ANALISIS STRUKTUR ATAS GEDUNG STUDENT CENTER IPB TERHADAP BEBAN GEMPA DENGAN METODE STATIK EKUIVALEN BERDASARKAN PETA GEMPA INDONESIA 2010
ARIF ALFARISI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015
PERNYATAAN MENGENAI SKIRPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Struktur Atas Gedung Student Center IPB Terhadap Beban Gempa dengan Metode Statik Ekuivalen Berdasarkan Peta Gempa Indonesia 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, Agustus 2015 Arif alfarisi NIM F4411006
ABSTRAK ARIF ALFARISI. Analisis Struktur Atas Gedung Student Center IPB Terhadap Beban Gempa Dengan Metode Statik Ekuivalen Berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010. Dibimbing oleh ASEP SAPEI dan MUHAMMAD FAUZAN. Indonesia merupakan negara yang sangat rawan terhadap terjadinya gempa karena letaknya di antara empat lempeng bumi yang masih aktif. Gedung yang tidak memiliki ketahanan yang kuat terhadap beban gempa dapat bergoyang bahkan sampai roboh atau runtuh dan membahayakan nyawa para penggunanya. Gedung Student Center IPB merupakan gedung pusat kegiatan mahasiswa. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui ketahanan struktur atas gedung Student Center IPB dan membandingkan hasil evaluasi dengan kondisi lapangan (kondisi eksisting). Metode analisis gempa yang dilakukan dalam penelitian ini adalah metode statik ekuivalen. Hasil dari pemodelan struktur pada program ETABS menunjukkan bahwa semua komponen struktur yang terpasang, baik struktur kolom dan struktur balok pada kondisi eksisting telah memenuhi kebutuhan jumlah tulangan hasil evaluasi. Sehingga, dapat dikatakan bahwa Gedung Student Center IPB aman terhadap beban gempa berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010. Kata kunci: Beban gempa, peta gempa 2010, statik ekuivalen, struktur atas.
ABSTRACT ARIF ALFARISI. Analysis The Upper Stucture Of Student Center Building Against Earthquake Loads Using Static Aquivalen Method Based On Indonesia Earthquake Map 2010. Supervised by ASEP SAPEI and MUHAMMAD FAUZAN. Indonesia is one of a highly vulnerable countries against earthquakes due to it’s located among four active earth plates. Buildings that do not have a strong resilience to earthquake loads can sway even collapse and endanger the lives of its users. Student Center IPB is a building where most of student activities are conducted there, every days. The purpose of this research is to find out the durability of the upper structure of Student Center building and to compare the evaluation results with existing conditions. The method used in this study are static equivalent method. The results of modeling structures in ETABS indicates that all installed structures components, both the structure of columns and beams on existing condition has been meeting the needs of the number of reinforcement evaluation results. So, it can be said that Student Center IPB building is safe against earthquake load based on Indonesia Earthquake Map 2010. Keywords: Earthquake loads, earthquake hazard map 2010, static equivalent, upper structures.
ANALISIS STRUKTUR ATAS GEDUNG STUDENT CENTER IPB TERHADAP BEBAN GEMPA DENGAN METODE STATIK EKUIVALEN BERDASARKAN PETA GEMPA INDONESIA 2010
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 2015
PRAKATA Puji dan syukur diucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena hanya dengan karunia dan rahmat-Nya karya ilmiah yang berjudul “Analisis Struktur Atas Gedung Student Center IPB Terhadap Beban Gempa Dengan Metode Statik Ekuivalen Berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010” ini dapat diselesaikan. Penelitian dilaksanakan sejak bulan Maret hingga Juni 2015. Karya ilmiah ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebanyakbanyak nya kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, M.S selaku pembimbing akademik pertama yang telah memberikan arahan, dan bimbingan dalam penelitian dan penyusunan karya ilmiah ini. 2. Bapak Muhammad Fauzan, ST, MT. Selaku pembimbing akademik kedua yang telah memberikan arahan, dan bimbingan dalam penelitian dan penyusunan karya ilmiah ini. 3. Kedua orang tua, Bapak Salaman Idris, Ibu Hasnidar dan Kakak, Yesi Erisanti, A.Md. Weni pertiwi, S.Pd. dan Yori Rahma Putri S.Pd. serta keluarga besar yang selalu memberikan do’a dan dukungan untuk kelancaran penulisan karya ilmiah ini. 4. Teman-teman SIL 48 atas kekompakkan, semangat, dukungan, dan keceriaan selama tiga tahun menjalani kuliah. Teman-teman “Brother Forever” (Yoppy, Rahmat, Idet), Group Line “Kerjain Draft nya” (Cindo, Fauzan, Damar, Haris, Rheza, Ridwan), AIESEC (Angga, Fiona, Dhira, dll), dan teman-teman SMA yang telah memberikan dukungan dan semangat. Karya ilmiah ini jauh dari sempurna, tetapi diharapkan karya ilmiah ini tetap bermanfaat bagi akademisi dan bagi pembaca. .
Bogor, Agusuts 2015 Arif Alfarisi
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
vii
DAFTAR GAMBAR
vii
DAFTAR LAMPIRAN
vii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
3
Pembebanan Struktur
3
Wilayah Gempa
5
Kombinasi Pembebanan
5
Gaya Geser Dasar Seismik
6
Periode Alami Struktur
7
METODE
8
Waktu dan Tempat Penelitian
8
Bahan dan Peralatan
8
Prosedur Pelaksanaan Penelitian
9
HASIL DAN PEMBAHASAN
11
Spektrum Gempa
11
Pemodelan Struktur
13
Analisis Struktur
16
Evaluasi Struktur Kolom
17
Evaluasi Struktur Balok
18
SIMPULAN DAN SARAN
20
Simpulan
20
Saran
20
DAFTAR PUSTAKA
20
LAMPIRAN
22
RIWAYAT HIDUP
29
DAFTAR TABEL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Beban mati pada struktur Beban hidup pada struktur Faktor keutamaan gempa, Ie Nilai parameter periode pendekatan Ct dan x Koefisien untuk batas atas pada periode yang dihitung Koefisien situs, Fa Koefisien situs, Fv Beban mati pada struktur pelat lantai Beban mati pada struktur balok Beban hidup pada struktur pelat lantai Nilai periode getar fundamental Perhitungan nilai distribusi vertikal perlantai gedung Perbandingan jumlah dan diameter tulangan lentur dan geser pada kolom 14 Perbandingan jumlah dan diameter tulangan lentur dan geser pada balok
3 4 6 7 7 10 10 15 15 15 16 17 18 19
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Peta lokasi Gedung Student Center IPB Diagram alir penelitian Peta gempa wilayah Bogor untuk T=1.0 detik Peta gempa wilayah Bogor untuk T=0.2 detik Grafik desain spektrum gempa Gedung Student Center IPB tampak depan Gedung Student Center IPB tampak belakang Gedung Student Center IPB tampak samping Hasil pemodelan 3D gedung pada software ETABS Pemodelan Struktur atap baja pada program SAP 2000 Penempatan beban atap rangka baja pada program ETABS
8 9 12 12 13 13 13 14 14 15 16
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5 6 7
Peta respons sektra percepatan perioda 0.2 detik dalam 50 tahun Peta respons sektra percepatan perioda 1.0 detik dalam 50 tahun Denah kolom Gedung Student Center IPB lantai 1 Denah kolom Gedung Student Center IPB lantai 2 Denah balok Gedung Student Center IPB pada elevasi +3.95 m Denah balok Gedung Student Center IPB pada elevasi +7.40 m Tabel luas tulangan
22 23 24 25 26 27 28
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Secara historiografi Indonesia merupakan negara yang sangat rawan terhadap terjadinya gempa bumi. Beberapa wilayah di Indonesia mengalami gempa bumi yang cukup besar dalam kurun waktu 10 tahun terakhir ini, beberapa diantaranya adalah gempa dengan kekuatan 8,5 SR yang terjadi di seluruh Pulau Sumatra pada tanggal 11 April 2012, gempa dengan kekuatan 7,7 SR di Sumatra Barat pada tanggal 25 Oktober 2010, dan gempa dengan kekuatan 6,7 SR di Pulau Sumbawa pada tanggal 9 November 2009. Indonesia yang mempunyai 127 gunung api aktif dan terletak di antara pertemuan empat lempeng bumi, yaitu Lempeng Pasifik, Lempeng Indo-Australia, Lempeng Eurasia, dan Lempeng Filipina menjadi penyebab utama sering terjadinya gempa bumi. Gempa-gempa tersebut telah menyebabkan ribuan korban jiwa, kerusakan struktur dan infrastruktur, serta dana trilyunan rupiah untuk rehabilitasi dan rekonstruksi bangunan yang telah rusak. Hal ini disebabkan karena banyak bangunan-bangunan yang tidak dapat mempertahankan strukturnya ketika gempa terjadi. 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 runtuh dan membahayakan nyawa para penggunanya. Peristiwa bencana gempa bumi tidak dapat diprediksi, namun dapat dideteksi melalui alat seismograf. Alat seismograf menghasilkan data nilai percepatan gerak tanah yang diambil sebagai parameter untuk membuat peta riwayat potensi wilayah gempa. Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung di Indonesia mengacu pada peraturan SNI 03-1726-2012 tentang “Tata Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung dan Non Gedung” sebagai salah satu penerapan dari adanya Peta Gempa Indonesia 2010. SNI 03-1726-2012 merupakan revisi dari SNI 03-1726-2002. Menurut jenis analisis yang dapat dilakukan dalam melakukan perhitungan beban gempa, terdapat dua jenis analisis, yaitu statik dan dinamis. Analisis statik sering dikenal dengan analisis statik ekuivalen. Analisis dinamik terdiri dari analisis respon spektrum (respon spectrum), dan riwayat waktu (time history) (Budiono dan Supriatna, 2011). Analisis dari ketiga metode ini telah dilakukan sebelumnya oleh Septiana Wulandari di dalam skripsinya yang berjudul “Analisis dan Evaluasi Struktur Atas Tower C Grand Center Point Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010”. Menurut Budiono dan Supriatna (2011) analisis statik ekuivalen lebih cocok digunakan pada gedung yang beraturan, sedangkan untuk metode analisis dinamik lebih cocok digunakan pada gedung tidak beraturan. Gedung Student Center IPB merupakan gedung pusat kegiatan mahasiswa. Melihat fungsinya sebagai pusat kegiatan yang memiliki daya tampung besar bagi mahasiswa, dalam perencanaannya bangunan ini harus mampu bertahan terhadap gempa dengan baik sehingga risiko kegagalan struktur dapat dihindari. Gedung Student Center dibangun pada tahun 2008, sehingga gedung ini perlu dilakukan evaluasi struktur untuk mengetahui keamanan struktur menurut peta riwayat gempa
2 terbaru ditahun 2010. Gedung Student Center IPB yang terdiri dari 2 lantai, memiliki bentuk yang beraturan, sehingga analisis gempa yang cocok untuk dilakukan yaitu analisis dengan metode statik ekuivalen. Ketahanan struktur suatu gedung dapat dianalisis dengan menggunakan program ETABS. Program ETABS digunakan secara spesialis untuk analisis struktur high rise building seperti bangunan perkantoran, bangunan apartemen, dan rumah sakit. Program ETABS versi secara khusus difungsikan untuk menganalisis lima perencanaan struktur, yaitu: analisis struktur baja, analisis struktur beton, analisis balok komposit, analisis baja rangka batang (cremona), dan analisis dinding geser. Penggunaan program ini untuk menganalisis struktur, terutama untuk bangunan. Program ini sangat tepat bagi perencana struktur karena ketepatan dari output yang dihasilkan dan efektifitas waktu untuk menganalisisnya (Pamungkas, 2009). Perumusan Masalah Bertitik tolak dari latar belakang masalah di atas, penelitian mengenai analisis dan evaluasi Gedung Student center IPB terhadap gempa ini dilakukan berdasarkan permasalahan yang dibahas, yang meliputi: 1. Perbandingan jumlah tulangan hasil analisis dengan metode statik ekuivalen berdasarkan peta hazard gempa 2010, dengan tulangan pada kondisi eksisting. 2. Evaluasi ketahanan struktur gedung Student center IPB terhadap beban gempa berdasarkan peta gempa 2010. Tujuan Penelitian Tujuan diadakan penelitian ini adalah untuk mengetahui ketahan struktur atas Gedung Student center IPB terhadap beban gempa berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010 dan peraturan-peraturan terbaru menggunakan metode statik ekuivalen. Manfaat Penelitian Adapun manfaat yang diharapkan dengan adanya penelitian ini adalah dapat diketahui ketahan Gedung Student center IPB terhadap beban gempa yang mengacu pada Peta Gempa Indonesia 2010, SNI 03-1726-2012, SNI 03-1727-1989, dan SNI 03-1727-2013. Selain itu, dapat diketahui peraturan-peraturan tentang beban gempa menggunakan metode statik ekuivalen. Ruang Lingkup Penelitian Penelitian dilakukan dengan ruang lingkup sebagai berikut: 1. Struktur gedung yang dianalisis hanya bangunan utamanya saja yang merupakan struktur atas. 2. Analisis dan perhitungan struktur dilakukan dengan menggunakan variasi beban sebagai berikut: a. Beban mati b. Beban hidup
3
3. 4. 5.
6. 7.
c. Beban gempa Gaya dalam dianalisis dengan menggunakan bantuan program komputer yaitu ETABS. Analisa beban gempa dilakukan dengan menggunakan analisa gempa statik. Perencanaan beban gempa memakai Peta Gempa Indonesia 2010 dengan berpedoman pada perencanaan gempa pada SNI 03-1726-2012, SNI 03-17271989, dan SNI 03-1727-2013. Dimensi struktur dan jenis penulangan disesuaikan dengan desain perencana. Desain penulangan lebih terfokus pada struktur balok, dan kolom. Jumlah tulangan hasil desain yang dibandingkan dengan tulangan yang dipakai di lapangan.
TINJAUAN PUSTAKA Pembebanan Struktur Dalam melakukan analisis desain struktur bangunan, perlu adanya gambaran yang jelas mengenai besar beban yang bekerja pada struktur. Hal penting yang mendasar adalah pemisahan antara beban-beban yang bersifat statis dan dinamis. 1. Beban statis Beban statis adalah beban yang memiliki perubahan intensitas beban terhadap waktu berjalan lambat atau konstan. Jenis-jenis beban statis menurut Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Rumah dan Gedung tahun 1983 adalah sebagai berikut: Beban Mati (Dead Load / DL) Beban mati adalah semua beban yang berasal dari berat bangunan, termasuk segala unsur tambahan tetap yang merupakan satu kesatuan dengannya. Tabel 1 Beban mati pada struktur Beban Mati Besar Beban Batu alam
2600 kg/m3
Beton Bertulang
2400 kg/m3
Dinding Pasangan 1/2 Bata
250 kg/m2
Langit-langit + penggantung
18 kg/m2
Lantai ubin dari semen Portland
24 kg/m2
Spesi per cm tebal
21 kg/m2
Kolam renang Sumber: SNI 03-1727-2013. (2013).
1000 kg/m2
4 Beban Hidup (Live Load / LL) Beban hidup adalah semua beban tidak tetap, kecuali beban angin, beban gempa dan pengaruh-pengaruh khusus yang diakibatkan oleh selisih suhu, pemasangan (Erection), penurunan fondasi, susut, dan pengaruh pengaruh khusus lainnya. Meskipun dapat berpindah-pindah, beban hidup masih dapat dikatakan bekerja perlahan-lahan pada struktur. Beban hidup diperhitungkan berdasarkan perhitungan matematis dan menurut kebiasaan yang berlaku pada pelaksanaan konstruksi di Indonesia. Untuk menentukan secara pasti beban hidup yang bekerja pada suatu lantai bangunan sangatlah sulit, dikarenakan fluktuasi beban hidup bervariasi, tergantung dari banyak faktor. Oleh karena itu faktor pengali pada beban hidup lebih besar jika dibandingkan dengan faktor pengali pada beban mati. Tabel 2 Beban hisup pada struktur Beban Hidup Pada Lantai Bangunan
Besar Beban
Lantai Apartemen
200 kg/m2
Tangga dan Bordes
300 kg/m2
Plat Atap
100 kg/m2
Lantai Ruang rapat
400 kg/m2
Beban Pekerja
100 kg/m2
Sumber: SNI 03-1727-2013. (2013).
2. Beban dinamik Beban dinamik adalah beban dengan variasi perubahan intensitas beban terhadap waktu yang cepat. Beban dinamis ini terdiri dari beban gempa dan beban angin. Beban Gempa Gempa bumi adalah fenomena getaran yang dikaitkan dengan kejutan pada kerak bumi. Beban kejut ini dapat disebabkan oleh banyak hal tetapi sah satu faktor utamanya adalah benturan/gesekan kerak bumi yang mempengaruhi permukaan bumi. Lokasi gesekan ini disebut fault zone. Kejutan tersebut akan menjalar dalam bentuk gelombang. Gelombang ini menyebabkan permukaan bumi dan bangunan di atasnya bergetar. Pada saat bangunan bergetar timbul gaya-gaya pada struktur bangunan karena adanya kecenderungan dari massa bangunan untuk mempertahankan dirinya dari gerakan. Gaya yang timbul disebut gaya inersia, besar gaya tersebut bergantung pada banyak faktor yaitu: 1. Massa bangunan 2. Pendistribusian massa bangunan 3. Kekakuan struktur 4. Jenis tanah 5. Mekanisme redaman dari struktur 6. Perilaku dan besar alami getaran itu sendiri 7. Wilayah kegempaan 8. Periode getar alami
5 Analisis statik ekuivalen merupakan salah satu metode menganalisis struktur gedung terhadap pembebanan gempa dengan menggunakan beban gempa nominal statik ekiuvalen. Menurut Tata Cara Perencaan Ketahan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung Dan Non Gedung (SNI 03-1726-2012), analisis statik ekiuvalen cukup dapat dilakukan pada gedung yang memiliki bentuk beraturan. Ketentuanketentuan tentang gedung beraturan juga dijelaskan dalam peraturan tersebut. Apabila gedung memiliki struktur tidak beraturan maka selain dilakukan analisis statik ekuivalen juga diperlukan analisis lebih lanjut (Djoko Setiyarto, 2004) Dalam perencanaan struktur bangunan tahan gempa, diperlukan standar dan peraturan perencanaan bangunan untuk menjamin keselamatan penghuni terhadap gempa besar yang mungkin terjadi serta menghindari dan meminimalisasi kerusakan struktur bangunan dan korban jiwa terhadap gempa bumi yang sering terjadi. Oleh karena itu struktur bangunan tahan gempa harus memiliki kekuatan, kekakuan, dan stabilitas yang cukup untuk mencegah terjadinya keruntuhan bangunan. Naeim (1989) menyatakan bahwa terdapat tiga karakteristik gempa bumi yang diperlukan untuk mendesain struktur tahan gempa antara lain: 1. Nilai maksimum gerakan gempa yaitu nilai maksimum percepatan gempa/peak ground acceleration, nilai maksimum kecepatan gempa/ peak ground velocity dan nilai maksimum perpindahan tanah/peak ground displacement. 2. Lama waktu terjadinya gempa atau durasi. 3. Rentang frekuensi gempa. Tujuan desain bangunan tahan gempa adalah untuk mencegah terjadinya kegagalan struktur dan kehilangan korban jiwa pada saat dilanda gempa dan memastikan kerusakan yang terjadi berada pada batas yang masih dapat diperbaiki kembali. Wilayah Gempa Berdasarkan SNI 03-1726-2012 wilayah gempa ditetapkan berdasarkan parameter Ss (percepatan batuan dasar pada perioda pendek 0,2 detik) dan S1 (percepatan batuan dasar pada periode 1,0 detik). Hal ini dapat dilihat pada Gambar Peta Gempa Indonesia pada lampiran 1 dan 2. Kombinasi Pembebanan Berdasarkan SNI 03-1726-2012 pasal 4.2.2, faktor-faktor dan kombinasi beban untuk beban mati nominal, beban hidup nominal, beban angin nominal dan beban gempa nominal, sebagai berikut: 1) 1,4DL 2) 1,2DL + 1,6LL + 0,5(Lr atau RL) 3) 1,2DL + 1,6(Lr atau RL) + 1LL atau 0,5WL 4) 1,2DL + 1WL + 1LL + 0,5(Lr atau RL) 5) 1,2DL + 1,1LL + EL 6) 0,9DL + 1WL 7) 0,9DL + 1EL
6 Berdasarkan SNI 03-1726-2012 pasal 7.4.2, pada kombinasi yang terdapat variabel beban gempa (E) harus didefinisikan sebagai E = Eh + Ev dan E = Eh - Ev. Pengaruh beban gempa seismik Eh dan Ev harus ditentukan dengan rumus berikut, Eh = 𝜌. Q . E (1) Keterangan: Q = Pengaruh gaya seismik horizontal dari V atau Fp. Ρ = Faktor redudansi, untuk desain seismik D sampai F nilainya 1,3. Pengaruh beban seismik Ev harus ditentukan dengan rumus berikut ini, Ev = 0,2 . SDS. DL (2) Keterangan: Eh = Pengaruh beban seismik horizontal. Ev = Pengaruh beban seismik vertikal. Q = Pengaruh gaya seismik horizontal dari V atau Fp. Ρ = Faktor redudansi, untuk desain seismik D sampai F nilainya 1,3. SDS = Parameter percepatan s spektral pada perioda pendek, redaman 5. DL = Beban mati. LL = Beban hidup, dimana Lr = Beban hidup khusus pada atap RL = Beban hidup air hujan WL = Beban angin Gaya Geser Dasar Seismik Besarnya gaya geser dasar seismik (V), dalam arah yang ditetapkan harus ditentukan sesuai SNI-1726-2012 dengan persamaan berikut: 𝑉 = 𝐶𝑠 𝑊 (3) Keterangan: Cs = koefisien respons seismik W = berat seismik efektif Koefisien respons seismik, Cs, harus ditentukan sesuai SNI-1726-2012 dengan persamaan: 𝑆 𝐶𝑆 = 𝐷𝑆 (4) 𝑅 𝐼𝑒
Keterangan: SDR = parameter percepatan spektrum respons desain dalam rentang periode pendek R = faktor modifikasi respons Ie = faktor keutamaan gempa Tabel 3 Faktor keutamaan gempa, Ie Kategori Risiko Faktor Keutamaan Gempa, Ie 1,0 I atau II III IV
1,25 1,50
Sumber: SNI 1726-2012. (2012).
Nilai Cs yang dihitung sesuai dengan Persamaan 3 tidak perlu melebihi berikut ini: 𝑆 𝐶𝑠 = 𝐷1 (5) 𝑅 𝑇( ) 𝐼𝑒
7 Periode Alami Struktur Berdasarkan SNI 03-1726-2012 terdapat dua nilai terbatas untuk periode bangunan, yaitu nilai minimum periode bangunan (Ta min) dan nilai maksimum periode bangunan (Ta maks). Nilai minimum periode bangunan (Ta min) ditentukan oleh rumus: 𝑇𝑎 𝑚𝑖𝑛 = 𝐶𝑡 ℎ𝑛𝑥 (6) Dimana: Ta min = nilai batas bawah periode bangunan hn = ketinggian struktur, dalam (m), di atas dasar sampai tingkat tertinggi struktur Ct = ditentukan dari Tabel 4 X = ditentukan dari Tabel 4 Tabel 4 Nilai parameter periode pendekatan Ct dan x Tipe Struktur Sistem rangka pemikul momen di mana rangka memikul 100 persen gaya gempa yang disyaratkan dan atau dihubungkan dengan komponen yang lebih kaku dan akan mencegah rangka dari defleksi jika dikenai gaya gempa: Rangka baja pemikul momen Rangka beton pemikul momen Rangka baja dengan bresing eksentris Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk Semua sistem struktur lainnya
Ct
X
0,0724 0,0466 0,0731 0,0731 0,0488
0,8 0,9 0,75 0,75 0,75
Sumber: SNI 1726-2012. (2012).
Nilai maksimum periode bangunan (Ta maks) ditentukan oleh rumus 𝑇𝑎 𝑚𝑎𝑘𝑠 = 𝐶𝑡 𝑇𝑎 𝑚𝑖𝑛
(7)
Tabel 5 Koefisien untuk batas atas pada periode yang dihitung Parameter percepatan respons spektral desain ≥ 0,4 0,3 0,2 0,15 ≤ 0,1
Koefisien Cu 1,4 1,4 1,5 1,6 1,7
Sumber: SNI 1726-2012. (2012).
Beban geser dasar horizontal harus dibagikan sepanjang tinggi struktur bangunan gedung menjadi beban-beban gempa nominal statik ekivalen (Fi) yang menangkap pada pusat massa lantai tingkat ke-i, berdasarkan SNI-1726-2012 menggunakan persamaan berikut: 𝑤𝑖 𝑧𝑖𝑘
𝐹𝑖 = ∑𝑛
𝑘 𝑖=1 𝑤𝑖 𝑧𝑖
𝑉
Dimana: Fi = beban gempa nominal statik ekivalen Wi = berat lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral
(8)
8 zi n k V
= ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral = nomor lantai tingkat paling atas = faktor mode tinggi = gaya geser dasar horizontal akibat gempa dalam KN
METODE Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan selama 3 bulan, dimulai dari bulan Maret – Juni 2015. Pengambilan data penelitian dilakukan di gedung perkantoran Student center IPB, yang belokasi di Jalan Lingkar Kampus, Kampus IPB Dramaga, Bogor. Peta lokasi gedung Student Center IPB dapat dilihat pada gambar 1 dibawah ini.
Gambar 1 Peta lokasi Gedung Student Center IPB Bahan dan Peralatan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya yaitu data sekunder berupa as built drawing gedung Student center IPB, Peta Gempa Indonesia 2010, dan SNI 03-1726-2012 tentang “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung”, serta peraturan tentang kekuatan bangunan gedung yaitu SNI 03-2847-2013 “Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung”, dan Peraturan Pembebaanan Indonesia untuk Rumah dan Gedung 1983. Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Laptop dengan spesifikasi prosesor Intel ® Core™ i5-2410M CPU @2.30GHz dengan kapasitas RAM sebesar 4.00 GB dan system type 64-bit Operating System (Windows 8 Pro), Microsoft Office Excel 2013, dan program Extended Three Dimensional Analysis of Building System (ETABS) 9.7.2, serta alat tulis berupa kertas, pensil, dan pulpen.
9 Prosedur Pelaksanaan Penelitian Secara umum tahapan yang dilakukan pada penelitian ini yaitu pengumpulan data, pemodelan struktur, analisa pembebanan, analisa struktur, evaluasi struktur, dan penyusunan laporan akhir. Diagram alir tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Diagram alir penelitian 1. Pengumpulan data Pengumpulan data terdiri atas dua sumber utama yaitu data dari perencanaan yang meliputi gambar as built drawing, detail dimensi kolom, balok, dan pelat dan data dari peraturan yang meliputi SK SNI 03-28472013, SK SNI 03-1726-2012, RSNI 03-1726-201X, dan Peta Gempa Indonesia 2010. 2. Pemodelan struktur Pemodelan struktur dibuat dengan menggunakan program ETABS dengan data utama yang digunakan yaitu as built drawing. Hasil pemodelan yang didapatkan yaitu bentuk model struktur secara tiga dimensi (3D). Pemodelan struktur dikondisikan dengan keadaan struktur sebenarnya. 3. Pembuatan spektrum gempa Pembuatan sprektrum gempa bertujuan untuk mencari besarnya koefisien dasar gempa (Sa) sebagai langkah awal dalam menganalisis beban gempa. Pembuatan spektrum gempa dilakukan dengan menghitung parameter-parameter mengikuti acuan dari peraturan SNI 03-1726-2012. Semua parameter dihitung secara manual menggunakan Microsoft Excel.
10 Parameter-parameter tersebut antara lain: a. Parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakan untuk perioda pendek 0,2 detik (Ss) dan parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakan untuk perioda 1,0 detik (S1). Parameter Ss dan S1 untuk wilayah Bogor dapat dilihat dari Peta Gempa Indonesia 2010. b. Faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran perioda pendek (Fa) dan faktor amplifikasi terkait percepatan yang mewakili getaran perioda 1 detik (Fv). Kedua parameter tersebut diperoleh dari tabel dibawah ini: Tabel 6 Koefisien situs, Fa Parameter respons spektral percepatan gempa (MCER) terpetakan pada perioda pendek, T=0,2 detik, Ss Ss ≤ 0,25 Ss = 0,5 Ss = 0,75 Ss = 1,0 Ss ≥ 1,25 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,2 1,2 1,1 1,0 1,0 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0 2,5 1,7 1,2 0,9 0,9 SSb
Kelas Situs SA SB SC SD SE SF
Sumber: SNI 1726-2012. (2012).
Tabel 7 Koefisien situs, Fv Kelas Situs SA SB SC SD SE SF
Parameter respons spektral percepatan gempa (MCER) terpetakan pada perioda pendek, T=1 detik, S1 S1 ≤ 0,25 S1 = 0,5 S1 = 0,75 S1 = 1,0 S1 ≥ 1,25 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 2,4 2 1,8 1,6 1,5 3,5 3,2 2,8 2,4 2,4 SSb
Sumber: SNI 1726-2012. (2012).
Keterangan: SA = batudan keras; SB = batuan; SC = tanah keras; SD = tanah sedang; SE = tanah lunak; SF = tanah khusus c. Parameter spektrum respons percepatan pada perioda pendek (SMS). Parameter spektrum respons percepatan pada perioda 1 detik (SM1). Kedua parameter tersebut dengan perumusan berikut ini: 𝑆𝑀𝑆 = 𝐹𝑎 𝑆𝑠 (9) 𝑆𝑀1 = 𝐹𝑣 𝑆1 (10) d. Parameter percepatan spektral desain untuk perioda pendek (SDS) dan pada perida 1 detik (SD1), harus ditentukan melalui perumusan berikut ini: 2 𝑆𝐷𝑆 = 3 𝑆𝑀𝑆 (11) 2
𝑆𝐷1 = 3 𝑆𝑀1
(12)
11 4. Analisa pembebanan Analisa pembebanan dilakukan dengan memberikan beban berupa gaya-gaya yang bekerja pada struktur. Gaya-gaya yang dijadikan beban bagi struktur tersebut diantaranya beban mati, beban hidup, beban angin, dan beban gempa. Jika analisis dilakukan secara manual beban angin dihitung dengan rumus dari persamaan (1), untuk beban gempa akan dilakukan analisa statik ekuivalen sesuai dengan SNI 03-1726-2012 dengan menggunakan rumus dari persamaan (2) sampai dengan persamaan (7), dan untuk kombinasi pembebanan dihitung dengan rumus persamaan (8) sampai dengan persamaan (15). Namun analisis pembebanan tidak dihitung secara manual akan tetapi dihitung menggunakan program ETABS yang mengacu pada model 3D yang telah di desain sebelumnya. 5. Analisis struktur Analisa struktur ini juga dilakukan dengan menggunakan program ETABS dan Microsoft Excel. Hasil running dari pemodelan struktur program ETABS yang berupa gaya-gaya dalam dapat dianalisis secara otomatis untuk merencanakan tulangan struktur pada balok, kolom dan pelat lantai. Sedangkan untuk Microsoft Excel, analisa struktur dihitung secara manual dengan mengikuti acuan dari SNI 03-2847-2013, SNI-03-17262012, dan RSNI 03-1726-201X. 6. Perencanaan struktur Hasil dari program ETABS selanjutnya digunakan untuk menghitung kebutuhan jumlah tulangan pada balok, kolom, dan pelat lantai. 7. Ketahanan struktur atas Ketahan struktur atas gedung Student Center terhadap beban gempa diketahui setalah dilakukan analisa pembebanan, apakah struktur atas gedung mampu untuk menahan beban gempa atau tidak? Hasil dari semua analisa yang telah dilakukan juga digunakan untuk evaluasi struktur dengan cara membandingkan kesesuaian hasil analisis dengan kondisi eksisting.
HASIL DAN PEMBAHASAN Spektrum Gempa Respon spektrum merupakan grafik hubungan nilai puncak respons struktur akibat eksitasi gempa sebagai fungsi dari periode natural sistem struktur. Spektrum gempa dibuat berdasarkan peta gempa Indonesia 2010. Pembuatan spektrum gempa disesuaikan dengan letak geografis dan kelas tanah dari bangunan. Kota Bogor terletak pada 6o 35’ 20,01“ LU dan 106o 47’ 33,55” BT, dari koordinat tersebut dapat ditentukan nilai percepatan batuan dasar. Terdapat dua jenis percepatan batuan dasar, yaitu percepatan batuan dasar 1 detik (S1) dan percepatan batuan dasar 0,2 detik (SS). Penentuan nilai masing-masing percepatan batuan dasar untuk wilayah Bogor, dapat dilihat pada gambar peta dibawah ini.
12
Gambar 3 Peta gempa wilayah Bogor untuk T=1,0 detik
Gambar 4 Peta gempa wilayah Bogor untuk T=0,2 detik Penentuan nilai SS dan S1 dapat pula diperoleh dengan cara mengakses website Pusat Penelitian dan Pengembangan Pemukiman (PUSKIM), Kementrian Pekerjaan Umum. Hasil analisa dari website PUSKIM pada wilayah objek penelitian di Bogor, untuk kelas situs tanah sedang (D), nilai percepatan batuan dasar 1 detik (S1) diperoleh sebesar 0,356, dan nilai percepatan batuan dasar 0,2 detik (SS) diperoleh sebesar 0,882. Nilai S1 dan SS dijadikan acuan dalam menentukan nilai faktor amplifikasi terkait spektra percepatan berdasarkan jenis tanah, semakin lunak jenis tanah, semakin tinggi nilai faktor amplifikasi terkait spektra percepatan. Pada jenis tanah yang sama, semakin tinggi nilai S1 dan Ss, nilai faktor amplifikasi terkait spektra percepatan semakin kecil (Sari 2013). Nilai S1 dijadikan acuan dalam menentukan nilai faktor amplifikasi terkait percepatan yang mewakili getaran perioda 1 detik (Fv) dan nilai Ss dijadikan acuan untuk menentukan nilai faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran perioda pendek 0,2 detik (Fa). Selain nilai Fv dan Fa, dalam pembuatan grafik spektrum gempa juga dibutuhkan nilai parameter-parameter lainnya yang dihitung berdasarkan SNI 031726-2012, yaitu spektrum respons percepatan pada perioda pendek (SMS), spektrum respons percepatan pada perioda 1 detik (SM1), percepatan spektral desain untuk perioda pendek (SDS) dan pada perida 1 detik (SD1), percepatan respon spektra (Sa) dan periode (T). Berikut nilai hasil perhitungan parameter-parameter tersebut: Kondisi tanah sedang (D) S1 = 0,356 SS = 0,882 Fa = 1,1472 FV = 1,688 SMS = 1,012 SM1 = 0,601
SDS = 0,6746 SD1 = 0,4006 T0 = 0,12 TS = 0,59 Kondisi Ts < T < TL Sa = SD1/T
Kondisi T < T0 Sa = SDS (0,4 + 0,6 T/T0) Sa = 0,269 Kondisi T0 < T < Ts Sa = SDS Sa = 0,675
13
Percepatan respon spektra, Sa (g)
Hasil dari pembuatan grafik spektrum gempa pada lokasi Gedung Student Center IPB dengan kelas situs tanah sedang (D) dapat dilihat pada gambar 5 dibawah ini. 0,8 0,7
0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0
1
2
3
4
5
6
Periode, T (detik)
Gambar 5 Grafik desain spektrum gempa Pemodelan Struktur Komponen utama struktur atas sebuah gedung terdiri balok, kolom, dan pelat lantai. Ketiga komponen tersebut dimodelkan pada program ETABS 9.7.2 sesuai dengan as built drawing yang telah ada.
Gambar 6 Gedung Student Center IPB tampak depan
Gambar 7 Gedung Student Center IPB tampak belakang
14
Gambar 8 Gedung Student Center IPB tampak samping Pemodelan diawali dengan menggambarkan elemen struktur pada grid-grid arah tiga dimensi, sumbu x y, dan z. Pemodelan dilanjutkan dengan menginput material struktur. Material yang diinput kedalam program ETABs adalah beton dengan mutu K-225 untuk komponen struktur balok dan pelat lantai, dan beton dengan mutu K-175 untuk komponen struktur kolom. Mutu baja yang digunakan untuk tulangan beton adalah 240 MPa untuk baja berdiameter lebih kecil dari 12 mm dan 390 MPa untuk baja berdiamater lebih besar dari 12 mm. Struktur pondasi dimodelkan sebagai tumpuan jepit. Hasil pemodelan gedung berupa tiga dimensi dapat dilihat pada gambar 9 dibawah ini.
Gambar 9 Hasil pemodelan 3D gedung pada software ETABS Setelah struktur gedung dimodelkan dalam program ETABS, model struktur tersebut diberikan beban yang mengacu pada SNI-1727-1013. Pembebanan yang diberikan terdiri dari beban statis dan beban dinamis. Beban statis terdiri dari beban mati dan beban hidup, sedangkan beban dinamis terdiri dari beban angin dan beban gempa. Gedung Student Center IPB terdiri dari 2 lantai. Berdasarkan SNI-17272013, untuk bangunan yang memiliki tinggi kurang dari 3 lantai, beban angin dapat diabaikan atau dianggap sama dengan nol.
15 Tabel 8 Beban mati pada struktur pelat lantai Jenis Bahan Spesi/screed, Tebal = 20 mm keramik, tebal = 10 mm Instalasi ME Sanitasi Plafond dan penggantung Total
Uraian 0.02 m x 22 kN/m3 0.01 m x 22 kN/m3
Berat (kN/m2) 0,44 0,22 0,25 0,5 0,2 1,61
Tabel 9 Beban mati pada struktur balok Jenis Bahan
Uraian
Batako, tinggi 4 m
4 m x 2 kN/m3
Tripleks
4 m x 2 x 0,034 kN/m3
Berat (kN/m2) 8 0,27
Tabel 10 Beban hidup pada struktur pelat lantai Jenis Beban Hidup
Berat (kN/m2)
Lantai sekolah, ruang kuliah, kantor dan asrama
2,5
Struktur gedung secara umum menggunakan material struktur beton, namun untuk struktur atap dibangun menggunakan sistem atap rangka baja ringan, sehingga bentuk pemodelan lebih mudah dilakukan menggunakan program SAP 2000. Pemodelan dibuat secara terpisah untuk mendekati karakteristik bangunan model sebenarnya. Hasil analisis struktur atap menggunakan program SAP 2000 diperoleh bahwa besarnya nilai beban rangka atap baja ringan adalah sebesar 10,19 kN/m. Nilai tersebut kemudian diinput berupa beban titik pada ujung ruas-ruas balok lantai paling atas dalam progam ETABS. Hasil pemodelan struktur atap rangka baja pada program SAP 2000 dan penempataan beban atap rangka baja ringan pada program ETABS dapat dilihat pada gambar 10 dan gambar 11 dibawah ini.
Gambar 10 Pemodelan struktur atap baja pada program SAP 2000
16
Gambar 11 Penempatan beban atap rangka baja ringan pada program ETABS Analsisis Struktur Menurut jenis analisis yang dapat dilakukan dalam melakukan perhitungan beban gempa, terdapat dua jenis analisis, yaitu statik dan dinamis. Analisis statik sering dikenal dengan nama analisis statik ekuivalen. Analisis ini dapat digunakan pada gedung yang beraturan. Statik ekivalen adalah suatu representasi dari beban gempa setelah disederhanakan dan dimodifikasi, yang mana gaya inersia yang bekerja pada suatu massa akibat gempa disederhanakan menjadi gaya horizontal (Budiono dan Supriatna 2011). Nilai periode getar fundamental (Ta) ditentukan dengan menggunakan metode statik ekuivalen berdasarkan pada SNI 03-1726-2012 pasal 7.8.2. Nilai periode getar fundamental yang diperoleh dari hasil analisis software ETABS 9.7.2 dipengaruhi oleh ketinggian jenis rangka bahan pada struktur bangunan. Nilai ini dibatasi oleh nilai maksimum dan nilai minimum yang ditinjau dari dua arah yaitu mode 2 (arah X) dan mode 1 (arah Y). Berdasarkan SNI 03-1726-2012 pasal. 7.8.2.1, diperoleh nilai Ct = 0,0466, x = 0,9, Cu = 1,4 dan ketinggian gedung (Hn) = 7,9 m, sehinga diperoleh nilai Ta untuk arah X (Tx) dan Ta untuk arah Y (Ty) ditunjukkan pada tabel dibawah ini.
Arah X (detik) Ta minimum Ta maksimum Ta mode shape-2 diambil nilai Ta
Tabel 11 Nilai periode getar fundamental Arah Y (detik) = 0,2994 Ta minimum = 0,4192 Ta maksimum = 0,0951 Ta mode shape-1 = 0,2994 diambil nilai Ta
= 0,2994 = 0,4192 = 0,0967 = 0,2994
Nilai periode getar fundamental yang dihasilkan program ETABS pada arah X (Tx) berada diluar batas minimum dan maksimum, sehingga nilai periode yang diambil adalah nilai periode minimum. Begitu juga dengan nilai periode getar fundamental yang dihasilkan program ETABS arah Y (Ty), nilai yang dihasilkan berada diluar batas minimum dan maksimum, sehingga nilai periode yang diambil adalah nilai periode minimum.
17 Gaya geser dasar horizontal akibat gempa (V) dapat dihitung dengan ketentuan: nilai parameter respon spektra percepatan desain pada periode pendek (SDS) sebesar 0,6746. Struktur Gedung Student Center IPB termasuk kedalam kategori resiko IV (I = 1,5), dengan nilai R = 5, dan total berat (Wt) = 38610 Kg. Nilai Cs yang diperoleh dengan menggunakan rumus adalah sebesar 1,4056 untuk arah x dan 1,4549 untuk arah y. Sehingga besarnya gaya geser dasar horizontall akibat gempa (V) untuk arah X (Vx) dan arah Y (Vy) adalah sama yaitu sebesar 7814,67 kg. Adapun besarnya nilai distribusi vertikal gaya gempa pada tinjauan arah X (Fx), dan arah Y (Fy) juga memiliki nilai yang sama. Nilai ini disebar tiap lantai seperti terlihat pada tabel dibawah ini. Tabel 12 Perhitungan nilai distribusi vertikal perlantai gedung Tingkat Lantai Story 2 Story 1 Total
Tinggi, h (m) 4 3,9 7,9
Berat, W (Kg) 5890 32720 38610
Wh 23560 117792 141352
Wh/Wh total 0,17 0,83 1,00
F (Kg) 1302,52 6512,15
Selanjutnya nilai distribusi vertikal gaya gempa tersebut dimasukkan kedalam program ETABS sebagai pembebanan gempa statik ekuivalen. Hasil dari program tersebut berupa gaya dalam dari masing-masing struktur kolom dan balok, dan juga dapat diketahui jumlah tulangan kolom dan balok yang dibutuhkan agar struktur kuat terhadap beban gempa. Evaluasi Struktur Kolom Kolom merupakan elemen struktur yang berfungsi menopang struktur secara vertikal dan menerima gaya-gaya berupa beban lateral dan gaya dari elemen balok, kemudian gaya tersebut didistribusikan kepada pondasi untuk diteruskan kepada lapisan tanah keras. Kolom yang digunakan pada struktur gedung Student Center berbentuk persegi. Hasil analisis program ETABS dapat diketahui bahwa semua frame kolom hasil evaluasi pada struktur gedung ini adalah aman, ditandai dengan tidak terdapatnya kolom yang berwarna merah (overstress). Semua kolom berwarna biru muda yang artinya kolom tersebut aman. Hasil analisis luas tulangan lentur atau tulangan utama pada programs ETABS adalah sebesar 1608 mm untuk kolom tipe K1-1 dan K2-1 yang terletak pada story 1, dan 1206 mm untuk kolom tipe K1-2 dan K2-2 yang terletak pada story 2. Luas tulangan lentur tersebut dibandingkan dengan tabel luas tulangan yang terdapat pada lampiran 5. Diketahui bahwa luas tulangan sebesar 1608 mm memiliki jumlah tulang lentur sebanyak 8 batang dengan diameter sebesar 16 mm, untuk luas tulangan sebesar 1206 mm memiliki jumlah tulangan lentur sebanyak 6 batang dengan diameter 16 mm. Jumlah dan diameter tulangan-tulangan pada kolom tersebut jika dibandingkan dengan kondisi eksisting adalah sama, artinya tulangan pada kondisi eksisting telah memenuhi kebutuhan jumlah tulangan hasil evaluasi. Adapun perbandingan tulangan lentur dan tulangan geser hasil evaluasi menggunakan program ETABS dengan kondisi eksisting dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
18 Tabel 13 Perbandingan jumlah dan diameter tulangan lentur dan geser pada kolom Kolom
Dimensi
K1-1
400 x 400
K1-2
400 x 400
K2-1
300 x 300
K2-2
300 x 300
Kondisi Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting
Tulangan Lentur 8D 16 8D 16 6D 16 6D 16 8D 16 8D 16 6D 16 6D 16
Tulangan Geser ∅8-15/20 ∅8-15/20 ∅8-15/20 ∅8-15/20 ∅8-15/20 ∅8-15/20 ∅8-15/20 ∅8-15/20
Ket Aman Aman Aman Aman
Evaluasi Struktur Balok Balok merupakan elemen struktur melintang secara horizontal yang berfungsi menerima gaya-gaya berupa beban lateral, beban searah sumbu gravitasi dan beban dari elemen pelat, kemudian gaya tersebut didistribusikan kepada elemen kolom. Balok harus didesain dengan memperhatikan kondisi gaya-gaya yang terjadi akibat pembebanan. Balok dimodelkan sebagai frame yang memiliki joint yang kaku sehingga momen-momen maksimum terjadi di ujung balok. Kombinasi elemen struktur balok didesain dengan kemampuan menahan tegangan tarik dan tekan. Beton mempunyai sifat kuat tekan tinggi dan tulangan besi mempunyai sifat kuat tarik tinggi. Kombinasi kekuatan yang diberikan beton dan tulangan besi, diharapkan dapat memperkuat elemen struktur balok. Penulangan balok dilakukan dari perhitungan gaya-gaya dalam yang bekerja pada balok. Penulangan yang dianalisis meliputi penulangan lentur dan penulangan geser. Menurut Surya (2012), semakin besar momen yang menimpa struktur maka kebutuhan tulangan lentur semakin besar. Tulangan lentur didesain dengan dua kondisi, yaitu kondisi lapangan dan kondisi tumpuan. Hasil analisis program ETABS menunjukkan bahwa terdapat tipe balok yang dapat dikatakan tidak aman atau mengalami overstress yang ditandai dengan warna merah pada frame balok. Balok yang mengalami overstress adalah balok dengan tipe B5, B8, dan B11 yang terletak pada story 1. Overstress ini disebabkan oleh gaya geser dan torsi yang melebihi nilai maksimum yang diizinkan. Namun, setelah dilakukan perhitungan secara manual terhadap desain tulangan geser kondisi eksisting didapatkan hasil bahwa jumlah dan diameter tulangan geser balok-balok tersebut masih aman. Hasil analisis luas tulangan balok yang diperoleh dari program ETABS menunjukkan bahwa jumlah dan diameter tulangan lentur pada kondisi eksisting berbeda dengan tulangan lentur hasil evaluasi. Tulangan lentur pada kondisi eksisting lebih besar dari tulangan lentur hasil evaluasi, yang artinya balok yang dipakai pada kondisi eksisting bersifat boros. Sedangkan untuk tulangan geser, hasil analisis program ETABS menunjukkan bahwa jumlah dan jarak tulangan geser yang digunakan pada kondisi eksisting dengan hasil evaluasi adalah sama, artinya tulangan pada kondisi eksisting telah memenuhi kebutuhan jumlah tulangan hasil perencanaan. Pemakainan tulangan geser diperlukan apabila kuat geser nominal yang disediakan balok tidak dapat menahan besarnya tegangan geser ultimit pada struktur. Tujuan dari pemasangan tulangan geser adalah untuk meminimasi ukuran retak tarik diagonal atau untuk memikul tegangan tarik diagonal dari satu sisi retak
19 ke sisi retak lainnya (Wulandari, 2013). Perbandingan tulangan lentur dan tulangan geser hasil evaluasi menggunakan program ETABS dengan kondisi eksisting dapat dilihat pada tabel dibawah ini. Tabel 14 Perbandingan jumlah dan diameter tulangan lentur dan geser pada balok Balok
Dimensi (mm)
B1
300 x 600
B2
300 x 600
B3
250 x 550
B4
250 x 550
B5
200 x 400
B6
200 x 400
B7
200 x 400
B8
200 x 400
B9
200 x 400
B10
200 x 300
B11
200 x 300
B12
200 x 300
B13
250 x 600
B14
200 x 500
B15
200 x 400
B16
200 x 400
B17
200 x 300
B18
200 x 300
Kondisi Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting Evaluasi Eksisting
Lentur Tumpuan Lapangan Atas Bawah Atas Bawah 3D 19 4D 13 2D 13 3D 19 5D 19 3D 19 4D 19 7D 19 3D 16 3D 13 1D 13 3D 16 4D 19 2D 19 3D 19 5D 19 4D 13 3D 13 2D 13 2D 16 4D 19 3D 19 4D 19 3D 19 2D 19 3D 13 2D 16 3D 13 4D 19 2D 19 2D 19 4D 19 3D 13 2D 16 2D 13 2D 13 5D 19 3D 19 2D 19 2D 19 2D 16 2D 16 2D 13 2D 13 2D 19 2D 19 2D 19 2D 19 3D 13 2D 16 2D 13 2D 16 4D 16 3D 16 2D 16 3D 16 2D 13 2D 16 2D 13 2D 13 3D 16 2D 16 2D 16 3D 16 2D 13 2D 13 2D 13 2D 13 2D 16 2D 16 2D 16 2D 16 2D 16 2D 13 2D 13 2D 13 2D 16 2D 16 2D 16 2D 16 2D 16 2D 13 2D 13 2D 13 2D 16 2D 16 2D 16 2D 16 2D 13 2D 13 2D 13 2D 13 2D 13 2D 13 2D 13 2D 13 2D 13 2D 13 2D 13 2D 13 3D 16 2D 16 2D 16 4D 16 3D 13 2D 16 2D 13 2D 16 4D 16 3D 16 3D 16 5D 16 2D 13 2D 13 2D 13 2D 13 4D 16 2D 16 2D 16 4D 16 2D 13 2D 13 2D 13 2D 13 3D 16 2D 16 2D 16 4D 16 2D 13 2D 13 2D 13 2D 13 3D 16 3D 16 3D 16 3D 16 2D 13 2D 13 2D 13 2D 13 3D 16 2D 16 2D 16 3D 16
Geser Tumpuan
Lapangan
∅8-15 ∅10-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅10-15 ∅10-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15 ∅8-15
∅10-20 ∅10-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅10-20 ∅10-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20 ∅8-20
Ket
Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman
20
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Hasil analisis ketahanan struktur atas Gedung Student Center terhadap beban gempa pada program ETABS, dengan menggunakan metode statik ekuivalen menunjukkan bahwa semua komponen struktur yang terpasang, baik struktur kolom dan struktur balok pada kondisi eksisting telah memenuhi kebutuhan jumlah tulangan hasil evaluasi. Tulangan lentur balok pada kondisi eksisting lebih besar dari tulangan lentur hasil evaluasi, yang artinya balok yang dipakai pada kondisi eksisting dapat dikatakan bersifat boros, namun aman terhadap beban gempa. Adapun untuk penulangan kolom, jumlah dan diameter tulangan kolom pada kondisi eksisting sama dengan hasil evaluasi. Sehingga, dapat dikatakan bahwa secara keseluruhan Gedung Student Center IPB aman terhadap beban gempa. Saran Saran yang dapat diajukan antara lain, perlunya dilakukan penelitian lebih lanjut tentang evaluasi struktur atas Gedung Student Center IPB terhadap beban gempa dengan parameter yang dibandingkan selain dari jumlah dan diameter tulangan balok dan kolom. Evaluasi dapat juga dilakukan dengan berbagai metode yang berbeda berdasarkan peraturan-peraturan terbaru untuk mendapatkan perbandingan nilai kinerja struktur gedung terhadap beban gempa.
DAFTAR PUSTAKA [BSN] Badan Standarisasi Nasional. 2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung dan Non Gedung SNI 03-1726-2012. Jakarta(ID).BSN. [BSN] Badan Standarisasi Nasional. 2013. Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung. SNI 03-2847-2013. Jakarta (ID): BSN. [BSN] Badan Standarisasi Nasional. 2013. Panduang Perencanaan Pembebanan untuk Gedung dan Rumah SNI 03-1727-2013. 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): Institut Teknologi Bandung. Naeim F. 1989. The Seismic Design Handbook [Internet]. New York (USA): Van Nostrand Reinhold. hlm 34; [diunduh 10 Juni 2015]. Tersedia pada: https://www.google.com/?gws_rd=ssl#q=the+seismic+design+handbook+p df&tbm=bks. Pamungkas, Anugrah. 2009. Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa. Surabaya (ID): ITSPress. Sari, Indah. 2013. Analisis Struktur Portal 3D simetris dan Tidak Simetris Terhadap Beban Gempa Kuat [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor
21 Setiawan, Ikhsan. 2014. Analisis Dan Evaluasi Struktur Atas Gedung Pusat Informasi Kehutanan IPB Terhadap Ketahanan Gempa Berdasarkan Peta Gempa 2010 [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor Setiyarto, Djoko. 2004. Aplikasi Teknik Sipil dengan SAP 2000, Bandung (ID): Universitas Komputer Indonesia Surya, Martinus. 2012. Analisis dan Evaluasi Struktur Wing Fahutan IPB,Bogor Terhadap Ketahanan Gempa Berdasarkan Peta Gempa 2010 [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor Wulandari, Septiana. 2013. Analisis dan Evaluasi struktur Atas Tower C Grand Center point Apartement Terhadap Beban Gempa Berdasarkan Peta Gempa 2010 [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Lampiran 1 Peta respons spektra percepatan perioda 0.2 detik dalam 50 tahun
22
Lampiran 2 Peta respons spektra percepatan perioda 1.0 detik dalam 50 tahun
23
Lampiran 3 Denah kolom Gedung Student Center IPB lantai 1
24
Lampiran 4 Denah kolom Gedung Student Center IP B lantai 2
25
Lampiran 5 Denah balok Gedung Student Center IPB pada elevasi +3.95 m
26
Lampiran 6 Denah balok Gedung Student Center IPB pada elevasi +7.40 m
27
28 Lampiran 7 Tabel luas tulangan
29
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan pada tanggal 01 November 1992 di Nagari Sumanik, Kecamatan Salimpaung, Kabupaten Tanah Datar, Provinsi Sumatera Barat. Penulis merupakan anak keempat dari empat bersaudara dari pasangan Ayahanda Salman Idris dan Ibunda Hasnidar. Penulis mulai masuk jenjangan pendidikan formal pada tahun 1999 di SD N 07 Sumanik, kemudian tahun 2005 melanjutkan sekolah ke SMP N 3 Salimpaung. Penulis lulus sekolah menengah pertama pada tahun 2008, kemudian diterima di SMA N 1 Batusangkar. Penulis diterima sebagai mahasiswa di Institut Pertanian Bogor pada tahun 2011 melalui jalur SNMPTN Undangan di program studi Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif di berbagai organisasi kemahasiswaan seperti Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil dan Lingkungan (HIMATESIL) sebagai staf Divisi Komunikasi dan Informasi, dan organisasi AIESEC sebagai project manager of Incoming Exchange, Global Community Development Program (GCDP). Penulis juga aktif mengikuti berbagai kegiatan seperti seminar, dan kepanitian pada event-event kampus. Penulis juga pernah mengikuti praktik lapangan di proyek pembangunan Gedung Perkantoran Centennial Tower oleh PT. ACSET Indonusa yang berlokasi di Kuningan, Jakarta Selatan pada Bulan Juni hingga Agustus 2014. Penulis merupakan penerima beasiswa Bidikmisi tahun 2011-2015.
