TUGAS AKHIR
KAJIAN PERILAKU PERTEMUAN BALOK-KOLOM PADA LONCATAN BIDANG MUKA STRUKTUR GEDUNG BETON BERTULANG BERLANTAI BANYAK Diajukan sebagai syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknik Strata – 1 (S – 1)
Oleh : YARNAS RUSMANA
(41108010015)
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK PERENCANAAN DAN DESIGN UNIVERSITAS MERCU BUANA
TERAKREDITASI A BERDASARKAN BADAN AKREDITASI NASIONAL PERGURUAN TINGGI NO : 012 / BAN – PT / AK – VII / SI / VII / 2008 2012
Kata Pengantar
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini tepat pada waktunya. Tugas akhir ini disusun dalam rangka melengkapi persyaratan guna mencapai jenjang Strata I (S-1) Sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik Perencanaan dan Design, Universitas Mercu Buana. Tugas Akhir dengan judul “Kajian Perilaku Pertemuan Balok-Kolom Pada Loncatan Bidang Muka Struktur Gedung Beton Bertulang Berlantai Banyak” ini bertujuan untuk mencari gaya-gaya dalam antara balok-kolom pada pertemuan loncatan bidang muka struktur gedung beton bertulang berlantai banyak. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih pada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini, antara lain : 1. Kedua orang tua tercinta, Mamah dan Bapak juga Kakak dan Adik-adik yang doanya senantiasa mengiringi langkah penulis, memberikan kasih sayang, support, dorongan moril, serta dukungan fasilitas dan finansial kepada penulis. 2. Dr.Ir Resmi Bestari Muin, MS selaku dosen pembimbing yang dengan sabar membimbing penulis dari awal sampai akhir. Terima kasih banyak bu, atas bimbingannya. 3. Ir. Sylvia Indriany, MT. selaku Ketua Program Studi dan Koordinator Tugas Akhir Teknik Sipil serta Pembimbing Akademik. 4. Seluruh dosen FTPD atas dukungannya. 5. Karyawan TU FTPD, yang sering direpotkan oleh saya. i
Kata Pengantar
6. Rekan-rekan teknik sipil 2008, Thank’s for our friendship. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam menyusun laporan Tugas Akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik dari semua pihak untuk menambah kesempurnaan dari Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Jakarta, 30 Juli 2012
Penulis
ii
Daftar Isi
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK KATA PENGANTAR ........................................................................................i DAFTAR ISI .......................................................................................................iii DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................vi DAFTAR TABEL ...............................................................................................x BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..............................................................................I-1 1.2 Tujuan ...........................................................................................I-3 1.3 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ..........................................I-3 1.4 Metode Penulisan ..........................................................................I-4 1.4 Sistematika Penulisan ...................................................................I-4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Umum ............................................................................II-1 2.2 Perilaku Umum Bnagunan Vertikal Set-Back ................................II-2 2.3 Perilaku Pembebanan Gempa ........................................................II-3 2.4 Konsep Perencanaan Struktur ........................................................II-5 2.4.1 Desain Terhadap Beban Lateral .........................................II-5 2.4.2 Analisis Struktur Terhadap Gempa ....................................II-5
iii
Daftar Isi
2.5 Perencanaan Struktur Gedung .......................................................II-12 2.5.1 Pembebanan .......................................................................II-12 2.6 ETABS ver.9 ..................................................................................II-28 BAB III METODOLOGI PENGKAJIAN 3.1 Diagram Alir Pengkajian ..............................................................III-1 BAB IV HASIL DAN ANALISIS 4.1 Umum ...........................................................................................IV-1 4.2 Data Perencanaan ..........................................................................IV-1 4.3 Perencanaan Awal ..........................................................................IV-2 4.3.1 Prarencana Pelat .................................................................IV-2 4.3.2 Prarencana Balok ................................................................IV-5 4.3.3 Prarencana Kolom ..............................................................IV-8 4.3.4 Prarencana Tangga .............................................................IV-12 4.4 Perhitungan Data-data Beban Statis .............................................IV-15 4.5 Perhitungan Koordinat Eksentrisitas Pusat Massa Terhadap Pusat Rotasi Lantai Bangunan ..................................................................................IV-15 4.6 Perhitungan Data-data Beban Gempa ...........................................IV-18 4.7 Perhitungan Tulangan Pelat Lantai ...............................................IV-34 4.8 Perhitungan Tulangan Geser Balok ..............................................IV-34 4.9 Perhitungan Tulangan Geser Kolom .............................................IV-43 4.10 Hubungan Balok-Kolom di Level Loncatan ................................IV-45
iv
Daftar Isi
4.11 Hubungan Balok-Kolom di Level Tingkat yang Sama Pada Loncatan ..............................................................................................................IV-57 4.12 Perhitungan Gaya Geser Tingkat Nominal Sepanjang Tinggi Struktur Gedung ................................................................................................IV-70 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ...................................................................................V-1 5.2 Saran .............................................................................................V-1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
v
Daftar Gambar
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1 Bangunan Tidak Beraturan dengan Vertikal Set-Back ...................I-2 Gambar 2.1 Diagram Beban-Simpangan (Diagram V-δ) Struktur Gedung ......II-4 Gambar 2.2 Wilayah Gempa Indonesia dengan Percepatan Puncak Batuan Dasar dengan Periode Ulang 500 Tahun .......................................................................II-15 Gambar 2.3 Respons Spektrum Gempa Rencana ..............................................II-16 Gambar 2.4
Mekanisme Keruntuhan Ideal Suatu Struktur Gedung dengan Sendi
Plastis Terbentuk Pada Ujung-ujung Balok dan Pada Kaki Kolom ...................II-26 Gambar 3.1 Denah Bangunan 10 Lantai ............................................................III-2 Gambar 3.2 Tipe Bangunan I .............................................................................III-2 Gambar 3.3 Tipe Bangunan II ...........................................................................III-3 Gambar 3.4 Tipe Bangunan III ..........................................................................III-3 Gambar 3.5 Diagram alir pengkajian .................................................................III-4 Gambar 4.1 Wilayah pembebanan pelat ............................................................IV-2 Gambar 4.2 Balok/pelat rusuk satu arah dua ujung menerus ............................IV-2 Gambar 4.3 Balok/pelat rusuk satu arah satu ujung menerus ............................IV-3 Gambar 4.4 Wilayah pembebanan balok ...........................................................IV-5 Gambar 4.5 Bentang balok as 3 (bangunan utama) ...........................................IV-5 Gambar 4.6
Wilayah pembebanan bentang balok as 3 (bangunan utama)
.............................................................................................................................IV-6 Gambar 4.7 Momen ultimit bentang balok as 3 (bangunan utama) ...................IV-7
vi
Daftar Gambar
Gambar 4.8 Wilayah pembebanan kolom ..........................................................IV-8 Gambar 4.9 Peruntukan dan tinggi bangunan ....................................................IV-9 Gambar 4.10 Wilayah pembebanan tangga .......................................................IV-12 Gambar 4.11 Desain tangga ...............................................................................IV-12 Gambar 4.12 Wilayah pembebanan tangga 1 ....................................................IV-14 Gambar 4.13 Wilayah pembebanan tangga 2 ....................................................IV-14 Gambar 4.14 Grafik kontrol kinerja batas layan (a) dan kinerja batas ultimit (b) akibat beban gempa statik ekivalen arah sumbu X dan Y .............................................IV-29 Gambar 4.15 Grafik kontrol kinerja batas layan (a) dan kinerja batas ultimit (b) akibat beban gempa dinamik arah sumbu X dan Y .......................................................IV-33 Gambar 4.16 Momen primer balok B23 akibat gempa ke kanan ......................IV-35 Gambar 4.17 Momen primer balok B23 akibat gempa ke kiri ..........................IV-35 Gambar 4.18 Reaksi perletakan akibat Mpr gempa ke kanan ............................IV-36 Gambar 4.19 Reaksi perletakan akibat Mpr gempa ke kiri ................................IV-36 Gambar 4.20 Reaksi perletakan akibat Mpr gempa ke kanan dan beban gravitasi .............................................................................................................................IV-37 Gambar 4.21
Reaksi perletakan akibat Mpr gempa ke kiri dan beban gravitasi
.............................................................................................................................IV-37 Gambar 4.22 Bidang gaya geser Ve akibat gempa ke kanan dan beban gravitasi .............................................................................................................................IV-41 Gambar 4.23
Bidang gaya geser Ve akibat gempa ke kiri dan beban gravitasi
.............................................................................................................................IV-41 Gambar 4.24 Peninjuan analisa geser dari HBK di level loncatan ....................IV-45
vii
Daftar Gambar
Gambar 4.25 Analisa geser dari HBK loncatan di lantai 3 pada bangunan I akibat gempa ke kanan ..................................................................................................IV-46 Gambar 4.26 Grafik luas tulangan balok di HBK loncatan (a) dan HBK samping loncatan (b) akibat gempa ke kanan ...................................................................IV-49 Фୡ
Gambar 4.27 Grafik rasio ୶ି୶ akibat gempa ke kanan ....................................IV-50 Gambar 4.28 Analisa geser dari HBK loncatan di lantai 3 pada bangunan I akibat gempa ke kiri ......................................................................................................IV-51 Gambar 4.29 Grafik luas tulangan balok di HBK loncatan (a) dan HBK samping loncatan (b) akibat gempa ke kiri .......................................................................IV-55 Фୡ
Gambar 4.30 Grafik rasio ୶ି୶ akibat gempa ke kiri ........................................IV-56 Gambar 4.31 Peninjuan analisa geser dari HBK di level yang sama pada loncatan .............................................................................................................................IV-57 Gambar 4.32 Analisa geser dari HBK loncatan di lantai 5 pada bangunan I akibat gempa ke kanan ..................................................................................................IV-58 Gambar 4.33 Grafik luas tulangan balok di HBK samping loncatan pada As1 (a) dan HBK samping loncatan pada As2 (b) akibat gempa ke kanan ............................IV-61 Gambar 4.34 Grafik luas tulangan balok di HBK loncatan pada As1 (a) dan HBK loncatan pada As2 (b) akibat gempa ke kanan ....................................................IV-62 Фୡ
Gambar 4.35 Grafik rasio ୶ି୶ akibat gempa ke kanan ....................................IV-63 Gambar 4.36 Analisa geser dari HBK loncatan di lantai 5 pada bangunan I akibat gempa ke kiri ......................................................................................................IV-64 Gambar 4.37 Grafik luas tulangan balok di HBK samping loncatan pada As1 (a) dan HBK samping loncatan pada As2 (b) akibat gempa ke kiri ................................IV-67
viii
Daftar Gambar
Gambar 4.38 Grafik luas tulangan balok di HBK loncatan pada As1 (a) dan HBK loncatan pada As2 (b) akibat gempa ke kiri ........................................................IV-68 Фୡ
Gambar 4.39 Grafik rasio ୶ି୶ akibat gempa ke kiri ........................................IV-68 Gambar 4.40 Diagram gaya geser tingkat nominal sepanjang tinggi struktur gedung .............................................................................................................................IV-70
ix
Daftar Tabel
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1 Dimensi Pelat .....................................................................................IV-4 Tabel 4.2 Dimensi Balok ...................................................................................IV-8 Tabel 4.3 Dimensi Kolom ..................................................................................IV-11 Tabel 4.4 Koordinat Pusat Massa dan Pusat Rotasi Bangunan .........................IV-15 Tabel 4.5
Koordinat Eksentrisitas Pusat Massa Terhadap Pusat Rotasi Lantai
Bangunan Arah Sumbu X dan Y ........................................................................IV-18 Tabel 4.6 Gaya Gempa Tiap Lantai Arah Sumbu X dan Y ...............................IV-21 Tabel 4.7 Analisa Trayleigh akibat Gempa Arah Sumbu X dan Y ........................IV-24 Tabel 4.8 Gaya Gempa Tiap Lantai Arah Sumbu X dan Y dengan Tizin ...........IV-25 Tabel 4.9
Kontrol Kinerja Batas Layan dan Kinerja Batas Ultimit akibat Beban
Gempa Statik Ekivalen Arah Sumbu X dan Y ...................................................IV-28 Tabel 4.10 Kontrol Kinerja Batas Layan dan Kinerja Batas Ultimit akibat Beban Gempa Dinamik Arah Sumbu X dan Y ..............................................................IV-32 Tabel 4.11 Analisa Geser dari HBK di Level Loncatan akibat Gempa ke Kanan .............................................................................................................................IV-48 Tabel 4.12
Analisa Geser dari HBK di Level Loncatan akibat Gempa ke Kiri
.............................................................................................................................IV-53 Tabel 4.13 Analisa Geser dari HBK di Level yang Sama Pada Loncatan akibat Gempa ke Kanan .............................................................................................................IV-60 Tabel 4.14 Analisa Geser dari HBK di Level yang Sama Pada Loncatan akibat Gempa ke Kiri .................................................................................................................IV-66
x
Daftar Tabel
Tabel 4.13 Analisa Gaya Geser Tingkat Nominal Sepanjang Tinggi Struktur Gedung .............................................................................................................................IV-70
xi
