Embed Size (px)
Citation preview
ANALISIS TEGANGAN REGANGAN PADA KOLOM
MENGGUNAKAN SOFTWARE ABAQUS CAE V6.14 PADA
STRUKTUR BANGUNAN HOTEL IBIS STYLE 14 LANTAI
WILAYAH GEMPA 4
Skripsi
Diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Sipil
Oleh
Nastia Rizkiani
NIM. 5113414045
PRODI TEKNIK SIPIL
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2019
ii
iii
iv
v
MOTTO
“Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Sesungguhnya bersama
kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari sesuatu
urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain). Dan hanya kepada
Tuhanmulah engkau berharap.” (Q.S Al-Insyirah : 6-8)
“Wahai orang-orang yang beriman, bersabarlah kamu dan kuatkanlah
kesabaranmu dan tetaplah bersiap siaga (di perbatasan negerimu) dan
bertaqwalah kepada Allah agar kamu beruntung.” (Q.S Al-Imran : 200)
“Man Jadda Wajada Siapa bersungguh-sungguh pasti berhasil, Man Shabara
Zhafira Siapa yang bersabar pasti beruntung, Man Sara Ala Darbi Washala Siapa
menapaki jalan-Nya akan sampai ke tujuan.”
vi
PERSEMBAHAN
Dengan rasa bangga dan bahagia saya ucapkan terimakasih kepada :
1. Untuk Allah SWT yang telah memberikan kekuatan dan membekali saya
dengan ilmu sehingga dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik.,
2. Untuk kedua orangtua saya yang telah memberikan doa, semangat,
menyayangi dan medukung saya hingga saat ini.,
3. Untuk kakak-kakak saya yang telah memberikan doa, semangat dan
dukungan.,
4. Untuk keponakan-keponakan saya yang telah membuat saya lebih semangat.,
5. Untuk Dosen Pembimbing Skripsi (Drs.Henry Apriyatno, M.T.) yang tiada
lelah dan dengan penuh kesabaran telah membingin dan memberikan
pengarahan dalam menyelesaikan skripsi ini.,
6. Untuk seluruh dosen dan staff Jurusan Teknik Sipil Universitas Negeri
Semarang yang telah memberikan arahan dan bantuan selama kuliah di
UNNES.,
7. Untuk Ciwi Tangguh Sipil sahabat-sahabat yang telah memberikan dukungan
yang sangat besar dan sebagai tempat berbagi suka dan duka sampai saat ini.,
8. Untuk teman-teman rombel 2 Teknik Sipil S1 angkatan 2014, terimakasih atas
kebersaman, keceriaan dan kekeluargaan selama empat tahun dalam bangku
perkuliahan hingga terselesaikannya penyusunan skripsi ini.,
9. Untuk teman-teman seangkatan Teknik Sipil 2014 yang telah bersama-sama
berjuang menyelesaikan kuliah S1.,
10. Untuk semua teman-teman saya yang telah memberi semangat, motivasi dan
dukungan yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu.
vii
ABSTRAK
Nastia Rizkiani. 2019. Analisis Tegangan Regangan pada Kolom Menggunakan
Software ABAQUS CAE v6.14 pada Struktur Bangunan Hotel Ibis Style 14 Lantai
Wilayah Gempa 4. Pembimbing I : Drs. Henry Apriyatno, M.T. Program Teknik
Sipil, S1.
Dalam suatu bangunan beton bertulang khususnya pada kolom akan terjadi
momen lentur, gaya aksial dan torsi yang bekerja secara bersama-sama. Momen-
momen diakibatkan oleh adanya beban eksentrisitas atau adanya gravitasi dapat
menimbulkan beban lateral seperti angin dan gempa atau bisa juga diakibatkan oleh
beban lantai yang tidak seimbang.Tegangan dan regangan yang timbul akan
menjadi beberapa kali lebih tinggi dan menimbulkan tegangan regangan yang
kompleks yang akan berdampak terjadinya keruntuhan struktur atau collapse.
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui tegangan regangan pada kolom
menggunakan program Abaqus. Benda uji eksperimen dari literatur yang
dimodelkan pada program Abaqus dengan fitur CDP untuk mendefinisikan perilaku
inelastis beton. Kolom yang ditinjau memiliki dimensi 800 mm x 800 mm, dan
tinggi kolom 3300 mm.
Syarat batas periode gedung untuk Mode 1 (2,4243 detik > 2,186 detik) dan
untuk Mode 2 (2,198 detik > 2,186 detik) terpenuhi. Syarat simpangan arah X (1,4
cm) dan arah Y (1,2 cm) tidak melebihi simpangan ijin (6,35 cm) terpenuhi
sehingga struktur tahan terhadap gempa. Nilai Tegangan Teoritis dan Numerik
(27,16 N/mm2), nilai regangan teoritis (0,0022) dan numerik (0,0024). Kesalahan
relatif pada regangan teoritis dan numerik sebesar 11,03%. Nilai daktilitas (µ)
sebesar 2,826, dikategorikan daktilitas parsial (µ = 1,0 – 5,29).
Kata kunci : Gempa, Kolom, Tegangan, Regangan, Daktilitas, ABAQUS.
viii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT dan
mengharapkan ridho yang telah melimpahkan rahmat-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan Skripsi yang berjudul “Analisis Tegangan Regangan pada Kolom
Menggunakan Software ABAQUS CAE v6.14 pada Struktur Bangunan Hotel Ibis
Style 14 Lantai Wilayah Gempa 4” dengan baik dan lancar. Skripsi ini disusun
sebagai salah satu persyaratan meraih gelar Sarjana Teknik pada Program Studi S1
Teknik Sipil Universitas Negeri Semarang. Sholawat dan salam disampaikan
kepada junjungan besar Nabi Muhammad SAW, mudah-mudahan kita semua
mendapatkan safaat-Nya di yaumil akhir nanti. Aamiin.
Keberhasilan dalam menyelesaikan skripsi ini tidak lepas dari bimbingan
dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis
menyampaikan ucapan terima kepada:
1. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum, Rektor Universitas Negeri atas
kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menempuh studi di
Universitas Negeri Semarang.,
2. Dr. Nur Qudus, M.T., Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.,
3. Dra. Sri Handayani, M.Pd., Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Negeri
Semarang.,
4. Dr. Rini Kusumawardani, S.T., M.T., M.Sc., Ketua Program Studi Teknik Sipil
Universitas Negeri Semarang.,
5. Drs. Henry Apriyatno, M.T., selaku dosen pembimbing yang penuh kesabaran
dalam membimbing, memberikan masukan, arahan serta motivasi kepada
penulis sehingga Skripsi ini dapat selesai.,
6. Endah Kanti Pangestuti, S.T, M.T., dan Dr. Eng. Yeri Sutopo, M.Pd, M.T.,
selaku penguji sidang Skripsi yang telah memberikan saran dan masukan
dalam perbaikan Skripsi.,
7. Mego Purnomo, S.T., M.T., selaku Dosen Wali.,
8. Bapak dan Ibu dosen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Negeri
Semarang yang telah memberikan bekal pengetahuan yang beharga.,
ix
9. Kedua orangtua saya, terimakasih atas doa, dukungan, motivasi dan
semangatnya.,
10. Teman-teman seperjuangan, mahasiswa Program Studi S-1 Teknik Sipil
Universitas Negeri Semarang angkatan 2014, yang telah memberikan cerita,
berbagi suka dan duka serta bantuan dan kerjasamanya selama empat tahun
dalam bangku perkuliahan hingga terselesaikannya penelitian dan penyusunan
skripsi ini.,
11. Semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu persatu atas bantuan dan
perhatiannya dalam penyelesaian skripsi ini.
Penulis berharap semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan
sebagai bekal untuk pengembangan di masa mendatang.
Semarang, 25 Januari 2019
Penulis
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................. i
PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................................ ii
HALAMAN PENGESAHAN .................................................................... iii
PERNYATAAN KEASLIAN .................................................................... iv
MOTTO ...................................................................................................... v
ABSTRAK .................................................................................................. vii
KATA PENGANTAR ................................................................................ viii
DAFTAR ISI ............................................................................................... x
DAFTAR TABEL ...................................................................................... xvi
DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xix
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................... xxiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ..................................................................... 1
1.2. Batasan Masalah ................................................................... 3
1.3. Rumusan Masalah ................................................................. 4
1.4. Maksud dan Tujuan ............................................................... 4
1.5. Manfaat Penelitian ............................................................... 4
1.6. Sistematika Penulisan .......................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Umum ................................................................... 6
2.2. Dasar Perencanaan ................................................................ 7
2.3. Tanah .................................................................................... 7
2.3.1. Pengertian Tanah ...................................................... 7
2.3.2. Tes SPT (Standard Penetration Test) ...................... 8
2.3.3. Klasifikasi Situs ....................................................... 9
2.4. Gempa .................................................................................. 12
2.4.1. Pengertian Gempa .................................................... 12
2.4.2. Kategori Gempa ....................................................... 13
2.4.3. Spektrum Gempa ...................................................... 15
xi
2.5. Perencanaan Struktur ........................................................... 18
2.5.1. Beton ......................................................................... 18
2.5.2. Baja Tulangan ........................................................... 20
2.6. Kolom ................................................................................... 21
2.6.1. Pengertian Kolom ..................................................... 21
2.6.2. Jenis-Jenis Kolom .................................................... 23
2.7. Pembebanan ......................................................................... 26
2.7.1. Beban Mati ............................................................... 26
2.7.2. Beban Hidup ............................................................ 27
2.7.3. Beban Gempa ........................................................... 27
2.8. Kombinasi Pembebanan ....................................................... 29
2.9. Simpangan ............................................................................ 30
2.10. Hubungan Tegangan-Regangan ........................................... 33
2.10.1. Tegangan .................................................................. 33
2.10.2. Regangan .................................................................. 34
2.10.3. Hubungan Tegangan-Regangan ............................... 34
2.11. ETABS ................................................................................. 36
2.12. ABAQUS .............................................................................. 36
2.12.1. Pengertian ABAQUS ................................................ 36
2.12.2. Tahapan-tahapan Analisis ABAQUS ....................... 37
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Prosedur Perencanaan .......................................................... 39
3.2. Alat dan Bahan ..................................................................... 41
3.3. Tahap Pengumpulan Data .................................................... 41
3.4.1. Data Tanah ................................................................ 41
3.4.2. Pemilihan Kreteria Desain ....................................... 42
3.4. Pemodelan Struktur .............................................................. 42
3.4.1. Sistem Struktur ......................................................... 43
3.4.2. Asumsi yang Digunakan .......................................... 44
3.4.3. Peraturan dan Standar Perencanaan ......................... 44
3.4.4. Material Struktur ...................................................... 44
xii
3.4.5. Detail Elemen Struktur ............................................. 45
3.4.5.1. Balok ......................................................... 45
3.4.5.2. Kolom ......................................................... 46
3.4.5.3. Plat Lantai .................................................. 47
3.4.6. Kekakuan Sambungan Balok-Kolom ....................... 48
3.4.7. Penentuan Lantai Tingkat sebagai Diafragma .......... 48
3.5. Pembebanan Gedung ............................................................ 49
3.5.1. Kombinasi Pembebanan ........................................... 50
3.5.2. Perhitungan Beban Mati (Dead Load) ...................... 51
3.5.3. Perhitungan Beban Hidup (Live Load) ..................... 54
3.6. Beban Gempa ....................................................................... 56
3.6.1. Kategori Risiko Struktur Bangunan ......................... 56
3.6.2. Faktor Keutamaan Gedung ...................................... 57
3.6.3. Menentukan Kelas Situs ........................................... 57
3.6.4. Spektrum Respons Desain ....................................... 60
3.7. Kontrol dan Analisis Output ETABS v9.7.2. ...................... 62
3.7.1. Kategori Desain Seismik .......................................... 62
3.7.2. Menentukan Sistem Struktur dan Parameter
Sistem ....................................................................... 63
3.7.3. Batasan Perioda Fundamental Struktur (T) .............. 64
3.7.4. Koefisien Respons Seismik ..................................... 65
3.7.5. Beban Geser Dasar Seismik ..................................... 66
3.8. Proses Analisis ABAQUS CAE v6.14 ................................. 67
3.8.1. Proses Awal .............................................................. 67
3.8.2. Simulasi .................................................................... 67
3.8.3. Proses Akhir ................................................................ 68
3.9. Permodelan Program Abaqus CAE v6.14 ............................ 69
3.9.1. Membuka menu Abaqus CAE v6.14 ......................... 69
3.9.2. Module Part Abaqus CAE ......................................... 70
3.9.2.1. Tulangan ..................................................... 70
3.9.2.2. Kolom ......................................................... 71
xiii
3.9.2.3. Datum Plane ................................................ 72
3.9.2.4. Partition Cell ............................................... 74
3.9.3. Module Property Abaqus CAE ................................. 75
3.9.3.1. Material Beton ............................................. 75
3.9.3.2. Material Baja .............................................. 81
3.9.3.3. Create Profile untuk Tulangan ................... 83
3.9.3.4. Assign Beam Orientation untuk
Tulangan ..................................................... 84
3.9.3.5. Create section dan Assign untuk
Beam Element ............................................. 84
3.9.3.6. Create Section dan Assign untuk
Solid Element .............................................. 86
3.9.4. Module Assembly Abaqus CAE ................................ 88
3.9.5. Module Step Abaqus CAE ......................................... 89
3.9.6. Module Interaction Abaqus CAE ............................. 92
3.9.7. Module Load Abaqus CAE ....................................... 93
3.9.8. Module Mesh Abaqus CAE ...................................... 95
3.9.8.1. Mesh pada Solid Element ............................... 95
3.9.8.2. Mesh pada Truss Element .............................. 96
3.9.9. Module Job Abaqus CAE ......................................... 98
3.9.10. Module Visualization ................................................. 100
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pemodelan Struktur .............................................................. 101
4.2. Beban dan Kombinasi Pembebanan ..................................... 102
4.3. Analisis Beban Gempa .......................................................... 102
4.3.1. Menentukan Kategori Risiko Struktur Bangunan
dan Faktor Keutamaan Gempa ................................. 102
4.3.2. Menentukan Kelas Situs ........................................... 102
4.3.3. Menentukan Spektrum Respons Desain ................... 104
4.3.4. Menentukan Kategori Desain Seismik ..................... 108
4.3.5. Menentukan Perioda Fundamental Struktur (T) ...... 109
xiv
4.3.6. Kontrol Partisipasi Massa ........................................ 113
4.4. Gempa Statik Ekuivalen ....................................................... 113
4.5. Kontrol dan Analisis Struktur .............................................. 119
4.5.1. Simpangan Antar Lantai .......................................... 119
4.5.2. Torsi ......................................................................... 121
4.6. Perhitungan Praktis Dengan Program ETABS .................... 124
4.6.1. Desain Tulangan Utama Kolom ............................... 125
4.6.2. Desain Tulangan Geser Utama ................................ 127
4.7. Perhitungan Penulangan Manual .......................................... 128
4.7.1. Perencanaan Balok Induk ......................................... 128
4.7.1.1. Denah Balok yang Ditinjau ........................ 128
4.7.1.2. Menentukan Gaya Dalam ........................... 129
4.7.1.3. Menentukan Persyaratan Komponen
Struktur Balok untuk SRPMK ................... 130
4.7.1.3.1. Gaya Tekan Terfaktor .............. 131
4.7.1.3.2. Bentang Bersih Balok .............. 131
4.7.1.3.3. Rasio Perbandingan Lebar
dengan Tinggi........................... 132
4.7.1.4. Perhitungan Tulangan Utama
secara Manual ............................................ 132
4.7.1.4.1. Penulangan Balok Daerah
Tumpuan ................................. 133
4.7.1.4.2. Penulangan Balok Daerah
Lapangan ................................. 137
4.7.1.5. Perencanaan Tulangan Geser .................... 141
4.7.1.5.1. Menentukan Kapasitas
Momen Positif Negatif ............ 141
4.7.1.5.2. Menentukan Kapasitas
Momen Probabilitas ................ 142
4.7.2. Perencanaan Kolom ................................................. 146
4.7.2.1. Denah Kolom yang Ditinjau ..................... 146
xv
4.7.2.2. Gaya Dalam pada Kolom .......................... 146
4.7.2.3. Penentuan Struktur Rangka Portal
Bergoyang atau Tak Bergoyang ................ 147
4.7.2.4. Perhitungan Faktor Panjang Efektif Kolom 148
4.7.2.5. Faktor Pembesaran Momen ....................... 154
4.7.2.5.1. Faktor Pembesaran Momen
Arah X ..................................... 155
4.7.2.5.2. Faktor Pembesaran Momen
Arah Y ..................................... 157
4.7.2.6. Diagram Interaksi Kolom ......................... 159
4.7.2.7. Kuat Kolom .............................................. 160
4.7.2.8. Perhitungan Tulangan Geser .................... 161
4.7.2.8.1 Dalam Bentang I0 ....................... 162
4.7.2.8.2 Di Luar Bentang I0 ..................... 164
4.7.2.9. Panjang Penyaluran pada Tulangan
Kolom ........................................................ 165
4.8. Pembahasan dan Hasil Output Abaqus CAE ....................... 168
4.8.1. Permodelan Kolom dengan ABAQUS CAE v6.14 .. 168
4.8.2. Analisis Tegangan dan Regangan ............................ 169
4.8.2.1. Hasil Data Teoritis ...................................... 169
4.8.2.2. Pengolahan Data Numerik (ABAQUS
CAE v6.14) ................................................. 170
4.8.2.3. Hasil Perbandingan Data Teoritis dan
Data Numerik ............................................ 172
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan .......................................................................... 175
5.2. Saran ..................................................................................... 176
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 177
LAMPIRAN ................................................................................................. 178
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Klasifikasi Situs ......................................................................... 10
Tabel 2.2. Koefisien Situs, Fa ..................................................................... 17
Tabel 2.3. Koefisien Situs, Fv ..................................................................... 17
Tabel 2.4. Jenis Beban Mati pada Gedung .................................................. 26
Tabel 2.5. Beban Hidup pada Gedung ........................................................ 27
Tabel 2.6. Sipangan Antar Lantai Ijin ......................................................... 33
Tabel 3.1. Dimensi Balok ............................................................................ 46
Tabel 3.2. Dimensi Kolom .......................................................................... 47
Tabel 3.3. Kombinasi Pembebanan ............................................................. 51
Tabel 3.4. Jenis Beban Mati pada Gedung .................................................. 52
Tabel 3.5. Perhitungan Beban Mati pada Plat Lantai .................................. 53
Tabel 3.6. Perhitungan Beban Mati pada Plat Atap ..................................... 53
Tabel 3.7. Perhitungan Beban Mati pada Balok .......................................... 54
Tabel 3.8. Beban Hidup untuk Gedung ....................................................... 54
Tabel 3.9. Faktor Reduksi Beban Hidup untuk Gedung .............................. 55
Tabel 3.10. Kategori Risiko Bangunan Gedung ............................................ 56
Tabel 3.11. Faktor Keutamaan Gempa .......................................................... 57
Tabel 3.12. N-SPT Rata-rata dari Titik BH4 ................................................. 58
Tabel 3.13. Klasifikasi Situs .......................................................................... 59
Tabel 3.14. Hasil Data Puskim ...................................................................... 61
Tabel 3.15. Kategori Desain Seismik Berdasarkan Respons Percepatan
pada Periode Pendek (SDS) ......................................................... 62
Tabel 3.16. Kategori Desain Seismik Berdasarkan Respons Percepatan
pada Perioda 1 Detik (SD1) ......................................................... 63
Tabel 3.17. Faktor R, Cd dan Ω0 unuk Sistem Penahan Gaya Gempa ......... 64
Tabel 3.18. Koefisien untuk Batas Atas pada Perioda yang Dhitung ........... 65
Tabel 3.19 Nilai Parameter Perioda Pendekatan Ct dan x ............................ 65
xvii
Tabel 3.20 Parameter Plasticity Beton (Panduan Permodelan Struktur
Beton Bertulang dengan Abaqus ............................................... 78
Tabel 3.21 Concrete Compression Hardening dan Concrete Compression
Damaged (Jankowiak, 2014 ...................................................... 79
Tabel 3.22 Concrete Tension Stiffening dan Concrete Tension Damaged .. 80
Tabel 4.1 NilaiSPT rata-rata dari titik BH4 ............................................... 103
Tabel 4.2. Jenis-jenis Tanah ........................................................................ 104
Tabel 4.3 Hasil Data Puskim ..................................................................... 106
Tabel 4.4 Nilai Respon Spektrum Desain Berdasarkan Puskim ................ 107
Tabel 4.5 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Respons
Percepatan pada Periode Pendek (SDS) ...................................... 108
Tabel 4.6 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Respon Percepatan
pada Perioda 1 Detik (SD1) ......................................................... 109
Tabel 4.7 Koefisien untuk Batas Atas pada Perioda yang Dihitung .......... 110
Tabel 4.8 Nilai Parameter Perioda Pendekatan Ct dan x ............................ 110
Tabel 4.9 Nilai Partisipasi Massa untuk Arah X dan Y ............................. 113
Tabel 4.10 Berat Stuktur Gedung ................................................................ 118
Tabel 4.11 Perhitungan Gaya Gempa Tiap Lantai ....................................... 119
Tabel 4.12 Hasil Simpangan Arah X ........................................................... 120
Tabel 4.13 Hasil Simpangan Arah Y ........................................................... 120
Tabel 4.14 Nilai Torsi pada Arah X ............................................................. 122
Tabel 4.15 Nilai Torsi pada Arah Y ............................................................. 123
Tabel 4.16 Diagram Momen Lentur (BMD) yang Bekerja pada Balok
yang Ditinjau .............................................................................. 129
Tabel 4.17 Momen desain Induk ................................................................. 130
Tabel 4.18 Posisi Garis Netral dan Nilai Momen Nominal Tumpuan ......... 136
Tabel 4.19 Posisis Garis Netral dan Nilai Momen Nominal Lapangan ....... 139
Tabel 4.20 Kebutuhan Tulangan Utama pada Balok Induk ........................ 141
Tabel 4.21 Gaya-gaya Terfaktor Maksimum pada Kolom yang Ditinjau ... 147
Tabel 4.22 Cek Struktur Rangka Portal ....................................................... 148
xviii
Tabel 4.23 Perbandingan Nilai Momen ....................................................... 159
Tabel 4.24 Parameter Hubungan Regangan dan Tegangan ......................... 171
Tabel 4.25 Rekapitulasi Hasil Uji Numerik dan Teoritis ............................ 173
Tabel 4.26 Kesalahan Relatif Regangan Teoritis dan Numerik .................. 174
xix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Peta Wilayah Gempa Berdasarkan Parameter Ss .......... 15
Gambar 2.2. Peta Wilayah Gempa Berdasarkan Parameter S1 .................... 15
Gambar 2.3 Jenis-Jenis Kolom .................................................................... 25
Gambar 2.4. Hasil Eksperimen Kolom Pengikat Spiral .............................. 25
Gambar 2.5. Penentuan Simpangan antar Lantai Berdasarkan SNI ............. 32
Gambar 2.6. Hubungan Tegangan-Regangan ............................................. 35
Gambar 2.7. Tahapan Menjalankan Program ABAQUS ............................. 38
Gambar 3.1. Diagram Alur Perencanaan ...................................................... 40
Gambar 3.2. Lokasi Perencanaan Gedung Hotel Ibis Style .......................... 42
Gambar 3.3. Rencana Pemodelan Struktur Gedung Hotel Ibis Style ........... 43
Gambar 3.4 Lokasi Desain Struktur pada Puskim ...................................... 60
Gambar 3.4 Diagram Alur Proses Abaqus .................................................. 68
Gambar 3.5 Viewport Awal Program Abaqus CAE v6.14 ......................... 69
Gambar 3.6 Approximate Size pada Modul Part ........................................ 70
Gambar 3.7 Sketsa Tulangan Utama Dalam Bentuk 3D ............................ 71
Gambar 3.8 Sketsa Sengkang Dalam Bentuk 3D ....................................... 71
Gambar 3.9 Sket Kolom pada Lembar Kerja Abaqus ................................ 72
Gambar 3.10 Sketsa Kolom Dalam Bentuk 3D ............................................ 72
Gambar 3.11 Perintah Membuat Datum ....................................................... 73
Gambar 3.12 Cara Membuat Datum Plane ................................................... 73
Gambar 3.13 Cara Mengisikan Arah Datum Plane ...................................... 73
Gambar 3.14 Datum Plane yang Sudah Terbentuk ...................................... 74
Gambar 3.15 Fasilitas Partition Cell ............................................................ 74
Gambar 3.16 Cell yang Sudah Terpartisi ...................................................... 75
Gambar 3.17 Perintah Masukan Material ..................................................... 76
Gambar 3.18 Input Data Elastisitas Beton .................................................... 77
Gambar 3.19 Tampilan Form Input Model Material Concrete
Damaged Plasticity ................................................................. 77
xx
Gambar 3.20 Tampilan Form Input Parameter Plasticity Pada Model
Material Concrete Damaged Plasticity ................................... 78
Gambar 3.21 Tampilan Form Input Compression Behavior Model
Material Concrete Damaged Plasticity ................................... 79
Gambar 3.22 Tampilan Form Input Tension Behavior Model Material
Concrete Damaged Plasticity .................................................. 80
Gambar 3.23 Tampilan Form Input Density ................................................. 81
Gambar 2.24 Tampilan Form Input Elasticity Material Baja ....................... 82
Gambar 2.25 Tampilan Form Input Plasticity Material Baja ....................... 82
Gambar 2.26 Perintah Create Profile ............................................................ 83
Gambar 2.27 Perintah Edit Profile ................................................................ 83
Gambar 3.28 Perintah Assign Beam Orientation .......................................... 84
Gambar 2.29 Hasil Assign Beam Orientation ............................................... 84
Gambar 3.30 Perintah Create Section ........................................................... 85
Gambar 3.31 Perintah Edit Section ............................................................... 85
Gambar 3.32 Perintah Assign Section ........................................................... 85
Gambar 3.33 Input Section pada Edit Section Assignment ........................... 86
Gambar 3.34 Perintah Create Section ........................................................... 86
Gambar 3.35 Perintah Edit Section ............................................................... 87
Gambar 3.36 Perintah Assign Section ........................................................... 87
Gambar 3.37 Cell dari Part yang Dipasangkan Section ................................ 87
Gambar 3.38 Menu Assembly yang Digunakan ........................................... 88
Gambar 3.39 Model Penulangan ................................................................... 89
Gambar 3.40 Hasil Akhir Setelah Assembly ................................................. 89
Gambar 3.41 Perintah Create Step ................................................................ 90
Gambar 3.42 Tampilan Menu Create Step .................................................... 91
Gambar 3.43 Permintaan Hasil yang akan Ditampilkan ............................... 91
Gambar 3.44 Perintah Create Reference Point ............................................. 92
Gambar 3.45 Tampilan menu Create Constraint .......................................... 92
Gambar 3.46 Tampilan menu Create Constraint .......................................... 93
Gambar 3.47 Tampilan Create Constrain Setelah di pilih Semua Tulangan 93
xxi
Gambar 3.48 Menu Create Load ................................................................... 94
Gambar 3.49 Input Beban Titik (Momen) ..................................................... 94
Gambar 3.50 Menu Untuk Memilih Jenis Tumpuan ..................................... 94
Gambar 3.51 Menu Edit Boundary Condition untuk Memilih Tumpuan Jepit 95
Gambar 3.52 Memasukan Ukuran Mesh ....................................................... 96
Gambar 3.53 Menu Element Type pada Solid Element ................................. 96
Gambar 3.54 Memasukan Ukuran Mesh ....................................................... 97
Gambar 3.55 Menu Element Type pada Truss Element ................................ 97
Gambar 3.56 Mesh pada Semua Elemen Benda Uji ..................................... 97
Gambar 3.57 Perintah Create Job ................................................................. 98
Gambar 3.58 Tampilan Submission pada Edit Job ........................................ 99
Gambar 3.59 Tampilan Monitoring Job yang telah Selesai Running ........... 99
Gambar 3.60 Perintah Result Untuk Menampilkan Kontur Parameter Output 100
Gambar 4.1 Rencana Pemodelan Struktur Hotel Ibis Style ........................ 101
Gambar 4.2 Lokasi Desain Struktur pada Puskim ...................................... 105
Gambar 4.3 Hasil Perhitungan Spektrum pada Puskim .............................. 105
Gambar 4.4 Waktu Getar Struktur Mode 1 (arah Y) ................................... 111
Gambar 4.5 Waktu Getar Struktur Mode 2 (arah X) ................................... 112
Gambar 4.6 Ilustrasi dari Analisis Gempa Statik Ekuivalen ....................... 114
Gambar 4.7 Pendefenisian Struktur Sistem Rangka Pemikul
Momen Khusus (SRPMK) ...................................................... 124
Gambar 4.8 Tampilan Kolom yang akan Dianalisis K80x80 ..................... 125
Gambar 4.9 Detail Informasi Luas Tulangan, Momen, Gaya, Geser,
dan Torsi pada Kolom yang Ditinjau ...................................... 126
Gambar 4.10 Diagram Interaksi Kolom yang Ditinjau ................................. 126
Gambar 4.11 Tampak Luas Tulangan Geser (sengkang) Kolom .................. 127
Gambar 4.12 Elemen Balok yang Ditinjau ................................................... 128
Gambar 4.13 Diagram Bidang Momen pada Balok yang Ditinjau ............... 130
Gambar 4.14 Penampang Balok dan Diagram Tegangan-regangan ............. 133
Gambar 4.15 Letak Kolom yang Ditinjau ..................................................... 146
Gambar 4.16 Momen 3-3 pada Kolom .......................................................... 155
xxii
Gambar 4.17 Momen 3-3 yang Bekerja pada Ujung-ujung Kolom .............. 156
Gambar 4.18 Diagram Interaksi P-M kuat kolom K80x80 ........................... 160
Gambar 4.19 Nilai Momen Maksimum, Mpr pada Kolom K80x80 ............. 161
Gambar 4.20 Gaya Geser Rencana Kolom Sistem Rangka Pemikul
Momen Khusus (SRMPK) ...................................................... 162
Gambar 4.21 Model Penulangan ................................................................... 168
Gambar 4.22 Model Keseluruhan yang Telah di Assembly .......................... 169
Gambar 4.23 Rumus Kurva Hubungan Tegangan regangan Berdasarkan
Park and Paul (1975) ............................................................... 169
Gambar 4.24 Kurva Hubungan Tegangan Regangan Berdasarkan
Park and Paul (1975) ............................................................... 170
Gambar 4.25 Kurva Hubungan Tegangan Regangan berdasarkan
ABAQUS CAE v6.14 .............................................................. 171
Gambar 4.26 Regangan pada Maximum Principal ....................................... 172
Gambar 4.27 Tegangan pada Maximum Principal ........................................ 172
Gambar 4.28 Kurva Hubungan Tegangan Regangan Berdasarkan
Data Teoritis dan Data Numerik .............................................. 173
xxiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data Tanah
Lampiran 2. Data Struktur
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pembangunan Hotel Ibis Style 14 Lantai direncakan berada di Jl.
Caman Raya-Jatibening, Pondok gede, Bekasi, Jawa Barat yang termasuk
dalam wilayah gempa empat sesuai dengan data puskim. Jenis tanah dari hasil
sondir kedalaman 40 meter adalah tanah lempung kelanauan, sangat teguh
berwarna abu-abu coklat kekuningan.
Bangunan tahan gempa adalah upaya untuk membuat seluruh elemen
bangunan menjadi satu kesatuan yang utuh, yang tidak runtuh akibat gempa.
Oleh karena itu, dalam merencanakan seluruh elemen bangunan harus kuat dan
kolom harus mengandung dasar filosofi “strong column weak beam” karena
kolom merupakan komponen penting dalam suatu struktur bangunan, kolom
harus mampu menahan beban-beban dari balok, pelat, dan kolom itu sendiri,
apabila kolom runtuh maka akan lebih banyak bagian bangunan yang hancur.
Kolom merupakan suatu elemen struktur tekan yang memegang
peranan penting dari suatu bangunan, sehingga keruntuhan pada suatu kolom
merupakan lokasi kritis yang menyebabkan runtuhnya (collapse) lantai yang
bersangkutan dan juga runtuh total (total collapse) seluruh struktur
(Sudarmoko, 1996).
2
Dalam suatu bangunan beton bertulang khususnya pada kolom akan terjadi
momen lentur, gaya aksial dan torsi yang bekerja secara bersama-sama.
Momen-momen diakibatkan oleh adanya beban eksentrisitas atau adanya
gravitasi dapat menimbulkan beban lateral seperti angin dan gempa atau bisa
juga diakibatkan oleh beban lantai yang tidak seimbang. Sehingga kolom harus
direncanakan kuat terhadap gaya internal yang terjadi, baik itu momen lentur,
gaya aksial, gaya geser maupun torsi yang timbul sebagai respon struktur
tersebut terhadap pengaruh luar.
Respon kolom terhadap beban eksternal yang dimaksud dapat dilihat
pada absis x,y,z pada setiap titik elemen dalam kolom. Tegangan-tegangan
dapat terjadi akibat beban eksternal momen luar baik akibat gempa maupun
lainnya. Analisis tegangan internal x,y,z akibat beban momen, dapat diketahui
dengan abaqus.
Abaqus adalah program simulasi rekayasa didasarkan pada Finite
Element pada titik yang ditinjau. Finite Element Analysis dibangun sebagai
metode numerik untuk analisa tegangan dan regangan dalam kolom. Untuk
membantu dalam perencanaan gedung bertingkat juga digunakan software
Etabs v9.6.0. dengan konstruksi beton bertulang, baja, dan komposit. Hal
tersebut melatarbelakangi penulisan Skripsi dengan judul “Analisis
Tegangan-regangan pada Kolom Menggunakan Software ABAQUS CAE
v6.14 pada Struktur Bangunan Hotel Ibis Style 14 Lantai Wilayah Gempa
4.”
3
1.2 Batasan Masalah
a. Struktur bangunan 14 Lantai direncanakan tahan gempa dengan
menggunakan program ETABS v9.7.2.
b. Bangunan akan didirikan di Jalan Caman Raya-Jatibening, Pondok Gede,
Bekasi, Jawa Barat dengan kategori risiko bangunan I di wilayah gempa
4.
c. Perancangan elemen struktur menggunakan analisis yang mengacu pada
Persyaratan Beton Struktur untuk Bangunan Gedung SNI 03-2847-2013
d. Analisis pembebanan menggunakan beban mati, beban hidup, dan beban
gempa sesuai dengan beban minimum untuk perencanaan bangunan
gedung dan struktur lain SNI 1727-2013
e. Perencanaan gempa yang mengacu pada Tata Cara Perencanaan
Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung SNI 03-1726-2012
f. Analisis beban gempa menggunakan Analisis Statik Ekuivalen dan
Analisis Dinamik Respon Spektrum.
g. Perhitungan momen aktual menggunakan Software MathCAD sesuai
dengan SNI 03-2847-2013.
h. Menganalisis perilaku kolom pada struktur bangunan.
i. Analisis kolom menggunakan program Abaqus v6.14.
4
1.3 Rumusan Masalah
a. Bagaimana struktur gedung beton bertulang Hotel Ibis Style 14 lantai
tahan gempa dengan menggunakan program ETABS v9.7.2?
b. Bagaimana gaya yang terjadi pada struktur bangunan menggunakan
program ETABS v9.7.2?
c. Bagaimana kurva hubungan tegangan-regangan pada kolom yang ditinjau
menggunakan program Abaqus v6.14?
1.4 Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan yang dari penulisan adalah sebagai berikut :
a. Menganalisis struktur gedung bertingkat berdasarkan SNI 03-1726-2012
dan SNI 03-2847-2013
b. Mampu menganalisis gaya yang terjadi pada struktur gedung terutama pada
kolom menggunakan ETABS v9.7.2
c. Mampu menganalisis hubungan tegangan dan regangan kolom pada
struktur gedung 14 Lantai menggunakan program ABAQUS CAE v6.14.
1.5 Manfaat Penelitian
a. Manfaat Teoritis
Mendukung konsep desain SPRMK SNI 03-1726-2012 dan teori
tegangan-regangan beton bertulang Park and Paulay
b. Manfaat Praktis
Sebagai salah satu pedoman untuk perencanaan struktur tahan gempa
dalam suatu bangunan gedung bertingkat dan analisis tegangan-regangan
pada kolom beton bertulang pada suatu struktur bangunan.
5
1.6 Sistematika Penulisan
BAB I : PENDAHULUAN
Dalam bab ini menjelaskan tentang latar belakang masalah, rumusan
masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat dari penulisan ini, serta
sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Dalam bab ini dijelaskan mengenai teori-teori yang berkaitan dengan
permasalahan yang dibahas dalam skripsi.
BAB III : METODE PERENCANAAN
Dalam bab ini dijelaskan tentang alur perencanaan struktur, aturan-
aturan yanng digunakan dalam merencanakan struktur gedung,
ruumus-rumus yang digunakan dalam menganalisis.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam bab ini dijelaskan mengenai pengolahan data, hasil analisis
perhitungan yang didapat dari program struktur, pemodelan struktur.
BAB V : PENUTUP
Dalam bab ini dijelaskan mengenai simpulan dan saran terkait
dengan hasil analisis yan telah dilakukan pada bab sebelumnya.
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Umum
Sebelum perencanaan sebuah konsruksi gedung dimulai perlu adanya
komponen-komponen yang akan digunakan sebagai ukuran yang dapat
menentukan apakah gedung tersebut layak dengan ketentuan-ketentuan yang
berlaku.
Pada struktur terdapat suatu kesatuan dari rangkaian beberapa elemen
yang didesain agar mampu menahan berat sendiri maupun beban luar tanpa
mengalami perubahan bentuk yang melewati batas persyaratan. Struktur yang
didesain harus mampu menahan beban, baik beban vertikal (beban mati dan
beban hidup) maupun beban horizontal/lateral (beban gempa) yang
direncanakan berdasarkan peraturan pembebanan.
Dalam bab 2 akan dijelaskan mengenai standar-standar yang berlaku,
peraturan perancanaan gedung sesuai dengan topik pembahasan yang telah
diambil, definisi serta penjelasan terkait dengan kolom yang akan dibahas lebih
dalam. Terdapat komponen lain yang juga sangat berpengaruh terhadap
keberhasilan perencanaan struktur yakni material yang akan digunakan, mutu
beton, beton bertulang, baja tulangan dan hal penting lainnya akan dibahas
dalam bab ini. Semua perencanaan yang dibuat mengacu pada peraturan dan
SNI-SNI yang berlaku.
7
2.2. Dasar Perencanaan
Perencanaan strukur bangunan mengacu pada aturan dan syarat yang
berlaku sesuai dengan dasar perencanaan yang berlaku, adalah sebagai berikut:
a. SNI 1727-2013 tentang beban minimum untuk perancangan bangunan
gedung dan struktur lain
b. SNI 2847-2013 tentang persyaratan beton struktural untuk bangunan
gedung
c. SNI 1726-2012 tentang tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk
stuktur bangunan gedung dan non gedung.
2.3. Tanah
2.3.1. Pengertian Tanah
Tanah dalam pengertian umum didefinisikan sebagai material yang
terdiri dari agregat (butiran), mineral – mineral padat dan bahan bahan
organik disertai dengan zat cair dan udara yang mengisi ruang kosong
diantara partikel padat tersebut. Ukuran tiap mineral padat tersebut
sangat bervariasi dan sifat serta karakter tanah sangat bergantung dari
faktor -faktor ukuran, bentuk dan komposisi kimia dari butiran.
Tanah adalah material yang terdiri dari agregat atau butiran
mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia)
satu sama lain dari bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel
padat) disertai zat cair juga gas yang mengisi ruang-ruang kosong
diantara partikel-partikel padat tersebut (Das, 1995).
8
(Bowles, 1991:72) menjelaskan bahwa tanah adalah campuran
partikel-partikel yang terdiri dari salah satu atau seluruh jenis berkut :
a. Berangkal (boulders) adalah potongan batuan besar, biasanya lebih
besar dari 250 mm sampai 300 mm dan untuk ukuran 150 mm
sampai 250 mm, fragmen batuan ini disebut kerakal
(cobbles/pebbles).
b. Kerikil (gravel) adalah partikel batuan yang berukuran 5 mm sampai
150 mm.
c. Pasir (sand) adalah partikel batuan yang berukuran 0,074 mm
sampai 5 mm, yang berkisar dari kasar dengan ukuran 3 mm sampai
5 mm sampai bahan halus yang berukuran < 1 mm.
d. Lanau (silt) adalah partikel batuan yang berukuran dari 0,002 mm
sampai 0,0074 mm.
e. Lempung (clay) adalah partikel mineral yang berukuran lebih kecil
dari 0,002 mm yang merupakan sumber utama dari kohesi pada
tanah yang kohesif.
f. Koloid (colloids) adalah partikel mineral yang diam dan berukuran
lebih kecil dari 0,001 mm.
2.3.2. Tes SPT (Standart Penetration Test)
Uji penetrasi standar (SPT) adalah salah satu jenis uji tanah yang
sering digunakan untuk mengetahui daya dukung tanah selain CPT. Uji
SPT dilakukan dengan cara pengeboran untuk mengetahui baik
perlawanan dinamik tanah maupun pengambilan contoh terganggu
9
dengan teknik penumbukan. Uji SPT terdiri atas uji pemukulan tabung
belah dinding tebal ke dalam tanah dan disertai pengukuran jumlah
pukulan untuk memasukan tabung belah sedalam 300 mm (1 ft)
vertikal.
2.3.3. Klasifikasi Situs
Dalam perumusan kriteria desain seismik suatu bangunan di
permukaan tanah atau penentuan amplifikasi besaran percepatan gempa
puncak dari batuan dasar ke permukaan tanah untuk suatu situs, maka
situs tersebut harus diklasifikasikan terlebih dahulu. Profil tanah di situs
harus diklasifikasikan sesuai dengan Tabel 2.1. berdasarkam profil
tanah lapisan 30 meter paling atas. Penetapan kelas situs harus melalui
penyelidikan tanah, dengan minimal mengukur secara independen dua
dari tiga parameter tanah yang tercantum dalam Tabel 2.1. Apabila
tidak tersedia data tanah yang spesifik pada situs sampai kedalaman 30
meter, maka sifat-sifat tanah harus diestimasi oleh seorang ahli
geoteknik yang memiliki sertifikat/ijin keahlian yang menyiapkan
laporan penyelidikan tanah berdasarkan kondisi geotekniknya.
Berikut merupakan klasifikasi situs tanah menurut SNI 03 1726-
2012:
10
Tabel 2.1. Klasifikasi Situs
Kelas situs ῡs (m/detik) N atau Nch Su (kPa)
SA (batuan keras) >1500 N/A N/A
SA (batuan) 750 sampai 1500 N/A N/A
SC (tanah keras,
sangat padat dan
batuan lunak)
350 sampai 750 >50 ≥100
SD (tanah sedang) 175 sampai 350 15 sampai 50 50 sampai
100
SE (tanah lunak) <175 <15 <50
Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih
dari 3 m tanah dengan karakteristik sebagai
berikut :
1. Indeks plastisitas, PI > 20
2. Kadar air, w ≥ 40 %
3. Kuat geser niralir, Su < 25 kPa
SF (tanah khusus
yang
membutuhkan
investigasi
geoteknik spesifik
dan analisis
respons spesifik-
situs yang
mengikuti 6.10.1)
Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah
satu atau lebih dari karakteristik berikut :
- Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh
akibat beban gempa seperti mudah
likuifaksi, lempung sangat sensitif, tanah
tersementasi lemah
- Lempung sangat organik dan/atau
gambut (ketebalan H>3 m)
- Lempung berplastisitas sangat tinggi
(ketebalan H > 7,5 m dengan Indeks
Plastisitas PI > 75)
- Lapisan lempung lunak/setengah teguh
dengan ketebalan H > 35 m dengan Su <
50 kPa
Catatan: N/A = tidak dapat dipakai
11
Penetapan situs SA dan SB tidak diperkenankan jika terdapat lebih
dari 3 meter lapisan tanah antara dasar telapak atau rakit fondasi dan
permukaan batuan dasar. Penetapan situs SC, SD dan SE harus
dilakukan dengan menggunakan hasil pengukuran sedikitnya dua dari
tiga parameter ῡs, N dan Su. Gedung Hotel Ibis Style termasuk dalam
kelas situs SD (tanah sedang) dengan nilai N 15 sampai 50.
Metode ῡs, kecepatan rambat gelombang geser rata-rata (ῡs) pada
regangan geser yang kecil, didalam lapisan teratas 30 meter.
Pengukuran ῡs di lapangan dapat dilakukan dengan uji seismik Seismic-
Downhole (SDH), uji Spectral Analysis of Surface Wave (SASW), atau
uji seismik sejenis.
Nilai ῡs harus ditentukan sesuai dengan rumus:
.................................................................................. (2.1)
Dimana,
di = tebal lapisan tanah ke-i,
vsi = kecepatan gelombang geser lapisan i dinyatakan dalam meter per
detik (m/detik).
Metode N, tahanan penetrasi standar rata-rata (N) dalam lapisan 30
meter paling atas atau Nch tahanan penetrasi standar rata-rata tanah non
kohesif (PI<20) di dalam lapisan 30 meter paling atas.
12
Nilai N harus ditentukan sesuai dengan rumus:
.................................................................................. (2.2)
Dimana,
N = nilai hasil test penetrasi standar rata-rata,
di = tebal lapisan tanah ke-i,
Ni = hasil test penetrasi lapisan tanah ke-i.
Metode Su, kuat geser niralir rata-rata (Su) untuk lapisan tanah kohesif
(PI<20) di dalam lapisan 30 meter paling atas.
............................................................................... (2.3)
Dimana,
dc = ketebalan total dari lapisan-lapisan tanah kohesif di dalam lapisan
30 meter paling atas,
di = tebal lapisan tanah ke-i,
sui = kuat geser niralir (kPa), dengan nilai tidak lebih dari 250 kPa.
2.4. Gempa
2.4.1. Pengertian Gempa
Gempa bumi adalah suatu gerakan tiba-tiba atau suatu rentetan
gerakan tiba-tiba dari tanah dan bersifat transient yang berasal dari
13
suatu daerah terbatas dan menyebar dari titik tersebut ke segala arah
(M.T. Zein)
Gempa bumi yang terjadi sangat berpengaruh pada stuktur
bangunan. Terutama pada daerah rawan gempa. Letak geografis
wilayah Indonesia yag berada pada pertemuan tiga lempeng tektonik
utama dunia yaitu Indo -Australia, lempeng Eurasia, dan lempeng
Filiphina, menjadikan Indonesia sebagai salah satu negara yang
memiliki potensi aktivis seismik cukup tinggi dan rawan terhadap
bahaya gempa.
Besarnya beban gempa yang terjadi pada struktur bangunan
tergantung dari beberapa faktor, antara lain adalah massa, kondisi tanah
dan wilayah gempa dimana struktur bangunan tersebut di dirikan.
Massa dari struktur bangunan merupakan faktor yang sangat penting,
karena gempa merupakan gaya inersia yang besarnya tergantung dari
besarnya massa dari struktur.
2.4.2. Kategori Gempa
Berdasarkan analisis probabilistik bahaya gempa, wilayah gempa
Indonesia terbagi dalam 6 wilayah gempa di mana wilayah gempa 1
adalah wilayah dengan kegempaan paling rendah dan wilayah gempa
6 adalah wilayah dengan kegempaan paling tinggi. Pembagian wilayah
gempa didasarkan atas percepatan puncak bantuan dasar akibat
pengaruh gempa rencana dengan periode ulang 500 tahun.
14
Percepatan bantuan dasar rata-rata untuk wilayah gempa 1 sampai
6 telah ditetapkan berturut-turut:
a. Wilayah gempa 1 sebesar 0,03 g, yang meliputi sebagian besar pulau
Kalimantan, kecuali Kalimantan Timur dan sebagian Kalimantan
Tengah.
b. Wilayah gempa 2 sebesar 0,10 g, yang meliputi bagian timur Pulau
Kalimantan dan Sulawesi Selatan, pantai timur Sumatera, pantai
utara Jawa Timur dan Madura.
c. Wilayah gempa 3 sebesar 0,15 g, yang meliputi pantai utara Pulau
Jawa, pantai timur Pulau Sumatera, Sulawesi Tenggara, bagian timur
Halmahera.
d. Wilayah gempa 4 sebesar 0,20 g, yang meliputi bagian selatan Pulau
Jawa dan Maluku.
e. Wilayah gempa 5 sebesar 0,25 g, yang meliputi Bali, NTB, sebagian
Sumatera dan Irian.
f. Wilayah gempa 6 sebesar 0,30 g, yang meliputi bagian barat Pulau
Sumatera, NTT, Ambon, dan Irian bagian tengah.
Untuk wilayah gempa bumi yang terdapat di Indonesia dapat
dilihat pada SNI 1762-2012. Pada SNI 1762-2012, peta wilayah gempa
ditetapkan berdasarkan parameter gempa batuan dasar, yang terdiri
dari:
15
1. Ss (Percepatan batuan dasar perioda pendek 0,2 detik)
2. S1 (Percepatan batuan dasar perioda 1,0 detik)
Peta wilayah gempa di Indonesia berdasarkan parameter Ss dan
S1 dapat dilihat pada Gambar 2.1 dan Gambar 2.2
2.4.3. Spektrum Gempa
Respon spektum adalah suatu spektrum yang disajikan dalam
bentuk grafik atau plot antara periode getar struktur T, versus respon-
respon maksimum berdasarkan rasio redaman dan gempa tertentu.
Respon-respon maksimum dapat berupa simpangan maksimum
(spectral displacement, SD), kecepatan maksimum (spectral velocity,
16
SV) atau percepatan maksimum (spectral acceleration, SA) dan massa
struktur single degree of freedom (SDOF).
Berikut ini disajikan cara penentuan respon spektrum berdasarkan
SNI 1726-2012 :
a. Menentukan parameter percepatan tanah Ss (percepatan
batuan dasar periode pendek 0,2 detik) dan S1 (percepatan
batuan dasar periode 1,0 detik).
Parameter Ss dan S1 ditetapkan berdasarkan respons
spektrum percepatan 0,2 detik dan 1 detik dalam peta gerak tanah
seismik dengan kemungkinan 2 persen terlampaui dalam 50 tahun
sesuai dengan lokasi yang ditinjau. Misalnya untuk Bekasi, maka Ss
= 0,7 g dan S1= 0,3 g.
b. Menetukan Klasifikasi Situs
Berdasarkan sifat-sifat tanah pada situs, maka situs
diklasifikasikan sebagai kelas situs SA, SB, SC, SD, SE dan SF.
c. Menentukan faktor koefisien situs (Fa, Fv) dan menghitung
parameter spektrum respons percepatan yang disesuaikan
dengan pengaruh klasifikasi situs (SMS, SM1)
17
Tabel 2.2 Koefisien Situs, Fa
Kelas
situs
Parameter respons spektral percepatan gempa
(MCER) terpetakan pada perioda pendek, T=0,2
detik, SS
SS ≤ 0,25 SS = 0,5 SS = 0,75 SS = 1,0 SS ≥ 1,25
SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
SB 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
SC 1,2 1,2 1,1 1,0 1,0
SD 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0
SE 2,5 1,7 1,2 0,9 0,9
SF SSb
Catatan:
(a) Untuk nilai-nilai antara SS dapat dilakukan interpolasi linear
(b) SS = Situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifiik dan analisis
respons situs-spesifik
Tabel 2.3 Koefisien Situs, Fv
Kelas
situs
Parameter respons spektral percepatan gempa
(MCER) terpetakan pada perioda pendek, T=0,2
detik, SS
S1 ≤ 0,1 S1 = 0,2 S1 = 0,3 S1 = 0,4 S1 ≥ 0,5
SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
SB 1,0 1,0 1,0 1,0 1,
SC 1,7 1,6 1,5 1,4 1,30
SD 2,4 2,0 1,8 1,6 1,5
SE 3.5 3,2 2,8 2,4 2,4
SF SSb
Catatan:
(c) Untuk nilai-nilai antara S1 dapat dilakukan interpolasi linear
(d) SS = Situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifiik dan analisis
respons situs-spesifik
18
d. Menghitung Parameter Percepatan Spektrum Desain (SDS, SD1)
Parameter percepatan spektral desain untuk periode pendek,
SDS dan pada periode SD1, harus ditentukan melalui perumusan
berikut ini :
𝐒𝐃𝐒 =𝟐
𝟑𝑺𝑴𝑺................................................................................................................ (2.4)
𝐒𝐃𝟏 =𝟐
𝟑𝑺𝑴𝟏 ........................................................................... (2.5)
e. Menggambar Grafik Respons Spektrum Desain
Faktor 2/3 pada perhitungan SDS dan SD1 menunjukkan
bahwa respons spektrum tetap menggunakan Design Basic
Earthquake (DBE) yang nilainya 2/3 MCE. Dengan kata lain, respon
spektrum yang dihasilkan merupakan respons spektrum dengan
periode ulang gempa 500 tahun atau respons spektrum gempa yang
kemungkinan terlewati besarannya selama umur struktur bangunan
50 tahun adalah sebesar 10 persen.
2.5. Perencanaan Struktur
2.5.1. Beton
Beton merupakan fungsi dari bahan penyusunanya yang terdiri
dari bahan semen hidrolik (portland cement), agregat halus, air dan
bahan tambahan (admixture atau additive) (Mulyono, 2004). Mutu
beton adalah kualitas beton yang dinyatakan oleh kekuatan tekan beton
pada bidang permukaan beton.
19
Beton bertulang adalah suatu kombinasi antara beton dan baja
dengan fungsi tulangan baja untuk menyediakan kuat tarik yang tidak
dimiliki beton dengan luas tulangan dan jumlah tulangan tertentu untuk
memperoleh penampang yang berdasarkan berdasarkan asumsi bahwa
kedua material tersebut dapat bekerja bersama-sama dalam menahan
gaya yang bekerja.
Adapun sifat-sifat mekanik beton antara lain :
a. Kuat Tekan Beton
Beton memiliki sifat tekan yang kuat, maka mutu beton pada
umumnya hanya ditinjau terhadap kuat tekan beton tersebut. Kuat
tekan beton diberi notasi dengan fc’, yaitu kuat tekan silinder beton
yang disyaratkan pada waktu berumur 28 hari. Kuat tekan beton
normal antara 20-30 MPa, untuk beton prategang kuat tekannya 35-
42 MPa dan untuk beton mutu tinggi “ready mix” kuat tekannya
dapat mencapai 70 MPa yang biasanya digunakan untuk kolom-
kolom di tingkat bawah pada bangunan tinggi.
b. Kuat tarik beton
Perilaku beton pada saat diberikan beban aksial tarik agak
sedikit berbeda dengan perilakunya pada saat diberikan beban tekan.
c. Modulus Elastisitas (E)
Modulus elastisitas beton yaitu perbandingan antara tegangan dan
regangan. Nilai modulus elastisitas dapat ditentukan secara empiris,
yaitu dari kuat tekan beton. Semakin besar kuat tekan beton, maka
20
semakin besar pula nilai modulus elastisitasnya. Modulus elastisitas
beton dihitung berdasarkan rumus sesuai SNI 02-2847-2013 pasal
8.5.1 adalah sebagai berikut :
𝑬 = 𝟒𝟕𝟎𝟎√𝒇𝒄 .......................................................................... (2.6)
2.5.2. Baja Tulangan
Baja tulangan merupakan material berkekuatan tinggi yang
memiliki kekuatan tarik maupun tekan, kekuatan lelehnya kurang lebih
sepuluh kali dari kekuatan tekan struktur beton yang umum, atau seratus
kali dari kekuatan tariknya. Menurut SNI 03-2847-2013, tulangan yang
dapat digunakan pada emelen beton bertulang adalah baja tulangan dan
baja kawat.
Beton kuat di dalam menahan tekan tetapi lemah di dalam
menahan tarik. Oleh karena itu untuk menahan gaya tarik, diperlukan
suatu baja tulangan. Bentuk- bentuk baja tulangan untuk beton adalah:
1. Baja tulangan polos (BJTP)
Tulangan polos terkadang digunakan untuk tulangan geser, begel,
atau sengkang. Tegangan leleh (fy) minimum pada baja tulangan
polos biasanya sebesar 240 Mpa. Diameter tulangan polos biasanya
sebesar D6, D8, D10, D12, D14 dan D16.
2. Baja tulangan ulir / Deform (BJTD)
Baja tulangan ulir adalah jenis naja tulangan yang sisi luarnya
memiliki permukaan yang tidak rata, bersirip atay berukir. Baja
tulangan ulir lebih diutamakan pemakaiannya sebagai tulangan
21
longitudinal penampang beton struktur tujuannya untuk
mendapatkan lekatan yang baik antara beton dan baja tulangan.
Diameter tulangan ulir di pasaran umumnya adalah D10, D13, D16,
D19, D22, D25, D28, D32, D36. Adapun berikut ini beberapa sifat
penting dari baja yang banyak dipergunakan dalam perhitungan
struktur beton bertulang, antara lain:
a. Tegangan tarik leleh (fv)
Tegangan tarik leleh (fv) minimum pada baja tulangan ulir
biasanya sebesar 400 Mpa
b. Modulus Elastisitas (E)
Modulus elastisitas merupakan nilai perbandingan antara
tegangan dan regangan aksial dalam deformasi yang elastis,
sehingga modulus elastisitas menunjukkan kecenderungan
suatu material untuk berubah bentuk dan kembali lagi ke bentuk
semula bila diberi beban.
2.6. Kolom
2.6.1. Pengertian Kolom
Kolom adalah komponen struktur bangunan yang bertugas
menyangga beban aksial tekan vertikal dengan bagian tinggi yang
ditopang paling tidak tiga kali dimensi laterial terkecil (Dipohisodo,
1994). Menurut Krisnamurti (2013), kolom berfungsi sebagai elemen
struktur yang menyalurkan beban dari balok dan plat yanng diteruskan
ke tanah dasar melalui pondasi. Gaya dari balok dan plat yang
22
diteruskan berupa gaya aksial tekan dengan atau tanpa momen lentur,
maka dari itu, kolom sangat penting dalam menjamin suatu struktur
tidak mengalami keruntuhan total atau collapse.
Struktur dalam kolom dibuat dari besi dan beton. Besi adalah
material yang tahan tarikan, sedangkan beton adalah material yang
tahan tekanan. Gabungan kedua material ini dalam struktur beton
memungkinkan kolom atau bagian struktural lain seperti sloof dan
balok bisa menahan gaya tekan dan gaya tarik pada bangunan.
Kekuatan kolom dan daktilitasnya dipengaruhi oleh beberapa
hal seperti, pengaturan tulangan longitudinal dan transversal
(Sudarsana, 2010). Dalam mendesain struktur kolom hendaknya
mempehatikan prinsip “strong column weak beam”, yang berarti
desain kolom hendaknya lebih kuat dibandingkan balok karena
kemungkinan keruntuhan kolom merupakan faktor utama keruntuhan
struktur yang fatal.
Kolom portal harus dibuat terus menerus dari lantai bawah
sampai lantai atas, artinya letak kolom-kolom portal tidak boleh
digeser pada tiap lantai karena hal ini akan menghilangkan sifat
kekakuan dari struktur rangka portalnya. Jadi harus dihindarkan denah
kolom portal yang tidak sama untuk tiap lantai. Ukuran kolom makin
keatas boleh makin kecil sesuai dengan beban bangunan yang
didukungnya makin keatas juga makin kecil. Perubahan dimensi
23
kolom harus dilakukan pada lapis lantai, agar suatu lajur kolom
mempunyai kekakuan yang sama.
Menurut SNI 03-2847-2013, kolom harus dirancang untuk
menahan gaya aksial dari beban terfaktor pada semua lantai atau atap
dan momen maksimum dari beban terfaktor pada satu bentang lantai
atau atap bersebelahan yang ditinjau.
2.6.2. Jenis-Jenis Kolom
Menurut (McCormac & Brown, 2013; Wight & MacGregor,
2012) kolom terbagi atas dua jenis, yaitu kolom pendek dan kolom
langsing. Kolom pendek memiliki sifat dimana keruntuhan kolom
diakibatkan kegagalan material kolom tersebut. Sedangkan untuk
kolom langsing tipe kegagalannya ditentukan oleh tekuk (buckling)
yang terjadi. Dalam dunia konstruksi, pada umumnya kolom langsing
jarang digunakan. Hal ini dikarenakan kolom langsing akan
mengalami tekuk pada arah lateral akibat beban aksial yang terjadi.
Hal ini akan meningkatkan momen yang terjadi pada kolom sehingga
memperlemah kekuatan kolom terhadap gaya aksial yang dapat
diterimanya.
Menurut Wang (1986) dan Ferguson (1986) jenis-jenis kolom
ada tiga :
a. Kolom ikat (tie column)
b. Kolom spiral (spiral column)
c. Kolom komposit (composite column)
24
Dalam buku struktur beton bertulang (Istimawan dipohusodo,
1994) ada tiga jenis kolom beton bertulang yaitu :
a. Kolom segiempat atau bujur sangkar dengan tulangan
memanjang serta tulangan lateral berupa sengkang (tie column).
Kolom ini merupakan kolom beton yang ditulangi dengan batang
tulangan pokok memanjang yang pada jarak spasi tertentu diikat
dengan pengikat sengkang ke arah lateral. Tulangan ini berfungsi
untuk memegang tulangan pokok memanjang agar tetap kokoh
pada tempatnya
b. Kolom bundar dengan tulangan memanjang serta tulangan lateral
berupa sengkang bundar atau spiral (spiral column).
Bentuknya sama dengan yang pertama hanya saja sebagai
pengikat tulangan pokok memanjang adalah tulangan spiral yang
dililitkan keliling membentuk heliks menerus di sepanjang
kolom. Fungsi dari tulangan spiral adalah memberi kemampuan
kolom untuk menyerap deformasi cukup besar sebelum runtuh,
sehingga mampu mencegah terjadinya kehancuran seluruh
struktur sebelum proses redistribusi momen dan tegangan
terwujud.
c. Struktur kolom komposit
Merupakan komponen struktur tekan yang diperkuat pada arah
memanjang dengan gelagar baja profil atau pipa, dengan atau
tanpa diberi batang tulangan pokok memanjang.
25
Gambar 2.3 Jenis-jenis kolom, (a) kolom persegi, (b) kolom
bundar, (c) kolom komposit
Hasil berbagai eksperimen menunjukkan bahwa kolom
berpengikat spiral ternyata lebih tangguh daripada yang menggunakan
tulangan sengkang, seperti yang terlihat pada diagram Gambar 2.5.
Gambar 2.4. Hasil eksperimen kolom pengikat spiral
26
2.7. Pembebanan
2.7.1. Beban Mati (Dead Load / DL)
Beban mati merupakan berat sendiri maupun yang senantiasa
bekerja sepanjang waktu selama bangunan tersebut ada atau sepanjang
umur bangunan. Pada perhitungan berat sendiri ini seorang analisa
struktur tidak dapat menghitung secara tepat seluruh elemen yan ada
dalam konstruksi, seperti berat plafon, pipa-pipa ducting, dan lain-lain.
Semua metode untuk menghitung beban mati suatu elemen adalah
didasarkan atas peninjauan berat satuan material yang terlihat dan
berdasarkan volume elemen tersebut. Berat satuan (unit weight)
material secara empiris telah ditentukan dan telah dicantumkan pada
sumber-sumber yang dapat dipakai menjadi acuan seperti yang tertera
pada SNI 1727:2013 seperti Tabel 2.4.
Tabel 2.4. Jenis Beban Mati pada Gedung
27
2.7.2. Beban Hidup (Live Load)
Beban hidup adalah beban yang bisa ada atau tidak ada pada
struktur untuk suatu waktu yang diberikan. Meskipun dapat berpindah-
pindah, beban hidup masih dapat dikatakan bekerja secara perlahan-
lahan pada struktur. Beban yang diakibatkan oleh hunian atau
penggunaan (occupancy loads) atau struktur lain yang tidak termasuk
beban konstruksi dan beban lingkungan, seperti beban angin, beban
hujan, beban gempa, beban banjir, atau beban mati adalah beban hidup.
Beban yang diakibatkan oleh air hujan, juga temasuk ke dalam beban
hidup. Semua beban hidup mempunyai karakteristik dapat berpindah
atau, bergerak. Besarnya beban hidup lantai bangunan menurut SNI
1727:2013.ditunjukan pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5. Beban Hidup pada Gedung
2.7.3. Beban Gempa (Earthquake Load)
Besarnya beban gempa yang terjadi pada struktur bangunan
tergantung dari beberapa faktor yaitu, massa dan kekuatan struktur,
waktu getar alami dan pengeruh redaman dari struktur, kondidi tanah,
dan wilayah kegempaan dimana struktur bangunan tersebut didirikan.
28
Massa struktur bangunan merupakan faktor yang sangat penting, karena
beban gempa merupakan gaya inersia yang besarnya sangat tergantung
dari besarnya massa satruktur.
Tanah merupakan element yang terpenting untuk mengetahui
seberapa kuatmya beban gepa yang akan terjadi. Dengan mengetaui
jenis tanah kekuatan tanah, serta kerakteristiknya, dapat diketahui
beban gempa sehingga para ahli dapat merencanakan kekeuatan
struktur sesuai dengan analisis beban gempa yang telah dilakukan. Oleh
karena itu jauh sebalum bangunan itu dibangun terlebih dahulu
dilakukan penyelidikan terhadap tanah yang akan dibangun sebuah
struktur, dapat melakukannya dengan N-SPT atau sondir. Dari data
tanah dapat diketahui klasifikasi tanah situsnya yang merupakan salah
satu tahapan untuk mendapatkan analisis gempa. Berikut adalah
tahapan untuk mengetaui analiss gempa :
1. Menentukan kategori risiko struktur bangunan (I-IV)
2. Menentukan faktor keutamaan
3. Menentukan parameter gempa (Ss, S1)
4. Menentukan kelas situs (SA-SF)
5. Menentukan koefisien-koefisien situs dan parameter respons
spektral percepatan gempa maksimum
6. Menentukan spektrum respons desain
7. Menentukan kategori desain seismik (A-D)
8. Menentukan sistem dan parameter sistem (R,Cd,Ωo)
29
2.8. Kombinasi Pembebanan
Struktur, komponen, dan pondasi harus dirancang sedemikian rupa
sehingga kekuatan desainnya sama atau melebihi efek dari beban terfaktor
dalam kombinasi berikut sesuai dengan SNI 03-1726-2012 :
a. 1,4D
b. 1,2D + 1,6L +0,5(Lr atau R)
c. 1,2D + 1,6(Lr atau R) + (L atau 0,5R)
d. 1,2D+ 1,0W + L + 0,5(Lr atau R)
e. 1,2D + 1,0E + L
f. 0,9D + 1,0W
g. 0,9D + 1,0E
Pada SNI 1726-2012, untuk kombinasi dengan pengaruh beban gempa
untuk desain kekuatan adalah :
h. (1,2 + 0,2SDS)D + ρQE + L
i. (0,9 – 0,2SDS)D + ρQE + 1,6H
Sedangkan kombinasi dasar untuk desain tegangan ijin adalah:
j. (1,0 + 0,14SDS)D + H + F + 0,7ρQE
k. (1,0 + 0,10SDS)D + H + F + 0,525ρQE + 0,75L + 0,75(Lr atau R)
l. (0,6 + 0,14SDS)D + 0,7 ρQE + H
Keterangan:
D = beban mati (dead load)
L = beban hidup (live load)
30
Lr = beban hidup pada atap (roof live load)
R = beban air hujan (rain load)
W = beban angin (wind load)
H = beban tekanan tanah lateral, tekanan air dalam tanah atau tekanan berat
sendiri material (load due to lateral earth pressure, ground water
pressure, or pressure of bulk materials)
E = beban gempa (earthquake load)
F = beban tekanan fluida (load due to fluids with well-defined pressures
and maximum heights)
2.9. Simpangan
Simpangan (drift) adalah sebagai perpindahan lateral relative antara dua
tingkat bangunan yang berdekatan atau dapat dikatakan simpangan mendatar
tiap tiap tingkat bangunan (horizontal story to story deflection). Ada perbedaan
antara displacement dan drift, displacement adalah simpangan suatu lantai di
ukur dari dasar lantai sedangkan drift adalah simpangan suatu lantai di ukur
dari dasar lantai di bawahnya. Kekakuan bahan itu sendiri dipengaruhi oleh
modulus elastisitas bahan dan ukuran elemen tersebut. Dan modulus elastisitas
berbanding lurus dengan kekuatan bahan, maka semakin kuat bahan maka
bahan tersebut juga semakin kaku. Namun bahan yang terlalu kaku bisa
menjadi getas (patah seketika).
31
Suatu struktur harus memiliki kekakuan yang cukup sehingga
pergerakannya dapat dibatasi. Kekakua struktur dapat diukur dari besarnya
simpangan antar lantai (drift) bangunan, semakin kecil simpangan struktur
maka bangunan tersebut akan semakin kaku (Smith dan Coull, 1991).
Simpangan lateral dari suatu sistem struktur akibat beban gempa adalah
sangat penting yang dilihat dari tiga pandangan yang berbeda, menurut Farzat
Naeim (1989):
a. Kestabilan struktur
b. Kesempurnaan arsitektural dan potensi kerusakan bermacam-macam
komponen bukan stuktur
c. Kenyamanan manusia, sewaktu terjadi gempa bumi dan sesudah bangunan
mengalami gerakan gempa.
Berdasarkan SNI 03-1726-2012 Pasal 7.8.6., penentuan simpangan antar
lantai tingkat desain (Δ) harus dihitung sebagai perbedaan defleksi pada pusat
massa di tingkat teratas dan terbawah yang ditinjau seperti pada Gambar 2.5.
Apabila pusat massa tidak terletak segaris dalam arah vertikal, diijinkan untuk
menghitung defleksi di dasar tingkat berdasarkan proyeksi vertikal dari pusat
massa tingkat diatasnya. Jika desain tegangan ijin digunakan, Δ harus dihitung
menggunakan gaya gempa tingkat kekuatan tanpa reduksi untuk desain
tegangan ijin. Defleksi pusat massa di tingkat x (δx) (mm) harus ditentukan
dengan persamaan:
𝜹𝒙 = Cdδxe
𝑰𝒆 ............................................................................................... (2.7)
32
Keterangan:
Cd = faktor amplifikasi defleksi
δxe = defleksi pada lokasi yang ditentukan dengan analisis elastis
Ie = faktor keutamaan gempa
Gambar 2.5. Penentuan Simpangan antar Lantai berdasarkan
Gambar 5 pada SNI 03-1726-2012 Pasal 7.9.3.
Pada penentuan kesesuaian dengan batasan simpangan antar lantai
tingkat, diijinkan untuk menentukan simpangan antar lantai elastis (δxe)
menggunakan gaya desain seismik berdasarkan pada perioda fundamental
struktur yang dihitung tanpa batasan atas (CuTa). Simpangan antar lantai
tingkat desain (Δ) tidak boleh melebihi simpangan antar lantai tingka ijin (Δa)
seperti didapatkan dari Tabel 2.6 untuk semua tingkat.
33
Tabel 2.6 Simpangan antar lantai ijin
Keterangan:
Hsx = tinggi tingkat dibawah tingkat x
Sistem penahan gaya gempa yang terdiri dari hanya rangka momen pada
sruktur yang dirancang untuk kategori desain seismik D, E, atau F, simpangan
antar lantai tingkat desain (Δ) tidak boleh melebihi Δa/ρ untuk semua tingkat
dengan ρ adalah faktor redundansi.
2.10. Hubungan Tegangan-Regangan
2.10.1. Tegangan (σ)
Tegangan adalah besaran pengukuran intensitas gaya (P)
atau reaksi dalam yang timbul per satuan luas (A), maka persamaan
yang digunakan menurut (Singer, 1995) adalah:
σ =P
A ........................................................................................ 2.8
34
Tegangan normal dianggap positif jika menimbulkan suatu
tarikan (tensile) dan dianggap negatif jika menimbulkan penekanan
(compression).
2.10.2. Regangan (ɛ)
Regangan adalah perubahan ukuran dari panjang awal sebagai hasil
dari gaya yang menarik atau menekan pada material. Batasan sifat
elastis perbandingan tegangan regangan akan linier dan akan
berakhir pada titik mulur. Hubungan tegangan regangan tidak lagi
linier pada saat material mencapai batas fase sifat plastis. Rumus
untuk memperoleh satuan deformasi atau regangan yaitu dengan
membagi perpanjangan (I-Io) dengan panjang material mula-mula
(Io). Hal ini sesuai dengan pernyataan (Singer, 1995) dengan
rumusan:
ɛ =l−lo
lo .....................................................................................2.8
2.10.3. Hubungan Tegangan-Regangan
Hubungan tegangan-regangan beton perlu diketahui untuk
menurunkan persamaan-persamaan analisis dan desain juga
prosedur-prosedur pada struktur beton. Semakin tinggi mutu beton
maka akan semakin tinggi kurva tegangan-regangan yang
dihasilkan. Pengekangan pada beton dapat meningkatkan kuat
lentur, hal ini dikarenakan adanya tulangan (sengkang) yang
terpasang disepanjang bentang.
35
Kekuatan batas dari batang-batang beton bertulang dalam
lentur tergantung keadaan tegangan-regangan dari beton dan
bajanya. Berdasarkan kurva tegangan-regangan beton didapat tiga
kesimpulan:
1. Hubungan tegangan-regangan untuk beton adalah tidak linier,
tetapi kesalahan dalam pengasumsian kelinieran terhadap
tegangannya yang berkisar 1/3 dari nilai maksimumnya,
tidaklah serius. Ini dapat dibenarkan untuk penggunaan garis
lurus, tidak ada teori tarik yang berlaku untuk beban kerja pada
beton pratekan.
2. Regangan yang terjadi saat tegangan maksimum berkisar 0,002
untuk semua (kualitas) beton.
3. Regangan maksimum pada beton dapat bervariasi tergantung
kekuatan betonnya tetapi secara umum nilainya berkisar dari
0,0025 sampai 0,004.
Gambar 2.6 Hubungan Tegangan-Regangan (Hastomo, 2009)
36
2.11. ETABS
Etabs (Extended Three dimension Analysis of Building Systems)
adalah salah satu program komputer yang digunakan khusus untuk
perencanaan gedung dengan konstruksi beton, baja, dan komposit. Program
komputer ini dikembangkan oleh perusahaan CSI (Computers and
Struktures Inc) yaitu salah satu perusahaan software untuk perencanaan
struktur.
2.12. ABAQUS
2.11.1. Pengertian Abaqus
Software ABAQUS “Getting Strateed with Abaqus,
Interactive Edition”, dijelaskan bahwa Software ABAQUS adalah
paket program simulasi rekayasa yang kuat, didasarkan pada
metode elemen hingga, yang dapat memecahkan masalah mulai
dari analisis linier relative sederhana sampai simulasi nonlinier
yang paling menantang.
Abaqus menawarkan berbagai kemampuan untuk simulasi
aplikasi linier dan non linier. Permasalahan dengan beberapa
komponen dimodelkan dengan mengaitkan geometri masing-
masing komponen dengan model bahan yang sesuai dan
menentukan interaksi komponen. Dalam analisis nonlinier, Abaqus
otomatis memilih penambahan beban yang tepat dan toleransi
konvergensi dan terus menyesuaikan mereka selama analisis
37
uuntuk memastikan bahwa solusi yang akurat dan efisiensi
diperoleh.
Program ini dirancang sebagai alat simulasi untuk
keperluan umum, Abaqus dapat digunakan untuk mempelajari
lebih dari sekedar masalah struktural (stres/perpindahan). Program
ini dapat mensimulasikan masalah di berbagai bidang seperti
perpindahan panas, difusi massal, manajemen termal dari
komponen listrik (ditambah termal-listrik analisis), akustik,
mekanika tanah dan lain-lain.
2.11.2. Tahapan-tahapan analisis Abaqus
Dalam Abaqus “Getting Strateed with Abaqus, Interactive
Edition”, dijelaskan bahwa untuk menganalisis sampai selesai
dengan program Abaqus biasanya melalui tiga tahap yang berbeda
yaitu proses awal, simulasi dan proses akhir. Kemudian dari ketiga
tahap tersebut dihubungkan sehingga menjadi seperti Gambar 2.7.
38
Gambar 2.7. Tahapan menjalankan program Abaqus
175
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
a. Waktu getar struktur pada Mode 1 (Tcy) adalah sebesar 2,4243 detik, dan
waktu getar struktur pada Mode 2 (Tcx) adalah sebesar 2,198 detik, dimana
kontrol batasan waktu getar maksimum adalah sebesar 2,186 detik sesuai
dengan syarat Tc > Cu Ta sehingga batasan perioda struktur terpenuhi.,
b. Nilai simpangan maksimum arah X adalah 1,4 cm dan nilai simpangan
maksimum arah Y adalah sebesar 1,2 cm dengan syarat tidak melebihi
simpangan ijin sebesar 6,35 cm sehingga struktur tahan terhadap gempa.,
c. Tegangan maksimum sesuai data teoritis (Park and Paulay) sebesar 27,16
N/mm2 dan regangan maksimum sebesar 0,0022177.,
d. Tegangan maksimum sesuai hasil output ABAQUS CAE v6.14 sebesar
27,16 N/mm2 dan regangan maksimum sebesar 0,0024927.,
e. Kesalahan relatif regangan berdasarkan NSE sebesar 0,9999994 yang
mendekati 1 yang berarti hasil yang baik dan memiliki nilai yang
mendekati.,
f. Perbandingan regangan ultimate (µu) dan regangan leleh (µy) didapatkan
nilai daktilitas sebesar 2,826. Dikategorikan dalam kategori daktilitas
parsial karena nilai µ = 1,0-5,29.
176
5.2. Saran
a. Sebaiknya perlu dilakukan pengujian material terlebih dahulu yang akan
di input dalam pemodelan ABAQUS sehingga dapat memberikan hasil
output yang lebih akurat.,
b. Perlu dilakukan penelitian uji benda agar dapat digunakan sebagai data
pembanding yang lebih akurat dan menghindari kesalahan relatif yang
besar.
177
DAFTAR PUSTAKA
Amri, Fahmi. (2016). “Analisis Perilaku Kekuatan Kolom Semi Pracetak Akibat
Beban Aksial dan Beban Lateral”. Fakultas Teknik. Universitas Riau.
Ananda, Andre Rizky. (2018). “Pengaruh Variasi Bentuk Penampang Kolom pada
Perencanaan Struktur Atas Bangunan Hotel 10 Lantai”. Fakultas Teknik.
Universitas Negeri Semarang
Anonim. (2018). Daktilitas. http://duniatekniksipil.web.id/1141/memahami-
daktilitas-material/. 29 Maret 2018.
Badan Standarisasi Nasional. 2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa
Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, SNI 03-1726-2012.
Jakarta: Strandar Nasional Indonesia.
Badan Standarisasi Nasional. 2013. Beban Minimum Untuk Perancangan
Bangunan Gedung dan Struktur Lain SNI 1727:2013. Jakarta: Standar
Nasional Indonesia.
Badan Standarisasi Nasional. 2013. Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan
Gedung SNI 2847:2013. Jakarta: Standar Nasional Indonesia.
Indarto, Himawan; Andiyanto. Hanggoro. Tri. C & Putra. Kukuh. C. A. 2013.
Aplikasi SNI Gempa 1726:2012. Semarang.
Latifah, Ulinnuha dan Esti Nur Taufiq. (2016). “Redesain Struktur Gedung
Appartemen 23 Lantai + 1 Basement The Aspen Peak Residence Jalan
Ki Mangunsarkoro Semarang”. Fakultas Teknik. Universitas Negeri
Semarang. Semarang.
Maranatha. (2018). “Analisis Perilaku Struktur pada Model Gedung Tanpa Shear
Wall, Model Gedung dengan Shear Wall di Lift, dan Model Gedung disisi
Gedung”. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Semarang. Semarang.
Park, R and Paulay, T. (1975). “Reinforced Concrete Structures”. Canada: John
Wiley.
178
Putri, Vera Chania. (2016). “Evaluasi Perancangan Kolom Beton Bertulanng
dengan Merode Elemen Hingga”. Fakultas Teknik. Universitas Lampung.
Riza, Miftakhur. (2010). “Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS”.
Jakarta: ARSGroup.
Sudarsono, I Ketut; I Gede Gegiranang Wiryadi dan I Gede Adi S. (2017). “Analisis
Perilaku Hubungan Pelat-Kolom Tepi Struktur Pelat Datar Menggunakan
Concrete Damage Plasticity (CDP) Dalam Abaqus”. Universitas Udayana.
