LAPORAN TUGAS AKHIR
PEMANFAATAN MATERIAL BAMBU SEBAGAI MATERIAL BANGUNAN SEDERHANA DI DAERAH RAWAN GEMPA Daerah Kajian Pancer, Banyuwangi, Jawa Timur DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK MENYELESAIKAN PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK DI PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
Oleh : WILLIAM
RIZAL KURNIADY
15002152
15002147
Dosen Pembimbing :
Dr. Ir. Herlien D. Setio Ir. Iswandi Imran, M.Sc., Ph. D.
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
TUGAS AKHIR PEMANFAATAN MATERIAL BAMBU SEBAGAI MATERIAL BANGUNAN SEDERHANA DI DAERAH RAWAN GEMPA Daerah Kajian Pancer, Banyuwangi, Jawa Timur oleh
William
Rizal
Kurniady 15002152
15002147
DISETUJUI oleh PEMBIMBING I
PEMBIMBING II
Dr. Ir. Herlien D. Setio
Ir. Iswandi Imran, MSc, Ph.D MENGETAHUI
KOORDINATOR TUGAS AKHIR
KETUA PROGRAM STUDI
KELOMPOK KEPAKARAN STRUKTUR
TEKNIK SIPIL
Dr. Ir. Made Suarjana
Dr. Ir. Herlien D. Setio
BANDUNG, JUNI 2007
ii
ABSTRAK PEMANFAATAN MATERIAL BAMBU SEBAGAI MATERIAL BANGUNAN SEDERHANA DI DAERAH RAWAN GEMPA, Rizal Kurniady (15002147) dan William (15002152), Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung, 2007. Rumah tahan gempa dewasa ini bukanlah suatu bangunan yang terjangkau oleh masyarakat secara mayoritas, yakni kalangan masyarakat bawah. Padahal pembangunan rumah tahan gempa tidak memerlukan biaya yang besar, namun yang diperlukan adalah penerapan konsep-konsep bangunan tahan gempa seperti kontinuitas aliran beban, daktilitas, dan kekakuan struktur. Meski dipandang rendah oleh kebanyakan orang, bambu mulai dilirik oleh kalangan akademisi sebagai material bangunan alternatif. Kuat tarik yang setara dengan baja lemah dan kuat tekan yang setara dengan beton serta harga yang relatif sangat murah dibanding material lainnya membuat bambu sebagai material yang berpotensi besar sebagai bahan bangunan. Tujuan penulisan Tugas Akhir adalah untuk mengetahui potensi material lokal sebagai alternatif material bangunan dan meninjau kinerja material tersebut dalam suatu sistem struktur bangunan sederhana. Kriteria yang ditinjau adalah kekuatan dan kelayanan struktur serta kontinuitas aliran beban yang terbentuk dari penggunaan bambu pada struktur bangunan. Untuk meninjau kekuatan dan kelayanan struktur bambu dilakukan pemodelan dan desain struktur bambu termasuk detailing sambungan dengan bantuan program analisis struktur. Dari pemodelan dan desain ini akan diperoleh kapasitas dan perilaku struktur teoritis. Setelah itu, verifikasi desain penampang dan sambungan dilakukan dengan membuat spesimen uji portal dan kuda-kuda struktur. Terhadap kedua spesimen ini dilakukan uji pembebanan statis hingga runtuh untuk memperoleh kapasitas dan perilaku struktur yang sebenarnya. Kata kunci : Bangunan sederhana, Bambu, Gempa.
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan karunia dan rahmat-Nya sehingga akhirnya laporan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir merupakan kegiatan menjelang akhir pendidikan sarjana teknik di program studi Teknik Sipil, Institut Teknologi Bandung. Di program studi Teknik Sipil, Tugas Akhir pada dasarnya merupakan latihan pemahaman menyeluruh mengenai bidang ilmu Teknik Sipil, yang merangkum bagian-bagian yang dipelajari secara terpisah-pisah dalam kurikulum, dengan mendalami salah satu bidang kepakaran yang tersedia. Dalam hal ini bidang kepakaran yang kami dalami adalah Rekayasa Struktur. Seiring dengan bertambahnya penduduk dan meningkatnya harga material bangunan dari waktu ke waktu, dibutuhkan material bangunan akternatif yang murah, mudah didapat, dan dapat memberikan kelayakan terhadap struktur bangunan. Terkait dengan hal tersebut, Tugas Akhir yang berjudul “Pemanfaatan Material Bambu sebagai Material Bangunan Sederhana di Daerah Rawan Gempa”, ini mencoba mengkaji mengenai material bambu yang memiliki potensi besar sebagai material alternatif di masa depan. Proses penyusunan laporan Tugas Akhir ini tentunya tidak terlepas dari bantuan dan bimbingan berbagai pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini Penulis bermaksud mengucapkan terima kasih kepada: 1. Program Studi Arsitektur dan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan yang memungkinkan kami melakukan kajian dan penelitian dalam pengerjaan tugas akhir ini 2. Dr. Ir. Herlien D. Setio dan Ir. Iswandi Imran, MSc, Ph.D selaku dosen pembimbing 3. Dr. Ir. Saptahari Sugiri selaku dosen penguji 4. Serta semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat Penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini belum sepenuhnya sempurna. Untuk itu, kritik dan saran sangat Penulis harapkan demi perbaikan laporan ini kelak. Akhir kata, semoga laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembacanya. Bandung, Juni 2007 Penulis iv
Thanks to...
Tuhan YME, atas segala karuniaNya selama hidupku Papa yang sudah menjadi teladan dalam hidupku Mama yang berjuang mati-matian hingga aku lulus Philip, adikku tercinta yang selalu mendukungku Sepupu-sepupu tersayang, Felicia dan Mathilda Kumala, yang selalu memberi bantuan dikala aku kesusahan Oma Hetty, Opa Tek Seng, dan Oom dan Tanteku yang selalu mengharapkan kemajuanku Dosen-Dosen ku, Bu Herlien, Pak Is, Pak Sapta, terima kasih atas semua ilmu dan masukan yang telah diberikan. Team Arsitek, teman main di Banyuwangi dan Jerman Pak Andri, Pak Wid, Bu Hima, Bu Rini, Bu Puti, dan pihak-pihak lain yang mendukung perjalanan kami ke Jerman Sascha, Christiane, Jonas, Conny, Manuel dan Herr Neuhoff serta pihakpihak lain yang menemani kami pada saat-saat menyenangkan di Jerman Team LSB yang sudah jadi Team Cisitu yang telah mendukung kami dan banyak memberi masukan dalam mengerjakan TA ini Woro, rumah woro, dan teman-teman woro: Vian, Unchu, Suker, Aryo, adik Aryo penghambat kerja TA yang memberiku hiburan di kala harus mengerjakan TA Citta dan Ayu, adikku dan istriku yang duluan meninggalkan aku Veto, Romi, Memes, Ucil, Roland, Maretha, Zaki, Ballet, Cecep, Dani Cahyono, teman-teman kelompok yang suka curi-curi dan membuat kerja kelompok menjadi lambat dan menyenangkan. Andar dan Manto, entah kenapa aku ingat kalian Rizal, partner TA ku yang berbagi susah dan senang dengan intim selama 1 tahun terakhir Iqbal dan Agung Mariyuana yang mewarnai hari-hariku di LSB dengan kisah romantika yang gagal dan DoTA. Bos-bis 2002, Soni, Lukas, Gilmar, Jade, Vika, Putri dan Putri, Fitri, Edo, Buna, Fitrah, Apri, yang tidak bisa disebut satu-satu. Yang telah menemaniku selama 5 tahun masa studiku ini Reza dan Ullie, yang sedang berjuang untuk lulus. Doaku besertamu…. HMS ITB, Kuabdikan jiwa dan ragaku padamu seumur hidupku… T-11, Trimakasih untuk kenangan yang menyenangkan
“Terimakasih teman-teman…. Kalian takkan pernah kulupakan…” -William-
v
Balance in Circle of Life “Tetaplah Engkau Berjalan dengan Porosmu agar Engkau tidak Terlempar ke Semua Keinginan mu sebagai Manusia yang tidak Pernah ada Puasnya” “Hanya dalam Pertualangan, Orang bisa menemukan Dirinya” Andre Guide (novelis perancis 1869-1951) “Perjalanan Hidup layak Pasir diatas Telapak Tangan saat Engkau Genggam dengan Erat mudah Tumpah dan saat Engkau buka Genggaman mudahnya tertiup oleh angin, maka peliharalah dengan bijkasana” “Hidup ada Tarik dan Ulur kadang Engkau Harus Menarik untuk Mendapatkan Hasil dari Umpan mu dan kadang Engkau Harus Mengulur agar Hasil Umpan mu itu tidak Lepas” “Dekatlah diri kepada Tuhan Pencipta dengan bermacam-macam kebaikan, maka mendekatlah dengan akalmu, engkau akan merasakan nikmat yang lebih banyak, yaitu dekat dengan manusia manusia di dunia dan dekat dengan Allah di Akhirat” “Kadang Kita baru Sadar Menghargai saat Kita sudah Kehilangannya”
Ku Persembahkan Akhir Studi Disini secara Khusus kepada Semua Orang yang pernah mengisi Lingkaran Kehidupanku hingga Saat ini…. 9 Allah SWT dan utusanmu Muhammad SAW ucapan syukur kepada engkau telah memberikan Islam sebagai tujuan Matiku dan Alquran sebagai buku bimbingan hidup yang tiada mati bagiku. 9 Alm Bapak dan Alm Abangku engkau selalu ada dihatiku dimana kenangan dan pesan kalian adalah warisan yang paling berharga.. I miss u both so much. 9 Mamak dan Ka’ Ngah ucapan Terimakasih mungkin tak sebanding dengan tiada hentinya engkau memberikan Perhatian dan Kasih Sayang, dan yang sangat jauh lebih berharga bagiku hingga dibanding dengan materi yang telah kau berikan. I always love you all. 9 Keluarga Besar ku di Pontianak yang telah memberikan lika-liku dalam berkeluarga besar. 9 Aa, terimakasih telah menjadi motivasi dan inspirasi, setelah kepeninggalan abangku, engkau mengisi sosok itu.. 9 Sahabat-Sahabatku yang telah bersedia meluangkan waktu, membagi, menemani, dan menyemangati kehidupanku dan telah ku anggap sebagai saudara kandungku sendiri. 9 Kakak, mba, abang, mas, adinda Terimakasih sudah mengganggap aku sebagai saudara baru kalian. 9 Teman-temanku, sejak aku memulai kisah berteman hingga saat ini, terimakasih telah membantu aku selama ini yang tidak dapat kusebut satu persatu. 9 Orang yang pernah membuatku Patah Hati, terimakasih sudah mencoba batas ku.
9 Dan apakah memang bila ada yang menjadi musuhku? Terimakasih untuk memperhatikanku. Ku berharap kita dapat berteman. 9 Kamarku dan isinya, Motorku, Komputer dan Laptopku, Pakaianku dan semua yang menjadi saksi bisu kehidupanku.
9 Semua pihak yang aku tidak bisa sebutkan satu persatu khususnya dalam membantu studi dan pelaksanaan Tugas akhir ku di ITB.
Dan dengan Ini merupakan suatu akhir dari salah satu episode dalam kehidupanku dan masih banyak episode yang harus aku lanjutkan dan aku harap kalian tiada henti memberikan perhatian dan kasih sayang dalam kehidupanku (I marked here as one bold step in my life)
Rizal Alwani Koer
DAFTAR ISI Lembar Pengesahan ii Abstrak iii Kata Pengantar iv DAFTAR ISI vii DAFTAR GAMBAR viii DAFTAR TABEL x Bab 1. Pendahuluan I-1 1.1 Latar Belakang Masalah……………………………………………………………….. I-1 1.2 Tujuan Penulisan………………………………………………………………………. I-3 1.3 Ruang Lingkup………………………………………………………………………… I-3 1.4 Sistematika Penulisan…………………………………………………………………. I-4 1.5 Metoda Analisis……………………………………………………………………….. I-4 Bab 2. Tinjauan Pustaka II-1 2.1 Konsep Dasar Mekanisme Gempa Bumi……………………………………………… II-1 2.1.1 Parameter Dinamika struktur………………………………………………. II-3 2.1.2 Pemodelan Sistem Struktur………………………………………………… II-5 2.1.3 Respon Spektra dan Respon Spektra Desain………………………………. II-7 2.2 Kriteria Perencanaan Pembebanan…………………………………………………….. II-7 2.2.1 Perencanaan Pembebanan gempa………………………………………….. II-7 2.2.2 Arah Pembebanan gempa………………………………………………….. II-8 2.2.3 Perencanaan Beban-beban dan Kuat terfaktor…………………………….. II-8 2.3 Analisis Struktur dengan Meotda elemen hingga……………………………………… II-9 2.3.1 Metoda Elemen Hingga pada Program SAP 2000 v9……………………… II-15 2.4 Konsep Dasar Bangunan Tahan Gempa………………………………………………. II-16 2.4.1 Batasan-Batasan dalam Perencanaan dan Pelaksanaan…………………… II-16 2.5 Bambu sebagai Material Bangunan…………………………………………………… II-20 2.5.1 Latar Belakang…………………………………………………………….. II-20 2.5.2 Keunggulan Bambu………………………………………………….…….. II-20 2.5.3 Kendala pemakaian bambu sebagai bahan material………………………. II-21 2.5.4 Teori Pengawetan Bambu………………………………………………….. II-22 2.5.5 Metoda Perangkain batang-batang bambu………………………………… II-23 2.5.6 Desain Elemen Struktur Bambu……………………………………………. II-29 2.6 Perhitungan Kolerasi Parameter Tanah………………………………………………... II-30 2.7 Estimasi Biaya Bangunan Bambu…………………………………………………….. II-32 2.8 Tipe Sambungan Bambu……………………………………………………………… II-32 Bab 3. Pemodelan dan Analisis Struktur III-1 3.1 Pengembangan Prototipe………………………………………………………………. III-1 3.1.1 Aspek material……………………………………………………………… III-1 3.1.2 Sistem Struktur……………………………………………………………... III-2 3.1.3 Sambungan…………………………………………………………………. III-3 3.1.4 Aspek arsitektur bangunan…………………………………………………. III-5 3.2 Pemodelan struktur bangunan…………………………………………………………. III-5 3.3 Pembebanan……………………………………………………………………………. III-7 3.3.1 Modelisasi beban gempa…………………………………………………… III-9 3.3.2 Kombinasi Pembebanan……………………………………………………. III-10 3.4 Preliminary Design…………………………………………………………………….. III-10 3.4.1 Desain Komponen Batang Lentur………………………………………….. III-11 3.4.2 Kasau Bambu………………………………………………………………. III-12 3.4.3 Kolom Bambu……………………………………………………………… III-13 3.4.4 Kuda-kuda bambu dan ikatan angin……………………………………….. III-14 vi
3.5 Analisis Struktur………………………………………………………………………. III-14 3.6 Pengujian Properti Mekanika Bambu………………………………………………… III-15 . 3.7 Desain struktur Bangunan…………………………………………………………….. 3.7.1 Desain Penampang…………………………………………………………….. 3.7.1.1 Desain terhadap momen lentur………………………………………….. 3.7.1.2 Desain terhadap geser …………….…………………………………. 3.7.1.3 Desain terhadap tarik…………………………………………………. 3.7.1.4 Desain terhadap tekan…………….………………………………... 3.7.2 Desain Sambungan …………………………….………………………………
III-18 III-18 III-18 III-19 III-19 III-19 III-20
3.8 Desain Pondasi………………………………………………………………………… III-23 3.9 Analisa Harga Bangunan……………………………………………………………… III-27 . Bab 4. Pengujian Laboratorium IV-1 4.1 Uji Model Kuda-kuda Atap……………………………………………………………. IV-1 4.1.1 Pengembangan Model Kuda-kuda atap………………………………………… IV-1 4.1.2 Pra Pengujian…………………………………………………………………… IV-3 4.1.2.1 Pengecekan syarat kekuatan…………….……………………………….. IV-3 4.1.2.2 Hipotesa Keruntuhan pada Pengujian…………………………………… IV-4 4.1.3 Prosedur pengujian…………….……………………………………………….. IV-4 4.1.4 Hasil Pengujian…………………………………………………………………. IV-5 4.1.4.1 Analisis hasil pengujian………………………………………………….. IV-7 4.1.5 Kesimpulan……………………………………………………………………... IV-10 4.2 Uji Model Portal Bangunan…………………………………………………………… IV-11 4.2.1 Pengembangan Model Portal…………………………………………………… IV-11 4.2.2 Pra Pengujian…………………………………………………………………… IV-12 4.2.2.1 Pengecekan Syarat Kekuatan……………………………………………. IV-13 4.2.2.2 Hipotesa keruntuhan pada pengujian……………………………………. IV-14 4.2.3 Prosedur pengujian……………………………………………………………… IV-14 4..2.4 Hasil Percobaan……………………………………………………………….. IV-15 4.2.4.1 Analisis harga pengujian………………………………………..……….. IV-17 4.2.5 Kesimpulan……………………………………………………………………. IV-21 Bab 5. Kesimpulan dan Saran V-1 5.1 Kesimpulan……………………………………………………………………………. V-1 5.2 Saran…………………………………………………………………………………… V-3 LAMPIRAN DAFTAR PUSTAKA
vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Gambar 1.2 Gambar 1.3 Gambar 1.4 Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 2.12 Gambar 2.13 Gambar 2.14 Gambar 2.15 Gambar 2.16 Gambar 2.17 Gambar 2.18 Gambar 2.19 Gambar 2.20 Gambar 2.21 Gambar 2.22 Gambar 2.23 Gambar 2.24 Gambar 2.25 Gambar 2.26 Gambar 2.27 Gambar 2.28 Gambar 2.29 Gambar 3.1 Gambar 3.2a Gambar 3.2b Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5
Beberapa daerah yang pernah mengalami gempa besar di Indonesia Wilayah gempa Indonesia berdasarkan SNI 03-1726-2002 Bangunan rumah eksisting di daerah Pancer dengan menggunakan material kayu dan batu bata Diagram Alir Tugas Akhir Pergerakan Antarlempeng Menurut Teori Pelat Tektonik Sistem Struktur Berderajat Kebebasan Satu Model Matematis untuk Sistem Berderajat Kebebasan Satu Respon Spektra Wilayah Gempa 5 berdasarkan SNI 03-17262002 Elemen Batang Sederhana Hubungan Koordinat Antar Batang Transformasi koordinat dalam menentukan gaya ekivalen struktur Contoh bentuk denah bangunan simetris Denah bangunan tidak simetris Letak pintu dan jendela yang simetris Konstruksi atap ringan Desain pondasi dalam menangani bahaya gempa Pengawetan bambu dengan larutan kimia dengan menggunakan metoda kompresi Tiang Penyangga Balok Ikatan antara batang-batang struktur Pangkal tiang bambu Ujung balok yang diisi untuk menyangga tiang Bentuk potongan ujung atas tiang Proses pemotongan ujung lidah ganda Potongan datar dengan lidah ganda sebagai penyangga balok dasar Tiang penyangga ganda dan dengan lidah tambahan Ikatan dengan tali kawat dan lidah panjang Ikatan tiang penyangga dengan balok memakai tali kawat dan pasak pada tiang Ikatan antara batang struktur vertikal dan horisontal menggunakan pasak Bentuk rangka atap yang akan menggunakan struktur bambu Detailing sambungan pada joint-joint pada rangka atap tersebut Potensi bambu dalam memikul beban berat Tipe Sambungan Friksi Tipe Sambungan Tumpu Kegagalan akibat tekan tegak lurus serat Konsep sambungan pada portal bidang Foto sambungan pada portal Model struktur bangunan Respon spektra gempa zona 5 untuk tanah lunak Dimensi Struktur untuk Desain
I-2 I-2 I-3 I-6 II-2 II-6 II-6 II-8 II-10 II-12 II-14 II-17 II-17 II-18 II-18 II-19 II-23 II-24 II-24 II-25 II-25 II-26 II-26 II-27 II-27 II-27 II-28 II-28 II-29 II-29 II-30 II-34 II-34 III-2 III-4 III-4 III-6 III-9 III-11 viii
Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Gambar 3.11 Gambar 3.12 Gambar 3.13 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11a Gambar 4.11b Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 5.1 Gambar 5.2 Gambar 5.3
Bentuk kasau yang biasanya digunakan dalam bangunan konstruksi bambu Pengaruh tekuk Euler Uji Tarik Penampang Bambu dengan buku-buku Uji Tekan Penampang Bambu dengan buku-buku Grafik Tegangan Vs Regangan salah satu spesimen uji tarik bambu Beberapa tipe sambungan Sambungan a Potongan Melintang Pondasi Batu Kali Sambungan pada kuda-kuda atap Model Spesimen Kuda-Kuda Detail Sambungan Ujung Peralatan Pengujian Grafik Pengujian Kuda-Kuda Kegagalan Struktural Hubungan deformasi teoritis dan hasil uji Set alat pengujian portal Model Pengujian Portal Grafik pengujian portal bambu Kurva beban portal dengan 3 titik beban pada model Kurva beban portal dengan 2 titik beban pada model Perilaku runtuh struktur Ketidak idealan pengujian Ketidak idealan sambungan Sambungan yang tidak baik Sambungan yang baik Bangunan Bambu yang megah
III-12 III-13 III-16 III-16 III-17 III-21 III-21 III-27 IV-2 IV-3 IV-4 IV-5 IV-6 IV-7 IV-7 IV-11 IV-13 IV-15 IV-16 IV-16 IV-17 IV-18 IV-20 V-2 V-3 V-5
ix
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 2.3 Tabel 2.4 Tabel 2.5 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Tabel 3.5 Tabel 3.6 Tabel 3.7 Tabel 3.8 Tabel 3.9 Tabel 3.10 Tabel 3.11
Harga Satuan Bahan Bangunan Kab. Banyuwangi Jawa Timur Kuat tarik dan tekan berbagai jenis bambu di Indonesia Kuat batas dan tegangan ijin bambu Korelasi Parameter Tanah untuk Tanah Pasir Korelasi Parameter Tanah untuk Tanah Lempung (kohesif) Jenis-jenis tanah berdasarkan SNI 03-1726-2002 Hasil Uji Parameter Tanah di beberapa titik kajian Rekapitulasi Pembebanan Penentuan Profil Balok atau Gording sebagai Balok Tunggal Penentuan ukuran kasau dengan 2 bilah bambu Penentuan ukuran kolom dengan batasan kekuatan muatan tekuk Hasil analisa struktur Gaya reaksi tumpuan Properti Mekanika Material Bambu Nilai momen statis penampang Faktor Daya Dukung Tanah Perhitungan harga bangunan
I-8 II-21 II-30 II-31 II-31 II-32 III-8 III-9 III-11 III-13 III-14 III-15 III-15 III-18 III-19 III-26 III-28
x
