL sebesar 1.5 kali daya dukung pondasi rakit, yaitu 11.94 ton/m2. Berdasarkan hasil perhitungan tersebut, daya dukung pondasi KSLL (qKSLL) lebih besar dari qult gedung sehingga pondasi mempu menahan beban bangunan.
19
1
7.2
3 3.6
4
10.8
6 D
E
F
G
7.2 3.6
Gambar 11 Skema kolom yang dianalisis Tegangan tanah maksimum diperoleh melalui analisis gaya pada bangunan. Berdasarkan PPURG 1987 diketahui bahwa nilai γ beton sebesar 2.5 ton/m3 dan γ tanah sebesar 1.81 ton/m3. Momen inersia pada sumbu-x dan sumbu-y adalah 1.81x104 cm4. Selanjutnya, dilakukan analisis gaya pada kolom yang diwakili oleh 16 kolom. Skema kolom yang dianalisis ditampilkan pada Gambar 11. Tabel 4 Hasil analisis tegangan tanah maksimum Nama kolom 1D 1E 1F 1G 3D 3E 3F 3G 4D 4E 4F 4G 6D 6E 6F 6G
Posisi (m) X -10.8 -3.6 3.6 10.8 -10.8 -3.6 3.6 10.8 -10.8 -3.6 3.6 10.8 -10.8 -3.6 3.6 10.8
Y 10.8 10.8 10.8 10.8 3.6 3.6 3.6 3.6 -3.6 -3.6 -3.6 -3.6 -10.8 -10.8 -10.8 -10.8
qmax (ton/m2) 19.51 21.95 24.39 26.83 17.07 19.51 21.95 24.39 14.63 17.07 19.51 21.95 12.19 14.63 17.07 19.51
qmin (ton/m2) 19.51 17.07 14.63 12.19 21.95 19.51 17.07 14.63 24.39 21.95 19.51 17.07 26.83 24.39 21.95 19.51
Besarnya gaya vertikal adalah sebesar 9,103.7 ton. Momen pada sumbu-x (Mx) dan sumbu-y (My) sebesar 6,145.0 tm. Melalui data tersebut, dihitung besarnya tegangan tanah maksimum (qmaks) dan tegangan tanah minimum (qmin). Besarnya tegangan tanah maksimum dan tegangan tanah minimum ditampilkan
20
pada Tabel 4 menggunakan persamaan (23). Nilai tegangan tanah maksimum adalah sebesar 26.8 ton/m2 dan tegangan tanah minimum senilai 12.2 ton/m2. Analisis Penurunan (Settlement) Penurunan yang seragam dan tidak berlebihan tidak akan terlihat dan tidak menyebabkan kerusakan bangunan. Penurunan tidak seragam pada umumnya lebih membahayakan bangunan dibandingkan penurunan total. Pertimbangan pertama dalam menghitung penurunan adalah penyebaran tekanan pondasi terhadap tanah di bawahnya. Hal ini tergantung pada kekakuan pondasi dan sifat-sifat tanah. Analisis penurunan memerlukan nilai tegangan tanah akibat beban bangunan (ΔP) dan tekanan tanah efektif (Po). Penyebaran beban yang merata pada sistem pondasi KSLL akan memperkecil resiko terjadinya irregular differential settlement. Pemadatan tanah yang dilakukan menjadikan tanah setempat sebagai bagian struktur pondasi akan meniadakan pengaruh lipatan (lateral buckling) pada rib. Kondisi ini mengakibatkan sistem pondasi dapat mengikuti gerakan gempa baik dalam arah horizontal maupun vertikal. Tegangan Tanah akibat Beban Bangunan Tegangan tanah akibat beban bangunan menurut Haryono (2007) terjadi karena pembebanan secara vertikal dari bangunan diatas pondasi. Lapisan tanah pada kedalaman 0.00 m sampai dengan kedalaman -2.00 m dibawah pondasi pada dasarnya tidak memberikan kontribusi terhadap settlement karena adanya pemadatan didalam KSLL (Fikriane 2014). Tabel 5 Hasil analisis tegangan tanah akibat beban bangunan Kedalaman (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
ΔP (ton/m2) 13.10 13.32 12.69 12.11 11.57 11.06 10.59 10.15 9.74 9.35 8.99 8.65 8.33
Metode pengaruh Newmark digunakan untuk memperoleh tekanan tanah dibawah sudut suatu beban merata berbentuk persegi dengan dimensi 2a x 2b pada
21
kedalaman z. Dalam analisis ini terdapat faktor pengaruh Newmark yang ditampilkan pada Lampiran 14. Persamaan (24) digunakan untuk menghitung tegangan tanah akibat beban bangunan. Hasil perhitungan secara lengkap ditunjukkan pada Tabel 5. Berdasarkan perhitungan didapatkan tegangan tanah akibat beban bangunan (ΔP) pada kedalaman -15.00 m sebesar 8.33 ton/m2. Tegangan Tanah Efektif Tegangan tanah efektif ditinjau dari kedalaman -3.00 m sampai dengan kedalaman -15.00 m. Hasil analisis Laporan Penyelidikan Tanah pada profil tanah dengan kedalaman tertentu ditampilkan pada Tabel 6. Masing-masing nilai tersebut digunakan pada perhitungan dan analisis tegangan tanah yang terjadi pada lokasi yang ditentukan. Tabel 6 Hasil penyelidikan tanah Kedalaman (m) 1-5 5-10 10-15 Sumber: PT. Arkindo 2011
eo 1.43 1.10 1.10
γb (gram/cm3) 1.76 1.92 1.92
Perhitungan tegangan tanah efektif (Po) dilakukan menggunakan persamaan (25) dan persamaan (26) dengan hasil perhitungan Po sampai kedalaman -15.00 m secara lengkap ditunjukkan oleh Tabel 7. Berdasarkan hasil perhitungan, diperoleh tegangan tanah efektif (Po) pada kedalaman -15.00 m sebesar 16.40 ton/m2. Tabel 7 Hasil analisis tegangan tanah efektif H
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Tegangan tanah efektif Po (ton/m2)
ɣb (gram/cm3)
Po total (ton/m2)
5.28 10.56 10.60 10.66 10.72 10.80 10.89 10.99 11.10 11.22 11.35 11.49 11.65
1.76 1.92 1.92 1.92 1.92 1.92 1.92 1.92 1.92 1.92 1.92 1.92 1.92
5.28 6.21 7.13 8.06 8.99 9.92 10.84 11.77 12.70 13.62 14.55 15.45 16.40
22
Penurunan Seketika/ Langsung Besarnya penurunan seketika dapat dicari menggunakan persamaan (27). Nilai pengaruh faktor Newmark (Iw) tergantung dari bentuk pondasi dan kekakuan pondasi (Fikriane 2014). Pada perhitungan perbandingan antara panjang dan lebar pondasi adalah 2.5, sehingga digunakan Iw sebesar 1.2. Nilai poisson ratio (μ) yang digunakan adalah 0.2 yang merupakan nilai tengah dari nilai μ yang berada antara 0.1-0.3. Berdasarkan persamaan (27) dengan nilai Es sebesar 15000 ton/m2, penurunan seketika yang terjadi adalah sebesar 6.18 cm. Penurunan Konsolidasi Permeabilitas lempung yang rendah menyebabkan perubahan volume tersebut berlangsung lama dan merupakan fungsi dari waktu. Peninjauan penurunan konsolidasi ini memerlukan nilai tegangan tanah efektif dan tegangan tanah akibat beban bangunan. Nilai Cc yang digunakan adalah 0.36 dan 0.26. Besarnya penurunan konsolidasi dihitung menggunakan persamaan (28) dan ditampilkan pada Tabel 8. Besarnya penurunan konsolidasi total melalui persamaan (29) adalah sebesar 0.54 m atau 54 cm. Waktu terjadinya penurunan/settlement konsolidasi dengan faktor waktu U sebesar 90% dapat dihitung menggunakan persamaan (30). Berdasarkan perhitungan penurunan konsolidasi akan terjadi selama 12.13 tahun hingga mencapai penurunan konsolidasi totalnya. Tabel 8 Hasil perhitungan penurunan konsolidasi ΔP (ton/m2) 14.00 13.32 12.69 12.11 11.57 11.06 10.59 10.15
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.34 0.34 0.34 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26
1.43 1.43 1.43 1.43 1.43 1.43 1.43 1.43
Po (ton/m2) 5.28 6.21 7.13 8.06 8.99 9.92 10.84 11.77
11
0.26
1.43
12.70
9.74
0.036 0.033 0.030
12
0.26
1.43
13.62
9.35
0.028
13 14 15
0.26 0.26 0.26
1.43 1.43 1.43
14.55 15.45 16.40
8.99 8.65 8.32
0.026 0.024 0.022
Kedalaman (m)
Cc (-)
e (-)
Settlement (cm) 0.077 0.068 0.061 0.049 0.044 0.040
Total penurunan yang terjadi pada bangunan akibat penurunan seketika dan penurunan konsolidasi adalah sebesar 60.18 cm. Hal tersebut berarti akan terjadi penurunan sekitar 0.60 m pada site dengan pembebanan bangunan 8 lantai typical berukuran lebar 21.60 m dan panjang 64.80 m dengan spesifikasi material sama
23
yang dimodelkan. Penurunan yang terjadi cukup besar, namun dapat diantisipasi dengan melakukan pemadatan tanah sedalam 0.60 m sebelum dilakukan pembangunan pada tipe site yang serupa dengan yang dimodelkan.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Simpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1.
Pemodelan gedung hipotetik yang dibuat memiliki berat total 13,336.35 ton dan beban beban ultimate (qult) yang terjadi adalah sebesar 11.71 ton/m2. 2. Reaksi perletakan terbesar ada model gedung adalah 871.39 ton. 3. Daya dukung rencana pondasi KSLL untuk struktur gedung 8 lantai yang dimodelkan pada site adalah sebesar 11.94 ton/m2. Daya dukung tersebut lebih besar dari pembebanan yang terjadi akibat bangunan, sehingga pondasi aman dan dapat digunakan. 4. Tegangan tanah maksimum (qmaks) pada lokasi adalah sebesar 26.80 ton/m2 dan tegangan tanah akibat beban bangunan (ΔP) pada kedalaman -15.00 m sebesar 12.20 ton/m2. Tegangan tanah efektif (Po) pada kedalaman -15.00 m sebesar 16.40 ton/m2. Penurunan/ settlement yang terjadi terbagi menjadi dua jenis yaitu penurunan seketika sedalam 6.18 cm dan penurunan konsolidasi sedalam 54 cm. Waktu penurunan konsolidasi adalah selama 12.13 tahun. Penurunan total yang terjadi pada bangunan adalah sedalam 60.18 cm. 5. Pondasi KSLL dapat digunakan untuk struktur bangunan tinggi 8 lantai dengan klasifikasi situs SD dan wilayah desain gempa D. Penurunan yang terjadi pada bangunan cukup tinggi, namun bisa diantisipasi dengan melakukan pemadatan tanah pada awal pekerjaan tanah sedalam 0.60 m sehingga tanah telah mengalami konsolidasi lebih cepat. Saran 1.
2. 3.
4.
Pemodelan struktur bangunan bertingkat perlu dilakukan lebih teliti dan lebih detail guna mendapat beban ultimate yang lebih akurat sehingga perencanaan pondasi dapat dilakukan dengan tepat. Perancangan dan perencanaan pondasi KSLL harus ditunjang dengan data-data tanah yang lengkap dan akurat. Analisis beban gempa dinamis perlu dilakukan supaya efek gempa pada bangunan lebih bisa disimulasikan. Selain itu diharapkan penelitian mengenai penggunaan KSLL di wilayah gempa lainnya di Indonesia dapat dilakukan, sehingga pedoman perencanaan pondasi KSLL pada setiap jenis site dapat dibuat dan mudah diakses . Perhitungan dan perancangan rib-rib pengaku dan rib settlement diharapkan dapat dilakukan pada penelitian selanjutnya sehingga penelitian menjadi lebih sempurna dan pondasi KSLL dapat lebih banyak digunakan di Indonesia.
24
DAFTAR PUSTAKA Adepelumi AA, Yakubu TA, Alao OA, Adebayo AY. 2011. Site dependence eathquake spectra attenuation modelling: Nigerian case study. Scientific Research. 2: 549-561. Ahmed M, Mohamed MH, Mallick J, Hasan MA. 2014. 3D analysis of soil foundation structure interaction in layered soil. Scientific Research. 4: 373385. Al-Taie E, Al-Ansari N, Knutsson S. 2015. Estimation of settlement under shallow foundation for different regions in Iraq using SAFE soeftware. Scientific Research. 7: 379-386. Arkindo. 2011. Laporan Penyelidikan Tanah Recana Pembangunan Pabrik Rancaekek-Bandung. Bandung: PT. Arkindo. Asroni A. 2010. Balok dan Pelat Beton Bertulang. Yogyakarta (ID): Graha Ilmu. Ath-Thaariq B, Adi TJW, Satrya TR. 2013. Analisa pemilihan alternatif sistem pondasi pada gedung kampus ABC Balikpapan-Kaltim ditinjau pada aspek teknis, biaya dan waktu. Jurnal Teknik Pomits. 1(1): 1-6. Bolt BA. 1993. Earthquakes: Newly Revised and Expanded. New York (USA): WH Freeman & Company. Bowles JE. 1979. Physical and Geotechnical Properties of Soils. New York (USA): McGraw Hill. Bowles JE. 1995. Analisis dan Desain Pondasi Edisi Keempat Jilid I. Jakarta (ID): Erlangga. [BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2002a. SNI 03-1729-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. Jakarta (ID): BSN. [BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2002b. SNI 03-2847-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Jakarta (ID): BSN. [BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2012. SNI 03-1726-2012 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non-gedung. Jakarta (ID): BSN. Budiono B, Supriatna L. 2011. Studi Komparasi Desain Bangunan Tahan Gempa dengan menggunakan SNI 03-1726-2002 dan RSNI 03-1726-201x. Bandung (ID): Penerbit ITB. Craig RF. 1986. Mekanika Tanah Edisi Keempat. Jakarta (ID): Erlangga. Das BM. 1995. Mekanika Tanah Prinsip – Prinsip Rekayasa Geoteknis Jilid 2. Jakarta (ID): Erlangga. Das BM. 1999. Principles of Foundation Engineering. Boston (USA): PWS Publishing. Dewobroto W. 2004. Aplikasi Rekayasa Konstruksi dengan SAP2000. Jakarta (ID): Elex Media Komputindo. [DPMB] Dinas Penyelidikan Masalah Bangunan. 1981. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983. Bandung (ID): Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan. [DPU] Dinas Pekerjaan Umum. 2010. Peta Hazard Gempa Indonesia 2010. Jakarta (ID): DPU.
25
Fikriane SH. 2014. Analisis struktur pondasi konstruksi sarang laba-laba pada gudang Pabrik NKI Bandung [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Hardiyatmo HC. 2011. Analisis dan Perancangan Fondasi I. Yogyakarta (ID): Gadjah Mada University Press. Haryono RSC, Maulana TR. 2007. Analisis penggunaan struktur pondasi sarang laba-laba [skripsi]. Semarang (ID): Universitas Diponegoro. Imran I, Hendrik F. 2010. Perencanaan Struktur Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa. Bandung: Penerbit ITB. Mentang OS, Balamba S, Sompie OBA, Sarajar AN. 2013. Analisis penurunan pada pondasi rakit jenis pelat rata dengan metode konvensional. Jurnal Sipil Statik. Vol. 1 No. 11 (718-729). Purwanto SS. 2012. Konstruksi pondasi sarang laba-laba atas tanah daya dukung rendah bangunan bertingkat tanggung. Jurnal Teknik Sipil. 12(1): 51-60. Riza MM. 2010. Aplikasi Perencanaan Gedung dengan ETABS. Yogyakarta(ID): ARS Group. Sall OA, Fall M, Berthaud Y, Ba M. 2013. Influence of the elastic modulus of the soil and concrete foundation on the displacement of a mat foundation. Scientific Research. 3: 228-233. Skinner BJ dan Porter SC. 1992. The Dynamic Earth an Introduction to hysical Geology. USA: Jon Wiley & Sons. Sudibyakto. 2000. Kajian dan Mitigasi Bencana Gempa Bumi. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press. Surjandari NS. 2007. Analisis penurunan pondasi pada tanah lunak. Jurnal Gema Teknik.2: 16-21. Wesley LD. 1977. Mekanika Tanah. Jakarta: Badan Penerbit Pekerjaan Umum.
26
Sumber: PT. Katama Suryabumi 2015
Lampiran 1 Tampak isometrik pondasi KSLL
Lampiran 2 Tampilan 3D isometrik gedung tipikal yang dimodelkan dalam ETABS
27
28
Lampiran 3 Tampak samping dan tampak depan model gedung
(a) Tampak samping
(b) Tampak depan
Sumber: PU 2010
Lampiran 4 Peta percepatan puncak (PGA) di batuan dasar (SB) untuk probabilitas terlapaui 10% dalam 50 tahun
29
Sumber: PU 2010
Lampiran 5 Peta respon spektra percepatan 0.2 detik (SS) di batuan dasar (SB) untuk probabilitas terlapaui 10% dalam 50 tahun
30
Sumber: PU 2010
Lampiran 6 Peta respon spektra percepatan 1 detik (SS) di batuan dasar (SB) untuk probabilitas terlapaui 10% dalam 50 tahun
31
32
Lampiran 7 Contoh perhitungan beban mati dan beban hidup tambahan a. Beban Mati Tambahan - Beban mati tambahan pada plat lantai base Dinding tinggi 3.6 x 171.2 x 25 = 1540.80 kN = 154.08 t - Beban mati tambahan pada plat tiap lantai 1 sampai lantai 6 (luas 1399.68 m2) Pasir setebal 1 cm = 0.01 x 16 x 1399.68 = 223.95 t Spesi setebal 3 cm = 0.03 x 22 x 1399.68 = 923.79 t Keramik setebal 1 cm = 0.01 x 22 x 1399.68 = 307.93 t Plafon dan penggantung = 0.2 x 1399.68 = 279.94 t Instalasi ME = 0.25 x 1399.68 = 349.92 t Dinding bata tinggi 3.6 m = 3.6 x 171.2 x 2.5 =1540.8 t Dinding partisi (cladding) = 2 x 115.2 x 0.2 = 46.08 t Beban mati total pada pelat = 375872.821 kg - Beban mati tambahan pada lantai 7 (luas = 1399.68 m2) Beban plafon dan penggantung = 0.2 x 1399.68 = 279.94 t Beban instalasi ME = 0.25 x 1399.68 = 349.92 t Beban dinding bata tinggi 3.6 m = 3.6 x 129.6 x 2.5 = 1166.4 t Beban dinding partisi (cladding) = 2 x 72 x 0.2 =28.8 t Beban total reaksi kuda-kuda = 520 kN Beban mati tambahan pada plat lantai 7 = 239129.162 kg b. Beban Hidup Tambahan - Beban hidup tambahan pada pelat lantai base (luas = 1399.68 m2) Beban hidup untuk rumah sakit = 2.5 kN/m2 Faktor reduksi = 0.3 Beban hidup total = 2.5 x 0.3 x 1399.6 = 1049.76 kN = 107045.729 kg - Beban hidup tambahan pada plat tiap lantai 1 sampai lantai 6 (luas = 1399.68 m2) Beban hidup untuk rumah sakit = 2.5 kN/m2 Faktor reduksi = 0.3 Beban hidup total = 1 x 0.3 x 1399.68 = 107045.729 kg - Beban hidup tambahan pada lantai 7 dan plat atap (Luas = 1399.68 m2) Beban hidup untuk rumah sakit = 1 Faktor reduksi = 0.3 Beban hidup total = 1 x 0.3 x 1399.68 = 42817.884 kg
33
Lampiran 8 Besarnya beban hidup dan beban mati untuk gedung No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Jenis Beban Mati Baja (kN/m3) Beton (kN/m3) Pasangan batu kali (kN/m3) Mortar, spesi (kN/m3) Beton bertulang (kN/m3) Pasir (kN/m3) Lapisan aspal (kN/m2) Air (kN/m3) Dinding pasangan bata ½ batu (kN/m2) Curtain wall kaca + rangka (kN/m2) Langit-langit dan penggantung (kN/m2) Cladding metal sheet + rangka (kN/m2) Finishing lantai (tegel atau keramik) 9kN/m3) Marmer, granit per cm tebal (kN/m2) Instalasi plumbing (kN/m2) Penutup atap genteng (kN/m2)
Berat 78.5 22 22 22 24 16 14 10 2.5 0.6 0.2 0.2 22 0.24 0.25 0.5
No. 1 2 3
Jenis Beban Hidup Dek atap bangunan (kN/m2) Rumah tinggal (kN/m2) Kantor, sekolah, hotel, pasar, rumah sakit (kN/m2) Hall, tangga, koridor, balkon (kN/m2) Ruang olahraga, pabrik, bioskop, bengkel, perpustakaan, tempat ibadah, parkir, aula (kN/m2) Panggung penonton (kN/m2)
Berat 1 2 2.5
4 5
6
Sumber: DPU 1983
3 4
5
34
Lampiran 9 Hasil pengujian bor (boring) N – SPT
Kedalaman Titik Bor
Jenis Tanah Dasar
(m) ± 0.00
s/d
-0.60
LEMPUNG, abu-abu, lunak, terdapat sisa-sisa tumbuhan
-0.60
s/d
-3.60
LEMPUNG Pasiran, hitam, lunak
2–5
-3.60
s/d
-10.20
PASIR Lempungan, hitam, agak padat
2 – 40
-10.20
s/d
-20.00
LEMPUNG Pasiran, hitam, agak keras hingga keras
4 – 50
± 0.00
s/d
-2.20
LEMPUNG Pasiran, hitam, lunak
1–2
-2.20
s/d
-10.60
PASIR Lempungan, hitam, agak padat
2 – 50
-10.60
s/d
-20.00
LEMPUNG Pasiran, hitam, agak keras hingga keras
4 – 50
± 0.00
s/d
-2.00
LEMPUNG Pasiran, hitam, lunak
1–2
-2.00
s/d
-6.00
PASIR Lempungan, hitam, agak padat
2 – 50
-6.00
s/d
-20.00
LEMPUNG Pasiran, hitam, agak keras hingga keras
4 – 50
± 0.00
s/d
-2.20
LEMPUNG Pasiram, hitam, lunak
1–2
-2.20
s/d
-4.00
PASIR Lempungan, hitam, agak padat
2 – 50
-4.00
s/d
-20.00
LEMPUNG Pasiran, hitam, agak keras hingga keras
4 – 50
BH I
BH II
BH III
BH IV
(pukulan)
Sumber: PT. Arkindo 2011
-
35
Lampiran 10 Hasil pengujian SPT
Sumber: PT. Arkindo 2011
36
Lampiran 11 Hasil pengujian tanah kedalaman BH1 di laboratorium
Sumber: PT. Arkindo 2011
37
Lampiran 12 Hasil pengujian tanah kedalaman BH2 di laboratorium
Sumber: PT. Arkindo 2011
38
Lampiran 13 Hasil pengujian tanah kedalaman BH3 di laboratorium
Sumber: PT. Arkindo 2011
39
Lampiran 14 Faktor pengaruh pondasi akibat bentuk dan kekakuannya Kelenturan
Kekakuan
Bentuk
Tengah
Rataan
Iw
Id
Lingkaran
1.0
0.04
0.85
0.88
6.0
Persegi
1.12
0.56
0.95
0.82
3.7
L/B = 0.2
-
-
-
-
2.29
0.5
-
-
-
-
3.53
1.5
1.36
0.66
1.15
1.06
4.12
2.0
1.53
0.77
1.30
1.20
4.38
5.0
2.10
1.05
1.83
1.70
4.82
10.0
2.54
1.27
2.25
2.10
4.93
100.0
4.01
2.00
3.69
3.40
5.00
Persegi
Sumber: Bowles 1995
Lampiran 15 Angka poisson ratio (μ) menurut jenis tanah μ
Jenis Tanah Liat Jenuh
0.4 – 0.5
Liat Tidak Jenuh
0.1 – 0.3
Liat Berpasir
0.2 – 0.3
Lanau
0.3 – 0.35
Pasir (derse)
0.2 – 0.4
Kasar ( void ratio = 0.4 – 0.7 )
0.15
Fined – Grained ( void ratio = 0.4 – 0.7 )
0.25
Bebatuan
0.1 – 0.4
Loess
0.1 – 0.3
Es
0.36
Beton
0.15
Sumber: Bowles 1995
40
Lampiran 16 Nilai sifat elastisitas tanah (Es) berdasarkan jenis tanah Es Tanah
Ksf
Mpa
Sangat Halus
50 – 250
2 – 15
Halus
100 – 500
5 – 25
Medium
300 – 1000
15 – 50
Keras
1000 – 2000
50 – 100
500 – 5000
25 – 250
Lepas
200 – 3200
10 – 153
Padat
3000 – 15000
144 – 720
Sangat Padat
10000 – 30000
478 – 1440
Loess
300 – 1200
14 – 57
Berlanau
150 – 450
7 – 21
Lepas
200 – 500
10 – 24
Padat
1000 – 1700
48 – 81
Lepas
1000 – 3000
48 – 144
Padat
2000 – 4000
96 – 192
Serpih
3000 – 3000000
144 – 14400
Lanau
40 - 400
2 – 21
Liat
Berpasir Batu Lempung
Pasir
Pasir dan Batu
Sumber: Bowles 1995
Lampiran 17 Denah lantai model struktur
41
42
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 17 Mei 1994, sebagai anak ketiga dari empat bersaudara dari pasangan Bapak Soemantri Darmadi dan Ibu Sri Sarwini. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SD Inpres Manoko pada tahun 2005. Penulis melanjutkan pendidikan menengah di SMPN 1 Lembang dan lulus pada tahun 2008. Penulis melanjutkan pendidikan di SMA 6 Bandung dan lulus pada tahun 2011. Penulis masuk ke IPB melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) Tulis pada tahun 2011 dan diterima di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama di bangku kuliah, penulis aktif dalam lembaga kemahasiswaan di IPB, yaitu Badan Eksekutif Mahasiswa Fateta (BEM-F) IPB periode tahun 2012 hingga 2013 sebagai anggota Divisi Kajian dan Aksi Strategis. Penulis berkesempatan menjadi penerima Beasiswa Bidik Misi IPB pada tahun 2011 hingga 2015. Pada tahun 2014, penulis melaksanakan kegiatan Praktek Lapangan di PT. Bumi Sentosa Dwi Agung (BSDA) pada Proyek Jalan Tol Cikampek-Palimanan dan menulis laporan berjudul “Pengerjaan Tiang Pancang oleh PT. Bumi Sentosa Dwi Agung pada Proyek Jalan Tol Cikampek Palimanan”. Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST), penulis menyelesaikan skripsi dengan judul “Analisis Kekuatan Pondasi Konstruksi Sarang Laba-laba (KSLL) Terhadap Beban Gempa Pada Gedung Bertingkat Berdasarkan SNI 1726:2012” di bawah bimbingan Dr. Ir. Erizal, M.Agr.
