UNIVERSITAS INDONESIA
STUDI PERANCANGAN BANGUNAN PENYELAMAT TERHADAP GEMPA DAN TSUNAMI DI ACEH
SKRIPSI
MIRNA FAUZIAH 0806454355
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL DEPOK JULI 2012
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
UNIVERSITAS INDONESIA
STUDI PERANCANGAN BANGUNAN PENYELAMAT TERHADAP GEMPA DAN TSUNAMI DI ACEH
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
MIRNA FAUZIAH 0806454355
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL DEPOK JULI 2012
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.
Nama
: Mirna Fauziah
NPM
: 0806454355
Tanda Tangan : ............................... Tanggal
: 2 Juli 2012
iii
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi ini diajukan oleh Nama Npm Program Studi Judul Skripsi
: : : :
Mirna Fauziah 0806454355 Teknik Sipil Kajian Perancangan Bangunan Penyelamat Terhadap Gempa Dan Tsunami Di Aceh
Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.
DEWAN PENGUJI Pembimbing 1
: Ir. Sjahril A. Rahim, M.Eng
(
)
Pembimbing 2
: Dr. Ir. Heru Purnomo, DEA
(
)
Penguji
: Dr.-Ing. Josia Irwan R, S.T., M.T. (
)
Penguji
: Mulia Orientilize, ST. M.Eng
)
(
Ditetapkan di : Depok Tanggal
: 2 Juli 2012
iv
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini, sebagai syarat untuk menyelesaikan Pendidikan Sarjana Teknik Sipil. Skripsi ini berjudul : “Studi Perilaku Bangunan Penyelamat Tsunami di Aceh” Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada : (1) Bapak Ir. Syahril A. Rahim M.Eng, sebagai dosen pembimbing 1, terimakasih atas bimbingannya dalam menyelesaikan seminar skripsi ini, dorongan supaya menjadikan seminar skripsi ini lebih baik lagi. (2) Bapak Dr. Ir. Heru Purnomo DEA, selaku dosen pembimbing 2, terimakasih untuk masukan yang dengan sabar membimbing saya. (3) Ibu Mulia Orientilize S.T., M.Eng, selaku ketua dosen penguji, terima kasih atas saran dan kritikan yang sangat berguna bagi penulis. (4) Bapak Dr.-ing. Josia Irwan Rastandi, sebagai anggota dosen penguji, terima kasih atas saran dan kritikan yang sangat berguna bagi penulis. (5) Staff TDMRC (Tsunami & Disaster Mitigation Research Center) di Aceh, yaitu Direktur TDMRC, Mbak Renilda, dan Mbak Okta. (6) Ibu, kakak, dan zian, keluarga kecilku yang selalu mengisi hai-hari ku dengan penuh makna dikala kerianganku maupun di saat penatku, namun kalian masih ada untuk menemaniku. Kalian selalu memberiku semangat baru, coz you’re heaven in my heart (7) Teman-teman Departemen Teknik Sipil, terimakasih telah menemani keseharian menjalani kehidupan didunia perkuliahan yang penuh rasa manis asam asin kehidupan kampus. Tetap ikhtiar dan tawakkal guys..Allah SWT akan membalas sekecil apapun usaha kalian
v
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama
: Mirna Fauziah
NPM
: 0806454355
Program Studi : Teknik Sipil Departemen
: Teknik Sipil
Fakultas
: Teknik
Jenis karya
: Skripsi
demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive RoyaltyFree Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul : Kajian Perancangan Bangunan Penyelamat Terhadap Gempa Dan Tsunami Di Aceh beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif
ini
Universitas
Indonesia
berhak
menyimpan,
mengalihmedia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, dan mempublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di
: Depok
Pada tanggal : 2 Juli 2012 Yang menyatakan
( Mirna Fauziah )
vi
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
ABSTRAK Nama Program Studi Judul
: Mirna Fauziah : Teknik Sipil : Kajian Perancangan Bangunan Penyelamat Terhadap Gempa Dan Tsunami Di Aceh
Bangunan penyelamat atau yang biasa dikenal dengan escape building dalam penggunaan sehari-hari dapat diperuntukkan sebagai fasilitas umum seperti perkantoran ataupun ruang serbaguna, namun pada saat terjadi bencana gempa dan tsunami maka bangunan ini dapat digunakan sebagai tempat perlindungan sehingga harus dilengkapi dengan kemudahan jalan masuk yang memadai seperti ramp dan tangga. Struktur bangunan penyelamat ini berdasarkan FEMA P646 harus memiliki sistem yang kuat untuk menahan gaya yang ekstrim, sistem terbuka yang dapat mengalirkan air dengan sedikit tahanan, sistem daktail yang menahan gaya yang ekstrim tanpa hancur, dan sistem tak tentu yang dapat mengalami kegagalan parsial tanpa keruntuhan progresif. Bangunan penyelamat berlokasi pada wilayah Banda Aceh dengan kondisi tanah lunak (SE) sehingga didapat Sds 1,05 dan Sd1 0,217. Beban tsunami yang digunakan adalah gaya hidrodinamik, puing (debris impact), dan angkat (uplift). Gaya yang lebih dominan berpengaruh terhadap struktur adalah akibat gaya gempa dibandingkan tsunami yang dapat terlihat dari besaran nilai momen dan shear check. Kata Kunci: Bangunan penyelamat, escape building, tsunami, hidrodinamik, debris impact, FEMA P646
vii
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
ABSTRACT Name Major Title
: Mirna Fauziah : Civil Engineering : Study Of Escape Building Design To Earthquake And Tsunami In Aceh
Building a savior or commonly known as escape building in daily use can be designated as public facilities such as office or utility room, but in the event of earthquake and tsunami is building can be used as a sanctuary and should be equipped with adequate ease of access such as ramps and stairs. Building structure is based on FEMA P646 rescuer must have robust systems to withstand extreme forces, an open system that can drain the water with little resistance, ductile systems that withstand extreme forces without destroyed, and the indeterminate system that can undergo a partial failure without progressive collapse . Rescue building located at the Banda Aceh area with soft soil conditions (SE) to obtain SdS 1.05 and Sd1 0.217. Tsunami load used is the hydrodynamic force, debris (debris impact), and lift (uplift). Style that is more dominant effect on the structure is due to the tsunami earthquake forces than can be seen from the magnitude of the moment and shear check. Keyword: Rescue Building, escape building, tsunami, hydrodynamic, debris impact, FEMA P646
viii
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
DAFTAR ISI PERNYATAAN ORISINALITAS.................................................................. PENGESAHAN ............................................................................................. KATA PENGANTAR .................................................................................... PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI............................................. ABSTRAK ..................................................................................................... ABSTRACT ................................................................................................... DAFTAR ISI .................................................................................................. DAFTAR GAMBAR...................................................................................... DAFTAR TABEL .......................................................................................... DAFTAR LAMPIRAN...................................................................................
iii iv v vi vii viii ix v x xi
BAB I. PENDAHULUAN .............................................................................. 1 1.1. Latar Belakang......................................................................................... 3 1.2. Permasalahan ........................................................................................... 3 1.3. Pembatasan masalah ................................................................................ 3 1.4. Tujuan penelitian ..................................................................................... 3 1.5. Sistematika penulisan............................................................................... 4 BAB II. LANDASAN TEORI ........................................................................ 5 2.1. Gambaran Umum Tsunami ...................................................................... 5 2.1.1. Penyebab tsunami........................................................................... 5 2.1.2. Perambatan tsunami ....................................................................... 6 2.1.3. Perayapan Tsunami di daratan ........................................................ 7 2.1.4. Batas Rayapan Tsunami ................................................................. 9 2.1.4.1. Bangunan Rusak Ringan .................................................... 10 2.1.4.2. Bangunan Rusak Berat ....................................................... 11 2.1.4.3. Bangunan Rusak Total ....................................................... 12 2.2. Gempa dan Tsunami di Aceh ................................................................... 13 2.2.1. Gambaran Umum Bencana Gempa dan Tsunami di Aceh............... 13 2.2.2. Kondisi Akibat tsunami .................................................................. 13 2.2.3. Kondisi dan Kerusakan Bangunan Akibat Gempa .......................... 18 2.2.3.1. Di Kota Banda Aceh............................................................ 19 2.2.3.2. Di Kota Meulaboh ............................................................... 43 2.2.4. Kerusakan Bangunan Akibat Tsunami.............................................. 48
ix
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
2.3. Rehabilitasi dan Rekonstruksi di Wilayah Aceh Pasca Gempa dan Tsunami ....................................................................................................................... 54 2.3.1. Tsunami Escape Plan...................................................................... 54 2.3.2. Program Rumah Tinggal .................................................................. 56 2.4. Desain Struktural Bangunan Penyelamat Tsunami ................................... 61 2.4.1.Bangunan Penyalamt Tsunami Existing di Aceh................................ 61 2.4.2.Bangunan Penyalamt Tsunami Berdasarkan FEMA........................... 62 2.4.3. Konsep Perencanaan Struktur Bangunan Tahan Gempa dan Tsunami 69 2.4.3.1. Sesmic Respon Spektra......................................................... 70 2.4.3.2. Gaya Geser Desain ............................................................... 71 2.4.3.3. Penentuan Daktalitas bangunan dan Faktor Reduksi Beban Gempa................................................................................. 73 2.4.3.4. Penentuan Periode Struktur................................................... 76 2.4.3.5. Efek Peredam (damping) terhadap Stuktur............................ 76 2.4.3.6. Kinerja Batas Layan ............................................................. 76 2.4.3.7. Kinerja Batas Ultimit............................................................ 76 2.4.4. Beban Tsunami................................................................................. 77 BAB III. METODOLOGI............................................................................... 72 3.1 Metode Analisa......................................................................................... 72 3.2 Tahapan Studi ........................................................................................... 73 3.2.1 Membuat Kriteria Desain ....................................................................... 74 3.2.2 Mendefinisikan Parameter Desain .......................................................... 76 3.2.3 Preliminary Design ................................................................................ 78 BAB IV. ANALISA DAN HASIL.................................................................. 81 4.1. PERENCANAAN STRUKTUR .............................................................. 81 4.1.1 Spesifikasi Material ........................................................................... 81 4.1.2 Desain bangunan ............................................................................... 81 4.2. PERHITUNGAN GEMPA....................................................................... 83 4.2.1. Tinjauan Umum................................................................................ 83 4.2.2. Kategori Resiko................................................................................ 83 4.2.3. Faktor Keutamaan Struktur (I) .......................................................... 86 4.2.4. Faktor Reduksi Gempa ..................................................................... 86
x
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
4.2.5. Kombinasi Pembebanan ................................................................... 89 4.2.6. Faktor Respon Gempa (C) ................................................................ 91 4.2.7. Penentuan Kategori Desain Seismik ................................................. 93 4.2.8. Perhitungan Berat Struktur Gedung ( Wt ) dan Massa ....................... 94 4.2.9. Analisa Modal .................................................................................. 95 4.2.10. Menentukan Perioda Fundamental Alami (Fundamental Period) Untuk Perhitungan Gaya Geser Dasar ................................................................... 95 4.2.11. Penentuan simpangan antar lantai ................................................... 99 4.3 PERHITUNGAN TSUNAMI.................................................................... 101 4.3.1. Gaya Hidrodinamik ................................................................. ...... 102 4.3.2. Gaya Debris (Puing) ........................................................................105 4.3.3. Gaya Angkat (Uplift Forces on Elevated Floors) .............................106 4.4.
PENULANGAN STRUKTUR ............................................................. 107
BAB V. KESIMPULAN.................................................................................. 120 DAFTAR ACUAN ......................................................................................... 87 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 88 LAMPIRAN ................................................................................................... 89
xi
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
xii
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
xiii
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 External Post-tensioning ................................................................. 12 Gambar 3.1 Alur Penelitian................................................................................ 21 Gambar 3.2 Mortar Instan .................................................................................. 23 Gambar 3.3 Kubus 5x5 cm................................................................................. 23 Gambar 3.4 Mesin Tekan................................................................................... 24 Gambar 3.5 Kubus Setelah Diuji........................................................................ 25 Gambar 3.6 Sling Prategang............................................................................... 26 Gambar 3.7 Pembebanan Pelat Berongga Dua ................................................... 27 Gambar 3.8 Gaya Prategang Konsentris ............................................................. 28 Gambar 3.9 Posisi Kabel Prategang ................................................................... 29 Gambar 3.10 Selang diameter 2 cm.................................................................... 31 Gambar 3.11 Cetakan Sebelum Dicor ................................................................ 32 Gambar 3.12 Beban 100 kg................................................................................ 32 Gambar 3.13 Benda Uji sesaat setelah dicor....................................................... 33 Gambar 3.14 Proses Curing ............................................................................... 33 Gambar 3.15 Sling Setelah dipotong .................................................................. 34 Gambar 3.16 Pelat Berongga ............................................................................. 34 Gambar 3.17 Pemberian Grouting...................................................................... 35 Gambar 3.18 Pemberian Gaya Pascatarik........................................................... 36 Gambar 3.19 Pemberian Lem............................................................................. 37 Gambar 3.20 Posisi Pengeleman ........................................................................ 37 Gambar 3.21 Strain gage.................................................................................... 38 Gambar 3.22 Terminal Penghubung Strain Gage................................................ 38 Gambar 3.23 Ballast .......................................................................................... 39 Gambar 3.24 Proses Pembebanan ...................................................................... 40 Gambar 3.25 Dial Analog .................................................................................. 40 Gambar 3.26 Kabel Strain Gage pada Kyowa DBU-120A ................................. 41 Gambar 3.27 Data Properti Material .................................................................. 42 Gambar 3.28 Pelat Berongga pada Section Designer .......................................... 43 Gambar 3.29 Data Properti Pelat Berongga ........................................................ 43
xiv
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 3.30 Tendon Section Data..................................................................... 44 Gambar 3.31 Pelat Berongga pada SAP2000...................................................... 45 Gambar 3.32 Pembebanan pada SAP2000 ......................................................... 45 Gambar 3.33 Pemodelan sebagai Pelat Monolit ................................................. 46 Gambar 4.1 Posisi dial analog............................................................................ 48 Gambar 4.2 Pembebanan ................................................................................... 48 Gambar 4.3 Pelat Berongga yang Masih Baik .................................................... 49 Gambar 4.4 Pelat Berongga yang rusak.............................................................. 50 Gambar 4.5 Lendutan pada dial A pada pembebanan pertama............................ 51 Gambar 4.6 Lendutan pada dial B pada pembebanan pertama ............................ 52 Gambar 4.7 Lendutan pada dial C pada pembebanan pertama ............................ 52 Gambar 4.8 Lendutan pada dial A pada pembebanan kedua ............................... 53 Gambar 4.9 Lendutan pada dial B pada pembebanan kedua ............................... 54 Gambar 4.10 Lendutan pada dial C pada pembebanan kedua ............................. 54 Gambar 4.11 Lem yang Terlepas ....................................................................... 56 Gambar 4.12 Lendutan tanpa partial fixity ......................................................... 61 Gambar 4.13 Lendutan dengan partial fixity lentur 1E20 N/mm dan geser 1E20 N/mm ................................................................................................................ 61 Gambar 4.14 Lendutan dengan partial fixity lentur 1E20 N/mm dan geser 2E17 N/mm ................................................................................................................ 62 Gambar 4.15 Lendutan dengan partial fixity lentur 1E20 N/mm dan geser 4E14 N/mm ................................................................................................................ 62 Gambar 4.16 Lendutan dengan partial fixity lentur 1E20 N/mm dan geser 8E11 N/mm ................................................................................................................ 63 Gambar 4.17 Lendutan dengan partial fixity lentur 1E20 N/mm dan geser 1.6E9 N/mm ................................................................................................................ 64 Gambar 4.18 Lendutan dengan partial fixity lentur 1E20 N/mm dan geser 3.2E6 N/mm ................................................................................................................ 64
xv
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Kehilangan pada Prategang ................................................................ 13 Tabel 2.2 Nilai-nilai untuk Koefisien Gesekan µ................................................ 14 Tabel 2.3 Klasifikasi Jalan Rel di Indonesia ....................................................... 20 Tabel 3.1 Variasi Pembebanan........................................................................... 46 Tabel 4.1 Lendutan hasil pembebanan ............................................................... 47 Tabel 4.2 Lendutan hasil pembebanan kedua ..................................................... 49 Tabel 4.3 Regangan transversal.......................................................................... 55 Tabel 4.4 Regangan longitudinal........................................................................ 57 Tabel 4.5 Momen Ultimate ................................................................................ 57 Tabel 4.6 Momen Ultimate pada Balok Sederhana............................................. 58 Tabel 4.7 Kombinasi Partial Fixity..................................................................... 59 Tabel 4.8 Nama Beban....................................................................................... 60 Tabel 4.9 Kombinasi Beban ............................................................................... 60 Tabel 4.10 Lendutan Pelat.................................................................................. 86
xvi
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Kepulauan Indonesia seringkali dilanda gempa yang disusul dengan tsunami, hal ini dikarenakan Kepulauan Indonesia yang terletak pada pertemuan 3 lempeng utama dunia yaitu lempeng Australia, Eurasia, dan Pasifik. Lempeng Eurasia dan Australia bertumbukan di lepas pantai barat Pulau Sumatera, lepas pantai selatan pulau Jawa, lepas pantai Selatan kepulauan Nusatenggara, dan berbelok ke arah utara ke perairan Maluku sebelah selatan. Antara lempeng Australia dan Pasifik terjadi tumbukan di sekitar Pulau Papua. Sementara pertemuan antara ketiga lempeng itu terjadi di sekitar Sulawesi. Itulah sebabnya mengapa di pulau-pulau sekitar pertemuan 3 lempeng itu sering terjadi gempa bumi. Pergeseran dan tumbukan lempeng yang pusatnya di darat menimbulkan gempa darat, sehingga menimbulkan kerusakan sarana dan prasarana fisik dan manusia sebagai penghuninya. Tetapi jika pusat gempa terjadi di laut menimbulkan dampak terhadap gerakan air laut yang akan membentuk gelombang besar dan mempengaruhi daerah-daerah di sepanjang pantai sampai masuk ke pedalaman. Gempa bumi yang terjadi di laut akan menimbulkan gelombang laut besar yang bernama Tsunami. Gelombang air laut yang membawa material baik berupa sisa-sisa bangunan, tumbuhan dan material lainnya menghempas segala sesuatu yang berdiri di dataran pantai dengan kekuatan yang dasyat. Bangunan-bangunan yang memiliki dimensi lebar dinding sejajar dengan garis pantai atau tegak lurus dengan arah datangnya gelombang akan mendapat tekanan yang paling kuat sehingga akan mengalami kerusakan yang paling parah. Berdasarkan U.S Geological Survey, pada tanggal 26 Desember 2004, pukul 00:58:50.76 (GMT) atau pukul 07.58 (WIB) waktu setempat, telah terjadi gempa bumi besar dengan Moment magnitude Mw= 8.9 atau sekitar 8.9 Skala Ritcher dengan kedalaman 30 Km dibawah laut pada posisi 3.298 Lintang Utara (LU) dan -95,778 Bujur Timur (BT), sekitar 149 km sebelah selatan Meulaboh, dan 250 km Selatan Banda Aceh, NAD. Gempa utama di Aceh ini diikuti oleh
1
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
gempa susulan besar di Kepulauan Nicobar (M=7.5) dan di Kepulauan Andaman (M=6.2) seperti yang terlihat pada Gambar 1.1. Gempabumi ini disertai dengan tsunami dasyat yang mengakibatkan kerusakan berbagai prasarana dan sarana fisik serta lebih dari 300 ribu korban jiwa manusia di negara-negara Indonesia, Malaysia, Thailand, Bangladesh, Maladewa, Srilangka dan India. Di Indonesia sendiri jumlah korban mencapai lebih dari 130.000 jiwa, dan lebih dari 100 ribu dilaporkan hilang. Wilayah Aceh khususnya dapat kita saksikan sendiri bahwa terdapat banyak terjadi kehancuran bangunan, baik bangunan hunian penduduk, pertokoan, perkantoran, instansi pemerintah, dan sebagainya. Jenis kerusakan bangunan yang terjadi meliputi kerusakan struktural dan non-struktural, telah menimbulkan dampak serius terhadap kebutuhan-kebutuhan tempat berlindung saat terjadi gempa dan tsunami. Dengan berdasar pada kebutuhan utama yaitu keselamatan diri dan untuk meminimalisir kerugian material yang timbul, maka diperlukan suatu bangunan dengan kriteria desain struktur tertentu yang dapat dijadikan sebagai tempat evakuasi dan berlindung bagi penduduk dari ancaman gempa dan tsunami. Pada tahap rehabilitasi dan rekonstruksi pasca tsunami di Aceh, beberapa lembaga non pemerintah baik dari luar negeri maupun lokal turut berperan aktif dalam program penanggulangan bencana. Sehingga Kota Banda Aceh telah berkembang pesat seiring proses rehabilitasi dan rekonstruksi yang dilakukan pasca bencana tsunami. Ada banyak bangunan baru dengan rancangan modern yang terdiri dari gedung/kantor pemerintahan dan pertokoan, sekolahsekolah baru bertaraf international, serta jalan raya dan jembatan baru telah dibangun di Ibu Kota wilayah Aceh ini. Pada Program penanggulangan bencana tersebut, terdapat program housing yang selain mengembangkan rumah hunian masyarakat, terdapat pula pembangunan gedung penyelamat tsunami atau biasa dikenal sebagai escape building yaitu bangunan evakuasi penyelamat gempa dan tsunami bagi penduduk Aceh. Terdapat empat buah gedung penyelamat yang dibangun, yaitu gedung penyelamat yang terletak di TDMRC Gampong Pie oleh BRR Aceh-Nias dan tiga diantaranya yang terdapat di kecamatan Meuraxa yaitu di Gampong Lambung,
2
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Deah Alue Tengoh, dan Gampong Deah Baro oleh pemerintah Jepang melalui JICS. Pada topik skripsi “Kajian Perancangan Bangunan Penyelamat Terhadap Gempa dan Tsunami di Aceh” akan mempelajari karakteristik perilaku bangunan penyelamat tsunami di Aceh terhadap FEMA (Federal Emergency Management Agency) P646.
1.2 Permasalahan Rekonstruksi perumahan yang dilakukan di Aceh setelah bencana gempa bumi dan tsunami melanda adalah pembangunan rumah hunian masyarakat dengan desain struktur standar umumnya bangunan hunian biasa sebelum terjadi tsunami. Sehingga kurang mampu dijadikan sebagai tempat berlindung dari gempa bumi dan tsunami dalam skala besar. Maka diperlukan pembangunan suatu gedung dengan kriteria desain tertentu yang mampu meminimalisir dampak gempa dan tsunami yang terjadi, bangunan tersebut adalah gedung penyelamat tsunami atau escape building.
1.3 Pembatasan masalah Pembatasan masalah pada laporan ini adalah : a. Struktur gedung yang dibahas adalah struktur gedung bertingkat 4 dengan struktur terbuka pada bagian bawah. b. Analisis gempa yang digunakan pada bangunan gedung tingkat tinggi adalah analisis gempa dinamis sesuai dengan peraturan yang berlaku. c. Analisis struktur ditinjau dalam 3 dimensi menggunakan bantuan software SAP 2000 versi 14 d. Lokasi wilayah yang direncanakan adalah e. Perencanaan struktur bawah atau pondasi dan struktur sekunder tidak diperhitungkan.
1.4 Tujuan penelitian Tujuan penulisan laporan ini dimaksudkan untuk mengetahui perilaku pada bangunan penyelamat tsunami di Aceh, mengetahui desain struktural bangunan
3
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
penyelamat tsunami berdasarkan FEMA, membandingkan perilaku bangunan penyelamat tsunami di Aceh berdasarkan ketentuan FEMA.
1.5 Sistematika penulisan Laporan penelitian ini terdiri atas lima bab, yang berisi seluruh perihal pembahasan mengenai studi perilaku bangunan gedung penyelamat tsunami di Aceh berdasarkan FEMA P646. BAB I.
: PENDAHULUAN berisi latar belakang, permasalahan, pembatasan masalah, tujuan penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II.
: DASAR TEORI terdiri dari gambaran umum tsunami, gempa dan tsunami di Aceh, rehabilitasi dan rekonstruksi di wilayah Aceh pasca gempa dan tsunami, dan desain struktural bangunan penyelamat tsunami.
BAB III.
: METODOLOGI PENELITIAN
BAB II. LANDASAN TEORI
2.1 Gambaran Umum Tsunami Tsunami adalah kata yang berasal dari bahasa Jepang. Tsunami sering kali terjadi di Jepang dan banyak orang di berbagai penjuru dunia telah terbunuh karenanya dalam beberapa abad ini. Tsunami bukan merupakan gelombang tunggal tetapi terdiri dari banyak gelombang, atau disebut pula wave train (gelombang kereta) 2.1.1 Penyebab tsunami Menurut Kawata seperti dikutip oleh Diposaptono (2005), tsunami dapat ditimbulkan oleh berbagai gangguan yang memindahkan massa air yang besar secara vertikal dari posisi kesetimbangannya. Gempa dengan patahan vertikal, baik patahan naik atau turun yang terjadi secara mendadak di kedalaman ribuan meter, dapat memicu terjadinya tsunami (Gambar 2.1). Sebagai contoh, bila
4
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
terjadi gempa dengan kekuatan 6,5 SR dengan hiposenter kurang dari 60 km dari dasar laut, maka tsunami akan terjadi. Gambar 2.1. Proses terjadinya tsunami
Sumber USGS, 1999 Keberadaan tersebut juga dapat terjadi akibat letusan gunung berapi bawah laut atau di lingkungan laut, di mana gaya impulsif yang dihasilkan oleh letusan memindahkan kolom air dan menciptakan tsunami. Fenomena tersebut pernah terjadi di kepulauan Indonesia pada pada saat Gunung Krakatau meletus pada tanggal 27 Agustus 1883. Pada saat itu uap dan debu disemburkan hingga mencapai stratosfer, dan memicu timbulnya gelombang tsunami setinggi lebih dari 30 m dengan kecepatan 1.130 km/jam. Lebih lanjut, menurut Prager et al. (2000), sekitar 165 pemukiman hancur dengan korban meninggal diperkirakan lebih dari 32.000 orang. Selain kejadian tsunami yang disebabkan oleh peristiwa alam yang bersumber di bawah laut, juga dapat terjadi akibat longsor gunung es seperti yang terjadi di Alaska pada tahun 1958. Reruntuhan es menyebabkan gangguan kesetimbangan air dari tas permukaan air. Reruntuhan yang jatuh dapat memindahkan air dari posisi kesetimbangannya dan menimbulkan tsunami.
5
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Namun, tidak seperti tsunami-tsunami lintas samudera yang ditimbul kan oleh gempa bumi, tsunami yang ditimbulkan oleh mekanisme non-seismik biasanya menghilang dengan cepat dan jarang sekali mencapai pesisir yang jauh dari sumbernya. Menurut Diposaptono (2005), kejadian tsunami Aceh akhir tahun 2004 disebabkan oleh pergeseran lempeng tektonik yang menyebabkan gempa tektonik berkekuatan 9,0 SR pada kedalaman 4 km dari dasar laut. Di samping menyebabkan gempa, pergeseran tersebut menyebabkan patahan dan memicu dua gempa besar lainnya di Kepulauan Andaman dan Nicobar (India) dengan kekuatan 6,3 dan 7,3 SR yang mengganggu keseimbangan air laut, sehingga menimbulakan pergolakan air yang dahsyat dan menyebabkan kerusakan serta korban jiwa di daerah pantai yang terletak di sekitar Samudera Hindia 2.1.2 Perambatan tsunami Di tengah lautan, ketinggian gelombang tsunami tidak lebih dari 3 meter (Diposaptono, 2005), terlihat seperti gelombang laut normal pada umumnya. Walaupun wujud fisik tsunami tidak terlihat di permukaan laut dalam, sebenarnya kecepatan rambat tsunami bisa mencapai 1000 km/jam di laut dalam. Tsunami akan mengalami perubahan kenampakan gelombang ketika meninggalkan perairan laut dalam dan merambat ke perairan yang lebih dangkal dekat pesisir. Pada saat gelombang mencapai perairan yang dangkal, kecepatan tsunami akan berkurang, namun demikian energi total dari tsunami cenderung konstan. Sehingga, kecepatan tsunami akan berkurang pada saat memasuki perairan yang lebih dangkal, namun ketinggian gelombang akan meningkat hingga beberapa meter atau lebih. Sebagai contoh, pada kedalaman laut 4.000 meter, tsunami merambat dengan kecepatan 720 km/jam. Sedangkan pada kedalaman laut 90 meter, kecepatannya berkurang menjadi sekitar 25 – 100 km/jam. Lebih jauh dikemukaan bahwa setelah gelombang mencapai daerah lautan yang dangkal, kecepatan menjadi berkurang hingga menyebabkan ketinggian gelombang meningkat mencapai ketinggian lebih dari 15 meter. Bahkan pada tempat-tempat yang jauh dari pusat tsunami dapat mencapai lebih dari 30 meter.
6
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Geist, seperti dikutip oleh Prager (2000) mengatakan bahwa hal tersebut kemungkinan besar tergantung dari jauh dekatnya pantai dengan episenter gempa. 2.1.3 Perayapan Tsunami di daratan Terkadang tsunami bisa saja musnah jauh sebelum mencapai pantai. Namun bila mencapai pantai, tsunami dapat terlihat sebagai gelombang pasangan naik maupun pasangan turun yang meningkat drastis, rangkaian gelombang besar, atau bahakan sebuah bore yang menerjang hingga ke pedalaman yang secara normal tidak pernah terjangkau oleh gelombang laut. Bore adalah gelombang mirip tangga dengan sisi yang curam, yaitu ujung gelombang pasang yang mendesak air sungai ke hulu yang terjadi pada saat pasang laut naik, disebut tidal bore. Sebuah bore dapat terjadi apabila tsunami bergerak dari perairan dalam ke teluk dangkal atau sungai. Terumbu karang, semenanjung, muara-muara, kenampakan-kenampakan bawah laut dan kelerengan pantai kesemuanya membantu untuk memodifikasi tsunami pada saat mencapai pantai. Tsunami yang bergerak naik di daratan umumnya merayap dengan kecepatan sekitar 70 km/jam. Kekuatannya yang sangat besar yang bisa mengangkat pasir di pantai, mencabut pepohonan, dan menghancurkan bangunan. Manusia dan kapal-kapal tidak berdaya melawan turbulensinya. Kuantitas air yang dibawa ke daratan mampu membanjiri daerah luas yang biasanya kering (dry land). Rayapan akibat gelombang tsunami dapat menimbulkan genangan banjir yang merambah daratan hingga 300 meter dari garis pantai atau lebih (Gambar 2.2).
7
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.2 Penggenangan tsunami pada saat mencapai daratan Sumber Diposaptono, 2005 Gelombang tsunami cenderung menarik bangunan, benda dan manusia ke lautan pada saat gelombang tersebut berbalik ke arah laut. Kerusakan yang terjadi di Kota Banda Aceh akibat Gempa dan Tsunami 26 Desember 2004 sangatlah besar baik itu dari sisi luas kerusakan maupun dari jenis kerusakan yang dialami. Pada kejadian tersebut, wilayah yang mengalami kerusakan, khususnya bangunan, disebabkan oleh dua peristiw, yaitu akibat guncangan gempa dan akibat hempasan gelombang tsunami. Di wilayah rayapan gelombang tsunami, sangatlah sukar untuk membedakan bangunan mana saja yang rusak akibat gempa dan yang rusak akibat tsunami. Atas dasar asumsi tersebut, kerusakan yang dialami di dalam wilayah yang dikaji tidak dibedakan berdasarkan penyebab kerusakannya (akibat gempa atau tsunami), namun dianggap rusak akibat kedua kejadia tersebut. Untuk mendeliniasi bangunan rusak total, rusak berat dan rusak ringan digunakan citra IKONOS multispektral dengan resolusi 1 meter tahun 2004 dengan bantuan foto hasil observasi lapang. Citra dengan resolusi tersebut, sudah memadai untuk mengidentifikasi kerusakan, khususnya kerusakan bangunan (Takeda, 2001). Sebagai pembanding kondisi bangunan sebelum terjadi kerusakan, digunakan citra IKONOS multispektral resolusi 1 meter tahun 2003. 2.1.4. Batas Rayapan Tsunami Tahapan pertama dalam interpretasi adalah melakukan deliniasi batas rayapan gelombang tsunami. Kenampakan yang difokuskan adalah terdapatnya endapan sisa rayapan tsunami yang tampak pada citra dengan warna abu-abu tua atau coklat kehitaman. Kenampakan tersebut dikenali pada citra IKONOS seperti pada gambar. Dari hasil deliniasi batas rayapan tsunami, didapatkan luasan wilayah rayapan tsunami di Kota Banda Aceh seluas 3.925,7 Ha, yang setara dengan 66,5% dari luas Kota Banda Aceh, meliputi 60 Desa/Kelurahan di 8 Kecamatan.
8
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Tabel 2.1. Luas wilayah rayapan tsunami di Kota Banda Aceh No
Keterangan
Luas (ha)
1.
Wilayah di Luar Jangkauan Tsunami
1.981,4
2.
Wilayah Rayapan Tsunami
3.925,7
33,5%
5.907,1
100%
Total
Persentase 66,5%
Sumber : Pengolahan data, 2005
Jangkauan rayapan terjauh berjarak 5,4 Km tegak lurus dari garis pantai, yang berlokasi di Desa le Masen Ulee Kareng, Kecamatan Ulee Kareng. Sedangkan jarak rayapan terdekat berlokasi di Desa Peunayong, Kecamatan Kuta Alam dengan jarak 2,9 Km tegak lurus garis pantai. Pada Wilayah yang jauh dari garis pantai umumnya tingkat kerusakan ringan, sebab daya dorong dari gelombang tsunami semakin melemah. Hasil dari interpretasi batas rayapan tsunami digunakan sebagai batas areal bangunan rusak pada penelitian ini, yaitu areal bangunan rusak ringan, rusak berat dan rusak total. Berdasarkan interpretasi citra IKONOS sebelum dan sesudah tsunami, bangunan di Kota Banda Aceh yang mengalami kerusakan adalah seluas 752,8 Ha, dengan rincian : Bangunan Rusak Total seluas 307,3 Ha, Rusak Berat seluas 200,7 Ha, dan Rusak Ringan seluas 244,8 Ha (Tabel 2.2).
Tabel 2.2. Kerusakan bangunan di Kota Banda Aceh akibat gempa dan tsunami Desember 2004 Presentase No.
Tingkat Kerusakan Bangunan
Luas (ha)
1.
Rusak Total
307,3
40,8%
2.
Rusak Ringan
244,8
32,5%
9
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
3.
Rusak Berat Total
200,7
26,7%
752,8
100%
Sumber : Pengolahan data, 2005
Ketinggian Genangan Berdasarkan kalkulasi peta zonasi, dapat dibuat ketinggian genangan. Evakuasi diperlukan ketika genangan melebihi 1m. Ketinggian bangunan pengungsian pada lantai pertama (3 m) pada zona dengan genangan kurang dari 3m dan ketinggian 2 lantai (6 m) pada zona dengan genangan kurang dari 6m. Ketinggian genangan melebihi 6m sebagian besar terletak pada wilayah pantai dan merupakan zona pengaruh langsung yang jika dilihat secara normal maka seharusnya tidak direncanakan bangunan pengungsian.
2.1.4.1. Bangunan Rusak Ringan Kerusakan bangunan tingkat ringan dikenali dalam citra melalui kenampakan endapan lumpur sisa rayapan tsunami. Kondisi bangunan utuh dan masih berdiri. Kerusakan bangunan pada tingkat ini umumnya ditemui pada jarak 2,6 Km dari garis pantai hingga batas rayapan tsunami. Bangunan yang terdapat dalam kategori ini umumnya masih dapat dihuni kembali apabila lumpur bawaan tsunami yang mengendap telah dibersihkan. Dalam areal tersebut juga terdapat bangunan yang masuk kategori rusak berat, namun keberadaannya yang tidak dominan diabaikan. Sebab, faktor penyebab kerusakannya lebih disebabkan oleh goncangan gempa, bukan karena hempasan gelombang tsunami. Kenampakan bangunan rusak ringan pada citra ikonos ditunjukkan pada gambar 2.3.
10
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
(a) 2003 (b) 2004 Gambar 2.3 Bangunan dalam kategori rusak ringan pada citra ikonos1 1
Muharam Bayu Tri Nugroho. Agustus 2005. Judul Skripsi : Tingkat Kerusakan
Bangunan Akibat Gempa Dan Tsunami Di Kota Banda Aceh.
2.1.4.2. Bangunan Rusak Berat Ciri-ciri dari bangunan rusak berat adalah bangunan tidak seluruhnya roboh, struktur bangunan patah, miring, dengan kondisi rusak berat bercampur dengan puing. Di dalam citra, kondisi tersebut dapat dikenali dengan terdapatnya kenampakan berupa puing (berwarna cerah, rona kasar, berpola memanjang dan mengumpul), serta dengan membandingkan kondisi bangunan (keutuhan atap bangunan) sebelum dan sesudah tsunami. Jarak terdekat bangunan rusak berat dari pantai adalah 2,1 Km, sedangkan yang terjauh ditemui pada jarak 3,3 Km.
(a) 2003 (b) 2004 Gambar 2.4 Bangunan dalam kategori rusak berat pada citra ikonos1 Dari hasil observasi lapang diketahui bahwa areal rusak berat lebih sulit diakses dengan kendaraan bermotor (Foto Lampiran 9). Hal ini selain dikarenakan banyaknya puing-puing bangunan yang menutupi jalan, endapan lumpur pada areal kerusakan tersebut juga membuat akses menuju areal ini terhambat.
Bangunan-bangunan
di
areal
rusak
berat
sudah
tidak
memungkinkan untuk dihuni kembali. Struktur bangunan kebanyakan sudah roboh, dan puing-puing bawaan gelombang tsunami juga memasuki bangunan hingga ke ruang-ruang di dalamnya. 2.1.4.3. Bangunan Rusak Total
11
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Pada areal bangunan rusak total, bangunan hilang dari posisi awalnya namun masih dapat diidentifikasi melalui kenampakan sisa-sisa pondasi. Pada citra ikonos pasca tsunami 2004 dikenali dengan hilangnya fisik bangunan (rata dengan tanah) atau terdapat kenampakan sisa bangunan berupa pondasi atau ubin dengan rona putih cerah atau coklat cerah. Pada areal ini umumnya terdapat genangan air dan endapan lumpur yang tampak di citra dengan rona abu-abu gelap atau hitam
(a) 2003 (b) 2004 Gambar 2.5 Bangunan kategori rusak total pada citra ikonos1 Pada observasi lapang yang dilakukan pada Januari 2005, di areal rusak total dijumpai kenampakan berupa sisa-sisa pondasi bangunan. Sedikit sekali dijumpai bangunan yang masih berdiri ataupun utuh. Fisik bangunan (tembok, pagar, atap dan sebagainya kecuali pondasi), seluruhnya tersapu oleh gelombang tsunami. Bahkan pada beberapa tempat dijumpai kondisi jalan yang aspalnya sudah terangkat atau terkelupas.1 Areal kerusakan total relatif dekat jaraknya dari garis pantai, dan umumnya berlokasi sangat dekat dengan empang atau tambak yang banyak terdapat di pesisir Kota Banda Aceh. Tambak atau empang tersebut bila ditinjau dari geomorfologi pantai, termasuk ke dalam unit morfologi salt marsh atau rawa paya, berlokasi di sepanjang pesisir Kota Banda Aceh. 1 2.2 Gempa dan Tsunami di Aceh 2.2.1. Gambaran Umum Bencana Gempa dan Tsunami di Aceh
12
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gempa bumi yang berpusat di 95,779°BT dan 3,298°LU pada hari Minggu pagi tanggal 26 Desember 2004 telah memicu terjadinya gelombang tsunami. Kedua peristiwa ini telah mengakibatkan kerusakan infrastruktur yang sangat dahsyat, khususnya di daerah pesisir yang terkena hempasan gelombang tsunami. Di Kota Banda Aceh sendiri, intensitas gempa yang dirasakan berkisar antara VI hingga VIII skala MMI (Modified Mercalli Intensity). Seperti terlihat pada Gambar 3.9, gelombang tsunami pada peristiwa itu telah mencapai daerah-daerah yang terletak disekitar Samudera Hindia hingga beribu kilometer jauhnya. Jumlah korban di seluruh negara yang terkena gelombang tsunami mencapai 298.055 jiwa, dan negara dengan jumlah korban terbesar adalah Indonesia, dengan total korban 228.948 jiwa. Skala bencana yang terjadi dapat dilihat dari besarnya jumlah korban
manusia
dan
kerusakan
yang
ditimbulkannya.
Sebanyak
16
kabupaten/kota di Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam mengalami kerusakan. Dari seluruh kabupaten/kota yang terkena bencana tsunami, kabupaten/kota yang mengalami kerusakan terparah adalah Kota Banda Aceh, Kabupaten Aceh Jaya dan Kabupaten Aceh Besar. Desa yang terkena tsunami sebanyak 654 desa (11,4%) dan diperkirakan presentase keluarga miskin terkena tsunami sebesar 15,16% atau 63.977 KK (UNSYIAH, 2005). 2.2.2. Kondisi Akibat Tsunami Dari hasil studi lapang yang dilakukan oleh USGS pada tahun 2005 di daerah-daerah yang terkena tsunami, kerusakan struktur terlihat jelas pada daerah di mana hanya ditemukan sisa-sisa bangunan. Seringkali indikasi keberadaan bangunan diamati dari keberadaan sisa pondasi bangunan. Kerusakan struktur semakin parah dimana ketinggian gelombang tsunami paling tinggi. Di beberapa tempat terdapat zona-zona di mana struktur bangunannya hancur total, dan pada kasus yang ekstrim, zona kerusakan tersebut bisa mencapai 500 – 1.000 meter dari garis pantai. Namun, pada pantai lainnya yang tidak jauh jaraknya dari pantai tersebut, bangunannya masih berdiri dan relatif tidak rusak pada jarak lebih dari 1.000 meter dari garis pantai. Hal ini menunjukkan kerusakan struktur yang sangat beragam, tergantung pada karakter pantai maupun kekuatan gelombang tsunami. Secara lebih mendalam, Imamura dan Shuho oleh Diposaptono (2005),
13
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
telah mempelajari pengaruh intensitas tsunami terhadap kerusakan yang ditimbulkan di daratan. Survey tsunami oleh tim ahli ITB dilakukan mulai tanggal 20-24 Januari 2005 di kota Banda Aceh dan Lhok Nga Kemudian survey dilanjutkan kembali oleh tim tsunami berikutnya untuk kota Banda Aceh dan Meulaboh mulai tanggal 26-31 Januari 2005. Dengan materi survey yang dilakukan untuk mendapatkan data-data tsunami sebagai berikut : 1. Tinggi gelombang tsunami 2. Waktu tiba gelombang tsunami 3. Karakteristik gelombang tsunami 4. Inundation (jarak horisontal genangan tsunami dengan garis pantai) 5. Kerusakan akibat gelombang tsunami Keterangan hasil survey : Kota Banda Aceh: 1. Tinggi tsunami : 6 – 15 meter dari MSL (mean sea level). 2. Waktu tiba tsunami: 15 – 50 menit setelah gempa. 3. Karakteristik tsunami: gelombang datang 3 kali, yang ke-2 yang terbesar. 4. Rendaman (inundation) maksimum mencapai penetrasi ke darat 3.5 km dari garis pantai. 5. Kerusakan: kerusakan bangunan terutama disebabkan karena tsunami membawa debris besar. Lhok Nga: 1. Tinggi tsunami : 15 – 30 meter dari MSL (mean sea level). 2. Waktu tiba tsunami: 15 – 40 menit setelah gempa. 3. Karakteristik tsunami: gelombang datang 2 kali, yang ke-2 yang terbesar. 4. Rendaman (inundation): maksimum 1.5 km dari garis pantai. 5. Kerusakan: kerusakan bangunan terutama disebabkan karena tsunami membawa debris besar. Kota Meulaboh: 1. Tinggi tsunami : 8 – 16 meter dari MSL (mean sea level). 2. Waktu tiba tsunami: 25 – 50 menit setelah gempa.
14
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
3. Karakteristik tsunami: gelombang datang 2 kali, yang ke-2 yang terbesar. 4. Rendaman (inundation): maksimum 3.0 km dari garis pantai. 5. Kerusakan: kerusakan bangunan terutama disebabkan karena tsunami membawa debris besar. Tsunami di Banda Aceh diperkirakan datang sekitar 50 menit setelah terjadinya gempabumi. Dari saksi mata dilaporkan bahwa tsunami datang sebanyak 3 kali, yang diawali dengan gelombang pertama yang kecil kemudian diikuti oleh gelombang kedua yang sangat besar serta gelombang ketiga yang kecil. Gelombang kedua ini memiliki tinggi sikitar 15 meter di Ulee Lheue, pantai utara Banda Aceh dan sekitar 30 meter di pantai barat Lhok Nga dan meluluhlantakkan daerah yang dilaluinya. Dari hasil survei dan diperkuat oleh hasil photo udara diperlihatkan bahwa air melintasi daratan dari Lhok Nga (pantai barat) menuju Banda Aceh, serta dari laut Utara Banda Aceh menerjang Uleele dan berpropagasi menuju ke kota Banda Aceh. Dari kedua arah penjalaran arus ini bertemu disuatu tempat yang mengakibatkan tinggi dan olakan gelombang di tempat tersebut menjadi lebih tinggi. Kecepatan arus memasuki perkotaan bervariasi anatara 3 sd 7 m/dt. Air tsunami berwarna hitam pekat bercampur lumpur dan debris dari hancuran bangunan-bangunan serta pohon yang tercerabut akar-akarnya. Gambar 3.84 menunjukkan derah rendaman, arah tsunami serta ketinggian gelombang tsunami di pantai utara Banda Aceh dan Lhok Nga.
Gambar 2.6. Arah dan tinggi gelombang tsunami serta daerah rendaman tsunami2
Pada Draft Pedoman Pembangunan Gedung (Building Code) untuk Provinsi NAD, Agustus 2005, dirumuskan oleh ITS sebagai wakil dari Direktorat
15
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Jendral Cipta Karya (DJCK) Menteri Pekerjaan Umum, menggunakan sistem empat zona yang berdasarkan pada kerusakan aktual tsunami 2004. Pada, zona-zona tersebut dirumuskan kepadatan yang diperbolehkan di keempat zona yang telah ditetapkan tersebut. Zona I, yang mengalami kerusakan total, diusulkan untuk dibangun kembali dengan kepadatan sangat rendah. Zona II, yang mengalami kerusakan berat, diusulkan untuk dibangun kembali dengan kepadatan rendah. Zona III, yang mengalami kerusakan ringan, diusulkan untuk dibangun kembali dengan kepadatan menengah. Zona IV, yang tidak mengalami kerusakan yang berarti, diusulkan untuk digunakan sebagai pembangunan dengan kepadatan yang lebih tinggi. Selanjutnya, peraturan bangunan tersebut menggambarkan kekuatan struktural bangunan yang harus mengikuti aturan tersebut sehingga menjadi tahan gempa. Untuk daya tahan gempa di Indonesia, 6 sistem zona telah digunakan (referensi: SNI-1726, 2001, Standar Desain Gempa Indonesia), dengan zona 6 merupakan zona yang paling berat. Pantai Barat dan Utara Aceh termasuk di dalam zona 6, Pantai Timur Aceh termasuk dalam zona 4 dan wilayah tengah di zona 5. Definisi Zona Sistem zonasi dianjurkan (dan secara umum digunakan di wilayah lain yang rawan tsunami) menggunakan definisi zona berikut: Zona Aman (Safe Zone) Zona yang tidak mendapat pengaruh tsunami diharapkan sebagai :”zona aman”. Ketinggian melebihi 22m di atas permukaan air rata-rata dapat dianggap aman. Zona Basah (Wet Feet Zone) Zona dimana kedalaman dan kecepatan air cukup rendah pada kebanyakan struktur/bangunan normal untuk menyelamatkan jiwa dengan kerusakan structural/bangunan kecil dan penduduk mudah dievakuasi. Zona basah ini merupakan zona yang memiliki genangan kurang dari 1m. Perlu dicatat bahwa dalam beberapa keadaan dimana puing berat yang dibawa oleh arus air dengan genangan 1 m juga dapat mengancam jiwa. Zona Evakuasi (Evacuation Zone)
16
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Zona dimana kekuatan tsunami cukup rendah bagi struktur yang dibangun untuk menyelamatkan jiwa, walaupun struktur normal akan mengalami kerusakan yang berarti dan diperlukan evakuasi. Kedalaman genangan melebihi 1m dapat mengancam jiwa dan diperlukan fasilitas evakuasi. Zona Pengaruh Langsung (Direct Impact Zone) Zona dimana kekuatan tsunami begitu hebat dan struktur dengan desain khusus yang mampu menahan kekuatan yang dihasilkan, seperti halnya fasilitas pelarian, tetapi hampir semua struktur/bangunan akan hancur: “ Direct Impact Zone ” menganggap bahwa ketinggian gelombang melebihi 9m merupakan Direct Impact Zone. Sebuah sub zona “ Direct Impact Zone ”, dianggap sebagai “Instant Death Zone“, yang mana kekuatan tsunami menjadi begitu hebat yang tidak ada jenis struktur/bangunan, bahkan struktur khusus yang dibangun, yang mungkin dapat menyelamatkan jiwa dan evakuasi ke zona lain merupakan satu-satunya alternatif. 2.2.3. Kondisi dan Kerusakan Bangunan Akibat Gempa Hasil pengamatan tim ahli ITB di lapangan menunjukkan bahwa, secara umum, kerusakan pada bangunan publik dan bangunan pemerintahan, yang selamat dari terjangan tsunami, diakibatkan oleh goncangan tanah. Bangunan-bangunan pemerintahan yang mengalami kerusakan, baik struktural maupun non-struktural, antara lain adalah Kantor Gubernur Propinsi NAD, Kantor Walikota Banda Aceh, Gedung Fakultas Teknik Universitas Syah Kuala, Kampun IAIN Ar-Raniry dan lain-lain. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa sebagian besar bangunan pemerintahan
didirikan
dengan
kurang
memperhatikan
kaidah-kaidah
perencanaan bangunan tahan gempa (Standard Nasional Indonesia–SNI-28472002) baik ditinjau dari sistim pendetilan penulangan maupun dari sistim strukturnya sendiri. Dari pengamatan elemen struktur yang rusak, terutama pada detil hubungan antara kolom dan balok sistim penulangannya tidak sempurna. Tulangan utama kolom banyak yang tidak dilindungi oleh sistim kekangan (confinement) yang memadai. Hal yang sama juga terjadi pada baloknya. Yang menonjol dari kelemahan sistim struktur pada hampir semua bangunan yang mengalami kerusakan adalah adanya kolomkolom bagian luar yang tidak dihubungkan dengan balok keliling dalam
17
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
arah horizontal yang dimaksudkan agar dapat mengakomodir penerapan arsitektur bangunan khas Aceh yang mengekspos kolom tinggi dan langsing. Hal ini mengakibatkan balok yang menghubungkan kolom luar dan kolom dalam menerima beban vertikal dari balok tepi penyangga pelat yang cukup besar. Keruntuhan umumnya terjadi pada pertemuan balok dengan kolom luar ini. Kelemahan secara struktural yang menonjol dari konstruksi bangunan di Aceh adalah sistim penulangan dinding list plank. Karena pembesian pengangkerannya tidak sempurna, menyebabkan list plank runtuh dan jatuh menimpa struktur dibawahnya. Masalah yang sama juga terjadi pada sistim pengangkeran tembok vertikal penutup angin dari kuda-kuda. Pengangkeran yang tidak baik menyebabkan tembok penutup runtuh akibat gaya gempa. Hasil pengamatan pada beberapa bangunan pemerintahan dan bangunan publik secara rinci disampaikan pada bagian berikut.
2.2.3.1. Di Kota Banda Aceh a. Kantor Gubernur Provinsi NAD Kantor ini terletak di Jalan Tengku Nyak Arief, bagian timur kota Banda Aceh, berjarak sekitar 3.5 km dari pantai dan 2.5 km dari Banjir Kanal Krueng Aceh. Pada bangunan utama (Gambar 2.7 dan Gambar 2.8), ground shaking menyebabkan kerusakan struktural di satu kolom pada bagian belakang, berupa keruntuhan geser (Gambar 2.9). Kerusakan non struktural berupa retak geser dijumpai pada dinding bagian depan. Sedangkan energi gelombang tsunami telah menyebabkan beberapa
robohnya
dinding
lantai
1
(Gambar 2.10).
Gambar 2.7. Tampak Samping Bagian Depan Kantor Gubernur2
18
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.8. Tampak Samping Bagian Belakang Kantor Gubernur2
Gambar 2.9. Keruntuhan Geser pada Kolom dan Dinding Bangunan Utama Bagian Belakang2
Gambar 2.10. Keruntuhan dinding lantai 1 akibat gelombang tsunami2
19
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Secara umum konstruksi bangunan utama masih kuat dan aman untuk digunakan dengan beberapa perbaikan baik struktural maupun non struktural. Kerusakan parah terjadi pada bangunan (masih dalam tahap konstruksi) di belakang
bangunan
utama.
Hasil
pengamatan
menunjukkan
bahwa
perencanaan bangunan tidak memenuhi kaidah-kaidah perencanaan bangunan tahan gempa. Sendi-sendi plastis terbentuk pada kolom karena detail penulangan confinement (pengekangan) pada kolom, join (sambungan balok dan kolom) dan penulangan geser pada balok yang tidak sempurna. Hal ini menyebabkan runtuhnya bangunan secara keseluruhan (Gambar 2.11). Gambar 2.11. Keruntuhan bangunan belakang (dalam tahap konstruksi) akibat goncangan tanah2
Gambar 2.12 Keruntuhan bangunan belakang (dalam tahap konstruksi) akibat goncangan tanah (lanjutan) 2
b. Kantor Walikota Banda Aceh Kantor ini terletak di Jalan Iskandar Muda, di pusat kota Banda Aceh, berjarak sekitar 0.6 km dari Krueng Aceh dan 3.0 km dari pantai (Gambar 2.13). Goncangan tanah menyebabkan kerusakan pada Gedung Balaikota, dimana
20
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
secara umum, struktur gedung tidak mengalami kerusakan yang berarti. Sebagian besar kerusakan terjadi pada bagian-bagian non-struktural, seperti rangka atap, kanopi, balok list plank, dinding, dan beberapa kolom praktis (Gambar 2.14 dan Gambar 2.15). Dari reruntuhan rangka atap, diketahui bahwa tidak terdapat cukup rangka vertikal pengaku dalam arah memanjang yang dapat menggabungkan seluruh sistim rangka kuda-kuda menjadi satu kesatuan sehinga akan bergerak bersama pada saat terjadi gempa. Kualitas pengelasan pada plat buhul juga terlihat kurang sempurna (Gambar 2.16). Secara umum konstruksi bangunan utama masih kuat dan aman untuk digunakan setelah dilakukan perbaikan baik struktural maupun non struktural.
Gambar 2.13. Gedung Balaikota Banda Aceh2
Gambar 2.14. Keruntuhan pada atap, kanopi dan list plank2
21
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.15. Retak geser pada dinding dan kolom praktis2
Gambar 2.16. Keruntuhan pada rangka atap dan kondisi pelat buhul2
c. Kantor DPRD Kota Banda Aceh Kantor ini berada di samping Gedung Balaikota Banda Aceh. Berdasarkan informasi di lapangan diketahui bahwa struktur bangunan terdiri dari dua bangunan yang berimpit (dibatasi dengan dilatasi), yaitu bangunan lama yang berada di depan dan bangunan bagian belakang yang dibuat belakangan (Gambar 2.17). Pada bangunan lama, tidak terlihat adanya kerusakan baik struktural maupun non struktural. Kerusakan akibat goncangan tanah hanya dijumpai pada bangunan bagian belakang dimana keseluhunan struktur bangunan dan pondasinya mengalami penurunan kurang lebih 20.0 cm (Gambar 2.18).
22
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.17. Kantor DPRD Kota Banda Aceh2
Gambar 2.18. Penurunan pada bangunan belakang2
23
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Untuk bangunan lama, konstruksi bangunan masih kuat dan aman untuk digunakan. Sedangkan untuk bangunan bagian belakang, perlu dilakukan studi lebih lanjut untuk mengetahui kekuatan struktur eksisting dan tingkat penurunan serta daya dukung sistem pondasi pasca gempa.
d. Kantor PLN Wilayah NAD Bangunan yang menempati lokasi di Jalan Moh. Daud Beureu-eh ini sangat didominasi arsitektur bangunan khas Aceh dengan exposing kolom-kolom langsing pada perimeter bangunan (Gambar 2.19). Balok dan kolom dengan dinding kaca berada terpisah dari kolom-kolom perimeter tersebut. Kerusakan bangunan yang diakibatkan oleh goncangan tanah bersifat struktural dan nonstruktural. Seperti terlihat dalam gambar-gambar berikut ini, kerusakan struktural berupa keruntuhan geser terjadi dengan terbentuknya sendi-sendi plastis pada seluruh balok (di daerah joint dengan kolom luar) (Gambar 2.20). Kerusakan struktural juga dijumpai pada joint balok dan kolom praktis bagian dalam (Gambar 2.21). Kanopi depan dan belakang mengalami keruntuhan (Gambar 2.22).
Gambar 2.19. Kantor PLN Wilayah Nanggroe Aceh Darussalam2
24
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
25
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.20. Sendi-sendi plastis yang terbentuk pada balok2
Gambar 2.21. Kerusakan struktural pada joint balok dan kolom bagian dalam2
26
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.22. Kerusakan pada kanopi depan dan belakang2
Perencanaan struktur belum memperhatikan kontinuitas dari kekakuan kolom dimana kolom atas (lantai 2) dengan dimensi sama tetapi tinggi lebih rendah. Dengan demikian kolom lantai 2 jauh lebih kaku sehingga seluruh lantai 2 menjadi beban inersia pada kolom lantai 1 pada saat terjadi gempa, atau 27
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
dikenal dengan istilah soft story effect. Diskontinuitas pada struktur lantai yang tidak menerus pada kolom, dimana hanya baloknya saja yang menerus pada kolom. Hal ini menyebabkan proses pemindahan energi terjadi pada sendiplastis yang pendek yang menyebabkan kerusakan seperti terlihat pada Gambar 2.20. Secara umum, Gedung PLN ini tidak aman untuk digunakan dan diperlukan pengetesan untuk mengetahui kekuatan struktur eksisting dan analisis perbaikan. e. Gedung Keuangan Negara Banda Aceh Gedung yang terletak di Jalan Tengku Cik Ditiro ini terdiri dari bangunan tengah dengan dua bangunan sayap. Goncangan tanah menyebabkan keruntuhan total pada bangunan tengah dan bangunan sayap kiri (Gambar 2.23 sampai Gambar 2.26). Meskipun, menurut informasi di lapangan, bangunan ini telah mengalami beberapa perbaikan akibat gempa pada tahun 1982, dari kerusakan yang terjadi terlihat bahwa detail penulangan tidak memenuhi kaidah bangunan tahan gempa (Gambar 2.27). Kerusakan terjadi pada sendi plastis yang terletak pada kolom atas lantai dasar. Hal ini tidak dibenarkan oleh peraturan bangunan tahan gempa, dimana kolom harus lebih kuat dari baloknya. Disamping itu kolom tidak dilengkapi dengan pengekangan (confinement) yang cukup.
Gambar 2.23. Gedung Keuangan Negara pasca gempa2
28
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.24. Keruntuhan total pada bangunan sayap kiri2
Gambar 2.25. Keruntuhan pada bangunan tengah2
29
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.26. Bangunan sayap kanan yang masih utuh2
Gambar 2.27. Keruntuhan akibat tulangan geser yang minim2
Secara umum, bangunan yang tersisa di sayap kanan masih aman untuk digunakan. Sedangkan bangunan tengah dan sayap kiri harus dibongkar dan diganti dengan bangunan baru.
f. Museum Safwan Idris, IAIN Ar-Raniry
Gambar 2.28. Museum Safwan Idris, IAIN Ar-Raniry2
Bangunan ini menempati satu kompleks di Kampus IAIN Ar-Raniry, bersebelahan dengan Biro Rektorat. Bangunan tiga lantai ini terdiri dari bangunan tengah beratap khas bangunan Aceh dan diapit oleh dua bangunan
30
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
sayap beratap doom (Gambar 2.28). Pada bangunan tengah dan bangunan sayap kanan, kerusakan yang terjadi akibat goncangan tanah bersifat nonstruktural berupa retak geser pada dinding dan kolom dalam (Gambar 2.29 dan Gambar 2.30). Sedangkan kerusakan struktural terjadi pada bangunan sayap kiri. Penulangan yang tidak sempurna menyebabkan terbentuknya sendi plastis pada salah satu kolom dan retak geser pada seluruh balok, dengan penjelasan seperti yang terjadi pada Gedung PLN (Gambar 2.31). Diperlukan perbaikan pada bangunan tengah dan sayap kanan. Sedangkan bangunan sayap kiri harus dibongkar.
Gambar 2.29. Kerusakan non struktural pada dinding luar bangunan sayap kanan dan bangunan tengah2
Gambar 2.30. Keruntuhan geser pada satu kolom dan
31
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
dinding dalam pada bangunan tengah2
Gambar 2.31. Keruntuhan struktural pada bangunan sayap kiri2
h. Fakultas Teknik Universitas Syah Kuala Seperti pada bangunan lain di Universitas Syah Kuala, bangunan ini telah direncanakan sebagai bangunan tahan gempa. Pemisahan struktrur bangunan dengan dilatasi menyebabkan tidak adanya kerusakan struktural secara menyeluruh pada saat terjadi gempa. Kerusakan yang terjadi hanya bersifat non struktural, seperti retak geser pada satu kolom, retak pada batas dinding dan kolom dan runtuhnya langit-langit kelas di lantai tiga. Keruntuhan dinding di lantai tiga lebih disebabkan karena lokasi dinding dan ring balk tidak menyatu dengan struktur utama bangunan. Kemungkinan, hal ini lebih disebabkan oleh kebutuhan ruangan, sehingga mengabaikan keamanan struktur.
32
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.32. Pergeseran pada dilatasi dan retak geser pada satu kolom2
Gambar 2.33. Keruntuhan dinding dan langit-langit kelas di lantai tiga2
Secara umum, bangunan ini masih kuat dan aman untuk digunakan. Perbaikan nonstruktural diperlukan untuk mengembalikan fungsi ruangan. Pemakaian 33
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
dinding dengan material ringan, seperti gypsum, perlu dipikirkan jika kebutuhan ruangan menyebabkan diperlukannya dinding penyekat yang tidak menyatu dengan struktur utama.
i. Gedung Pramuka Kwartir Daerah Istimewa Aceh Bangunan ini mengalami kerusakan struktural pada joint kolom dan balok akibat goncangan tanah.
Gambar 2.34.a. Gedung Pramuka, Kwartir Daerah Istimewa Aceh2
Gambar 2.35.b. Beberapa kerusakan pada gedung Pramuka, Kwartir Daerah Istimewa Aceh2
34
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
j. Bangunan dan Menara Masjid Raya Baiturrahman Tidak dijumpai kerusakan struktural akibat gempa pada struktur bangunan yang didirikan pada jaman kolonial Belanda ini. Retak-retak dan penurunan lantai dijumpai pada dilatasi antara bangunan lama dan bangunan baru (Gambar 2.36).
Gambar 2.36. Retak dan penurunan lantai pada dilatasi bangunan lama dan baru2
Kerusakan non struktural terjadi pada menara masjid yang terletak di halaman depan. Struktur utama menara ini, berupa kolom utama di bagian tengah, tidak mengalami kerusakan. Kerusakan non struktural terjadi pada kolom-kolom praktis di perimeter bangunan, dinding dan tangga.
35
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.37. Kerusakan non struktural pada bagian luar menara2
36
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.38. Kerusakan non struktural tembok bata pada bagian dalam menara2
Untuk menghindari hal yang tidak diinginkan, direkomendasikan untuk segera membongkar dinding dan kolom luar yang mengalami kerusakan. Diperlukan perbaikan non struktural pada menara untuk mengembalikan fungsi dan nilai estetikanya.
k. Hotel Kuala Tripa Hotel yang terletak di Jalan Tengku Abdullah Luong Rimba ini runtuh akibat
37
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
goncangan tanah. Keruntuhan pada bangunan lima lantai ini diperkirakan diakibatkan oleh kegagalan kolom lantai 1 yang tidak memenuhi konsep ”kolom kuat balok lemah” dan kemungkinan detailing struktur kolom kurang lengkap.
Gambar 2.39. Hotel Kuala Tripa pasca gempa2
l. Kantor-kantor Perbankan Seluruh bangunan kantor-kantor perbankan di Banda Aceh, yang dikunjungi, dari tinjauan visual diperkirakan tidak mengalami kerusakan yang berarti. Hanya kantor BNI di Lampaseh Kota yang mengalami kerusakan pada dinding akibat tsunami.
Gambar 2.40. Gedung Bank Indonesia2
38
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.41. Kantor Bank Rakyat Indonesia2
Gambar 2.42. Kantor Bank Pembangunan Daerah2
Gambar 2.43. Kantor Bank BTPN2
39
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.44. Kantor BNI462
m. Rumah Sakit Zainal Abidin Dari tinjauan visual, diperkirakan bangunan ini tidak mengalami kerusakan yang berarti karena denah struktur lebih kurang simetri dengan didukung banyak kolom struktur.
Gambar 2.45. Rumah Sakit Zainal Abidin2
n. Kantor Telkomsel Kerusakan struktural akibat goncangan tanah terjadi pada kolom utama. Secara umum bangunan ini sudah tidak dapat digunakan dan memerlukan pembangunan kembali.
40
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.46. Kantor Telkomsel2
Struktur Gedung Kanto Telkomsel ini belum memperhatikan aspek kontinuitas kekakuan kolom dalam arah longitudinal dan transversal. Detil penulangan kurang memperhatikan aturan dalam SNI.
o. Mall Pantee Pirak Kerusakan struktural akibat goncangan tanah terjadi hampir seluruh bangunan, karena didirikan tanpa penerapan kaidah-kaidah struktur tahan gempa. Secara umum bangunan ini sudah tidak dapat digunakan dan memerlukan pembangunan kembali.
Gambar 2.47. Mall Pantee Pirak2
p. Geunta Plaza Kerusakan non struktural akibat goncangan tanah terjadi pada dinding gedung. Secara umum bangunan masih dapat digunakan setelah dilakukan perbaikan.
41
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.48. Geunta Plaza2
h. Apartment Bale Gading Kerusakan non struktural akibat goncangan tanah terjadi pada dinding gedung. Secara umum bangunan masih dapat digunakan setelah dilakukan perbaikan.
Gambar 2.49. Apartment Bale Gading2
i. Kompleks Ruko dan Pertokoan Kerusakan struktural akibat goncangan tanah terjadi hampir seluruh bangunan, karena didirikan tanpa penerapan kaidah-kaidah struktur tahan gempa. Secara umum bangunan-bangunan ini sudah tidak dapat digunakan dan memerlukan pembangunan kembali.
42
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.50. Komplek ruko yang hancur akibat goncangan tanah2
2.2.3.2. Di Kota Meulaboh Secara umum kerusakan bangunan di kota Meulaboh lebih disebabkan oleh terjangan tsunami pada daerah-daerah pantai. Kerusakan akibat gempabumi pada bangunan umumnya bersifat non-struktural. a. Bangunan Sekolah Bangunan 1 lantai umumnya bertahan dari gaocangan gempabumi, rata-rata kerusakan yang terjadi bersifat non-stuktural seperti ditampilkan pada Gambar 3.62.
43
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.52. Tidak ada kerusakan struktural pada bangunan 1 lantai2
b. Bangunan Rumah Tinggal Bangunan dan rumah tinggal 1 lantai dan 2 lantai umumnya bertahan dari goncangan gempabumi, rata-rata kerusakan yang terjadi bersifat non-stuktural seperti ditampilkan pada Gambar 2.53 sampai Gambar 2.55.
Gambar 2.53. Bangunan rumah tinggal 1 dan 2 lantai rata-rata tidak mengalami kerusakan struktural akibat gempabumi2
44
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.54. Bangunan rumah 2 lantai rata-rata tidak mengalami kerusakan struktural akibat gempabumi2
Pada beberapa lokasi, ditemukan adanya bangunan lama 2 lantai yang mengalami kerusakan non struktural, kerusakan struktural tersebut berupa kolom-kolom praktis bangunan dan dinding seperti ditampilkan pada 3.65.
Gambar 2.55. Kerusakan non-struktural pada bangunan 2 lantai2
c. Bangunan Pertokoan Berdasarkan hasil pengamatan, secara umum bangunan ruko 3 lantai bertahan terhadap goncangan gempa seperti ditampilkan pada Gambar 2.56 dan 2.58. Beberapa bangunan yang mengalami kerusakan non-struktural umumnya bangunan yang terletak dipinggir pantai yang diidentifikasi disebabkan oleh lateral spread akibat kondisi tanah yang lunak dan jenuh, serta topgrafi tanah yang miring.
45
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.56. Kawasan pertokoan yang tidak mengalami kerusakan struktural2
Gambar 2.57. Bangunan 3 lantai (dalam tahap konstrukti) yang berlokasi di pinggir pantai dan tahan terhadap goncangan gempabumi2
46
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.58. Bangunan 3 lantai (dalam tahap konstrukti) yang tidak mengalami kerusakan struktural2
d. Bangunan Masjid Seperti halnya bangunan rumah tinggal 1 dan 2 lantai lantai, masjid umumnya bertahan terhadap goncangan gempabumi dan tidak mengalami kerusakan struktural.
Gambar 2.59. Bangunan masjid dan menaramya yang tidak mengalami kerusakan Struktural2
47
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
e. Bangunan Pemerintah Pada bebrapa bangunan pemerintah atau perkantoran yang diamati, secara umum bangunan hanya mengalami kerusakan-kerusakan non-struktural. Kerusakan non struktural terjadi pada bangunan perkantoran dimana struktur utama bangunan tersebut berupa kolom utama di bagian depan tidak mengalami kerusakan. Kerusakan non-struktural terjadi pada dinding, rangka atap bagian depan, dan retakan pada lantai seperti ditunjukkan pada Gambar 2.60.
Gambar 2.60. Bangunan perkantoran yang mengalami kerusakan non-sruktural2
2.2.4. Kerusakan Bangunan Akibat Tsunami Berdasarkan hasil penelitian tim ahli ITB menyatakan bahwa sebagian besar kehancuran dan kerusakan bangunan, rumah tinggal, dan infrastruktur yang berbatasan dengan pantai diakibatkan oleh tsunami dengan ketinggian dan energi yang besar dan sangat dashyat. Tsunami menyapu dan membawa benda-benda padat, berangkal, dan pepohonan hasil sapuan di pinggir pantai dan seterusnya menghancurkan sebagian besar bangunan dan infrastruktur yang dilalui tsunami beberapa ratus meter kearah darat. Kerusakan bangunan dan infrastruktur akibat tsunami ini mencapai penetrasi ke daratan sampai jarak 2 km. Daerah rendaman
48
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
akibat tsunami mencapai kira-kira 3,3 km dari garis pantai seperti diperlihatkan oleh citrasatelit pada beberapa gambar dalam laporan ini, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.61 sampai Gambar 2.66.
Gambar 2.61. Survey pasca tsunami yang menunjukkan run-up gelombang tsunami terhadap permukan laut dan permukaan tanah2
49
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.62. Survey pengamatan arah dan tinggi tsunami di kota Banda Aceh2
Gambar 2.63. Survey pengamatan arah dan tinggi tsunami di pantai Ulhe Leu2
50
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.64. Survey pengamatan arah dan tinggi tsunami di Lhok Nga2
Gambar 2.65. Survey pengamatan arah dan tinggi tsunami Daerah Lhok Nga2
51
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.66. Pabrik semen Andalas – Lhok Nga, 15 km Barat Daya Banda Aceh, sebelum (kiri) dan sesudah (kanan) tsunami2
Kerusakan-kerusakan akabiat tsunami juga dapat dilihat dari perbandingan hasil foto udara sebelum dan sesudah kejadian tsunami. Beberapa hasil foro udara sebelum dan sesudah tsunami untuk kawasan Banda Aceh ditunjukkan seperti Gambar 2.67 sampai Gambar 2.70.
Gambar 2.67. Garis pantai Kawasan Banda Aceh sebelum (kiri) dan sesudah (kanan) tsunami2
52
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.68. Kawasan Banda Aceh sebelum (kiri) dan sesudah (kanan) tsunami2
Gambar 2.69. Kawasan Mesjid Agung Banda Aceh sebelum (kiri) dan sesudah (kanan) tsunami2
Gambar 2.70. Kota Banda Aceh sebelum (kiri) dan setelah (kanan) tsunami2
Kerusakan-kerusakan akabiat tsunami berdasrkan beberapa hasil foro udara sebelum dan sesudah tsunami untuk kota Meulaboh ditunjukkan seperti Gambar 2.71 dan Gambar 2.72.
Gambar 2.71. Kota Meulaboh sebelum (kiri) dan setelah (kanan) tsunami2
53
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.72. Sisi lain Kota Meulaboh sebelum (kiri) dan setelah (kanan) tsunami2
Besarnya energi gelombang tsunami inilah yang telah menyebabkan kerusakan paling parah pada hampir seluruh bangunan rendah, seperti pemukiman, perkantoran, dan pertokoan serta bangunan infrastrukur lainnya. Kerusakan ditemukan pada hampir setengah bagian kota Banda Aceh, dengan intensitas kerusakan total pada bangunan perumahan di daerah pantai dan disekitar alur Sungai Krueng dan Banjir Kanal. Daerah yang mengalami kerusakan total adalah Pantai Lhok Nga, Pantai Ulee Lheu sampai daerah Punge Blang Cut, Pelabuhan Lampulo, Tibang dan Krueng Raya (Gambar 2.73 sampai Gambar 2.80).
Gambar 2.73. Arah tsunami serta ketinggian gelombang tsunami di pantai utara Banda Aceh dan Lhok Nga2
54
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.74. Kerusakan-kerusakan yang disebabkan oleh terjangan tsunami2
Gambar 2.75. Komplek ruko yang hancur akibat gempabumi dan tsunami2
55
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.76. Sisa-sisa pemukiman yang rata dengan tanah akibat gelombang tsunami di Pantai Lampuuk2
Gambar 2.77. Sisa-sisa pemukiman yang rata dengan tanah akibat gelombang tsunami di Pantai Lhok Nga2
56
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.78. Sisa-sisa pemukiman yang rata dengan tanah akibat gelombang tsunami di Punge Blangcut2
Gambar 2.79. Sisa-sisa pemukiman yang rata dengan tanah akibat gelombang tsunami di Lampaseh Aceh2
57
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.80. Kondisi jalanan di Lampaseh Kota yang penuh dengan puing-puing2
Pabrik Semen Andalas, Lhok Nga Meskipun pabrik yang berlokasi di Pantai Lhok Nga ini mengalami kerusakan parah akibat terjangan gelombang tsunami, secara umum struktur utama pabrik kemungkinan masih kuat. Kerusakan parah terjadi pada elemen-elemen pendukung seperti terputusnya conveyor, panel-panel dan instrumen, dan tangki bahan bakar. Kerusakan struktural hanya terjadi pada bangunan rangka baja sederhana di lokasi stock batu bara. Untuk dapat beroperasi kembali, diperlukan investigasi dan analisis lebih lanjut untuk perbaikan pabrik, dengan melibatkan ahli-ahli dari bidang-bidang yang terkait. Diperlukan data terutama as-built drawing dan technical specification dari pabrik dan diperlukan detail damage assessment untuk merencanakan kembali rehabilitasi pabrik.
58
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.81. Kerusakan Pabrik Semen Andalas akibat gelombang tsunami2
Lembaga Pemasyarakatan
59
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Hampir seluruh bangunan hancur akibat terjangan tsunami.
Gambar 2.82. Lembaga Pemasyarakatan2
2.3. Rehabilitasi dan Rekonstruksi di Wilayah Aceh Pasca Tsunami 2.3.1 Tsunami Escape Plan
Warning Plan
•Siren Location •Siren Foot Print •Siren System
Escape Routes
• Area Coverage • Escape Route •Traffic Management
Escape Facilities •Public Building •Semi Private Building •Hill
Gambar 2.83. Tsunami Escape Plan3
Pembagian wilayah warning plan dapat dilihat pada gambar, di mana dengan lingkaran warna hitam telah dibangun oleh BMG Siren, lingkaran biru oleh Nippon Koei, dan lingkaran merah merupakan usulan siren baru.
60
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.84. Pembagian wilayah warning plan3
Terdapat pula tanda peringatan bahaya seperti pada gambar yang telah disesuaikan
dengan
Peraturan
Direktur
Jendral
Perhubungan
Darat
SK.3301/AJ.401/DRJD/2007 Tentang Uji Coba Rambu Evakuasi Pada Daerah Rawan Bencana Tsunami di Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam dan Kep. Nias Provinsi Sumatera Utara.
61
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.85. Tanda peringatan bahaya3
Gambar 2.86. Tanda peringatan bahaya3
Gambar 2.87. Penempatan papan tanda peringatan pada suatu kawasan
2.3.2. Program Rumah Tinggal
62
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Program rumah tinggal banyak dilakukan oleh instansi non pemerintahan lembaga luar negeri, berikut ini adalah beberapa program pembangunan rumah yang dilaksanakan oleh beberapa lembaga :
Gambar 2.88. World Vision Permanent House, Meulaboh4
Gambar 2.89. KJRC Permanent House, Meulaboh4
63
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.90. Caritas Traditional House, Singkil4
Gambar 2.91. IOM Permanent House, Singkil4
Gambar 2.92. CRS Permanent House, Meulaboh4
64
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.93. BRR Permanent House, Meulaboh4
Gambar 2.94. Mercy Malaysia Semi-Permanent House, Banda Aceh4
Gambar 2.95. Oxfam Semi-Permanent House, Banda Aceh4
65
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.96. UNHCR Permanent House, Chalang4
Gambar 2.97. Zero-to-One Permanent House, Nias4
66
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
2.4. Desain Struktural Bangunan Penyelamat Tsunami 2.4.1.Bangunan Penyalamat Tsunami Existing di Aceh Bangunan Penyelamat Tsunami harus memperhatika aspek :
Aspek Fungsional 1) Kemudahan mencapai atau melewati tangga, ramp, dans ebagainya - Lebar ramp minimum 150 cm (untuk melindungi sedikitnya dua orang dapat berjalan bersama) - Ramp dengan tingkat kemiringan 7 derajat - Jumlah jalan masuk vertikal yang meningkat sebanding dengan kapasitas jumlah lantai - Masing-masing border, ambang pintu, ramp, dan lantai evakuasi harus tersedia susuran tangga
Gambar 2.98. Model bangunan penyelamat tsunami
2) Ketersediaan lantai penyelamat - Lantai penyelamat harus lebih tinggi daripada genangan air tsunami - Kapasitas dari lantai penyelamat adalah 1 m2/orang
67
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.99. Potongan melintang bangunan penyelamat tsunami
Aspek Struktural - Bangunan harus tahan terhadap gempa bumi dan tsunami - Mekanisme keruntuhan daribangunan yang disebabkan oleh gempa bumi dan tsunami, terdiri dari : a. Tingkat yang lunak b. Bentuk bangunan yang tidak beraturan atau asimetris c. Jarak antar bangunan yang terlalu dekat d. Kolom yang pendek e. Dampak hidrodinamik f. Pengaruh yang kuat dari reruntuhan puing-puing g. Efek dari gelombang h. Efek gesekan antara pondasi dengan tanah
2.4.2. Bangunan Penyalamat Tsunami Berdasarkan FEMA Struktur tahan tsunami memiliki : 1. Sistem struktur yang kuat untuk menahan gaya yang ekstrim. 2. Sistem terbuka yang dapat mengalirkan air dengan sedikit tahanan. 3. Sistem daktail yang menahan gaya yang ekstrim tanpa hancur. 4. Sistem tak tentu yang dapat mengalami kegagalan parsial tanpa keruntuhan progresif.
68
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
2.4.3. Konsep Perencanaan Struktur Bangunan Tahan Gempa dan Tsunami Jika terjadi suatu gempa, maka struktur di atasnya akan mengalami pergerakan secara vertikal maupun secara lateral. Pergerakan Vertikal relative kecil dan pada umumnya struktur cukup kuat terhadapnya, sehingga tidak perlu perhatian khusus dalam proses disain, sedangkan pergerakan lateral akan memberikan beban lateral kepada struktur yang dapat menyebabkan struktur runtuh. Berdasarkan UBC 1997, tujuan desain bangunan tahan gempa adalah untuk mencegah terjadinya kegagalan struktur dan kehilangan korban jiwa, dengan tiga faktor standar, sebagai berikut : 1. Tidak terjadi kerusakan sama sekali pada gempa kecil. 2. Ketika terjadi gempa sedang, diperbolehkan terjadi kerusakan arsitektural tetapi bukan merupakan kerusakan struktural. 3. Diperbolehkan terjadinya kerusakan stuktural dan non-struktural pada gempa kuat, namun kerusakan yang terjadi tidak sampai menyebabkan bangunan runtuh. Maka perencanaan bangunan struktur tahan gempa harus dapat memperhitungkan dampak dari gaya lateral yang bersifat siklus (bolak-balik) yang dialami oleh struktur selama terjadinya gempa bumi. Untuk memikul gaya lateral yang dialami oleh bangunan, struktur harus dapat memiliki daktilitas yang memadai di daerah joint atau elemen struktur tahan gempa seperti tube. Berdasarkan hal di atas, perencanaan struktur dapat direncanakan dengan mengetahui skenario keruntuhan dari struktur tersebut dalam menahan beban maksimum yang bekerja. Pelaksanaan konsep desain kapasitas struktur adalah memperkirakan urutan kejadian dari kegagalan suatu struktur berdasarkan beban maksimum yang di alami struktur. Sehingga kita merencanakan bangunan dengan elemen elemen struktur tidak dibuat sama kuat terhadap gaya yang direncanakan, tetapi ada elemen elemen struktur atau titik pada struktur yang dibuat lebih lemah dibandingkan dengan yang lain dengan harapan di elemen atau titik itulah kegagalan struktur terjadi pada saat beban maksimum bekerja. Dalam hal ini kita merancang supaya sendi - sendi plastis yang terjadi pada daerah daerah yang dapat menunjang tujuan desain bangunan tahan gempa. Konsep desain kapasitas ini dikenal dengan konsep “strong column weak beam”, yaitu merancang supaya
69
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
sendi-sendi plastis terjadi pada balok balok dan kaki kolom bawah. Dengan konsep mekanisme keruntuhan ini, sendi plastis akan terjadi pada balok terlebih dahulu baru pada tahap tahap akhir plastis terjadi pada ujung ujung bawah kolom. Hal ini dilakukan supaya sejumlah besar sendi plastis terbentuk pada struktur secara daktail yang dapat memencarkan energi melalui proses pelelehan struktur dan diharapkan dapat menyerap beban gempa. Secara matematis konsep “strong column weak beam” dapat ditulis dalam bentuk persamaan sebagai berikut :
Bangunan tahan gempa didesain berdasarkan zona gempa, karakter lokasi, jenis tanah, okupansi bangunan, faktor kegunaan bangunan, periode natural struktur, dan lain- lain. UBC 1997 mensyaratkan seluruh elemen struktur didesain dengan tahanan yang sesuai untuk menahan perpindahan lateral yang terjadi akibat ground motion dengan memperhatikan respon faktor struktur, faktor redudan, kuat lebih, dan daktilitas struktur. 2.4.3.1. Sesmic Respon Spektra Dalam respon spektra, efek dari ukuran dan tipe gelombang getar yang terjadi saat gempa disimplifikasi dari garis-garis yang bergelombang menjadi suatu garis tertentu. Respon spektra yang digunakan dalam perencanaan adalah respon percepatan ( Sa,g ) dengan periode (T). Respon spektra adalah plot dari respons maksimum struktur yang diperoleh dari analisa riwayat waktu suatu gempa. Secara umum ada tiga jenis respon spektrum tergantung pada jenis respon yang digunakan, yaitu : • Spektrum respons perpindahan (deformation response spectrum) Spekturm respon perpindahan µo adalah plot perpindahan terhadap waktu getar alami Tn untuk ξn tertentu. • Spektrum respons kecepatan semu (pseudo – velocity response spectrum) Spektrum respons kecepatan semu úo adalah plot kecepatan terhadap waktu getar alami Tn untuk ξn tertentu. • Spektrum respons percepatan semu (pseudo – acceleration response spectrum).
70
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Spektrum respons percepatan semu üo adalah plot kecepatan terhadap waktu getar alami Tn untuk ξn tertentu. Absis dari spektrum adalah waktu getar alami dari sistem dan ordinat adalah respons maksimum.
Gambar 2.100. Respon spectrum gempa rencana
2.4.3.2. Gaya Geser Desain Nilai dari gaya geser desain ditentukan oleh respon spektra desain dari struktur tersebut berdasarkan peraturan yang digunakan, keutamaan bangunan (I), periode bangunan dan berat bangunan (W). Untuk beban gempa statik ekivalen, menurut SNI 1726 - 2003, gaya geser dasar dapat dihitung dengan persamaan :
Dimana:
C1 = Faktor respon gempa yang dapat ditentukan dari response spektra gempa rencana dan jenis tanah dibawah bangunan untuk waktu getar alami fundamental T. I = Factor keutamaan bangunan yang nilainya bervariasi tergantung dari jenis bangunan, dapat dilihat pada table 2.4
71
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
W = Berat bangunan efektif saat terjadi gempa, nilai W dapat ditentukan sebagai jumlah dari bebab beban berikut : beban mati total dari struktur bangunan gedung dan beban hidup efektif yang mungkin ada pada saat terjadi gempa, dapat diambil sebesar 30% dari beban hidup. R = Faktor reduksi beban gempa yang bergantung dari system struktur yang digunakan, dapat dilihat pada table 2.3.
Tabel 2.3. Tabel Faktor Keutamaan Bangunan Faktor Keutamaan Kategori Gedung atau Bangunan I Gedung Umun Seperti untuk penghunian,perniagaan dan
1
perkantoran
1
Monumen dan bangunan monumental Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit,instalasi
1.5
air bersih,pembangkit tenaga listrik,pusat penyelamatan dalam keadaan arurat,fasilitas radio dan televisI. Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti
1.5
gas,produk minyak bumi,asam,bahan beracun.
1.25
Cerobong,tangki diatas menara.
72
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 2.101. Tingkat kerusakan struktur standar7
Gambar 2.102. Tingkat kerusakan7
2.4.3.3. Penentuan Daktalitas bangunan dan Faktor Reduksi Beban Gempa Gambar berikut ini menjelaskan hubungan antara beberapa parameter yang menjadi acuan untuk menentukan besarnya beban gempa nominal pada suatu struktur.
Gambar 2.103. Diagram beban perpindahan pada struktur
Keterangan :
73
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Vn = gaya geser nominal (desain) Vy = gaya gesr pada leleh pertama Vm = gaya geser maksimum Ve = gaya geser elastic n = perpindahan pada V = Vn δ y = perpindahan pada leleh pertama δ m = perpindahan maksimum δ f1 = kuat lebih disain f2 = kuat cabang bahan f = kuat cabang struktur R = factor reduksi beban gempa
µ = factor daktalitas struktur gedung Menurut UBC 1997, daktalitas adalah kemampuan suatu struktur untuk mengalami simpangan dalam kondisi paska elastik sehingga terjadi keruntuhan. Perilaku ini sangat penting, karna selama proses pelelehan elemen struktur tersebut terjadi proses desipasi energi gempa. Selama terjadi gempa, daktilitas akan mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang cukup, sehingga struktur gedung tersebut tetap berdiri walaupun sudah berada dalam kondisi diambang keruntuhan. Struktur dengan tingkat daktalitas tertentu akan memungkinkan terjadinya sendi plastis secara bertahap pada elemen elemen struktur yang telah ditentukan. Dengan terbentuknya sendi plastis pada elemen struktur, maka struktur akan mampu menahan beban gempa maksimum tanpa memberikan kekuatan yang berlebihan pada elemen struktur karena energi kinetik akibat gerakan tanah dasar yang akan diterima akan dipencarkan pada sendi plastis tersebut. Semakin banyak terbentuk sendi plastis pada elemen struktur, semakin besar pula energi gempa yang dipencarkan. Setelah terjadi sendi plastis pada suatu elemen, defleksi struktur serta rotasi plastis masih terus bertambah. Daktilitas struktur direncanakan dengan terdapat faktor modifikasi respon mewakili faktor kuat lebih dan kapasitas komponen struktur secara keseluruhan dalam kondisi daktail, dan selanjutnya dikenal dengan lambang µ. Daktilitas
74
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
bangunan yang didesain dengan faktor modifikasi respon juga harus dibatasi berdasarkan kriteria perencanaan berikut : 1. Kekuatan dan kekakuan struktur yang direncanakan untuk memenuhi kondisi diatas direncanakan juga supaya cukup untuk memberikan kemampuan kepada struktur bangunan untuk melakukan deformasi (simpangan) yang bersifat elastoplastik tanpa runtuh, bila mengalami gempa rencana maksimum. 2. Agar struktur gedung tinggi memiliki daktilitas yang tinggi, harus diupayakan supaya sendi sendi plastis yang terjadi akibat beban gempa maksimum ada di dalam balok balok dan tidak terjadi dalam kolom kolom, kecuali pada kaki kolom yang paling bawah dan pada bagian atas kolom penyangga atap. Hal ini dapat tercapai bila kapasitas ( momen leleh ) kolom lebih tinggi daripada kapasitas ( momen leleh ) balok yang bertemu pada kolom tersebut ( konsep strong column weak beam ). 3. Besarnya displacement yang terjadi harus dibatasi untuk menjaga integritas bangunan dan menghindari jatuhnya korban jiwa. Daktilitas didefenisikan sebagai perbandingan antara deformasi maksimum yang terjadi dengan deformasi pada saat terjadi leleh pertama.
µ
dimana faktor daktilitas maksimum yang digunakan untuk bangunan beton bertulang adalah 5,3. Karna kekuatan bahan yang terpasang pada pelaksanaan umumnya berlebih, maka kekuatan material aktual lebih besar dari kekuatan material yang direncanakan. Faktor tersebut disebut faktor kuat lebih bahan atau beban.
Akibat adanya kehiperstatikan struktur gedung, terjadi redistribusi gaya gaya oleh proses pembentukan sendi plastis yang tidak bersamaan ( dimana mekanisme jumlah sendi plastis yang direncanakan pada bangunan lebih besar dari satu ), maka akan ada kenaikan base shear sebesar Vm. Kuat lebih struktur didefinisikan sebagai berikut :
75
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Faktor amplifikasi gaya gempa menyatakan faktor kuat lebih total yang selanjutnya disebut sebagai overstrength factor dengan lambing f. Perkalian antara faktor kuat lebih beban atau bahan dengan faktor kuat lebih struktur akan menghasilkan faktor kuat lebih total:
.
Sedangkan ratio antara beban gempa maksimum akibat pengaruh gempa rencana pada struktur elastik penuh dan beban gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana pada struktur daktail disebut faktor reduksi gempa. . 2.4.3.4. Penentuan Periode Struktur Periode struktur merupakan representasi dari fleksibilitas struktur yang merupakan fungsi dari kekakuan dan massa. Periode struktur pada kondisi elastik dihitung berdasarkan SNI 03-1726-2002 dapat didekati dengan berikut: To = 0,0731(h)3/4 ( 2 – 8 ) dimana h adalah tinggi total stuktur dalam satuan meter.
2.4.3.5. Efek Peredam ( damping ) terhadap Stuktur Damping pada struktur menyebabkan terjadinya kehilangan energi pada saat struktur dibebani. Energi yang hilang berubah bentuk menjadi retak, friksi, leleh pada tulangan, dan lain lain. Nilai damping pada struktur berpengaruh terhadap respon spektra, dimana semakin besar nilai damping struktur, maka akselerasi spektral dari respon spektra yang bersangkutan akan semakin kecil. Besarnya damping dinyatakan dalam critical damping. Sebelum terjadi gempa, struktur beton bertulang pada umumnya memiliki 1 atau 2 persen critical damping, pada saat gempa terjadi, nilai damping bertambah menjadi sekitar 5 persen. Semakin besar beban gempa yang bekerja pada struktur, semakin banyak bagian struktur yang retak atau leleh, maka nilai damping akan semakin besar.
2.4.3.6. Kinerja Batas Layan
76
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Kinerja batas layan struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat akibat pengaruh gempa rencana, hal ini untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan, selain itu untuk mencegah kerusakan nonstruktur dan ketidaknyamanan penghuni. Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas layan struktur gedung, simpangan antar tingkat struktur gedung tidak boleh melampaui 0,03 / R kali tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm, bergantung yang mana yang nilainya terkecil.
2.4.3.7. Kinerja Batas Ultimit Kinerja batas ultimit struktur gedung ditentukan oleh simpangan dan simpangan antar tingkat maksimum struktur gedung akibat pengaruh gempa rencana dalam kondisi struktur gedung di ambang keruntuhan, yaitu untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur gedung yang dapat menimbulkan korban jiwa manusia dan untuk mencegah benturan berbahaya antar gedung. Simpangan dan simpangan antar tingkat ini harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa nominal, dikalikan dengan suatu faktor pengali ξ, sebagai berikut : - untuk struktur gedung beraturan :
ξ = 0.7 R ( 2 – 9) untuk struktur gedung tidak beraturan :
ξ = 0.7 R / Faktor Skala ( 2 – 10 ) di mana R adalah faktor reduksi gempa struktur gedung tersebut. Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas ultimit struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar tingkat yang dihitung dari persamaan di atas tidak boleh melampaui 0,02 kali tinggi tingkat yang bersangkutan.
2.4.4. BEBAN TSUNAMI Beban tsunami pada bangunan hunian dapat dihitung dengan cara yang sama seperti beban banjir, proses fisiknya adalah sama tetapi skala dari beban banjir pada dasarnya berbeda terhadap panjang gelombang dan ketinggian aliran tsunami yang lebih besar. Jika tsunami dengan cepat pasang, kerusakan banyak disebabkan oleh gaya buoyensi dan gaya hidrostatik.
77
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Beban tsunami meliputi : (1) Gaya hidrostatik (2) Gaya buoyensi (3) Gaya hidrodinamik (4) Gaya dorong (5) Gaya runtuhan puing (6) Gaya tahanan puing (7) Gaya keatas (8) Beban grativitas tambahan dari tahanan air pada ketinggian lantai Untuk perhitungan dapat dilihat pada
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Metode Analisa Pertimbangan struktur terhadap dampak dari gempa dan tsunami yaitu : Desain pondasi harus mempertimbangkan efek setempat dari pergesekan dan pencairan. Pada banyak kasus sokongan pondasi yang digunakan berupa pondasi dalam atau pondasi tiang. Pondasi tersebut harus mempertimbangkan peningkatan terhadap kebutuhan tarikan ke bawah dan gaya lateral tambahan, dan meningkatkan tiang pondasi yang tidak terikat terhadap gesekan. Kemampuan
78
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
untuk menaikkan dari daya apung terhadap struktur dibutuhkan terhadap perhitungan desain pondasi. Desain dari kolom untuk beban lateral tsunami sebaiknya dilakukan asumsi yang tepat dari ketetapan dasar kolom pada masing-masing ketinggian lantai. Sebagai contoh, suatu kolom beton bertulang pada bangunan berfungsi ganda didukung oleh pondasi tiang yang dapat diasumsikan ketetapan pada dasar dan masingmasing ketinggian lantai. Suatu kolom baja yang membentuk bagian dari kerangka momen tahanan dapat diasumsikan sebagai sendi atau jepit pada dasar dan masing-masing ketinggian lantai. Pertimbangan bentuk kolom juga penting, dimana kolom bulat akan menghasilkan gaya tarikan yang lebih rendah daripada bentuk persegi atau persegi panjang. Sistem lantai harus didesain terhadap efek dari kenaikan gaya apung dan hidrodinamik, yang akan menyebabkan efek geser dan lentur yang berlawanan dari yang dihasilkan dari beban gravitasi. Meskipun tingkat yang lebih rendah dari suatu struktur evakuasi verikal yang tidak digunakan selama tsunami, kegagalan dapat dihasilkan dari kerusakan atau kehancuran dari kolom yang mendukung tingkat atas, termasuk wilayah perlindungan tsunami.
3.2 Tahapan Studi
Start Menentukan Parameter Desain
Peraturan Bangunan, Profisiensi Code
Penentuan Dimensi (Sizing) 79
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., MirnaModelisasi Fauziah, FT UI, 2012Boundary
Condition
Beban : Gempa Tsunami
Ya
Tidak
Periods and frequencies, Modal participating mass ratios, Base reaction
Pengolahan Data
Kesimpulan
3.2.1. Membuat Kriteria Desain Persyaratan Struktural Ketentuan untuk menentukan ketinggian lantai minimum pada lokasi bencana didasarkan pada kedalaman genangan tsunami yang diantisipasi. Jika sebuah lokasi memerlukan ketinggian lantai minimum di atas 3 meter, sebaiknya pilihannya adalah bangunan bertingkat. Dengan mengacu pada kekuatan struktural “keterbukaan“ pada struktur hendaknya diperhatikan. Kekuatan struktur yang dihasilkan oleh aliran tsunami
80
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
akan berkurang jika air dapat mengalir secara bebas disekitarnya atau bahkan melalui struktur. Hal ini dapat dicapai dengan penggunaan struktur terbuka (seperti yang dimiliki kebanyakan mesjid) atau oleh penggunaan dinding dengan struktur ringan yang dengan mudah memberikan jalan bagi tekanan tsunami (sebagai contoh bagian depan dan belakang rumah toko (ruko)). Bangunan dengan tingkat pertama yang ‘lunak’ dianggap sebagai cara yang efektif untuk mengurangi kekuatan tsunami. Akan tetapi, jenis struktur ini juga cenderung tidak menguntungkan dari sudut pandang ketahanan gempa. Selain itu, penggunaan dinding yang ringan, mudah pecah juga mengakibatkan banyaknya puing bangunan. Bangunan Pengungsian Sebagai langkah pertama, perlu membuat inventarisasi bangunan yang potensial dan ketinggian alami (bukit), yang secara potensial sesuai untuk berfungsi sebagai tempat pengungsian/pelarian. Berdasarkan pada peta zona dan genangan, dapat diperoleh ketinggian minimum untuk setiap bukit atau struktur. Tempat pengungsian potensial harus diperiksa pada peta genangan ini. Struktur di “zona evakuasi” harus memiliki ketinggian minimum 3m (lantai kedua atau atap datar), yang di “Direct Impact Zone” harus memiliki ketinggian minimum 6m (lantai ketiga atau atap datar) dan yang di “Instant Death Zone“ harus memiliki ketinggian minimum 9m (lantai ketiga atau atap datar). Semua struktur atau bangunan harus diperiksa demi kebaikan struktural dan juga bersertifikat. Peraturan bangunan umum yang tahan gempa sebaiknya dapat diterapkan pada semua bangunan dan perumahan baru di daerah bahaya tsunami. Bagaimanapun, untuk bangunan pengungsian, peraturan bangunannya harus diterapkan secara tegas dan sebaiknya digunakan tambahan batas margin keamanan. Berikut ini adalah aturan yang dapat diterapkan pada bangunan pengungsian: • Atap bangunan pada daerah aman seharusnya memiliki pagar pengaman untuk mencegah hempasan gelombang pada bangunan. • Konstruksi bangunan pengungsian sebaiknya tahan terhadap terjangan puing bangunan dan dampak gelombang tsunami dan juga bangunan itu sendiri sebaiknya hanya mengeluarkan puing yang seminimal mungkin.
81
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
• Bangunan pengungsian sebaiknya ditempatkan pada daerah yang mudah dijangkau oleh masyarakat yang dievakuasi. • Bangunan pengungsian sebaiknya memiliki akses jalan ke wilayah aman. • Akses ke wilayah yang aman sebaiknya terjamin selama pemakaian normal bangunan. • Akses jalur tangga umum sebaiknya disesuaikan dengan kapasitas bangunan pengungsian.5 Untuk bangunan pengungsian, tidak ada ketentuan struktural khusus yang disebutkan, kecuali bangunan-bangunan tersebut dapat dijangkau dalam 15 menit dan berada pada wilayah dengan radius maksimum 2 kilometer. Anjuran lainnya adalah ketinggian lantai minimum adalah 2 meter atau bangunan bertingkat. Untuk tujuan praktis dan desain dasar pengungsian tsunami, digunakan radius 1 kilometer. Serta daerah tersebut dapat dicapai dengan berjalan kaki dalam 15 menit dengan 4km/jam. Lebih lanjut, peraturan bangunan tersebut menentukan kebutuhan lebar jalan penyelamatan, menjadi 6 meter, dan untuk jalan lokal minimum 12 meter (right of way).5
Spesifikasi Bangunan Pengungsian Spesifikasi
bangunan
pengungsian
berdasarkan
pada
bagian
struktural/bangunan, fungsional dan arsitektural. • Spesifikasi struktural berdasarkan pada peraturan bangunan yang dapat dipakai yang berkaitan dengan gempa bumi, ketahanan dampak tsunami, pondasi dan lain-lain. • Spesifikasi fungsional berhubungan dengan jenis/fungsi bangunan (sekolah,
pusat
komersial,
mesjid)
ketinggian
pengungsian,
kapasitas
pengungsian. • Spesifikasi arsitektural berhubungan dengan akses, tangga, tata ruang tempat, tata ruang bangunan, material dan lain-lain. Tabel 3.1. Parameter Spesifikasi Bangunan Pengungsian5 Spesifikasi
Peraturan Bangunan Perlindungan Gempa
82
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Struktural
Bumi Zona VI Pengaruh gelombang
Kolom penyangga di lantai 1
tsunami
Dampak puing Mesjid Sekolah
Jenis bangunan Pusat Komersial Balai Pertemuan
Spesifikasi Fungsional
Ketinggian Pengungsian
Nomor Lantai
(3, 6 ,9 m)
Kapasitas jaringan untuk Kapasitas Pengungsian
waktu
(100 to 2000) singkat
Spesifikasi
Rencana tata ruang
Daerah pengungsian atap
bangunan
datar Akses luar
Aksessibilitas
Arsitektural
Akses dalam, tangga Akses malam hari Aspek aman Gen-set
TahapanAnalisis Struktur Untuk Pembebanan Gempa 1.Tentukan Kategori Resiko Bangunan Gedung, (I-IV) 2.Tentukan faktor Keutamaan 3.Tentukan parameter percepatan tanah(SS, S1) 4.Tentukan Klasifikasi Situs(SA-SF) 83
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
5.Tentukan factor Koefisien Situs (Fa, Fv) 6.Hitung parameter percepatan desain(SDS, SD1) 7.Tentukan Kategori Desain Seismik, KDS(A-F) 8.Pilih system dan parameter struktur(R, Cd, Ωo) 9.Evaluasi system struktur terkait dengan ketidakberaturan konfigurasi 10.Tentukan fleksibilitas diafragma (fleksibel, semi-kaku, kaku) 11.Tentukan factor redundansi (ρ) 12.Tentukan prosedur analisis gaya lateral 13.Hitung beban lateral 14.Tambahkan beban ortogonal, bila dipersyaratkan 15.Tambahkan beban torsi, bila dipersyaratkan 16.Lakukan analisis 17.Kombinasikan hasilnya 18.Cek kekuatan, defleksi, stabilitas6 3.2.2. Mendefinisikan Parameter Desain 3.2.2.1. Gaya Geser Desain Nilai dari gaya geser desain ditentukan oleh respon spektra desain dari struktur tersebut berdasarkan peraturan yang digunakan, keutamaan bangunan (I), periode bangunan dan berat bangunan (W). Untuk beban gempa statik ekivalen, menurut SNI 1726 - 2003, gaya geser dasar dapat dihitung dengan persamaan :
Dimana:
C1 = Faktor respon gempa yang dapat ditentukan dari response spektra gempa rencana dan jenis tanah dibawah bangunan untuk waktu getar alami fundamental T. I = Factor keutamaan bangunan yang nilainya bervariasi tergantung dari jenis bangunan, dapat dilihat pada table 2.4 W = Berat bangunan efektif saat terjadi gempa, nilai W dapat ditentukan sebagai jumlah dari bebab beban berikut : beban mati total dari struktur bangunan gedung dan beban hidup efektif yang mungkin ada pada saat terjadi gempa, dapat diambil sebesar 30% dari beban hidup.
84
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
R = Faktor reduksi beban gempa yang bergantung dari system struktur yang digunakan, dapat dilihat pada table 3
3.2.2.2. Penentuan Daktalitas bangunan dan Faktor Reduksi Beban Gempa Gambar berikut ini menjelaskan hubungan antara beberapa parameter yang menjadi acuan untuk menentukan besarnya beban gempa nominal pada suatu struktur.
Gambar 2.104. Diagram beban perpindahan pada struktur
Keterangan : Vn = gaya geser nominal (desain) Vy = gaya gesr pada leleh pertama Vm = gaya geser maksimum Ve = gaya geser elastic n = perpindahan pada V = Vn δ y = perpindahan pada leleh pertama δ m = perpindahan maksimum δ f1 = kuat lebih disain f2 = kuat cabang bahan f = kuat cabang struktur R = factor reduksi beban gempa
µ = factor daktalitas struktur gedung
85
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
3.2.3. Preliminary Design Tipe bangunan
: rumah tinggal (4 lantai)
Letak bangunan
: dekat dengan pantai
Wilayah gempa
: wilayah gempa 6
Jenistanah
: tanah keras
Lebar bangunan
:6m
Panjang bangunan
:6m
Tinggi tiap lantai
:9m
Mutu beton (f’c)
: 35 Mpa
Mutu baja (fy)
: 400 Mpa
Jenis Pembebanan 1. Beban Mati 2. Beban Hidup 3. Beban Gempa 4. Beban Banjir (Tsunami)
86
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar 3.1. Bangunan penyelamat tsunami Gempong Lambung di Aceh tampak depan
Gambar 3.2. Bangunan penyelamat tsunami Gempong Lambung di Aceh tampak depan
BAB IV ANALISA DAN HASIL
4.1. PERENCANAAN STRUKTUR 4.1.1 Spesifikasi Material 4.1.1.1. Baja Mutu BJ 41 1. Tegangan Putus Minimum ( f u ) : 400 MPa 2. Tegangan Leleh Minimum ( f y ) : 520 MPa 3. Peregangan Minimum (%)
: 18 %
4. Modulus Elastisitas ( E )
: 200.000 MPa
5. Modulus Geser ( G )
: 80.000 MPa
6. Nisbah Poisson ( µ )
: 0,3
87
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
7. Koefisien Pemuaian ( α )
: 12 x 10-6 / o C
4.1.1.2. Beton 40 Mpa 1. Kekuatan Tekan ( f c ' )
: 40 MPa
2. Modulus Elastisitas ( Ec )
: 4700
3. Berat Jenis ( γ beton )
f c ' = 29725,41 MPa
: 2400 kg / m 3
4.1.1.3. Baja Tulangan 1. f y 2.
: 400 MPa
Es
: 2 x 105 MPa
4.1.2 Desain bangunan Desain Bangunan Escape Building terdiri dari X = 5, Y = 6, Z = 4, pada bagian kanan dan kiri gedung terdapat ramp dan pada bagian belakang gedung terdapat tangga. 1. Pondasi Desain pondasi menggunakan tie beam ukuran 300 x 500 mm sedalam 1 meter di dalam tanah. 2. Pelat Modelisasi pelat menggunakan Shell (Thick) setebal 250 mm dengan input data automatic area mesh (max.size), area mass sebesar 0,3 kN/m, beban hidup (uniform load) pada pelat lantai 1 dan 2 sebesar 3500 Nm dan atap (roof) sebesar 2000 Nm. 3. Kolom Notasi
Diameter (mm)
Keterangan
K-D800
800
Kolom lantai 1
K-D750
750
Kolom lantai 2
K-D750
750
Kolom lantai 3
88
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
4. Balok Notasi
b x h (mm)
Keterangan
B-300 x 450
300 x 450
lantai 3 (atap)
B-450 x 650
450 x 650
lantai 2
B-500 x 700
500 x 700
lantai 1
B-450 x 600
450 x 600
lantai mezzaninen
5. Tangga Tangga di desain dengan menggunakan pelat (shell), dengan panjang optrade (tegak) 20 cm dan aantrede (mendatar) 25 cm. Penentuan jumlah anak tangga adalah sebagai berikut : Jika tinggi lantai 4 m (lantai 1 ke mezzanine, lantai 2 ke 3, lantai 3 ke atap) dan direncanakan panjang optrade 20 cm, maka jumlah anak tangga adalah tinggi lantai : panjang optrade = 400 : 20 = 20 buah anak tangga. Jika tinggi lantai 2 m (mezzanine ke lantai 3), maka 200 : 20 = 10 buah anak tangga. Pembebanan sebagai berikut : Beban mati : Tebal pelat tangga = 0,25 m qDL = tebal pelat tangga x lebar tangga x 2400 kg/m3 qDL = 0,25 x 2 x 2400 = 1200 kg/m Beban hidup : wLL tangga 300 kg/m2, maka qLL = lebar tangga x wLL = 2 x 300 = 600 kg/m Area mass = 0,3 kN/m 6. Ramp
89
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Kemiringan ramp terdiri dari 5,71° dan 7,125°, modelisasi ramp menggunakan pelat (shell thick) dengan automatic area mesh (max.size), area mass sebesar 0,3 kN/m, beban hidup (uniform load). Ramp memiliki balok (B-350x450) dengan ukuran 350 x 450 mm dan kolom (K-D1000) ukuran diameter 1000 mm. Beban mati : Tebal pelat ramp = 0,25 m qDL = tebal pelat ramp x lebar pelat ramp x 2400 kg/m3 qDL = 0,25 x 2 x 2400 = 1200 kg/m Beban hidup : wLL tangga 300 kg/m2, maka qLL = lebar tangga x wLL = 2 x 300 = 600 kg/m Area mass = 0,2 kN/m
4.2. PERHITUNGAN GEMPA 4.2.1. Tinjauan Umum Analisa pembebanan gempa yang digunakan adalah analisa dinamik dengan menggunakan response spectrum, Gaya gempa dasar hasil response spectrum, Vdyn, di skalakan terhadap 0,80 V1, dengan V1 adakah gaya gempa dasar menggunakan cara static equivalent. Faktor skala, SF ≥ 0.80V1/Vdyn. 4.2.2. Kategori Resiko Bangunan penyelamat tsunami berdasarkan tabel kategori resiko merupakan jenis bangunan tempat penyelamatan diri terhadap gempa yang sama pentingnya dengan bangunan monumental, rumah sakit, sekolah yang termasuk kategori IV.
90
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Tabel 4.1 Kategori resiko
91
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
92
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
4.2.3. Faktor Keutamaan Struktur (I) Berdasarkan tabel 2, dengan kategori risiko IV memiliki faktor keutamaan gempa (Ie) 1,5. Tabel 4.2 Faktor keutamaan gempa
4.2.4. Koefisien Modifikasi Respons Bangunan penyelamat tsunami dalam Tugas Akhir ini memiliki sistem pemikul beban gempanya berupa struktur rangka pemikul momen khusus (SPRMK) beton bertulang. Nilai faktor reduksi gempa (R) dari sistem tersebut di atas adalah sebesar 8.
Tabel 4.3 Koefisien Modifikasi Respon
93
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
94
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
95
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
96
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
4.2.5. Kombinasi Pembebanan Komponen-elemen struktur harus dirancang sedemikian hingga kuat rencananya sama atau melebihi pengaruh beban-beban terfaktor dengan kombinasi-kombinasi sebagai berikut: 1. 1,4D 2. 1,2D + 1,6L + 0,5 (Lr atau R) 3. 1,2D + 1,6 (Lr atau R) + (L atau 0,5 W) 4. 1,2D + 1,0W + L+ 0,5 (Lr atau R) 5. 1,2D + 1,0E + L 6. 0,9D + 1,0W 7. 0,9D + 1,0E Dari ketujuh kombinasi beban tersebut, yang dipakai adalah kombinasi 1, 2, 5, dan 7. Dimana pada kombinasi 5 dan 7 terdapat beban seismik, dimana :
97
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
E = Eh Ev , dimana Eh = ρQE dan Ev = 0,2 SDS D
QE = 1 EQX 0,3 EQy dan 0,3 EQX 1 EQy
Pada kombinasi 5 menggunakan E = Eh Ev dan kombinasi 7 menggunakan E =
Eh Ev
Maka persamaan menjadi : 1. 1,4 DL 2. 1,2 DL + 1,6 LL 3. 1,2 DL + 1 E + 1 LL 1,2 DL + (Eh Ev) + 1 LL 1,2 DL + (ρQE + 0,2 SDS D) + 1 LL 1,2 DL + (1,3 ( 1 EQX 0,3 EQy )) + 0,2 SDS D + 1 LL 1,2 DL + (1,3 ( 1 EQX 0,3 EQy )) + (0,2 1,458"D + 1 LL 1,2 DL + (1,3 ( 1 EQX 0,3 EQy )) + 0,2916 D + 1 LL 1,4916 DL + (1,3 ( 1 EQX 0,3 EQy )) + 1 LL • 1,4916 DL + 1,3 (EQX + 0,3 EQy) + 1 LL 1,4916 DL + 1,3 EQX + 0,39 EQy + 1 LL • 1,4916 DL + 1,3 (EQX - 0,3 EQy) + 1 LL 1,4916 DL + 1,3 EQX - 0,39 EQy + 1 LL • 1,4916 DL + 1,3 (- EQX + 0,3 EQy) + 1 LL 1,4916 DL - 1,3 EQX + 0,39 EQy + 1 LL • 1,4916 DL + 1,3 (- EQX - 0,3 EQy) + 1 LL 1,4916 DL - 1,3 EQX - 0,39 EQy + 1 LL • 1,4916 DL + 1,3 (0,3EQX + 1 EQy) + 1 LL 1,4916 DL + 0,39 EQX + 1,3 EQy + 1 LL • 1,4916 DL + 1,3 (0,3EQX - 1 EQy) + 1 LL 1,4916 DL + 0,39 EQX - 1,3 EQy + 1 LL • 1,4916 DL + 1,3 (- 0,3EQX + 1 EQy) + 1 LL 1,4916 DL - 0,39 EQX + 1,3 EQy + 1 LL • 1,4916 DL + 1,3 (- 0,3EQX - 1 EQy) + 1 LL 1,4916 DL - 0,39 EQX - 1,3 EQy + 1 LL 4. 0,9 DL + 1 E 0,9 DL + (Eh Ev) 0,9 DL + (ρQE - 0,2 SDS D) 0,9 DL + (1,3 ( 1 EQX 0,3 EQy )) - 0,2 SDS D 0,9 DL + (1,3 ( 1 EQX 0,3 EQy )) - (0,2 1,458"D 0,9 DL + (1,3 ( 1 EQX 0,3 EQy )) - 0,2916 D 98
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
0,6084 DL + (1,3 ( 1 EQX 0,3 EQy )) • 0,6084 DL + (1,3 (1 EQX + 0,3 EQy )) 0,6084 DL + 1,3 EQX + 0,39 EQy • 0,6084 DL + (1,3 (1 EQX - 0,3 EQy )) 0,6084 DL + 1,3 EQX - 0,39 EQy • 0,6084 DL + (1,3 (- 1 EQX + 0,3 EQy )) 0,6084 DL - 1,3 EQX + 0,39 EQy • 0,6084 DL + (1,3 (- 1 EQX - 0,3 EQy )) 0,6084 DL - 1,3 EQX - 0,39 EQy • 0,6084 DL + (1,3 (0,3 EQX + 1 EQy )) 0,6084 DL + 0,39 EQX + 1,3 EQy • 0,6084 DL + (1,3 (0,3 EQX - 1 EQy )) 0,6084 DL + 0,39 EQX - 1,3 EQy • 0,6084 DL + (1,3 (-0,3 EQX + 1 EQy )) 0,6084 DL - 0,39 EQX + 1,3 EQy • 0,6084 DL + (1,3 (0,3 EQX - 1 EQy )) 0,6084 DL - 0,39 EQX - 1,3 EQy 4.2.6. Faktor Respon Gempa Perhitungan response spectrum
berdasarkan SNI 2010 untuk wilayah Banda
Aceh dengan jenis tanah lunak (SE) adalah sebagai berikut : Ss = 1,5 – 2 g = 1,75 g S1 = 0,6 – 0,7 g = 0,65 g Dari tabel 4, didapatkan nilai Fa = 0,9 untuk Ss ≥ 1,25 Dari tabel 5, didapatkan nilai Fv = 2,4 untuk S1 ≥ 0,5 Sds = (2/3) x Fa x Ss = (2/3) x 0,9 x 1,75 = 1,05 Sd1 = (2/3) x Fv x S1 = (2/3) x 2,4 x 1,75 = 0,217
Tabel 4.4 Periode dan percepatan Periode (T)
Acceleration (Sa)
0,000 0,010 0,020
0,420 0,572 0,725
99
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
0,030 0,040 0,041 0,050 0,060 0,070 0,080 0,090 0,100 0,110 0,120 0,130 0,140 0,150 0,160 0,170 0,180 0,190 0,200 0,207 0,210 0,220 0,230 0,240 0,250 0,260 0,270 0,280 0,290 0,300 0,310 0,320 0,330 0,340 0,350 0,360 0,370 0,380 0,390 0,400 0,410
100
0,877 1,030 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,050 1,033 0,986 0,943 0,904 0,868 0,835 0,804 0,775 0,748 0,723 0,700 0,678 0,658 0,638 0,620 0,603 0,586 0,571 0,556 0,543 0,529
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
0,420 0,430 0,440 0,450 0,460 0,470 0,480 0,490 0,500 0,510 0,520 0,530 0,540 0,550 0,560 0,570 0,580 0,590 0,600 0,610 0,620 0,630 0,640 0,650 0,660 0,670 0,680 0,690 0,700 0,710 0,720 0,730 0,740 0,750 0,760 0,770 0,780 0,790 0,800 0,810 0,820
101
0,517 0,505 0,493 0,482 0,472 0,462 0,452 0,443 0,434 0,425 0,417 0,409 0,402 0,395 0,388 0,381 0,374 0,368 0,362 0,356 0,350 0,344 0,339 0,334 0,329 0,324 0,319 0,314 0,310 0,306 0,301 0,297 0,293 0,289 0,286 0,282 0,278 0,275 0,271 0,268 0,265
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
0,830 0,840 0,850 0,860 0,870 0,880 0,890 0,900 0,910 0,920 0,930 0,940 0,950 0,960 0,970 0,980 0,990 1,000
0,261 0,258 0,255 0,252 0,249 0,247 0,244 0,241 0,238 0,236 0,233 0,231 0,228 0,226 0,224 0,221 0,219 0,217
Gambar 4.1 Grafik response spektra desain
102
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Percepatan (Sa)
Response Spectrum 1.200 1.100 1.000 0.900 0.800 0.700 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 1.100 T (Periode, second)
4.2.7. Penentuan Kategori Desain Seismik Berdasarkan pembahasan kategori risiko, escape building termasuk kategori risiko IV. Maka untuk menentukan kategori desain seismik, harus berdasarkan parameter respons percepatan pada perioda pendek (Sds) dan parameter respons percepatan pada perioda 1 detik (Sd1). 1. Parameter respons percepatan pada perioda pendek (Sds) dimana nilai Sds adalah 1,05 maka terletak pada
dengan kategori risiko
D.
Tabel Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada perioda pendek
103
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
2. Parameter respons percepatan pada perioda pendek (Sd1) dimana nilai Sd1 adalah 0,217 maka terletak pada
dengan kategori risiko
D.
Tabel 4.5 Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada perioda 1 detik
4.2.8. Perhitungan Berat Struktur Gedung ( Wt ) dan Massa Perhitungan berat bangunan dilakukan dengan menjumlahkan bebanbeban mati yang bekerja pada masing-masing struktur lantai bangunan. Hal ini dilakukan dengan menghilangkan semua kolom diganti dengan gaya terpusat dimana kolom tersebut berada. Pada salah satu titik dipasang tumpuan jepit untuk mengetahui joint reaksi tiap lantai yang merupakan total berat dari tiap lantai yang bersangkutan. Perhitungan berat struktur dilakukan dengan menggunakan program SAP2000 dengan cara sebagai berikut :
Tabel 4.6 Berat Gedung TABLE: Groups 3 - Masses and Weights GroupName
SelfMass
SelfWeight
TotalMassX
TotalMassY
TotalMassZ
Text
Kg
N
Kg
Kg
Kg
ALL
3398411,83
33327036,09
4033200,54
4033200,54
4033200,54
Lantai 1
978609,27
9596878,81
1120001,6
1120001,6
1120001,6
Lantai 2
695279,15
6818359,44
835331
835331
835331
Lantai 3
579900,85
5686884,81
721752,7
721752,7
721752,7
4.2.9. Analisa Modal
104
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Tabel. 4.7 Modal Loads Participation Ratios TABLE: Modal Load Participation Ratios OutputCase ItemType Item Static Dynamic Text Text Text Percent Percent MODAL Acceleration UX 99,9758 95,0884 MODAL Acceleration UY 99,9338 95,0734 MODAL Acceleration UZ 47,7352 15,6489
Dari hasil Modal Load Participation untuk arah x sebesar 96,7338% dan y sebesar 96,5094%, menunjukan nilai yang sudah memenuhi sesuai dengan ketentuan batas SNI 03 – 1726 – 2010 yaitu faktor partisipasi massa ragam efektif minimum sebesar 90 %.
4.2.10. Menentukan Perioda Fundamental Alami (Fundamental Period) Untuk Perhitungan Gaya Geser Dasar Dari hasil perhitungan modal analysis dengan SAP2000 diperoleh periode getar struktur sebagai berikut :
Tabel 4.8 Modal Periods and Frequencies TABLE: Modal Periods And Frequencies OutputCase
StepType
StepNum
Period
Frequency
CircFreq
Eigenvalue
Text
Text
Unitless
Sec
Cyc/sec
rad/sec
rad2/sec2
MODAL
Mode
1
0,71468
1,3992
8,7916
77,292
MODAL
Mode
2
0,502246
1,9911
12,51
156,5
MODAL
Mode
3
0,446577
2,2393
14,07
197,95
MODAL
Mode
4
0,209478
4,7738
29,994
899,67
MODAL
Mode
5
0,163269
6,1249
38,484
1481
MODAL
Mode
6
0,147412
6,7837
42,623
1816,7
MODAL
Mode
7
0,144516
6,9196
43,477
1890,3
MODAL
Mode
8
0,135226
7,395
46,464
2158,9
MODAL
Mode
9
0,11962
8,3598
52,526
2759
MODAL
Mode
10
0,115464
8,6607
54,417
2961,2
MODAL
Mode
11
0,114002
8,7717
55,114
3037,6
MODAL
Mode
12
0,111764
8,9474
56,218
3160,5
105
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Sebagai alternatif pada pelaksanaan analisis untuk menentukan perioda fundamental struktur (T) berdasarkan SNI 03 –1726–2010, untuk struktur dengan ketinggian tidak melebihi 12 tingkat dimana sistem penahan gaya seismik terdiri dari rangka penahan momen beton secara keseluruhan dan tinggi tingkat paling sedikit 3 m.:
#$ 0,10& .........(1)
#$ = Perioda fundamental pendekatan
N = Jumlah tingkat
Periode dasar, T < Cu Ta
#$ 0,10 3 0,3
Penentuan periode yang akan digunakan : 1. Jika Tc yang lebih akurat tidak dimiliki (dari analisis komputer) maka menggunakan T = Ta 2. Jika Tc yang lebih akurat dari analisis komputer dimiliki, maka : Jika Tc > Cu Ta gunakan T = Cu Ta
Jika Ta < Tc < Cu Ta gunakan T = Tc Jika Tc < Ta gunakan T = Ta
Nilai Cu :
0,3 0,2 1,4 1,5 0,217 0,2 * 1,5 0,1 0,1 0,017 * 1,5
0,1+* 1,5" 0,1 0,017 0,1* 0,15 0,0017 *
0,0017 0,15 0,1 * 1,483
Periode arah x :
Cu Ta = 1,483 0,3 = 0,4449 detik
Karena T (0,716714 detik) > Cu Ta (0,4449 detik) 106
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Maka T batas yang digunakan adalah Tx = Cu Ta = 0,4449 detik Periode arah y :
Cu Ta = 1,483 0,3 = 0,4449 detik
Karena Tc (0,499809 detik) > Cu Ta (0,4449 detik)
Maka T batas yang digunakan adalah Ty = Cu Ta = 0,4449 detik Gaya Geser Dasar Gaya geser dasar yang didapatkan dari hasil analisa respons spektrum minimum adalah sebesar 85% gaya geser dasar yang dihitung berdasarkan cara statik ekivalen. Dengan demikian apabila gaya geser dasar hasil analisa respons spektrum lebih kecil dari 85% gaya geser dasar statik ekivalen, maka ordinat respons spektrum harus dikalikan dengan nilai 0.85V/Vt, dimana : V ≥ 0,85.V1 dimana : Tabel 4.9 Gaya Gese Dasar TABLE: Base Reactions OutputCase CaseType StepType GlobalFX GlobalFY GlobalFZ Text Text Text N N N EQ-X LinRespSpec Max 3852266,89 458214,47 218868,6 EQ-Y LinRespSpec Max 458214,54 5390486,65 106071,89
Berdasarkan pasal 7.8.1 geser dasar seismik (V) dalam arah yang ditetapkan harus ditentukan sesuai dengan persamaan berikut :
,
Keterangan: Cs = koefisien respons seismik W = berat seismik efektif
Koefisien respons seismik (Cs) harus ditentukan sesuai dengan persamaan :
,
-., / 0
SDS = parameter percepatan spektrum respons desain dalam rentang perioda pendek
107
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
R = faktor modifikasi respons Ie = faktor keutamaan gempa
1,05 0,197 8 / 0 1,5
,
Berdasarkan perhitungan sebelumnya, berat seismik efektif (W) adalah 33327036,09 N. Sehingga gaya geser dasar respon ragam pertama arah-y :
0,197 33327036,09 6.561.260,23 N
0,85 0,85 6.561.260,23 5.577.071,196 N Dari nilai Base Reaction Diperoleh : Fx = 3.861.343,6 < 5.577.071,196 (Tidak memenuhi syarat)
Karena nilai Fx lebih kecil dari V1, maka diperlukan faktor pembesaran base reaction, yaitu :
Skala pembesaran =
45 65
108
7.788.98,:; <.=;.<><,;
1,444
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Pada faktor skala
G H I
:,= ,7 =
1,8375 sehingga perlu dikalikan dengan
skala pembesaran, yaitu 1,8375 1,444 2,6533. Setelah dirun maka akan didapatkan seperti tabel Tabel 4.10 Gaya Geser Dasar hasil skala pembesaran TABLE: Base Reactions OutputCase CaseType StepType GlobalFX Text Text Text N 5562569 EQ-X LinRespSpec Max 661649 EQ-Y LinRespSpec Max
GlobalFY N
GlobalFZ N
661649 7783716
316040 153165
Tabel 4.11 Perbandingan gaya geser awal dengan setelah di scale up
OutputCase Text EQ-X EQ-Y
TABLE: Base Reactions GlobalFX GlobalFY GlobalFZ N N N 3861343,6 445075,53 264318,42 445075,34 5390179,58 141352,17
OutputCase Text EQ-X EQ-Y
TABLE: Base Reactions GlobalFX GlobalFY N N 5562569 661649 661649 7783716
GlobalFZ N 316040 153165
4.2.11. Penentuan simpangan antar lantai Penentuan simpangan antar lantai tingkat desain (∆) harus dihitung sebagai perbedaan defleksi pada pusat massa di tingkat teratas dan terbawah yang ditinjau.
δK dimana :
CM δKN IN
δxe = Defleksi yang ditentukan oleh analisis elastis
109
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
δx = Perpindahan yang diperbesar Cd = Faktor pembesaran defleksi Ie = Faktor keutamaan Tabel 4.12 Defleksi izin
Berdasarkan tabel kategori resiko, maka untuk menentukan besarnya simpangan izin adalah dengan :
∆Q 0,010hSK ∆ +T "U / W ∆$
Dimana :
∆Q = Simpangan izin
∆ = simpangan antar lantai
hsx = ketinggian lantai
Dari kombinasi pembebanan, didapatkan nilai seimpangan terbesar pada kombinasi : Ux terbesar pada kombinasi 6 dan Uy terbesar pada kombinasi 7. Tabel 4.13 Defleksi arah x
Lantai Lantai 1 Lantai 2 Lantai 3
δxe 0,01456 0,01801 0,02054
Cd 5,5
Ie
δx
1,5
0,0534 0,06604 0,07531
Tabel 4.14 Defleksi arah y
Lantai Lantai 1
δye 0,00867
110
Cd 5,5
Ie 1,5
δy 0,0318
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Lantai 2 Lantai 3
0,01099 0,01233
0,0403 0,0452
Tabel 4.15 Drift arah x
Lantai Lantai 1 Lantai 2 Lantai 3
Beban lateral arah x hsx (m) δxe δx 6 0,01456 0,0053 10 0,01801 0,0053 14 0,02054 0,00744
Δ (m) 0,0534 0,0126 0,0093
Δa (m) 0,06 0,04 0,04
Tabel 4.16 Drift arah y
Lantai Lantai 1 Lantai 2 Lantai 3
Beban lateral arah y hsx (m) δye δx 0,00867 0,0318 6 10 0,01099 0,0403 14 0,01233 0,0452
Δ (m) 0,0318 0,0085 0,0049
Δa (m) 0,06 0,04 0,04
∆ adalah simpangan pada model hasil SAP ∆a adalah batas simpangan antar lantai izin Pada arah (x) dan arah (y) terlihat bahwa simpangan pada model memenuhi syarat yaitu tidak melebihi simpangan izin.
111
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
4.3 PERHITUNGAN TSUNAMI
Lokasi bangunan penyelamat tsunami ini terletak ± 50 meter dari bibir pantai. Untuk menentukan besarnya gaya-gaya bekerja pada struktur tersebut, maka perlu dilakukan perhitungan secara manual pada komponen-komponen kolom (a dan b) pada ruang terbuka serta ruang tertutup pada tembok (c dan d). Berikut ini adalah gaya-gaya yang bekerja pada struktur ketika bangunan terkena beban tsunami : 1. Gaya hidrodinamik 2. Gaya Debris Impact 3. Gaya angkat (uplift force)
4.3.1. Gaya Hidrodinamik
1 XY. Z. [ \] ^_ 2
XY. = Gaya horizontal dari gelombang Tsunami Z = massa jenis air
. = Koefisien tarik (= 1,1 ~ 2,0) 112
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Asumsi : Nilai 1,1 untuk kolom berbentuk silinder Nilai 2 untuk kolom persegi, pelat, dsb.
\] = Ketinggian atau kedalaman genangan ^_ = Lebar genangan [ = kecepatan aliran
Kecepatan terjangan u adalah proporsional dengan akar kuadrat dari kedalaman genangan dan nilai Froude. Semakin besar nilai Froude, maka semakin besar kecepatan alir :
[ Xa bηc$5
Kedalaman genangan (\] " sama dengan kedalaman genangan desain (ηc$5 " sehingga persamaan menjadi :
[ Xa bηc$5
1 Z. dXa bηc$5 e \] ^_ 2 1 ρCh dFi gηkQK e ηkQK Bm 2
XY.
Fgh
Fgh
Ch Fi ρgηkQK Bm 2
Matsutomi et al menggunakan kisaran nilai CD yaitu 1,1 sampai 2,0. Pada umumnya nilai Froude +Xa " telah ditentukan sebesar 2 untuk permukaan halus dan 0,7 untuk permukaan kasar.
Fgh
+1.1~2.0" 2,0 ρgηkQK Bm 2
Fgh
+4.4~8" ρgηkQK Bm 2
Diasumsikan tinggi atau kedalaman genangan air (ηkQK " adalah 12 meter dari tanah.
Berikut ini adalah perhitungan untuk nilai Fgh untuk masing-masing komponen :
113
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
1. Kolom Ramp memiliki diameter 0,75 meter
1,1 2 1200kg m n p /9,8 0 dηkQK e +0,75 m" < 2 m s Nilai ηkQK adalah tergantung dari ketinggian masing-masing kolom yang terendam, sehingga memiliki nilai Fgh yang bervariasi. Berikut adalah hasil perhitungan dan input beban hidrodinamik pada kolom ramp : Fgh
2. Kolom a pada elevasi 0 – 4 meter memiliki tinggi 4 meter dengan keadaan terendam seluruhnya.
Fgh
1,1 2 1200kg m n p /9,8 0 +4" +0,75 m" < 2 m s Fgh 310.464 kgm/s
Agar menjadi beban terdistribusi merata disepanjang arah vertikal kolom, maka nilai F_HD dibagi dengan panjang kolom, yaitu :
Fgh
310.464 N 4m
Fgh 77.616 N/m′
3. Kolom b pada elevasi 4 – 6 meter memiliki tinggi 2 meter dengan keadaan terendam seluruhnya.
Fgh
1,1 2 1200kg m n p /9,8 0 +2" +0,75 m" < 2 m s kgm Fgh 77.616 s
Agar menjadi beban terdistribusi merata disepanjang arah vertikal kolom, maka nilai FHD dibagi dengan panjang kolom, yaitu :
Fgh
77.616 N 2m
Fgh 38.808 N/m′
4. Pelat c pada elevasi 6 – 10 meter memiliki ukuran 4×4 meter dengan keadaan terendam seluruhnya.
114
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Fgh
2 2 1200kg m n p /9,8 0 +4 m" +4 m" < 2 m s Fgh 3.010.560 kgm/s
Agar menjadi beban terdistribusi merata pada pelat, maka nilai Fgh dibagi dengan luas pelat, yaitu :
Fgh
3.010.560 N 16 m
Fgh 188.160 N/m 5. Pelat d pada elevasi 10 – 12 meter memiliki ukuran 4×2 meter dengan keadaan terendam seluruhnya.
Fgh
2 2 1200kg m n p /9,8 0 +2 m" +4 m" < 2 m s Fgh 752.640 kgm/s
Agar menjadi beban terdistribusi merata pada pelat, maka nilai Fgh dibagi dengan luas pelat, yaitu : 752.640 N Fgh 8 m
Fgh 94.080 N/m
4.3.2. Gaya Debris (Puing)
Xq c rc$5 √t Cm = Koefisien massa tambahan (disarankan 2.0) umax = Kecepatan aliran maksimal yang membawa puing m = Massa puing k = Kekakuan efektif puing
Tabel 4.17 Masa dan kekakuan puing
115
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
v [c$5 u2 b /1 0
R = Ketinggian terjangan Z = Ketinggian dasar struktur atau bangunan (datum harus berada pada permukaan laut)
[c$5 w2 +9,8
2 " +12 " n1 p x 12
[c$5 14 /x
Maka,
Xq +2" /14
0 450 2,4 10; tb /x x
Xq 920.173,8966 & y 920.174 &
Letak puing terapung pada elevasi air tertinggi yaitu 12 m dari dasar, maka letak beban puing adalah pada ketinggian 12 m.
4.3.3. Gaya Angkat (Uplift Forces on Elevated Floors)
X Z, b z] \
ρS = Massa jenis air termasuk sedimen (1200 kg/m3) g = Percepatan gravitasi (m/s2)
z] = Luas lantai (m2)
\ = Ketinggian air yang dipindahkan dari lantai
116
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
X n1200
kg p /9,8 0 +20 24 "+6 " < m x X 33.868.800 &
Tabel 4.18 Simpangan arah x akibat beban tsunami Lantai Lantai 1 Lantai 2 Lantai 3
δxe 0,00145 0,00145 0,00203
Cd
Ie
5,5
1,5
δx 0,0053 0,0053 0,00744
Tabel 4.19 Simpangan arah y akibat beban tsunami Lantai Lantai 1 Lantai 2 Lantai 3
δye 0,01898 0,01847 0,01555
Cd
Ie
5,5
1,5
δy 0,0696 0,06771 0,05701
Tabel 4.20 Drift arah x akibat beban tsunami Lantai Lantai 1 Lantai 2 Lantai 3
hsx (m) 6 10 14
Beban lateral arah x δxe δx 0,00145 0,005302 0,00145 0,005302 0,00203 0,007443
∆ (m) 0,0053 0 0,0021
∆a (m) 0,06 0,04 0,04
Tabel 4.21 Drift arah y akibat beban tsunami Lantai Lantai 1 Lantai 2 Lantai 3
hsx (m) 6 10 14
Beban lateral arah y δxe δx 0,015981 0,069597 0,01564 0,0677123 0,015547 0,0570057
∆ (m) 0,058597 -0,00125033 -0,000341
∆a (m) 0,06 0,04 0,04
4.4. STRESS CHECK
117
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Dari kombinasi gempa dan tsunami yang digunakan, maka dihasilkan hasil stress check terbesar berasal dari kombinasi gempa 6, yaitu 1,4916 DL - 1,3 EQX - 0,39 EQy + 1 LL
4.5. PERENCANAAN PENULANGAN STRUKTUR Notasi
b x h (mm)
Keterangan
B-300 x 450
300 × 450
lantai 3 (atap)
B-450 x 650
450 × 650
lantai 2
B-500 x 700
500 × 700
lantai 1
B-450 x 600
450 × 600
lantai mezzanine
4.5.1. Perencanaan Tulangan Balok Induk
♦ fc’ = 35 MPa dan fy = 400 Mpa ♦ ø tulangan
= ø 19 mm
♦ ø tulangan geser
= ø 10 mm
♦ ø sengkang
= ø 10 mm
♦ selimut beton
= 40 mm
♦ As’ = 0,5 As
4.5.1.1.
B-300 × 450 (Dimensi balok 300 × 450)
d = 450 – 40 – 10 – (½ x 19) = 390,5 mm d’ = H – d = 59,5 mm Cek Kelelehan Baja
{| }~~
′ , · d}~~ { e }~~ · +}~~
~~" ~,
, }
karena fs > fy, maka dipakai nilai fy = 400 MPa
118
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Dari pembebanan portal, didapat gaya dalam momen dan lintang pada balok yang terbesar, yaitu Mu (lapangan) = -25,44857 KN.m Mu (tumpuan) = 25,44304 KN.m Vu = 169,53271 KN
Perhitungan Tulangan Lapangan Mu (lapangan) = 25,44857 KN.m
25,44857 31,811 KN. m 31,811 · 10; N. mm 0.8
+z, z, ′" · · n
· p z, ′ · · + ′" 4
31,811 · 10; +z, 0.5z, " · 400 · 390,5
+0.85 0.05+ ′ 30"/7" · 390,5 4
0.5z, · · +390,5 59,5"
31,811 · 10; 62898,393z, 66200z, As = 246,41 mm2 Cek Daktilitas
¤.
{ ′ +¥¦§¨§ §©ª© «¬®¬¯" ¡¢¡£
{ { = 3.953 · 10°< atau 3.5 · 10°< diambil 3.5 · 10°<
Z
z, 232,8898 1,988 · 10°< ² · 300 · 390,5
0.85 · ³ ′ · 600 z, ′ · 600 ²· 0.85 · 40 · 0.7786 600 0.5 · 123,20 0.75 · · 400 600 400 350 · 390,5 0.0265
Zc$5 0.75 ·
karena memenuhi syarat daktilitas, ρ < ρmin < ρmax, maka gunakan ρmin Asmin = ρmin × b × d Asmin= 3,5 ×10-3× 300 × 390,5 = 410,025
119
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Jumlah tulangan yang digunakan :
´|
¤~, ~¹ , º ¹ ¤µ · ¶ · ¤µ · ¶ · , ¹ ¢£·¡¸¡
y }¤ «¦ª§¥§ «©¨
z′, 0.5z, » ¼′ 0.5¼ y 319 tulangan tekan Perhitungan Tulangan Tumpuan Mu (tumpuan) = 25,44304 KN.m
25,44304 31,8038 KN. m 31,8038 · 10; N. mm 0.8
+z, z, ′" · · n
· p z, ′ · · + ′" 4
31,8038 · 10; +z, 0.5z, " · 400
+0.85 0.05+ ′ 30"/7" · 390,5 · 390,5 4
0.5z, · · +390,5 59,5"
31,8038 · 10; 62898,393z, 66200z, As = 246,353 mm2
Cek Daktilitas
¤.
{ ′ +¥¦§¨§ §©ª© «¬®¬¯" ¡¢¡£
{ { = 3.953 · 10°< atau 3.5 · 10°< diambil 3.5 · 10°<
Z
z, 232,353 2,103 · 10°< ² · 300 · 390,5
0.85 · ³ ′ · 600 z, ′ · 600 ²· 0.85 · 40 · 0.7786 600 0.5 · 123,1765 0.75 · · 400 600 400 350 · 390,5 0.0265
Zc$5 0.75 ·
karena memenuhi syarat daktilitas, ρ < ρmin < ρmax, maka gunakan ρmin
120
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Asmin = ρmin × b × d Asmin= 3,5 ×10-3× 300 × 390,5 = 410,025 Jumlah tulangan yang digunakan :
´|
¤µ · ¶ · ¢£·¡¸¡
¹
¤~, ~¹
¤µ · ¶ · , ¹
y }¤ «¦ª§¥§ «©¨
, º
z′, 0.5z, » ¼′ 0.5¼ y 319 tulangan tekan
Perhitungan Tulangan Geser
Vu = 169,53271 KN = 169532,71 N
1 · À · ¿ 2 · 0,25 · À · 10 157,0796 mm 4 1 1 ³ · ³ ′ · ²Á · · √40 · 300 · 390,5 123486,943 N 6 6 z¿ 2 ·
³ 0,75 123486,943 N 92615,21 N
1 1 ³ 0,75 115.511,4578 N 46307,60 N 2 2
karena ½ Vc < Vu perlu tulangan geser 226,044 KN 0.75 , ³ 102,557 KN Jarak antar sengkang z¿ · · 157,0796 · 400 · 390,5 x 239,240 mm , 102,557 · 10< Namun, SNI mentepkan batas spasi maksimum untuk sengkang vertikal sebesar d/2, sehingga, spasinya menjadi
xc$5
195,25 mm 2
Digunakan jarak antar sengkang 200 mm.
4.5.1.2.
B-450 × 650 (Dimensi balok 450 × 650)
d = 650 – 40 – 10 – (½ x 19) = 590,5 mm d’ = H – d = 59,5 mm
121
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Cek Kelelehan Baja
{| }~~
′ , · d}~~ { e }~~ · +}~~
~~" ~,
, ¹
karena fs > fy, maka dipakai nilai fy = 400 MPa Dari pembebanan portal, didapat gaya dalam momen dan lintang pada balok yang terbesar, yaitu ♦ Mu (lapangan) = -91,6004 KN.m ♦ Mu (tumpuan) = 72,37237 KN.m ♦ Vu = 510,121 KN
Perhitungan Tulangan Lapangan Mu (lapangan) = 91,6004 KN.m
91,6004 114,5005 KN. m 114,501 · 10; N. mm 0.8
+z, z, ′" · · n
114,501 · 10;
· p z, ′ · · + ′" 4
+z, 0.5z, " · 400
· 590,5
+0.85 0.05+ ′ 30"/7" · 590,5 4
0.5z, · · +590,5 59,5"
114,501 · 10; 95112,68z, 106200z, As = 568,772 mm2
Cek Daktilitas
¤.
{ ′ +¥¦§¨§ §©ª© «¬®¬¯" ¡¢¡£
{ { = 3.953 · 10°< atau 3.5 · 10°< diambil 3.5 · 10°<
Z
z, 568,772 2,140 · 10°< ² · 450 · 590,5
Zc$5 0.75 ·
0.85 · ³ ′ · 600 z, ′ · 600 ²· 122
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
0.85 · 40 · 0.7786 600 0.5 · 284,386 0.75 · · 400 600 400 450 · 590,5 0.0303 karena memenuhi syarat daktilitas, ρ < ρmin < ρmax, maka gunakan ρmin Asmin = ρmin × b × d Asmin= 3,5 ×10-3× 450 × 590,5 = 930,03 Jumlah tulangan yang digunakan :
´|
~, ~
¹ ¤µ · ¶ · ¤µ · ¶ · , ¹ ¢£·¡¸¡
y ¤
¤ «¦ª§¥§ «©¨
¤, ¤¤
z′, 0.5z, » ¼′ 0.5¼ y 719 tulangan tekan Perhitungan Tulangan Tumpuan Mu (tumpuan)
= 72,37237 KN.m
72,37237 90,465 KN. m 90,465 · 10; N. mm 0.8 · +z, z, ′" · · n p z, ′ · · + ′" 4
90,465 · 10; +z, 0.5z, " · 400 · 590,5
+0.85 0.05+ ′ 30"/7" · 590,5 4
0.5z, · · +590,5 59,5"
90,465 · 10; 95112,68z, 106200z, As = 449,376 mm2 Cek Daktilitas
¤.
{ ′ +¥¦§¨§ §©ª© «¬®¬¯" ¡¢¡£
{ { = 3.953 · 10°< atau 3.5 · 10°< diambil 3.5 · 10°<
123
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Z
z, 449,376 1,69 · 10°< ² · 450 · 590,5
0.85 · ³ ′ · 600 z, ′ · 600 ²· 0.85 · 40 · 0.7786 600 0.5 · 224,688 0.75 · · 400 600 400 450 · 590,5 0.0302
Zc$5 0.75 ·
karena memenuhi syarat daktilitas, ρ < ρmin < ρmax, maka gunakan ρmin Asmin = ρmin × b × d Asmin= 3,5 ×10-3× 450 × 590,5 = 930,03 Jumlah tulangan yang digunakan :
´|
~, ~
¤µ · ¶ · ¤µ · ¶ · , ¹ ¢£·¡¸¡
y ¤
¤ «¦ª§¥§ «©¨ ¹
¤, ¤¤
z′, 0.5z, » ¼′ 0.5¼ y 719 tulangan tekan Perhitungan Tulangan Geser Vu = 510,121 KN = 510121 N 1 z¿ 2 · · À · ¿ 2 · 0,25 · À · 10 157,0796 mm 4 1 1 ³ · ³ ′ · ²Á · · √40 · 450 · 590,5 280098,74 N 6 6
³ 0,75 115.511,4578 N 210074,0578 N
1 1 ³ 0,75 115.511,4578 N 105037,03 N 2 2 karena ½ Vc < Vu perlu tulangan geser
680,16 KN 0.75
, ³ 400,063 KN Jarak antar sengkang
124
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
x
z¿ · · 157,0796 · 400 · 590,5 92,741 mm , 400,063 · 10<
xc$5
295,25 mm 2
Digunakan jarak antar sengkang 100 mm. 4.1.1.3. B-500 x 700 (Dimensi balok 500 × 700) d = 700 – 40 – 10 – (½ x 19) = 640,5 mm d’ = H – d
= 59,5 mm
Cek Kelelehan Baja
{| }~~
′ , · d}~~ { e }~~ · +}~~
~~" }
~, ~, ¤~
karena fs > fy, maka dipakai nilai fy = 400 MPa Dari pembebanan portal, didapat gaya dalam momen dan lintang pada balok yang terbesar, yaitu ♦ Mu (lapangan) = -188,27 KN.m ♦ Mu (tumpuan) = 270,3719 KN.m ♦ Vu = 882,634 KN
Perhitungan Tulangan Lapangan Mu (lapangan) = 188,27 KN.m
188,27 235,3375 KN. m 235,3375 · 10; N. mm 0.8
+z, z, ′" · · n
· p z, ′ · · + ′" 4
235,34. 10; +z, 0.5z, " · 400
+0.85 0.05+ ′ 30"/7" · 640,5 · 640,5 4
0.5z, · · +640,5 59,5"
235,34. 10; 103166,25 z, 116200z, As = 1072,82 mm2
125
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Cek Daktilitas
¤.
{ ′ +¥¦§¨§ §©ª© «¬®¬¯" ¡¢¡£
{ { = 3.953 · 10°< atau 3.5 · 10°< diambil 3.5 · 10°<
Z
z, 1072,82 3,35 · 10°< ² · 500 · 640,5
0.85 · ³ ′ · 600 z, ′ · 600 ²· 0.85 · 40 · 0.7786 600 0.5 · 536,41 0.75 · · 400 600 400 500 · 640,5 0.0306
Zc$5 0.75 ·
karena memenuhi syarat daktilitas, ρ < ρmin < ρmax, maka gunakan ρmin Asmin = ρmin × b × d Asmin= 3,5 ×10-3× 500 × 640,5 = 1120,875 Jumlah tulangan yang digunakan :
´| ¤¤¹~, º ¤, º¤ ¹ ¤µ · ¶ · ¤µ · ¶ · , ¹ ¢£·¡¸¡
y ¤}¤ «¦ª§¥§ «©¨
z′, 0.5z, » ¼′ 0.5¼ y 819 tulangan tekan Perhitungan Tulangan Tumpuan Mu (tumpuan)
= 270,3719 KN.m
270,3719 337,964 KN. m 337,964 · 10; N. mm 0.8
+z, z, ′" · · n
126
· p z, ′ · · + ′" 4
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
337,96 · 10; +z, 0.5z, " · 400
+0.85 0.05+ ′ 30"/7" · 640,5 · 640,5 4
0.5z, · · +640,5 59,5"
337,96 · 10; 103166,25 z, 116200z, As = 1540,642 mm2
Cek Daktilitas
¤.
{ ′ +¥¦§¨§ §©ª© «¬®¬¯" ¡¢¡£ {
{ = 3.953 · 10°< atau 3.5 · 10°< diambil 3.5 · 10°<
Z
z, 1540,642 4,81 · 10°< ² · 500 · 640,5
0.85 · ³ · 600 z, · 600 ²· 0.85 · 40 · 0.7786 600 0.5 · 770,321 0.75 · · 400 600 400 500 · 640,5 0.031
Zc$5 0.75 ·
karena memenuhi syarat daktilitas, ρmin < ρ < ρmax, maka gunakan As Jumlah tulangan yang digunakan :
´|
¤
~, }
¹ ¹¤, ¹ ¤µ · ¶ · ¤µ · ¶ · , ¹ ¢£·¡¸¡
y ¹¹¤ «¦ª§¥§ «©¨ ¹
zÂ, 0.5z, » ¼Â 0.5¼ y 1119 tulangan tekan
Perhitungan Tulangan Geser Vu = 882,634 KN = 882634 N 1 z¿ 2 · · À · ¿ 2 · 0,25 · À · 10 157,0796 mm 4 1 1 ³ · ³ · ²Á · · √40 · 500 · 640,5 337573,14 N 6 6
³ 0,75 337573,14 N 253179,855 N
127
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
1 1 ³ 0,75 253179,855 N 126589,93 N 2 2 karena ½ Vc < Vu perlu tulangan geser
1176,85 KN 0.75
, ³ 839,3 KN
Jarak antar sengkang z¿ · · 157,0796 · 400 · 640,5 x 47,95 mm , 839,3 · 10<
Jarak antar sengkang maksimum xc$5
295,25 mm 2
Digunakan jarak antar sengkang 50 mm.
4.1.1.4. B-450 x 600 (Dimensi balok 450 × 600) d = 600 – 40 – 10 – (½ x 19) = 540,5 mm d’ = H – d
= 59,5 mm
Cek Kelelehan Baja
{| }~~
, · d}~~ { e }~~ · +}~~
~~"
~, ~, ¤~
karena fs > fy, maka dipakai nilai fy = 400 MPa Dari pembebanan portal, didapat gaya dalam momen dan lintang pada balok yang terbesar, yaitu ♦ Mu (lapangan) = -135,43 KN.m ♦ Mu (tumpuan) = 160,84 KN.m ♦ Vu = 351,662 KN
Perhitungan Tulangan Lapangan
128
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Mu (lapangan) = 188,27 KN.m
135,43 169,2875 KN. m 169,2875 · 10; N. mm 0.8
+z, z, " · · n
· p z, · · + " 4
169,29 · 10; +z, 0.5z, " · 400 · 540,5
+0.85 0.05+ Â 30"/7" · 540,5 4
0.5z, · · +540,5 59,5"
169,29 · 10; 87059,11 z, 96200z, As = 923,77 mm2
Cek Daktilitas
{ ¤.
+¥¦§¨§ §©ª© «¬®¬¯" ¡¢¡£
{ { = 3.953 · 10°< atau 3.5 · 10°< diambil 3.5 · 10°<
Z
z, 923,77 3,798 · 10°< ² · 450 · 540,5
0.85 · ³ · 600 z, · 600 ²· 0.85 · 40 · 0.7786 600 0.5 · 461,885 0.75 · · 400 600 400 450 · 540,5 0.0307
Zc$5 0.75 ·
karena memenuhi syarat daktilitas, ρmin < ρ < ρmax, maka gunakan As Jumlah tulangan yang digunakan :
´|
¹,
¹ ¤µ · ¶ · ¤µ · ¶ · , ¹ ¢£·¡¸¡
y ¤
¤ «¦ª§¥§ «©¨
¤, ~
zÂ, 0.5z, » ¼Â 0.5¼ y 719 tulangan tekan Perhitungan Tulangan Tumpuan Mu (tumpuan) = 160,84 KN.m
129
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
160,84 201,05 KN. m 201,05 · 10; N. mm 0.8
+z, z, " · · n
· p z, · · + " 4
201,05 · 10; +z, 0.5z, " · 400 · 540,5
+0.85 0.05+ Â 30"/7" · 540,5 4
0.5z, · · +540,5 59,5"
201,05 · 10; 87059,11 z, 96200z, As = 1113,45 mm2 Cek Daktilitas
{ ¤.
+¥¦§¨§ §©ª© «¬®¬¯" ¡¢¡£ {
{ = 3.953 · 10°< atau 3.5 · 10°< diambil 3.5 · 10°<
Z
z, 1113,45 3,48 · 10°< ² · 500 · 640,5
0.85 · ³ · 600 z, · 600 ²· 0.85 · 40 · 0.7786 600 0.5 · 770,321 0.75 · · 400 600 400 500 · 640,5 0.031
Zc$5 0.75 ·
karena memenuhi syarat daktilitas, ρ < ρmin < ρmax, maka gunakan ρmin Asmin = ρmin × b × d Asmin= 3,5 ×10-3× 450 × 540,5 = 851,3 Jumlah tulangan yang digunakan :
´|
º¤,
¤µ · ¶ · ¤µ · ¶ · , ¹ ¢£·¡¸¡
y ¤¹¤ «¦ª§¥§ «©¨ ¹
¤¹, ~~
zÂ, 0.5z, » ¼Â 0.5¼ y 619 tulangan tekan 130
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Perhitungan Tulangan Geser Vu = 351,662 KN 1 z¿ 2 · · À · ¿ 2 · 0,25 · À · 10 157,0796 mm 4 1 1 ³ · ³ · ²Á · · √40 · 450 . 540,5 256381,66 N 6 6
³ 0,75 256381,66 N 192286,246 N
1 1 ³ 0,75 192286,246 N 96143,123 N 2 2 karena ½ Vc < Vu perlu tulangan geser
468,9 KN 0.75
, ³ 212,519 KN Jarak antar sengkang z¿ · · 157,0796 · 400 · 540,5 x 159,8 mm , 212,519 · 10<
Jarak antar sengkang maksimum xc$5
270,25 mm 2
Digunakan jarak antar sengkang 150 mm.
4.1.1.5. B-300 x 450 (Dimensi balok 300 × 450) d = 450 – 40 – 10 – (½ x 19) = 390,5 mm d’ = H – d
= 59,5 mm
Cek Kelelehan Baja
131
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
{| }~~
, · d}~~ { e }~~ · +}~~
~~" ~,
, }¤
karena fs > fy, maka dipakai nilai fy = 400 MPa Dari pembebanan portal, didapat gaya dalam momen dan lintang pada balok yang terbesar, yaitu ♦ Mu (lapangan) = -183,841 KN.m ♦ Mu (tumpuan) = 147,9085 KN.m ♦ Vu = 1331,67 KN
Perhitungan Tulangan Lapangan Mu (lapangan) = 183,841 KN.m
183,841 229,80 KN. m 229,80 · 10; N. mm 0.8
+z, z, " · · n
· p z, · · + " 4
229,80 · 10; +z, 0.5z, " · 400 · 390,5
+0.85 0.05+ Â 30"/7" · 390,5 4
0.5z, · · +390,5 59,5"
229,80 · 10; 62898,4 z, 66200z, As = 1780,04 mm2 Cek Daktilitas
{ ¤.
+¥¦§¨§ §©ª© «¬®¬¯" ¡¢¡£
{ { = 3.953 · 10°< atau 3.5 · 10°< diambil 3.5 · 10°<
Z
z, 1780,04 1,52 · 10° ² · 300 · 390,5
0.85 · ³ · 600 z, · 600 ²· 0.85 · 40 · 0.7786 600 0.5 · 890,0 0.75 · · 400 600 400 300 · 390,5 0.0336
Zc$5 0.75 ·
132
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
karena memenuhi syarat daktilitas, ρmin < ρ < ρmax, maka gunakan As Jumlah tulangan yang digunakan :
´|
¤µ · ¶ · ¢£·¡¸¡
¹
y ¹}¤ «¦ª§¥§ «©¨
¤º~, ~
¤µ · ¶ · , ¹
¹, ¤~
zÂ, 0.5z, » ¼Â 0.5¼ y 1319 tulangan tekan Perhitungan Tulangan Tumpuan Mu (tumpuan) = 147,9085 KN.m
147,9085 184,89 KN. m 184,89 · 10; N. mm 0.8 · +z, z, " · · n p z, · · + " 4
184,89 · 10; +z, 0.5z, " · 400 · 390,5
+0.85 0.05+ Â 30"/7" · 390,5 4
0.5z, · · +390,5 59,5"
184,89 · 10; 62898,4 z, 66200z, As = 1432,16 mm2 Cek Daktilitas
{ ¤.
+¥¦§¨§ §©ª© «¬®¬¯" ¡¢¡£
{ { = 3.953 · 10°< atau 3.5 · 10°< diambil 3.5 · 10°<
Z
z, 1432,16 1,22 · 10° ² · 300 · 390,5
Zc$5 0.75 ·
0.85 · ³ · 600 z, · 600 ²·
133
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
0.85 · 40 · 0.7786 600 0.5 · 716,08 0.75 · · 400 600 400 300 · 390,5 0.0328 karena memenuhi syarat daktilitas, ρmin < ρ< ρmax, maka gunakan ρmin Jumlah tulangan yang digunakan :
´|
¤µ · ¶ · ¢£·¡¸¡
¹
y ¹¤¤ «¦ª§¥§ «©¨
¤
¹, ¤}
¤µ · ¶ · , ¹
¹~, ¤
zÂ, 0.5z, » ¼Â 0.5¼ y 1119 tulangan tekan Perhitungan Tulangan Geser Vu = 1331,67 KN 1 z¿ 2 · · À · ¿ 2 · 0,25 · À · 10 157,0796 mm 4 1 1 ³ · ³ · ²Á · · √40 · 300 . 390,5 123486,94 N 6 6
³ 0,75 123486,94 N 92615,21 N
1 1 ³ 0,75 123486,94 N 46307,60 N 2 2 karena ½ Vc < Vu perlu tulangan geser
1775,56 KN 0.75
, ³ 1652,074 KN Jarak antar sengkang z¿ · · 157,0796 · 400 · 390,5 x 14,85 mm , 1652,074 · 10<
Jarak antar sengkang maksimum xc$5
195,25 mm 2
134
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Digunakan jarak antar sengkang 15 mm.
4.1.1.6. B-350x 500 (Dimensi balok 350 × 500) d = 500 – 40 – 10 – (½ x 19) = 440,5 mm d’ = H – d = 59,5 mm Cek Kelelehan Baja
{| }~~
, · d}~~ { e }~~ · +}~~
~~"
~,
}
karena fs > fy, maka dipakai nilai fy = 400 MPa Dari pembebanan portal, didapat gaya dalam momen dan lintang pada balok yang terbesar, yaitu ♦ Mu (lapangan) = -167,09 KN.m ♦ Mu (tumpuan) = 116,739 KN.m ♦ Vu = -314,804 KN
Perhitungan Tulangan Lapangan Mu (lapangan) = 167,09 KN.m
167,09 208,86 KN. m 208,86 · 10; N. mm 0.8 · +z, z, " · · n p z, · · + " 4
208,86 · 10; +z, 0.5z, " · 400
+0.85 0.05+ Â 30"/7" · 440,5 · 440,5 4
0.5z, · · +440,5 59,5"
208,86 · 10; 70951,96 z, 76200z, As = 1419,35 mm2
Cek Daktilitas
135
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
{ ¤.
+¥¦§¨§ §©ª© «¬®¬¯" ¡¢¡£
{ { = 3.953 · 10°< atau 3.5 · 10°< diambil 3.5 · 10°<
Z
z, 1419,35 9,2 · 10°< ² · 350 · 440,5
0.85 · ³ · 600 z, · 600 ²· 0.85 · 40 · 0.7786 600 0.5 · 709,675 0.75 · · 400 600 400 350 · 440,5 0.0321
Zc$5 0.75 ·
karena memenuhi syarat daktilitas, ρmin < ρ < ρmax, maka gunakan As Jumlah tulangan yang digunakan :
´|
¹ ¤µ · ¶ · ¢£·¡¸¡
y ¹¤¤ «¦ª§¥§ «©¨
¤
¤,
¤µ · ¶ · , ¹
¹~, ~¤}
zÂ, 0.5z, » ¼Â 0.5¼ y 1119 tulangan tekan Perhitungan Tulangan Tumpuan Mu (tumpuan) = 116,739 KN.m
116,739 184,89 KN. m 145,92 · 10; N. mm 0.8 · +z, z, " · · n p z, · · + " 4
145,92 · 10; +z, 0.5z, " · 400 · 440,5
+0.85 0.05+ Â 30"/7" · 440,5 4
0.5z, · · +440,5 59,5"
145,92 · 10; 70951,96 z, 76200z,
136
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
As = 991,65 mm2 Cek Daktilitas
{ ¤.
+¥¦§¨§ §©ª© «¬®¬¯" ¡¢¡£
{ { = 3.953 · 10°< atau 3.5 · 10°< diambil 3.5 · 10°<
Z
z, 1432,16 9,289 · 10°< ² · 350 · 440,5
0.85 · ³ · 600 z, · 600 ²· 0.85 · 40 · 0.7786 600 0.5 · 495,825 0.75 · · 400 600 400 350 · 440,5 0.0314
Zc$5 0.75 ·
karena memenuhi syarat daktilitas, ρmin < ρ< ρmax, maka gunakan ρmin Jumlah tulangan yang digunakan :
´|
¤µ · ¶ · ¢£·¡¸¡
¹
y ¤
¤ «¦ª§¥§ «©¨
¤, }
¤µ · ¶ · , ¹
¤, º
zÂ, 0.5z, » ¼Â 0.5¼ y 719 tulangan tekan Perhitungan Tulangan Geser Vu = 314,804 KN 1 z¿ 2 · · À · ¿ 2 · 0,25 · À · 10 157,0796 mm 4 1 1 ³ · ³ · ²Á · · √40 · 350 . 440,5 162514,72 N 6 6
³ 0,75 162514,72 N 121886,04 N
1 1 ³ 0,75 162514,72 N 60943,02 N 2 2 karena ½ Vc < Vu perlu tulangan geser
137
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
419,74 KN 0.75
, ³ 257,22 KN Jarak antar sengkang z¿ · · 157,0796 · 400 · 440,5 x 107,6 mm , 257,22 · 10<
Jarak antar sengkang maksimum xc$5
220,25 mm 2
Digunakan jarak antar sengkang 100 mm.
138
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
BAB 5 KESIMPULAN 1. Bangunan escape building hasil modelling SAP 2000 tersebut memiliki nilai periode (Tc) 0,716714 pada mode 1 dan 0,499 pada mode 2; sesuai SK SNI 1726-2010 karena Tc > Cu Ta maka ditetapkan periode batas yang digunakan (Tx dan Ty) adalah Cu Ta sebesar 0,4449 detik.
2. Gaya geser dasar awal (Vdyn) adalah 3861,3436 kN, karena Vdyn ≥ 0,85.V1 maka perlu dilakukan pembesaran sebesar 1,444 sehingga menghasilkan nilai gaya geser akhir 5562,569 KN. 3. Nilai modal load participation ratios telah mencapai dari 91% pada mode ke 3 dengan jumlah 12 ragam getar pertama. 4. Nilai drift pada arah x dan y pada beban gempa dan tsunami telah memenuhi syarat batas simpangan izin; dengan simpangan terbesar arah y adalah berasal dari beban tsunami (gaya hidrodinamik, gaya debris, dan gaya angkat) dikarenakan beban tsunami diberikan pada arah y. Sedangkan simpangan terbesar arah x adalah berasal dari beban gempa. Simpangan arah x akibat beban gempa
Lantai Lantai 1 Lantai 2 Lantai 3
Beban lateral arah x hsx (m) δxe δx 6 0,01456 0,0053 10 0,0053 0,01801 14 0,02054 0,00744
Δ (m) 0,0534 0,0126 0,0093
Δa (m) 0,06 0,04 0,04
Simpangan arah y akibat beban gempa
Lantai Lantai 1 Lantai 2 Lantai 3
Beban lateral arah y hsx (m) δye δx 6 0,00867 0,0318 10 0,01099 0,0403 14 0,01233 0,0452
Δ (m) 0,0318 0,0085 0,0049
Δa (m) 0,06 0,04 0,04
Simpangan arah x akibat beban tsunami
139
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Lantai Lantai 1 Lantai 2 Lantai 3
hsx (m) 6 10 14
Beban lateral arah x δxe δx 0,00145 0,005302 0,00145 0,005302 0,00203 0,007443
∆ (m) 0,0053 0 0,0021
∆a (m) 0,06 0,04 0,04
Simpangan arah y akibat beban tsunami
Lantai Lantai 1 Lantai 2 Lantai 3
hsx (m) 6 10 14
Beban lateral arah y δxe δx ∆ (m) 0,015981 0,069597 0,058597 0,01564 0,0677123 -0,00125033 0,015547 0,0570057 -0,000341
∆a (m) 0,06 0,04 0,04
5. Pada struktur, gaya yang lebih berpengaruh adalah gaya gempa, didapatkan dari hasil stress check pada kombinasi gempa 6 yaitu 1,4916 DL - 1,3 EQX - 0,39 EQy + 1 LL yang menghasilkan nilai momen ultimate yang digunakan untuk perhitungan jumlah penulangan. 6. Balok
B-300x400,
B-450x650,
B-500x700,
B-450x600
setelah
dimasukkan jumlah tulangan geser telah menghasilkan gaya geser ultimate (Vu) lebih besar dari Ø Vn sehingga dari segi kekuatan, bangunan ini telah kuat menahan beban gempa dan tsunami.
140
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
141
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar Periode pendek (Ss)
142
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
Gambar Periode panjang (S1)
143
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
TABLE: OutputCase StepType StepNum Period Text Text Unitless Sec MODAL Mode 1 0,71468 MODAL Mode 2 0,502246 MODAL Mode 3 0,446577 MODAL Mode 4 0,209478 MODAL Mode 5 0,163269 MODAL Mode 6 0,147412 MODAL Mode 7 0,144516 MODAL Mode 8 0,135226 MODAL Mode 9 0,11962 MODAL Mode 10 0,115464 MODAL Mode 11 0,114002 MODAL Mode 12 0,111764
Modal Participating Mass Ratios UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless 0,91 0,003811 0,00005145 0,91 0,00381 0,00005145 0,0002786 0,19 0,00003183 0,91 0,2 0,00008328 0,005159 0,71 0,0001128 0,92 0,91 0,0001961 0,02829 0,0002296 0,004382 0,95 0,91 0,004578 0,00002741 0,0216 0,00005209 0,95 0,93 0,00463 0,00004048 0,00562 0,03757 0,95 0,94 0,0422 0,0009091 0,003924 0,0909 0,95 0,94 0,13 0,0002132 0,01056 0,0001515 0,95 0,95 0,13 0,00248 0,00007966 0,01513 0,95 0,95 0,15 0,00006289 0,0001224 0,006965 0,95 0,95 0,16 0,0002954 0,00003726 0,001046 0,95 0,95 0,16 0,001256 0,00001349 0,00008804 0,95 0,95 0,16
144
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
RX Unitless 0,0004769 0,05089 0,19 0,002614 0,02145 0,04518 0,03597 0,0004834 0,01114 0,00366 0,0006592 2,285E-05
TABLE: Modal Participating Mass Ratios RY RZ SumRX SumRY SumRZ Unitless Unitless Unitless Unitless Unitless 0,31 0,44 0,000477 0,31 0,44 0,00001171 0,47 0,05137 0,31 0,91 0,002324 0,01575 0,24 0,31 0,92 0,04607 0,009719 0,25 0,35 0,93 0,00002175 0,01594 0,27 0,35 0,95 0,06221 0,0009595 0,31 0,42 0,95 0,11 0,0022 0,35 0,53 0,95 0,0001829 0,001832 0,35 0,53 0,95 0,001682 0,002183 0,36 0,53 0,95 0,006781 0,00002452 0,36 0,54 0,95 0,001235 0,0000616 0,36 0,54 0,95 0,0001044 0,0007246 0,36 0,54 0,95
145
Universitas Indonesia
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
146
Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 buku Chapter 11: Determining Site-Specific Load ...................... 90
xi Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
DAFTAR ACUAN
1
Muharam Bayu Tri Nugroho. Agustus 2005. Judul Skripsi : Tingkat Kerusakan Bangunan Akibat Gempa Dan Tsunami Di Kota Banda Aceh. 2
Satuan Tugas Penanggulangan Bencana Aceh – ITB. Februari 2005. Laporan Kajian Awal dan Survey Lapangan Pasca Gempa Bumi dan Tsunami Aceh 26 Desember 2004 (Online), (http://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=Satuan+Tugas+Penanggulangan+Bencana+Ace h+%E2%80%93+ITB&source=web&cd=5&ved=0CDcQFjAE&url=http%3A%2F%2Fatdr.t dmrc.org%3A8084%2Fjspui%2Fbitstream%2F123456789%2F975%2F1%2FSurvey%2520L apangan%2520Pasca%2520Gempabumi%2520Dan%2520Tsunami%2520Aceh%252026%2 520Desember%25202004%2520.pdf&ei=TtwBT8PSI8vrrQfOsMnVDw&usg=AFQjCNGQ W11nxxeR65VoAmUR9ASVe4DL8w , diakses 12 Desember 2011) 3
Irwan Sutiono - Sea Defence Consultant dan Dr. Ir. Mochammad Afifuddin, M.Eng – Unsyiah, 18 November 2008. Aceh and Nias Sea Defence, Flood Protection, Refuges and Early Warning Project (Online), (http://atdr.tdmrc.org:8084/jspui/bitstream/123456789/5675/1/20070700_Usulan_Rambu_Ev akuasi_Tsunami.pdf , diakses 12 Desember 2011) 4
Ove Arup & Partners Ltd. April 2006. The People of Aceh-Aceh & Nias Post Tsunami Reconstruction-Review of Aceh Housing Program, (Online), (http://www.arup.com/_assets/_download/download512.pdf , diakses pada 14 Desember 2011) 5
Sea Defence Consultants, Pedoman Perencanaan Pengungsian Tsunami (Guideline Refuge Planning), Marer 2007. 6
Wiryanto, Konsep SNI Gempa 1726-201x, (http://wiryanto.files.wordpress.com/2011/07/makalah_1.pdf, diakses 9 Januari 2012) 7
PU, Pedoman teknis rumah dan bangunan gedung, (www1.pu.go.id/uploads/services/201112-01-14-03-59.pdf)
87 Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
DAFTAR PUSTAKA
Diposaptono, S., Budiman. 2005. Tsunami. Penerbit Buku Ilmian Populer, Bogor.
Satuan Tugas Penanggulangan Bencana Aceh – ITB. Februari 2005. Laporan Kajian Awal dan Survey Lapangan Pasca Gempa Bumi dan Tsunami Aceh 26 Desember 2004 (Online), (http://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=Satuan+Tugas+Penanggulangan+Bencana+Ace h+%E2%80%93+ITB&source=web&cd=5&ved=0CDcQFjAE&url=http%3A%2F%2Fatdr.t dmrc.org%3A8084%2Fjspui%2Fbitstream%2F123456789%2F975%2F1%2FSurvey%2520L apangan%2520Pasca%2520Gempabumi%2520Dan%2520Tsunami%2520Aceh%252026%2 520Desember%25202004%2520.pdf&ei=TtwBT8PSI8vrrQfOsMnVDw&usg=AFQjCNGQ W11nxxeR65VoAmUR9ASVe4DL8w , diakses 12 Desember 2011) Irwan Sutiono - Sea Defence Consultant dan Dr. Ir. Mochammad Afifuddin, M.Eng – Unsyiah, 18 November 2008. Aceh and Nias Sea Defence, Flood Protection, Refuges and Early Warning Project (Online), (http://atdr.tdmrc.org:8084/jspui/bitstream/123456789/5675/1/20070700_Usulan_Rambu_Ev akuasi_Tsunami.pdf , diakses 12 Desember 2011) Ove Arup & Partners Ltd. April 2006. The People of Aceh-Aceh & Nias Post Tsunami Reconstruction-Review of Aceh Housing Program, (Online), (http://www.arup.com/_assets/_download/download512.pdf , diakses pada 14 Desember 2011) Muharam Bayu Tri Nugroho. Agustus 2005. Judul Skripsi : Tingkat Kerusakan Bangunan Akibat Gempa Dan Tsunami Di Kota Banda Aceh. Sea Defence Consultants, Pedoman Perencanaan Pengungsian Tsunami (Guideline Refuge Planning), Marer 2007. FEMA. Guidelines for Design of Structures for Vertical Evacuation from Tsunamis P646
88 Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012
LAMPIRAN
89 Studi perancangan..., Mirna Fauziah, FT UI, 2012