PERENCANAAN ULANG BETON BERTULANG PADA BANGUNAN ATAS THE MALIOBORO HARITAGE HILL YOGYAKARTA DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN TERHADAP KETAHANAN GEMPA BERDASARKAN SNI 1726:2012
TUGAS AKHIR Diajukan kepada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik
Oleh : ELSYA AHYINUSTYANE 201110340311119
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015
i
ii
iii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji syukur kehadirat Allah SWT. Tuhan penguasa alam semesta yang telah memberikan kenikmatan kepada seluruh hamba-Nya. Sholawat dan salam tetap tercurahkan kepada junjungan Nabi Besar kita, Nabi Muhammad Saw. Yang telah membimbing para umatnya menuju jalan yang diRidhoi Allah SWT. Dan tak lupa kupersembahkan Karya Ilmiah ini kepada : 1. Ayah dan Mama tercinta, terkasih dan tersayang, atas segala do’a yang tulus ikhlas serta motivasi yang sangat baik sampai akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan, juga perjuangaanya selama ini sampai mendapatkan gelar Strata 1. 2. Kedua saudaraku Herda dan Galuh, dan Keluarga besar yang ada di Madiun Om, Tante, Alm. Kakung dan semuanya yang selalu memberikan semangat dan doa. 3. Sahabat - sahabatku yang selalu ada Suluh Sulistya, R.A. Nita, Rizka Mardana, Amalia Chaerunnisa, Mery Anggriani, Faris Rizal, Azizatul H. dan teman-teman seperjuanganku Yudatara, Agus Imam, Diza Ananta, Septian Danny, Arief R, yang telah membantu dalam pengerjaan tugas akhir ini dari awal pembuatan proposal sampai sidang. 4. Sahabat dan teman-teman Teknik Sipil 2011, khususnya Teknik Sipil Kelas C semuanya yang selalu kompak dan pantang menyerah menghadapi tugas-tugas Teknik Sipil di kampus. Semoga kalian semua cepat menyusul lulus dan menjadi sarjana yang handal.
iv
5. Teman – temanku KKN kelompok 39 serta teman kos Citra ayu M, Wiendy, Andini, Gendis, Putri, Rosa dan Hikma yang selalu menemani dalam penyusunan skripsi.
v
KATA PENGANTAR
Bismillaahirrohmaanirrahim Assalamu’alaikum Wr. Wb. Alhamdulillahirobbill’aalamiin, puji syukur kehadirat Allah SWT. yang telah memberikan limpahan nikmat keimanan, kesehatan, dan juga kesempatan kepada penulis sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik, lancar dan tepat pada waktu nya. Shalawat dan salam semoga tetap tercurahkan kepada Nabi Besar Muhammad Saw. yang menuntun kita menuju jalan yang diridhoi-Nya. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh oleh mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang sebagai salah satu syarat mencapai derajat kesarjanaan. Selanjutnya ucapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Muhadjir Effendy, M.AP selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Malang. 2. Bapak Ir. Sudarman, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik. 3. Ibu Ir. Rofikatul Karimah, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil. 4. Bapak Ir. Erwin Rommel, MT., selaku dosen pembimbing I yang selalu sabar memberikan bimbingan, masukan dan arahan yang berarti dan meluangkan waktunya untuk membimbing penulis dan senantiasa dengan kesabaran memberi nasehat dan saran dalam bimbingan yang sangat berarti bagi penulis
vi
5. Bapak Zamzami Septiropa, ST. MT, selaku dosen pembimbing II yang selalu sabar memberikan bimbingan, masukan dan arahan yang berarti dan meluangkan waktunya untuk membimbing penulis. Dan senantiasa dengan kesabaran memberi nasehat dan saran dalam bimbingan yang sangat berarti bagi penulis 6. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Sipil yang dengan kesabarannya memberikasn ilmu pengetahuan sehingga penulis mampu menyelesaikan studi dan Tugas Akhir ini 7. Teman-teman Mahasiswa Teknik Sipil khususnya angkatan 2011 yang telah banyak memberikan masukan kepada penulis baik selama mengikuti perkuliahan maupun dalam penulisan Tugas Akhir ini. 8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu dalam menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini.
Terima kasih atas bimbingan, saran dan petunjuk yang diberikan sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan sesuai dengan waktu yang diharapkan. Akhir kata Penyusun berharap agar tugas akhir ini dapat dijadikan bahan studi bagi siapa saja yang memerlukan dan bermanfaat bagi pembaca semua. Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Malang, 01 November 2015
Penyusun vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... ii SURAT PERNYATAAN ............................................................................... iii LEMBAR PERSEMBAHAN ........................................................................ iv KATA PENGANTAR .................................................................................... vi ABSTRAK ...................................................................................................... viii ABSTRACT .................................................................................................... ix DAFTAR ISI ................................................................................................... x DAFTAR TABEL........................................................................................... xvi DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xviii BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1 1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah .............................................................................. 3 1.3 Batasan Masalah ................................................................................ 4 1.4 Tujuan Masalah.................................................................................. 4 1.5 Manfaat .............................................................................................. 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA.................................................................... 6 2.1 Umum ................................................................................................ 6 2.2 Beton Bertulang ................................................................................. 6 2.3 Pembebanan Struktur ......................................................................... 7 2.3.1 Beban Hidup ............................................................................. 8 2.3.2 Beban Mati ................................................................................ 8
x
2.3.2.1 Beban Berfaktor .................................................................... 9 2.4 Perencanaan Struktur ......................................................................... 11 2.4.1 Perencanaan Plat ....................................................................... 11 2.4.1.1 Struktur Plat Satu Arah ................................................. 11 2.4.1.2 Struktur Plat Dua Arah ................................................. 11 2.4.2 Balok ......................................................................................... 13 2.4.2.1 Rasio Penulangan Balok ............................................... 14 2.4.3 Kolom ....................................................................................... 14 2.4.3.1 Kuat Beban Aksial Maksimum .................................... 17 2.4.4 Kuat Rancang ............................................................................ 18 2.4.5 Batas dari tulangan komponen struktural ................................. 19 2.4.6 Lentur Biaksial .......................................................................... 19 2.5 Sistem Rangka Pemikul Momen........................................................ 21 2.5.1 Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus.................................. 22 2.5.2 Perencanaan sengkang pada Balok SRPMK............................. 24 2.5.3 Probable Momen Capacities (Mpr) ......................................... 24 2.5.4 Gaya Geser Balok SRPMK....................................................... 25 2.5.5 Pemutusan Tulangan Balok SRPMK ........................................ 25 2.5.6 Kekuatan lentur minimum kolom pada SRPMK ..................... 26 2.6 Pengekangan (Confinement) .............................................................. 27 2.6.1 Tulangan Transversal ................................................................ 28 2.6.2 Spasi Tulangan Transversal ...................................................... 29 2.6.3 Luas Penampang Pengekangan ................................................ 30
xi
2.7 Hubungan Balok Kolom pada SRPMK ............................................. 30 2.8 Kategori Resiko Gempa dan Faktor Keutamaan Gempa ................... 31 2.8.1 Kategori Resiko Gempa ........................................................... 31 2.8.2 Faktor Keutamaan Gempa ....................................................... 34 2.9 Klasifikasi Situs ................................................................................. 34 2.10 Definisi Kelas Situs........................................................................... 35 2.11 Koefisien Situs (Fa) .......................................................................... 37 2.12 Kecepatan Rata-Rata Gelombang Geser ........................................... 38 2.13 Nilai-Nilai R, Cd, Ω0 Kombinasi Vertikal ....................................... 39 2.14 Nilai-Nilai R, Cd, Ω0 Kombinasi Horisontal ................................... 40 2.15 Pengaruh Beban Gempa .................................................................... 41 2.16 Pengaruh Beban Gempa Horisontal .................................................. 41 2.17 Pengaruh Beban Gempa Vertikal...................................................... 41 2.18 Pemodelan Struktur .......................................................................... 42 2.19 Geser Dasar Seismik ......................................................................... 43 2.20 Koefisien Respon Seismik ................................................................ 43 2.21 Periode Fundamental Pendekatan ..................................................... 44 2.22 Distribusi Vertikal Gaya Gempa ....................................................... 45 2.23 Distribusi Horisontal Gempa ............................................................ 46 BAB III METODE PERENCANAAN ......................................................... 47 3.1 Lokasi Perencanaan .......................................................................... 47 3.2 Pengumpulan Data ............................................................................. 47 3.3 Data Perencanaan .............................................................................. 48 3.4 Diagram Alir ..................................................................................... 50
xii
BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR ..................................................... 51 4.1 Perencanaan Dimensi Struktur .......................................................... 51 4.1.1 Perencanaan dimensi Plat ........................................................ 51 4.1.2 Perencanaan dimensi Balok ..................................................... 52 4.1.3 Perencanaan dimensi Kolom ................................................... 53 4.2 Perencanaan Pembebanan ................................................................. 53 4.2.1 Perhitungan pembebanan pada plat ......................................... 53 4.3 Perhitungan Momen Plat ................................................................... 55 4.3.1 Penulangan Plat ....................................................................... 57 4.4 Perhitungan Balok Anak ................................................................... 64 4.4.1 Pendistribusian pembebanan dari plat ke balok anak .............. 64 4.4.2 Pembebanan Gravitasi ............................................................. 67 4.4.3 Penulangan Balok Anak .......................................................... 68 4.5 Perhitungan Balok Induk .................................................................. 77 4.5.1 Pendistribusian pembebanan dari plat ke balok induk ............. 77 4.5.2 Pembebanan ............................................................................. 82 4.5.3 Pembebanan Gravitasi pada Lantai ......................................... 83 4.5.4 Pembebanan Gravitasi pada Atap ............................................ 85 4.6 Perhitungan Beban Gempa ............................................................... 88 4.6.1 Berat Bangunan Basement ....................................................... 88 4.6.2 Berat Bangunan Lantai 1 .......................................................... 88 4.6.3 Berat Bangunan Lantai 2 .......................................................... 89 4.6.4 Berat Bangunan Lantai 3 .......................................................... 89 4.6.5 Berat Bangunan Lantai 4 .......................................................... 90
xiii
4.6.6 Berat Bangunan Lantai 5 .......................................................... 90 4.6.7 Berat Bangunan Lantai 6 .......................................................... 91 4.6.8 Berat Bangunan Lantai 7 .......................................................... 91 4.6.9 Berat Bangunan Lantai 8 .......................................................... 92 4.6.10 Berat Bangunan Atap ............................................................. 92 4.7 Analisis gaya Lateral Ekivalen ........................................................ 94 4.7.1 Kategori Resiko Gempa, Faktor Keutamaan Gempa dan Klasifikasi Situs ......................................................................................... 94 4.7.2 Parameter Kecepatan ................................................................ 94 4.7.3 Parameter Percepatan Spectral Desain ..................................... 96 4.7.4 Kategori Desain Seismik .......................................................... 96 4.7.5 Periode Fundamental Pendekatan............................................. 96 4.7.6 Faktor Koefisien Modifikasi Respons, Kuat Lebih Sistem Pembesaran Defleksi ................................................................ 98 4.7.7 Koefisien Respons Seismik (Cs) dan Gaya Dasar Seismik (V) .................................................................................................. 98 4.7.8 Distribusi Beban Gempa Pada Struktur Bangunan .................. 99 4.7.9 Koefisien Respons Seismik (Cs) dan Gaya Dasar Seismik (V) .................................................................................................. 98 4.8 Analisa Staadpro .............................................................................. 102 4.9 Perencanaan Balok ........................................................................... 106 4.9.1 Perencanaan Sengkang Pada Balok (Tumpuan) ...................... 112 4.9.2 Pemutusan Tulangan Utama Balok .......................................... 116 4.10Perencanaan Kolom ......................................................................... 118
xiv
4.10.1
Perencanaan Sengkang Pada Kolom ................................... 125
4.10.2
Kuat Kolom untuk SRPMK ................................................ 127
4.11Pengekangan Kolom ........................................................................ 128 BAB V PENUTUP .......................................................................................... 132 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 134 LAMPIRAN DATA
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Faktor Reduksi Kekuatan ................................................................. 10 Tabel 2.2 Distribusi Momen Pada Pelat dua arah ............................................ 12 Tabel 2.3 Faktor Panjang Efektif Kolom ......................................................... 17 Tabel 2.4 Kategori Resiko Gempa ................................................................... 31 Tabel 2.5 Faktor Keutamaan Gempa ............................................................... 34 Tabel 2.6 Kelas Situs........................................................................................ 35 Tabel 2.7 Koefisien Situs ................................................................................. 37 Tabel 2.8 Faktor R, Cd, Ω0 Untuk sistem penahan gaya gempa (lanjutan)....... 40 Tabel 2.9 Nilai Parameter Periode Pendekatan Ct dan x .................................. 44 Tabel 4.1 Distribusi Momen Pada Pelat dua Arah ........................................... 55 Tabel 4.2 Distribusi Momen Pada Plat dimensi 5mx4m ................................. 56 Tabel 4.3 Penulangan Plat ................................................................................ 59 Tabel 4.4 Distribusi Momen Pada Plat dimensi 4mx4m ................................. 60 Tabel 4.5 Penulangan Plat ................................................................................ 61 Tabel 4.6 Distribusi Momen Pada Plat dimensi 5mx3m ................................. 62 Tabel 4.7 Penulangan Plat ................................................................................ 62 Tabel 4.8 Distribusi Momen Pada Plat dimensi 4mx4m ................................. 63 Tabel 4.9 Penulangan Plat ................................................................................ 63 Tabel 4.10 Penulangan Balok Anak Tumpuan ................................................ 71 Tabel 4.11 Penulangan Balok Anak Lapangan ................................................ 76 Tabel 4.12 Koefisien situs, Fv.......................................................................... 95 Tabel 4.13 Koefisien situs, Fa .......................................................................... 95
xvi
Tabel 4.14 Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada perioda pendek......................................................................................... 96 Tabel 4.15 Nilai Parameter Periode Pendekatan Ct dan x ................................ 97 Tabel 4.16 Koefisien untuk batas atas pada perioda yang dihitung ................. 97 Tabel 4.17 Faktor R, Cd, Ω0 Untuk sistem penahan gaya gempa (lanjutan).....98 Tabel 4.18 Drift dan simpangan antar lantai .................................................... 101 Tabel 4.19 Gaya Momen yang bekerja pada portal B1.................................... 103 Tabel 4.20 Gaya Momen yang bekerja pada portal B2.................................... 103 Tabel 4.21 Gaya Momen yang bekerja pada portal B3.................................... 104 Tabel 4.22 Gaya Geser dan Normal yang bekerja pada portal B1 ................... 104 Tabel 4.23 Gaya Geser dan Normal yang bekerja pada portal B2 ................... 105 Tabel 4.24 Gaya Geser dan Normal yang bekerja pada portal B3 ................... 105 Tabel 4.25 Penulangan Balok .......................................................................... 109 Tabel 4.26 Penulangan Kolom ......................................................................... 124 Tabel 4.27 Kuat Kolom .................................................................................... 127 Tabel 4.28 Joint Balok Kolom ......................................................................... 131
xvii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Distribusi Momen Statik Total Menjadi Momen Positif dan Negatif .................................................................................................... 12 Gambar 2.2 Distribusi Momen Pada Suatu Pelat Dalam ................................. 13 Gambar 2.3 Diagram Interaksi Kolom ............................................................. 21 Gambar 2.4 Probable Momen Capacities (Mpr) ............................................. 24 Gambar 2.5 Gaya Geser Balok......................................................................... 25 Gambar 2.6 Contoh-contoh sengkang tertutup saling tumpuk dan ilustrasi batasan pada spasi horizontal maximum batang tulangan longitudinal yang ditumpu .......................................................................................................................... 28 Gambar 2.7 Ss, Gempa maksimum yang dipertimbangan risiko-tertarget (MCER), kelas situs SB .................................................................................................... 37 Gambar 2.8 S1, Gempa maksimum yang dipertimbangan risiko-tertarget (MCER), kelas situs SB .................................................................................................... 38 Gambar 2.9 Spektrum respons Desain ............................................................. 42 Gambar 4.1 Distribusi Momen Statik Total Menjadi Momen Positif dan Negatif .......................................................................................................................... 55 Gambar 4.2 Distribusi Momen Pada Suatu Pelat Dalam ................................. 56 Gambar 4.3 Distribusi Momen plat ke balok anak .......................................... 64 Gambar 4.4 Perataan beban segitiga eqivalen.................................................. 64 Gambar 4.5 Perataan beban segitiga eqivalen.................................................. 65 Gambar 4.6 Momen Balok Anak ..................................................................... 68 Gambar 4.7 Distribusi Momen plat ke balok induk ......................................... 77
xviii
Gambar 4.8 Perataan beban segitiga eqivalen.................................................. 77 Gambar 4.9 Perataan beban segitiga eqivalen.................................................. 79 Gambar 4.10 Perataan beban segitiga eqivalen................................................ 80 Gambar 4.11 Ss, Gempa maksimum yang dipertimbangan risiko-tertarget (MCER), kelas situs SB..................................................................................... 94 Gambar 4.12 S1, Gempa maksimum yang dipertimbangan risiko-tertarget (MCER), kelas situs SB..................................................................................... 95 Gambar 4.13 Penulangan Balok ....................................................................... 108 Gambar 4.14 Kapasitas momen ujung balok ................................................... 112 Gambar 4.15 Gaya geser pada balok................................................................ 113 Gambar 4.16 Penulangan Balok Ujung ............................................................ 117 Gambar 4.17 Kondisi Seimbang Kolom .......................................................... 120 Gambar 4.18 Penulangan Pengekangan Kolom Eksterior ............................... 129 Gambar 4.19 Penulangan Pengekangan Kolom Interior .................................. 130 Gambar 4.20 Detail Pengekangan Kolom ........................................................ 130
xix
DAFTAR PUSTAKA Dipohusodo, Istimawan. 1994. Struktur Beton Bertulang Berdasarkan SK SNI T15-1991-03 Departemen Pekerjaan Umum RI. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama. Direktorat Penyidikan Masalah Bangunan. 1983. Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983. Departemen Pekerjaan Umum : Bandung Liono, Sugito. 2011. Pendetailan Tulangan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa Sesuai dengan SNI – 03 – 2847 – 2002, 7 (1) ; 1-97 McCORMAC, JACK C.2003. Desain Beton Bertulang. Erlangga: Jakarta. Purwono, Rachmat. 2005. Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa Sesuai SNI-1726 dan SNI-2847 terbaru. ITS press : Surabaya Rusdianto, Yunan dan Septiropa, Zamzami. 2005. Analisa dan Perencanaan Beton Bertulang. Malang : UMM Press. Schueller, Wolfgang. 2001. Struktur Bangunan Bertingkat Tinggi.PT Refika Aditama : Bandung SNI 03-2847-2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung. SNI 03 – 2847 - 2013. Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung SNI 1726:2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung. SNI 1727:2013. Beban minimum untuk perancangan bangunan gedung dan struktur lain
134
Sudarmoko. 1996. Perancangan Dan Analisis Kolom Beton Bertulang Berdasarkan SNI-03-2847-1992. KMTS FT UGM Press : Yogyakarta
21
