7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
1/337
TUGAS AKHIR
PERBANDINGAN METODE SNI DAN AMERIKA
PADA PERANCANGAN
GEDUNG FAKULTAS KEDOKTERAN UNS SOLO
Disusun Oleh
RICKY REZKY SAPTA
08/269114/TK/34274
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
2/337
TUGAS AKHIR
PERBANDINGAN METODE SNI DAN AMERIKA PADA PERANCANGAN
GEDUNG FAKULTAS KEDOKTERAN UNS SOLO
dipersiapkan dan disusun oleh
Ricky Rezky Sapta
08/269114/TK/3427
telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
Pada tanggal : 24 Oktober 2012
Susunan Dewan Penguji
Dosen Pembimbing
Dr. -Ing. Ir. Djoko Sulistyo
Dosen Penguji I Dosen Penguji II
Dr. Ir. Muslikh, M.Sc, Ph.D Prof. Dr. Ir. Agus Taufik Mulyono, M.T.
Tugas Akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Tanggal ..
Mengetahui
K J T k ik Si il d Li k
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
3/337
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
4/337
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, oleh karena berkatNya
sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Perbandingan
Metode SNI dan Amerika pada perancangan Gedung Fakultas Kedokteran UNS
Solo ini.
Penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua
pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu penyelesaian
Tugas Akhir ini, diantaranya:
1.
Dr. -Ing. Ir. Djoko Sulistyo selaku dosen pembimbing.
2. Dr. Ir. Muslikh, M.Sc., Ph.D selaku dosen penguji.
3. Prof. Dr. Ir. Agus Taufik Mulyono, M.T selaku dosen penguji.
4.
Keluarga, khususnya mama yang selalu berhasil membuat saya tersenyum
saat menelpon.
5.
Forum.civilea.comyang telah menyediakan resourseberupa buku.
6. Teman-teman yang selama ini memberikan semangat.
7. Pihak-pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa di dalam Tugas Akhir ini, masih terdapat banyak
kekurangan. Oleh karena itu, penulis selalu terbuka terhadap diskusi serta kritik
membangun yang dapat disampaikan langsung kepada penulis atau melalui [email protected].
Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat.
mailto:[email protected]:[email protected]7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
5/337
v
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv
DAFTAR ISI .......................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ ix
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvi
DAFTAR NOTASI ............................................................................................ xvii
INTISARI ......................................................................................................... xxvi
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
A.
Latar Belakang .......................................................................................... 1
B.
Rumusan Masalah ..................................................................................... 4
C.
Tujuan ....................................................................................................... 4
D.
Manfaat ..................................................................................................... 4
E.
Batasan masalah ....................................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 7
A.
Persyaratan Dasar Perancangan Struktur .................................................. 7
1.
Keamanan dan kelayanan struktur (structural safety and
serviceability) ..................................................................................... 7
2.
Ekonomi (economics) ......................................................................... 9
B.
Perbedaan SNI dan ASCE 7-10 ................................................................ 9
1. Faktor Beban..................................................................................... 10
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
6/337
vi
9.
Faktor Keutamaan,I......................................................................... 14
C.
Perbedaan SNI dan ACI ......................................................................... 16
BAB III DASAR TEORI .................................................................................... 17
A.
Pembebanan ............................................................................................ 21
1.
Beban mati (Dead Load, D) ............................................................. 21
a.
Self weight(berat sendiri) .......................................................... 22
b.
Superimposed Dead Load(SDL, berat sendiri tambahan) ........ 22
2.
Beban lateral tanah (Lateral Load, H) .............................................. 22
3.
Beban air tanah (Fluid Load, F) ....................................................... 22
4.
Beban hidup (Live Load, L) .............................................................. 22
a.
Beban hidup pada tangga .......................................................... 23
b.
Beban hidup pada atap .............................................................. 23
5. Beban Angin ..................................................................................... 23
a.
Definisi ...................................................................................... 23
b.
Parameter Beban Angin ............................................................. 25
c.
Penerapan Beban Angin ............................................................ 27
6.
Beban Gempa ................................................................................... 29
a.
Faktor-faktor Pembebanan Gempa ............................................ 29
b.
Pemodelan Struktur ................................................................... 37
B.
Struktur Baja ........................................................................................... 45
1.
Batang Tarik dan Sambungan Baut .................................................. 45
a.
Leleh dan fraktur ....................................................................... 45
b.
Geser baut .................................................................................. 47
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
7/337
vii
3.
Panjang Penyaluran () dan Penanaman () Tulangan ................ 674.
Kelayanan (serviceability) ................................................................ 69
5.
Ketentuan Perancangan Balok Penahan Gempa ............................... 70
6.
Perancangan Elemen yang Menahan Lentur dan Gaya Aksial ......... 74
7.
Perencanaan Dinding Geser .............................................................. 80
BAB IV ANALISIS DAN DESAIN ................................................................... 82
A.
Perhitungan Pembebanan ....................................................................... 83
1.
Beban Mati ....................................................................................... 83
2.
Beban Lateral Tanah (Load due to Lateral Earth Pressure) ............ 86
3.
Beban Air Tanah (Fluid Load) ......................................................... 87
4.
Beban Hidup (Live Load) ................................................................. 87
5.
Beban Angin (Wind Load) ................................................................ 87
6.
Beban Gempa (Earthquake Load) .................................................... 89
a.
Faktor-faktor Pembebanan Gempa ............................................ 89
b.
Pemodelan Struktur ................................................................. 104
B.
Kombinasi Pembebanan ....................................................................... 117
1.
Kombinasi Beban Angin ................................................................ 118
2.
Kombinasi Beban Gempa ............................................................... 118
a.
Efek Gaya Gempa Arah Horisontal ......................................... 118
b.
Efek Gaya Gempa Arah Vertikal ............................................ 120
c.
Kombinasi Gempa Total ......................................................... 120
d.
Kombinasi Pembebanan Total ................................................. 121
C.
Perancangan Struktur Baja ................................................................... 123
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
8/337
viii
D.
Perancangan Struktur Beton ................................................................. 134
1.
Perancangan Balok ......................................................................... 134
a.
Perancangan Balok 3-H2-H3 ................................................... 135
b.
Perancangan Balok 4-K3-M3 .................................................. 148
c.
Perancangan Balok 5-H7-H8 ................................................... 160
d.
Perancangan Balok Induk Lainnya .......................................... 171
e.
Kelayanan (serviceability) ....................................................... 176
2.
Perancangan Kolom ........................................................................ 177
a.
Perancangan Kolom 1-K2-2 .................................................... 178
b.
Perancangan Kolom 1-F5-2 ..................................................... 192
3.
Perancangan Dinding Geser ........................................................... 208
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 231
A. Balok ..................................................................................................... 232
B.
Kolom ................................................................................................... 240
C.
Dinding geser ........................................................................................ 242
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 251
A.
Kesimpulan ........................................................................................... 252
B.
Saran 253
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
9/337
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Tampak depan ................................................................................. 1
Gambar 1.2. Denah lantai 1 ................................................................................. 2
Gambar 2.1. Perbandingan percepatan respons spektrum, , untuk berbagaiperiode, ...................................................................................... 14Gambar 3.1. Syarat exposure B......................................................................... 26
Gambar 3.2. Syarat exposure Dbagian a.......................................................... 26
Gambar 3.3. Syarat exposure Dbagian b.......................................................... 27
Gambar 3.4. Penerapan beban angin ................................................................. 28
Gambar 3.5. Faktor pembesaran torsi ................................................................ 41
Gambar 3.6. Fenomenashear lag...................................................................... 47
Gambar 3.7. Kerusakan Secara Tumpu ............................................................. 48
Gambar 3.8. Penentuan nilai
......................................................................... 49
Gambar 3.9. Geser blok ..................................................................................... 51
Gambar 3.10. Geser blok pada pelat .................................................................... 52
Gambar 3.11. Kelangsingan elemen tekan .......................................................... 53
Gambar 3.12. Tekuk pada komponen struktur tekan ........................................... 55
Gambar 3.13. Tahap analisis dari tampang dengan tulangan tarik ............... 58Gambar 3.14. Distribusi regangan untuk kontrol tarik dan tekan ........................ 60
Gambar 3.15. Faktor reduksi ............................................................................... 62
Gambar 3.16. Lebar efektif, , penampang balok .......................................... 64
Gambar 3.17. Lebar maksimum balok menurut ACI 21.5.1.4 ............................ 71
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
10/337
x
Gambar 4.7. Letak relatif pusat massa (CM) terhadap pusat kekakuan (CR) .... 93
Gambar 4.8. Denah lantai 1 untuk penentuan ketidakberaturan sudut dalam ... 99
Gambar 4.9. Denah bukaan struktur pada lantai 4 ........................................... 100
Gambar 4.10. Pemeriksaan ketidakberaturan vertikal geometri ........................ 102
Gambar 4.11. Parameter gaya lateral ekivalen .................................................. 105
Gambar 4.12. Distribusi horisontal gaya geser tiap lantai ................................. 108
Gambar 4.13. Analisis ragam (modal) ............................................................... 109
Gambar 4.14. Parameter spektrum respons ragam ............................................ 110
Gambar 4.15. Respons spektrum desain ............................................................ 113
Gambar 4.16. Titik referensi penentuan nilai ................................................. 114
Gambar 4.17. Beban angin yang ditinjau .......................................................... 118
Gambar 4.18. Kombinasi pembebanan gaya lateral ekivalen ............................ 120
Gambar 4.19. Rencana sambungan baut ............................................................ 124
Gambar 4.20. Nilai untuk tahanan tumpu profil/pelat .................................. 126Gambar 4.21. Kerusakan secara geser blok ....................................................... 127
Gambar 4.22. Profil siku ganda 2L.50.50.5 ....................................................... 129
Gambar 4.23. Profil siku ganda 2L.60.60.6 ....................................................... 132
Gambar 4.24. Tata cara penamaan balok ........................................................... 135
Gambar 4.25. Output diagram gaya untuk balok 3-7J-8J .................................. 136
Gambar 4.26. Idealisasi diagram geser dan momen balok 3-7J-8J ................... 136
Gambar 4.27. Penurunan rumus untuk Nilai pada Jarak dari ................... 138Gambar 4.28. Rencana penulangan balok 3-H2-H3 .......................................... 148
Gambar 4.29. Output diagram gaya untuk balok 4-K3-M3 ............................... 149
G b 4 30 Id li i d i di d b l k 4 K3 M3 149
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
11/337
xi
Gambar 4.38. Output diagram gaya untuk kolom 1-K2-2 ................................. 178
Gambar 4.39. Penampang kolom 1-K2-2 .......................................................... 180
Gambar 4.40. Penomoran tulangan serta penentuan jarak dari garis netral ....... 182
Gambar 4.41. Rekapitulasi nilai balok pada ujung atas dan bawah kolom 1-K2-2 ............................................................................................ 186
Gambar 4.42. Luas efektif,, dari kolom 1-K2-2.......................................... 191Gambar 4.43. Detail penulangan kolom 1-K2-2 ................................................ 192
Gambar 4.44. Outputdiagram gaya untuk kolom 1-F5-2 .................................. 193
Gambar 4.45. Penampang kolom 1-F5-2 ........................................................... 194
Gambar 4.46. Penomoran tulangan serta penentuan jarak dari garis netral ....... 196
Gambar 4.47. Penampang kolom 1-F5-2 dimensi 800 800........... 199Gambar 4.48. Rekapitulasi nilai balok pada ujung atas dan bawah kolom 1-
K2-2 ............................................................................................ 203
Gambar 4.49. Detail penulangan kolom 1-F5-2 ................................................ 208
Gambar 4.50. Rancangan awal dinding geser .................................................... 209
Gambar 4.51. Rancangan baru dinding geser .................................................... 210
Gambar 4.52. Rancangan awal penulangan pada badan dinding geser ............. 212
Gambar 4.53. Penentuan pusat plastis dinding geser ......................................... 213
Gambar 4.54. Kombinasi ...................................................................... 219Gambar 4.55. Kombinasi ...................................................................... 223
Gambar 4.56. Detail penulangan dinding geser ................................................. 230
Gambar 5.1. Perbandingan penulangan balok lantai 1 .................................... 232
Gambar 5.2. Perbandingan penulangan balok lantai 2 dan lantai 3 ................. 233
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
12/337
xii
Gambar 5.11. Perbandingan penulangan dinding geser dengan panjang sisi yang
berbeda yaitu 2750dan 4300..................................... 243Gambar 5.12. Perbandingan penulangan dinding geser dengan panjang sisi yang
berbeda yaitu 2750dan 4300..................................... 244
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
13/337
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Perbandingan kombinasi pembebanan SNI dan ASCE ................... 10
Tabel 2.2. Nilai faktor beban hidup, , untuk berbagai jenis elemen ........... 11Tabel 2.3. Perbandingan faktor reduksi, , menurut SNI dengan ACI, AISC. 12
Tabel 2.4. Faktor keutamaan bangunan,I, menurut SNI .................................. 15
Tabel 3.1. Faktor keutamaan bangunan ............................................................ 21
Tabel 3.2. Koefisien tekanan internal, GCpi (internal pressure coefficient) .... 28
Tabel 3.3. Koefisien Situs, .......................................................................... 30Tabel 3.4. Koefisien situs, .......................................................................... 30
Tabel 3.5. Kategori desain seismik berdasarkan parameter ............................. 34
Tabel 3.6. Kategori desain seismik berdasarkan parameter ............................. 34
Tabel 3.7. Periode yang digunakan .................................................................. 35
Tabel 3.8. Nilai parameter periode pendekatan Ctdanx.................................. 35
Tabel 3.9. Koefisien untuk batas atas pada periode yang dihitung, ........... 36
Tabel 3.10. Prosedur analisis yang digunakan ................................................... 38
Tabel 3.11. Simpangan ijin antar lantai, ..................................................... 44
Tabel 3.12. Sifat mekanis baja struktural ........................................................... 46
Tabel 3.13. Tegangan nominal geser baut .......................................................... 48
Tabel 3.14. Jarak tepi minimum dari pusat lubang ke tepi sambungan, inch..... 50
Tabel 3.15. Jarak tepi minimum dari pusat lubang ke tepi sambungan, mm...... 50
Tabel 4.1 Beban Hidup yang Digunakan ........................................................ 88
Tabel 4.2. Nilai perpindahan (mm) untuk gempa arahy dany......................... 93
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
14/337
xiv
Tabel 4.7. Tinjauan ketidakberaturan struktur secara torsi untuk gempa arah y
denganperpindahan massa +5%L* arah sumbu-x.......................... 97
Tabel 4.8. Tinjauan ketidakberaturan struktur secara torsi untuk gempa arah y
denganperpindahan massa -5%L* arah sumbu-x........................... 97
Tabel 4.9. Nilai faktor pembesaran momen torsi tak terduga .......................... 98
Tabel 4.10. Pemeriksaan terhadap weak dan mass Irregularity arahx............ 101
Tabel 4.11. Pemeriksaan terhadap weak dan mass Irregularity arahy............ 101
Tabel 4.12. Kesimpulan ketidakberaturan yang dimiliki sistem ...................... 103
Tabel 4.13. Distribusi horisontal gaya geser .................................................... 108
Tabel 4.14. Nilai percepatan respons spektral untuk berbagai periode ............ 112
Tabel 4.15. Simpangan ijin di titik referensi A gempa arahx....................... 114
Tabel 4.16. Simpangan Ijin di Titik Referensi B Gempa ArahX.................. 115
Tabel 4.17. Simpangan ijin di titik referensi C gempa arahx....................... 115
Tabel 4.18. Simpangan ijin di titik referensi D gempa arahx....................... 115
Tabel 4.19. Simpangan ijin di titik referensi A gempa arahy....................... 116
Tabel 4.20. Simpangan ijin di titik referensi C gempa arahy....................... 116
Tabel 4.21. Simpangan ijin di titik referensi E gempa arahy....................... 116
Tabel 4.22. Kapasitas Profil Siku Ganda untuk Berbagai Jumlah Baut ........... 128
Tabel 4.23. Pemilihan tulangan longitudinal .................................................... 140
Tabel 4.24. Pemilihan tulangan longitudinal .................................................... 142
Tabel 4.25. Pemilihan tulangan longitudinal .................................................... 153
Tabel 4.26. Luas tulangan untuk menyediakan momen kapasitas, ......... 154
Tabel 4.27. Pemilihan tulangan longitudinal .................................................... 166
T b l 4 28 H il b l k 400 600 172
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
15/337
xv
Tabel 4.35. Rekapitulasi nilai dan balok pada ujung atas dan bawahkolom 1-K2-2 ................................................................................ 187
Tabel 4.36. Pemeriksaan terhadap persyaratan dalam Persamaan (3-115) ...... 187
Tabel 4.37. Rekapitulasi gaya tekan beton serta momen terhadap ................... 196
Tabel 4.38. Besarnya gaya serta momen yang timbul pada kolom 1-F5-2 ...... 197
Tabel 4.39. Kapasitas kolom 1-F5-2 dimensi 700 700................ 198Tabel 4.40. Gaya tekan beton serta momen terhadap sumbu-xdan Sumbu-y.. 199
Tabel 4.41. Besarnya gaya serta momen yang timbul pada kolom 1-F5-2 ...... 200
Tabel 4.42. Kapasitas kolom 1-F5-2 dimensi 800 800................ 200Tabel 4.43. Rekapitulasi nilai
dan
balok pada ujung atas dan bawah
kolom 1-K2-2 ................................................................................ 203
Tabel 4.44. Pemeriksaan terhadap persyaratan pada persamaan (3-115) ......... 204
Tabel 4.45. Kuat beton, , untuk penentuan pusat plastis terhadap sumbu-x 214
Tabel 4.46. Kuat baja, , untuk penentuan pusat plastis terhadap sumbu-x.. 215
Tabel 4.47. Kuat beton,
, untuk penentuan pusat plastis terhadap sumbu-x 216
Tabel 4.48. Kuat baja, , untuk penentuan pusat plastis terhadap sumbu-x.. 217Tabel 4.49. Perhitungan kekuatan dinding geser menahan 3............ 222
Tabel 4.50. Perhitungan kekuatan dinding geser menahan 2............ 225
Tabel 5.1. Perbandingan kondisi existingdan redesignuntuk ....................... 237
Tabel 5.2. Perbandingan kondisi existingdan redesignuntuk ....................... 238
Tabel 5.3. Perbandingan kondisi existingdan redesignuntuk ....................... 239
Tabel 5.4. Perbedaan Nilai beban PPUG 1983 dengan ASCE 7-10 .............. 245
Tabel 5.5. Perbandingan parameter gaya gempa pada percepatan ................. 249
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
16/337
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Koefisien dan Faktor untuk Sistem Penahan Gaya Gempa
Lampiran 2 Peta Gempa RSNI 03-1726-xxxx
Lampiran 3 Gambar Tampak Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo
Lampiran 4 Denah Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo
Lampiran 5 Rencana Kolom Fakultas Kedokteran UNS Solo
Lampiran 6 Rencana Balok Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo
Lampiran 7 Rencana Atap Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo
Lampiran 8 HasilRedesignBalok, Kolom dan Dinding Geser
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
17/337
xvii
DAFTAR NOTASI
Panjang blok beton yang tertekan (). Percepatan puncak batuan dasar (). Luas bruto penampang baut (). Luas penampang beton (). Luas kotor dari dinding geser yang nilainya tidak boleh lebih dari
hasil kali ketebalan,, dengan lebar, , dari dinding geser().
Luas efektif dari penampang (). Luas kotor dari penampang (). 0,85(). Luasan yang dikelilingi oleh pusat dari tulangan transversalterluar (
).
Luas tulangan tarik ()., Luas tulangan minimum (). Luas tulangan pada kondisi balanced (). Luas tulangan transversal yangdibutuhkan untuk mengikattulangan-tulangan utama (
).
Luas tulangan tekan (). Luas tulangan transversal untuk menahan torsi (). Luas tulangan transversal untuk menahan geser ().+ Luas tulangan transversal yang dibutuhkan untuk menahan
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
18/337
xviii
Letak garis netral dari serat tekan beton terluar (). Letak garis netral dari setar tekan beton terluar pada keadaaanbalanced(). Letak garis netral dari setar tekan beton terluar saat terjadikontrol tekan (compression controlled) (
).
Letak garis netral dari setar tekan beton terluar saat terjadikontrol tarik (tension controlled) ()., Lebar elemen penahan (kolom) (). Gaya tekan beton ().
Faktor amplifikasi defleksi.
Pusat massa dari bangunan. Pusat kekakuan dari bangunan. Gaya tekan yang dihasilkan oleh tulangan (). Koefisien respons gempa.
Parameter pediode pendekatan.
Koefisien untuk pediode batas atas pada perhitungan periode. Faktor distribusi gaya gempa lateral. Tinggi efektif dari balok (). Diameter tulangan ().
Tebal setiap lapisan antara kedalaman 0 sampai 30 m()
.
Diameter sengkang (). Ketebalan total dari lapisan tanah non-kohesif utnuk kedalaman30 m paling atas ().
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
19/337
xix
Eksentrisitas yaitu jarak dari pusat massa () ke tempatbekerjanya resultan gaya (). Eksentrisitas yaitu jarak dari tempat bekerjanya ke pusatplastis penampang ().
Jarak dari tempat bekerjanya
ke tulangan tarik terluar (
).
, Eksentrisitas pada sumbu-xdan sumbu-y (). Beban gempa (earthquake load) (). Modulus elastis (). Efek dari gempa arah horisontal ().
Efek dari gempa arah vertikal (
).
Mutu beton (). Tegangan leleh tulangan transversal (). Beban air tanah (fluid load) (). Koefisien situs untuk percepatan periode singkat, . Tegangan kritik (). Tegangan kritik untuk tekuk lentur arah sumbu-y (). () Tegangan tekuk elastis (). Bagian dari geser dasar seismik yang timbul di tingkat i. () Tegangan nominal geser (). Tegangan batas (). Koefisien situs untuk percepatan periode 1 detik, .
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
20/337
xx
Tinggi penampang (). , Tinggi dari dasar sampai ke Tingkat iataux (). Jarak horisontal maksimum antar lengan tulangan transversal().
Tinggi struktur (
).
Tinggi tingkat di bawah Tingkatx (). Beban lateral tanah (earth pressure) (). Faktor keutamaan. Konstanta puntir ().
Eksponen yang terkait dengan periode struktur.
Faktor panjang efektif. Faktor arah angin. Faktor beban hidup yang dimiliki oleh elemen. Indeks tulangan transversal.
Faktor topografi.
Rasio kelangsingan modifikasi. Rasio kelangsingan profil gabungan dalam arah tekuk yangditinjau. Panjang balok (
).
Panjang sambungan dalam arah tarik (). Panjang penyaluran dalam daerah tarik (). Panjang penyaluran dalam daerah tekan (). B b ih d i b l k ( )
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
21/337
xxi
Beban hidup tereduksi per yang didukung oleh elemen (). Beban hidup pada atap (roof live load) (). 0,85
Momen nominal dari elemen (
.
).
Jumlah momen balok pada pertemuan balok (.). Jumlah momen kolom pada pertemuan kolom (.). Momen lentur yang mungkin dimiliki oleh elemen denganmenggunakan tegangan tarik baja 1,25(.).
,
Momen lentur yang mungkin dimiliki oleh kolom pada ujung
bawah dengan menggunakan tengan tarik baja 1,25(.)., Momen lentur yang mungkin dimiliki oleh kolom pada ujungatas dengan menggunakan tengan tarik baja 1,25(.). Torsi bawaan (inherent torsion) (.).
Torsi tak terduga (accidental torsional) (
.
).
Momen puntir per satuan panjang yang bekerja pada sumbuvertikal dari bangunan (.). Momen terfaktor (.). Momen pada kolom terhadap sumbu-x (.).
Momen pada kolom terhadap sumbu-y (
.
).
Jumlah batang atau kawat yang disalurkan di sepanjang bidangbelah. Besarnya gaya tekan atau tarik yang bekerja sejajar sumbu
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
22/337
xxii
Indeks plastisitas. , Beban angin hisap (leeward) (). Beban terfaktor (). , Beban angin tekan (windward) (). Efek dari gaya gempa arah horisontal (). Jari-jari girasi (). Jari-jari girasi minimum (). Beban hujan (rain load) (). Faktor modifikasi respons. Kuat nominal baut (). () Jarak dari pusat ke pusat lubang (). Jarak maksimum sumbu ke sumbu tulangan transversal yang
dipasang sepanjang
(
).
Jarak vertikal antar sengkang (). Percepatan respons spektrum (). Parameter percepatan respons spektral pada periode pendek,redaman 5 persen ().
Parameter percepatan respons spektral pada periode 1 detik,
redaman 5 persen (). Percepatan respons spektral pada periode pendek yangsudah disesuaikan terhadap pengaruh Kelas Situs ().
k l d i d d ik
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
23/337
xxiii
Gaya tarik baja (). Periode fundamental struktur (). Periode bangunan pendekatan (). Periode yang dihitung menggunakan programfinite element ().
. Torsi terfaktor yang dihasilkan dari analisis struktur (.). Koefisien reduksi. Kecepatan rata-rata gelombang geser (/).
Kecepatan gelombang geser lapisan i(
/
).
Gaya geser dasar seismik (). Gaya geser yang mampu dikerahkan oleh beton (). Kuat geser rencana (). Kecepatan angin tercepat ().
Geser nominal (
).
Kuat geser yang mampu dimiliki oleh dinding geser dalam arahyang ditinjau (). Gaya geser yang mampu dikerahkan oleh tulangan geser (). Gaya geser maksimum yang mampu dikerahkan oleh tulangantransversal (
).
Gaya geser yang terjadi ketika bangunan bergoyang dari kiri kekanan atau sebaliknya dan menganggap bahwa terjadi sendi
plastis pada ujung-ujung elemen ().
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
24/337
xxiv
Beban angin (wind load) (). Berat seismik efektif (). Parameter periode pendekatan. Koordinat pusat geser ().
Koordinat pusat geser (
).
Koefisien yang nilainya tergantung dari perbandingan tinggi,,dengan lebar dinding geser, . Rata-rata perpindahan di titik terjauh struktur di Tingkat xyangdihitunga dengan mengasumsikan = 1().
Perpindahan maksimum di Tingkat x yang dihitung dengan
mengasumsikan = 1(). Besarnya perpindahan rencana pada puncak dari strukturpenahan gempa (). Defleksi pada lokasi yang disyaratkan dengan menggunakananalisis elastik (
).
Regangan pada serat terluar beton. Regangan pada tulangan baja. Regangan leleh baja. Simpangan antar lantai desain ().
Besarnya pergeseran garis netral dari pusat penampang kolom
(). Faktor beban hidup menurut SNI 03-1729-2002. Faktor reduksi.
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
25/337
xxv
Perbandingan luas tulangan terhadap luas efektif beton. Distribusi tulangan horisontal pada badang dinding geser . Distribusi tulangan vertikal pada badang dinding geser. Faktor pelapis tulangan.
Faktor ukuran tulangan.
Faktor yang menunjukkan lokasi dari tulangan.
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
26/337
xxvi
INTISARI
Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo merupakan gedung 8 l antai dan 1
basement dengan panjang 72 m dan lebar 50,4 m. Gedung yang awalnya
dirancang dengan menggunakan SNI (Standardisasi Nasional Indonesia) ini,
dirancang ulang menggunakan Standar Amerika terbaru seperti Minimum Design
Loads for Buildings and Other Structures, ASCE (American Society of Civil
Engineer) 7-10; Building Code Requruiments for Structural Concrete, ACI
(American Concrete Institute) 318M-11; serta Specification for Structural SteelBuildingsANSI/AISC (American Institute of Steel Construction) 360-10.
Perancangan dimulai dengan pemodelan struktur menggunakan metode statik
ekivalen dan response spectrumsesuai dengan kondisi asli bangunan. Outputdari
pemodelan kemudian digunakan untuk merancang atap dan elemen-elemen
struktural seperti balok, kolom serta dinding geser.
Hasil analisis menunjukkan bahwa standar pembebanan Amerika memiliki
tingkat keamanan yang lebih besar dibandingkan SNI. Tingkat keamanan ini
diperlihatkan dengan perbedaan nilai faktor modifikasi respons, gaya geser dasar
minimum, efek gempa arah vertikal, faktor redundansi , f aktor keutamaan dan
kala ulang gempa yang mengakibatkan gaya internal elemen struktur yang
dirancang menggunakan standar Amerika lebih besar dibandingkan SNI. Besarnya
tingkat keamanan pada Standar Amerika terbaru mengakibatkan elemen yang
dirancang menggunakan material yang lebih banyak. Balok dimensi 500 mm
800 mm memiliki persentase tulangan 1,34% jika dirancang menggunakan SNI
sementara jika menggunakan Standar Amerika berkisar 1,80% hingga 2,14%.Kolom dimensi 700 mm 700 mm memerlukan 1,24% tulangan jika
menggunakan SNI, sementara jika menggunakan Standar Amerika, kolom dengan
ukuran yang sama tidak mampu menahan kombinasi beban aksial dan momen
sehingga ukurannya harus diperbesar menjadi 800 mm 800 mmdengan 1,19%
tulangan. Dinding geser dengan panjang 2750 mmdalam 2 arah yang tegak lurus
membutuhkan 1,91% tulangan jika menggunakan SNI dan 1,04% jika
menggunakan Standar Amerika.
Kata kunci: perancangan, SNI, ASCE, ACI, AISC, statik, ekivalen, response,
spectrum
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
27/337
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo merupakan gedung yang dibangun
dengan 8 lantai serta 1 lantai basement, memiliki struktur utama berupa beton
bertulang. Tampak depan dari gedung ini ditunjukkan pada Gambar 1.1, dan
denah lantai 1 di tunjukkan pada Gambar 1.2. Gambar lengkap dari struktur
meliputi, gambar tampak, denah, rencana kolom, balok dan atap ditunjukkan pada
Lampiran 3 sampai 7.
Gambar 1.1. Tampak depan
2
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
28/337
2
Code Requirements for Structural Concrete, American Concrete Institute
tahun 1999 (ACI 318-99).
3. SNI 03-1726-2002 Standar Perencanaan Ketahanan G empa untuk Struktur
Bangunan Gedung. Peraturan ini mengacu pada peraturan gempa Amerika,
yaitu Uniform Building Code (UBC) tahun 1997.
4.
Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung (PPUG) 1983.
Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo dirancang berdasarkan standar dan
peraturan-peraturan tersebut di atas.
G b 1 2 D h l t i 1
3
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
29/337
3
1.
27 Desember 1999 - Load and R esistance Factor Design (LRFD)
Specification for Structural Steel Buildings.
2. 17 Desember 2001 - Supplement No. 1 t o the Specification adopted June 1,
1989.
3. 9 Maret 2005 - ANSI/AISC 360-05 - Specification for Structural Steel
Buildings.
4.
2010- Specification for Structural Steel Buildings (ANSI/AISC 360-10).
Standar ACI 318 juga sudah mengalami perubahan sebanyak 5 kali sejak tahun
1999 yaitu, ACI 318-99, ACI 318-02, ACI 318-05, ACI 318-08 dan ACI 318-11.
Pada tahun tahun 2000 peraturan UBC digantikan oleh peraturan International
Building Code(IBC). UBC telah mengalami perubahan sebanyak enam kali sejak
tahun 1997 yaitu UBC 1997, IBC 2000, IBC 2003, IBC 2006, IBC 2009 dan IBC
2012. Hal inilah yang melatarbelakangi dilakukannya perancangan ulang terhadap
Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo, yaitu dibutuhkannya suatu peraturan
yang up to date.
Pada tugas akhir ini digunakan tiga acuan utama serta satu acuan tambahan
terbaru pada proses perancangan ulang Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo
yaitu:
1.
Pembebanan menggunakan Minimum Design Loads for Buildings and Other
Structures, ASCE 7 tahun 2010 ( ASCE 7-10). Aturan ini mencakup semua
pembebanan yang diterima oleh struktur meliputi, beban mati, beban hidup,
beban letaral tanah, beban air tanah, beban angin serta beban gempa. Khusus
untuk pembebanan gempa, ASCE tidak memberikan penjelasan secara
lengkap namun pembaca langsung diminta untuk membaca publikasi dari
4
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
30/337
4
kuda-kuda meliputi perancangan batang tarik dan tekan dan perancangan
sambungan.
3. Perancangan beton menggunakan peraturan Building Code Requirements for
Structural Concrete tahun 2011 (ACI 318M-11). Acuan ini digunakan dalam
perancangan balok, kolom serta dinding geser (shear wall).
B. Rumusan Masalah
Permasalahan dalam tugas akhir ini yaitu bagaimana mengaplikasikan
peraturan terbaru dengan metode LRFD dalam perancangan gedung sehingga
didapatkan perbandingan hasil antara peraturan yang lama (yang digunakan dalam
merancang gedung) terhadap peraturan terbaru. Diakui bahwa peraturan/standar
terbaru di negara lain, dalam hal ini Amerika, tidak dapat serta-merta
diaplikasikan di Indonesia, namun karena belum tersedia peraturan/standar
Indonesia yang setara dengan peraturan/standar terbaru tersebut, maka
peraturan/standar terbaru dari Amerika di atas digunakan tanpa modifikasi.
C. Tujuan
Tujuan dari penyusunan tugas akhir ini yaitu:
1. Memahami aplikasi peraturan terbaru dalam perancangan bangunan gedung.
2. Membandingkan hasil yang diperoleh dari peraturan lama dan peraturan baru.
D.
Manfaat
Manfaat dari penyusunan tugas akhir ini adalah dapat menerapkan standar terbaru
pada perancangan gedung dengan tingkat keamanan sesuai dengan kebutuhan
pada saat ini (real time).
5
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
31/337
5
penghalang tersebut berosilasi, dapat diabaikan. Jika efek dari turbelensi udara
serta vortex shedding pada bangunan besar, maka biasanya dilakukan Wind
Tunnel Procedure yaitu pengujian di laboratorium dengan membuat bangunan
asli dan sekitarnya dalam ukuran kecil.
4. Beban angin yang ditinjau padaGambar 3.4 hanya kasus 1 dan 3.
5.
Beban hidup yang berpartisipasi dalam pembebanan gempa diestimasi sebesar
45% dari total beban hidup.
6. Penambahan dimensi elemen dari dimensi awal perancangan tidak diikuti oleh
penambahan berat dari struktur. Berat struktur sebelum dan sesudah
penambahan dimensi elemen dianggap sama.
7.
Perancangan dilakukan dengan menggunakan standar terbaru tanpa adanya
modifikasi.
8. Perancangan elemen hanya dilakukan pada struktur rangka atap dan struktur
beton bertulang yang termasuk dalam upper structure dan termasuk dalam
komponen struktural meliputi balok induk, kolom serta dinding geser. Tidak
dilakukan perancangan terhadap tangga dan pelat lantai.
7
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
32/337
7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Persyaratan Dasar Perancangan Struktur
Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada perancangan sebuah gedung yaitu,
kekuatan dan kenyamanan, kelayanan, ketahanan (durability), ekonomis serta
estetika (aesthetics). Faktor kenyamanan, kelayanan s erta ekonomi dijelaskan
sebagai berikut (Wight, MacGregor; 2010):
1. Keamanan dan kelayanan struktur (structural safety and serviceability)
Bangunan yang dirancang, tidak boleh mengalami keruntuhan selama proses
konstruksi maupun selama umur (pemakaian) bangunan tersebut. Pada tugas akhir
ini digunakan metode perancangan kuat batas (limit states design) yaitu suatu
keadaan dengan struktur atau elemen struktur tidak mampu lagi menahan beban
pada kondisi yang direncanakan (unfit for its intended use). Kondisi batas (limits
states)dapat dikelompokkan ke dalam tiga kelompok dasar yaitu:
a.
Ultimate limit states (ULS). ULS merupakan suatu keadaan batas ketika
terjadi keruntuhan dari sebagian atau semua elemen. Keruntuhan semacam ini
hanya boleh terjadi dalam probabilitas yang sangat kecil (very low probability)
karena dapat berakibat pada hilangya nyawa manusia atau kerugian finansial
yang sangat besar. ULS terbagi dalam beberapa kelompok seperti berikut:
1)
Hilangnya keseimbangan (loss of equilibrium) yang dapat terjadi pada
sebagian atau keseluruhan struktur. Keruntuhan semacam ini dapat terjadi
jika reaksi yang dibutuhkan untuk keseimbangan tidak muncul misalnya
d b d f d i k k d l h i i
8
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
33/337
8
(torsional failure) yang dapat mengakibatkan kegagalan dari sebagian atau
keseluruhan bangunan.
3) Keruntuhan berkelanjutan (progressive collapse). Pada beberapa struktur,
satu atau lebih elemen dapat menerima beban yang berlebihan yang
menyebabkan elemen itu runtuh. Beban yang awalnya ditanggung oleh
elemen yang gagal tersebut kemudian ditransfer ke elemen lain yang
berdekatan sehingga menyebabkan keruntuhan selanjutnya. Keruntuhan
semacam inilah yang disebutprogressive collapse.
4) Ketidakstabilan (instability) yang diakibatkan oleh deformasi struktur.
Salah satu contoh yaitu buckling yang terjadinya pada kolom langsing
(slender column).
5)
Kelelahan (fatigue) merupakan kegagalan yang tejadinya jika beban yang
bekerja terjadi secara berulang-ulang misalnya pada dek jembatan.
b. Serviceability Limit States(SLS). Gangguan pada fungsi struktur, tetapi tidak
sampai mengakibatkan keruntuhan merupakan contoh dari SLS. Hal yang
tercakup dalam SLS diantaranya:
1)
Defleksi berlebihan (excessive deflections) pada kondisi layan. Excessivedeflection dapat menyebabkan mesin tidak berfungsi sebagaimana
mestinya, pelat lantai melengkung sehingga tidak nyaman dipandang dan
dapat menyebabkan kerusakan elemen nonstruktural. Sebagai contoh, atap
dari bangunan yang terdefleksi ketika digenangi oleh air hujan
menyebabkan kedalaman air yang tergenang bertambah, sehinggamenambah besarnya defleksi yang terjadi. Air yang menggenang
kemudian bertambah, demikian seterusnya sehingga melebihi kekuatan
dari atap itu dan akhirnya runtuh.
9
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
34/337
2.
Ekonomi (economics)
Dalam merancang sebuah struktur tentunya diinginkan struktur yang aman,
nyaman dan juga murah. Pada struktur dengan cor di tempat, pekerjaan lantai dan
atap merupakan yang paling mahal dari harga pekerjaan struktur lainnya. Secara
umum, harga material bertambah seiring dengan bertambahnya jarak antar kolom.
Pekerjaan bekisting merupakan salah satu yang paling mahal. Penggunaan
bekisting yang sama pada tiap lantai dan proyek yang berbeda-beda dapat
dilakukan untuk mengurangi pekerjaan bekisting. Ukuran balok, pelat dan kolom
dipilih sedemikian rupa sehingga memaksimalkan penggunaan kembali dari
bekisting. Menggunakan ukuran balok, pelat dan kolom yang bervariasi sesuai
dengan gaya internal yang bekerja dapat menghemat penggunaan material, namun
meningkatkan secara drastis harga untuk bekisting karena membutuhkan lebih
banyak perkerja dan waktu yang lebih lama. Jika memungkinkan, dipilih beberapa
ukuran standar kolom, dan ukuran kolom dijaga tetap untuk tiga atau empat lantai
atau bahkan untuk keseluruhan lantai. Kolom sebaiknya ditempatkan pada grid
normal (regular grid) dan jika memungkinkan, tinggi kolom dijaga tetap sama.
Penghematan juga dapat dilakukan pada penggunaan tulangan. kolom dianjurkanmenggunakan 1,5 s ampai 2 p ersen tulangan dan untuk balok tidak lebih dari
setengah atau dua per tiga tulangan maksimum yang diijinkan. Kuat leleh yang
digunakan untuk kolom dan balok biasanya 400 MPa sementara untuk pelat dan
untuk kebutuhan sengkang 240 MPa.
B.
Perbedaan SNI dan ASCE 7-10
Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo yang dibangun di Indonesia tentunya
harus mengikuti persyaratan yang berlaku di Indonesia, dalam hal ini SNI. Dalam
10
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
35/337
1.
Faktor Beban
Tabel 2.1 di bawah ini merupakan perbandingan antara kombinasi beban yang
diberikan oleh SNI dan ASCE.
Tabel 2.1. Perbandingan kombinasi pembebanan SNI dan ASCE
SNI ASCE
1.
1,4 1.
1,42. 1,2 + 1,6 + 0,5() 2. 1,2 + 1,6 + 0,5()3. 1,2 + 1,6() +
0,8 3. 1,2 + 1,6() +(0,5)4. 1,2 + 1,3 + + 0,5( + ) 4. 1,2 + 1,0 + + 0,5()5.
1,2 + 1,0 + 5. 1,2 + 1,0 + 6. 0,9 + 1,3 6. 0,9 + 1,07. 0,9 + 1,0 7. 0,9 + 1,0Sumber: SNI 03-1729-2002, ASCE 7-10
DariTabel 2.1,terdapat beberapa perbedaan, yaitu:
a.
Pada kombinasi 3 hingga 5, faktor beban untuk beban hidup,L, yaitu:
1)
Untuk SNI, sama dengan , dengan: = 0,5untukL< 5 kPa, dan = 1untukL 5 kPa.2) Untuk ASCE, beban hidup, L, dapat direduksi jika nilai KLLAT lebih atau
sama dengan 37,16 m2dengan menggunakan persamaan di bawah ini:
= 0,25 + 4,75 (2-1)
11
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
36/337
= tributary area(m2).
NilaiLtidak boleh kurang dari 0,5Luntuk elemen yang mendukung satu
lantai dan tidak boleh kurang dari 0,4Luntuk elemen yang mendukung dua
lantai atau lebih.
Tabel 2.2. Nilai faktor beban hidup,
, untuk berbagai jenis elemen
Elemen Kolom interior dan kolom eksterior tanpa pelat kantilever 4Kolom eksterior dengan kantilever 3
Kolom sudut dengan pelat kantilever 2
Balok interior dan balok tepi tanpa pelat kantilever 2
Semua elemen lainnya, termasuk pelat satu dan dua arah 1Sumber: ASCE 7-10
b. Pada kombinasi 3, faktor beban untuk beban angin sama dengan 0,8 untuk
SNI sedangkan untuk ASCE bernilai 0,5. Untuk beban angin dalam kombinasi
4 dan 6, SNI memberikan faktor 1,3 sedangkan untuk ASCE memberikan nilai
1,0. Terlihat bahwa ASCE selalu mempunyai faktor beban angin yang lebih
kecil dibandingkan dengan SNI.
2. Faktor Reduksi, Perbedaan faktor reduksi,
, dapat terlihat, baik pada struktur baja maupun
struktur beton. Dalam Tabel 2.3, dicantumkan perbandingan faktor reduksi
tersebut. DariTabel 2.3 terlihat beberapa perbedaan, diataranya:
a. Faktor reduksi lentur, , untuk beton menurut SNI 0,80, sementara untuk ACInilainya bervariasi mulai dari 0,65 hingga 0,90. Untuk ACI, nilainya
12
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
37/337
c. Faktor reduksi tekan,
, untuk baja menurut SNI nilainya 0,85, s ementara
menurut AISC 0,90.
Catatan:
Nilai faktor reduksi untuk geser dan torsi, , dalamTabel 2.3 sama dengan 0,75.Nilai ini digunakan jika sengkang merupakan sengkang biasa (berbentuk segi
empat) dan bukan sengkang spiral. Selanjutnya, jika disebutkan sengkang, maka
yang dimaksud adalah sengkang biasa.
Tabel 2.3. Perbandingan faktor reduksi, , menurut SNI dengan ACI, AISCBeban
Beton
SNI ACI
Lentur 0,80 0,65 0,90Geser dan Torsi 0,75 0,75
Aksial 0,65 atau 0,80 0,65 0,90
Baja
SNI AISC
Tarik 0,75 0,90 0,75 0,90Tekan 0,85 0,90
Sumber: SNI 03-2847-2002, SNI 03-1729-2002, ACI 318M-11
3.
Percepatan dan Kala Ulang Gempa
Daerah Solo memiliki percepatan puncak batuan dasar a = 0,15g menurut
SNI-1726-2002 dengan kala ulang 500 tahun. Pada tugas akhir ini digunakan peta
gempa terbaru (2010) kala ulang 2500 tahun (kemungkinan terlampaui 2 persen
dalam 50 tahun) dengan percepatan gempa terpetakan dinyatakan dalam dua
13
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
38/337
sementara jika menggunakan ASCE 7-10 maka struktur dikelompokkan sebagai
Dual System, Special Reinforced Concrete Shear Wall dengan nilai R = 7.
Struktur yang ditinjau dibentuk oleh 2 sistem yaitu sistem rangka (frame system)
dan dinding geser, namun karena dinding geser bersifat lebih dominan
dibandingkan sistem rangka maka diputuskan untuk menggunakan Sistem Ganda
Dinding Geser Beton Bertulang. Kecilnya nilai Ryang diberikan oleh ASCE ini
mengakibatkan semakin besarnya nilai Gaya Geser Dasar Seismik, , sehinggagaya-gaya internal elemen struktur juga semakin besar.5. Gaya Geser Dasar Minimum, ,Response Spectrum
Menurut ASCE 12.9.4.1, g aya geser dasar yang dihasilkan dari analisis
response spectrum,
, minimum 85% dari gaya geser dasar yang dihasilkan dari
analisis statik ekivalen, , sementara menurut SNI-1726-2002 7.1.3, ni lai minimum 80% nilai . Dari perbandingan ini terlihat bahwa gaya gempa yangdihasilkan jika menggunakan ASCE 5% lebih besar jika menggunakan SNI.
6. Kombinasi Beban Gempa Horisontal dan Vertikal
SNI-1726-2002 5.8.2 maupun ASCE 12.5.3.b mengatur pembebanan gempa
arah horisontal dilakukan dengan membebani struktur dengan 100% dalam arah
utama terjadinya gempa dan 30% dalam arah tegak lurus terjadinya gempa utama.
Perbedaan terjadi pada pembebanan gempa arah vertikal, yaitu pada ASCE
12.4.2.2 diatur bahwa efek dari gempa arah vertikal harus diikutkan yang nilainya
merupakan fungsi dari percepatan desain gempa pada pediode singkat,
, dan
beban mati, seperti dituliskan dalam persamaan di bawah ini: = 0,2 (2-2)Efek beban gempa dalam arah vertikal ini mengakibatnya semakin besarnya gaya
14
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
39/337
Dalam ASCE 12.3.4.2 diatur bahwa untuk bangunan dengan Kategori Desain
Seismik sampai , nilai faktor redundansi = 1,3. Nilai ini berpengaruh sangatbesar terhadap gaya gempa horisontal, , karena meningkatkan gaya gempasebesar 30% dari gaya gempa semula seperti dituliskan dalam Persamaan di
bawah ini:
=
(2-3)
8.
Respons Spektrum
Pada kondisi tanah/situs yang sama, perbandingan grafik respons spektrum
untuk SNI dan ASCE ditampilkan padaGambar 2.1.
Gambar 2.1. Perbandingan percepatan respons spektrum, Sa, untuk
berbagai periode, T
15
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
40/337
Faktor keutamaan bangunan untuk SNI dituliskan dalam Tabel 2.4 di bawah
ini.
Tabel 2.4. Faktor keutamaan bangunan,I, menurut SNI
Katerogi GedungFaktor
Keutamaan,I
Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan dan
perkantoran. 1,0
Monumen dan bangunan monumental. 1,6
Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air
bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam
keadaan darurat, fasilitas radio dan televisi.
1,4
Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas, produk
minya bumi, asam, bahan beracun.1,6
Cerobong, tangki di atas menara 1,5
Sumber: SNI 03-1726-2002
DariTabel 2.4 di atas, Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo dikategorikan
sebagai gedung umum dengan nilai = 1. Nilai ini merupakan penyesuaian dariprobabilitas terjadinya gempa selama umur bangunan.
Menurut ASCE, faktor keutamaan untuk gempa,I, tergantung dari kategori risiko
dari bangunan tersebut. Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo tergolong dalam
Ketegori Risiko III dengan Faktor Keutamaan, = 1,25. Penentuan jenis KategoriRisiko dan Faktor Keutamaan ini dijelaskan pada Bab III.Dari nilai I yang diberikan oleh kedua acuan ini, terlihat bahwa ASCE
memberikan nilai I 25% lebih besar dibandingkan dengan SNI Hal ini
16
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
41/337
C.
Perbedaan SNI dan ACI
Dalam SNI 03-2847-2002 23.3, diatur jarak antar sengkang untuk SRPMK
(Struktur Rangka Penahan Momen Khusus) pada jarak 2 (merupakan tinggitotal balok) dari muka tumpuan merupakan nilai terkecil dari:
1. /4, dengan merupakan tinggi efektif balok.2. 8
, dengan
merupakan diameter terkecil dari tulangan memanjang.
3.
24, dengan merupakan diameter dari sengkang.4. 300.Dalam ACI 318M-11 21.5.3.2, jarak sengkang sepanjang 2dari muka tumpuanmerupakan nilai terkecil dari:
1.
/4, dengan
merupakan tinggi efektif balok.
2.
6, dengan merupakan diameter terkecil tulangan memanjang.3. 150.Kedua standar di atas memberikan persyaratan yang berbeda. Sebagai
perbandingan, jika digunakan = 535, = 16 dan = 12,maka SNI memberikan batas jarak sengkang
= 128
, sementara ACI
memberikan batas yang lebih ketat yaitu = 96.Catatan:SNI 03-2847-2002 memiliki aturan yang sama dengan dengan ACI 318-08 dan
sebelumnya.
18
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
42/337
BAB III
DASAR TEORI
Perhitungan beban-beban yang bekerja serta perancangan elemen-elemen
struktur sebuah bangunan harus dilakukan secara tepat sehingga memberikan hasil
yang ekonomis namun tetap dalam kondisi aman. Bangunan gedung dan struktur
lainnya harus diklasifikasikan berdasarkan ancaman terhadap risiko nyawa
manusia, kesehatan dan kesejahteraan terkait dengan kerusakan atau kegagalan
akibat dari penggunaan dari bangunan itu (ASCE 1.5.1). Kategori risiko bangunan
dibagi dalam 4 jenis yaitu: (1) kategori I, (2) kategori II, (3) kategori III, dan (4)
kategori 4.
1) Kategori I
Bangunan dengan tingkat risiko rendah t erhadap nyawa manusia ketika
terjadi kegagalan termasuk, tetapi tidak terbatas pada:
a. Bangunan pada fasilitas pertanian.
b. Beberapa bangunan yang bersifat sementara.
c.
Beberapa tempat penyimpanan barang dalam jumlah yang kecil.
2)
Kategori II
Semua bangunan yang tidak termasuk dalam kategori I, III dan IV.
3) Kategori III
Bangunan dengan tingkat risiko yang tinggi terhadap nyawa manusia ketika
terjadi kegagalan termasuk, tetapi tidak terbatas pada:
a.
Bangunan gedung dan struktur lainnya yang terbuka untuk umum dengan
tingkat hunian (penggunaan) lebih dari 300.
19
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
43/337
e.
Penjara dan fasilitas yang dilengkapi dengan ruang tahanan.
f.
Bangunan gedung dan struktur lainnya yang tidak termasuk dalam
kategori risiko IV, yang berpotensi memberikan dampak pada kegiatan
perekonomian masyarakat jika terjadinya kegagalan, termasuk tetapi tidak
terbatas pada:
g. Fasilitas pembangkit tenaga listrik.
h.
Fasilitas pengolahan air limbah.i. Fasilitas dalam menyalurkan kotoran akibat sanitasi.
j.
Fasilitas pusat telekomunikasi.
k. Bangunan yang tidak termasuk dalam kategori IV (termasuk, tetapi tidak
terbatas pada, fasilitas untuk manufaktur, memproses, menyimpan, atau
menggunakan bahan bakar, kimia, limbah atau bahan peledak) yangmenyimpan material berbahaya dalam jumlah yang cukup yang berisiko
jika terlepas ke lingkungan.
l. Bangunan yang menyimpan material berbahaya dapat diklasifikasikan ke
dalam kategori II jika instansi yang berwenang (authority having
jurisdiction by hazard assessment) dapat membuktikan bahwa terlepasnyamaterial berbahaya tidak memunculkan ancaman bagi lingkungan di
sekitarnya.
4) Kategori IV
Bangunan yang dirancang sebagai fasilitas yang penting termasuk, tetapi tidak
terbatas pada:
a. Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang mempunyai ruangan
operasi atau ruangan gawat darurat.
b.
Stasiun pemadam kebakaran, kantor polisi dan garasi dari fasilitas
20
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
44/337
e.
Fasilitas pembangkit tenaga listrik dan fasilitas untuk kepentingan umum
lainnya yang dibutuhkan pada saat terjadi keadaan gawat darurat.f. Struktur tambahan (termasuk, tetapi tidak terbatas pada, menara
komunikasi (communication tower), tangki penyimpan bahan bakar,
menara pendingin, struktur gardu listrik, tangki penyimpan air untuk
pemadam kebakaran, atau perlengkapan untuk pemadam kebakaran) yang
dibutuhkan untuk operasional struktur bangunan kategori IV selama dalamkeadaan gawat darurat.
g.
Menara control penerbangan (aviation control tower), pusat control lalu
lintas udara (air traffic control centers) dan tempat penyimpanan pesawat
pada keadaan darurat.
h.
Fasilitas penyimpanan air dan komponen struktur pompa yang dibutuhkanuntuk menjaga tekanan air pada saat terjadinya kebakaran.
i.
Bangunan dan struktur lainnya yang berfungsi untuk pertahanan nasional
(critical national defense function).
j. Bangunan (termasuk tetapi tidak terbatas pada fasilitas untuk manufaktur,
memproses, menyimpan, atau menggunakan bahan bakar, kimia, limbahatau bahan peledak) yang menyimpan material yang sangat berbahaya
(extremely hazardous material) dalam jumlah yang melebihi ambang yang
diijinkan oleh instansi yang berwenang.
Bangunan yang menyimpan material yang sangat berbahaya dapat
dikategorikan ke dalam kategori II jika instansi yang berwenang dapat
membuktikan bahwa terlepasnya material yang sangat berbahaya tidak
memunculkan ancaman bagi lingkungan di sekitarnya. Penurunan tingkatan
klasifikasi ini tidak boleh dilakukan apabila bangunan berfungsi sebagai
21
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
45/337
Tabel 3.1. Faktor keutamaan bangunan
Kategori Risiko Faktor Keutamaan Angin Faktor Keutamaan Gempa
I 0,87 1,00
II 1,00 1,00
III 1,15 1,25
IV 1,15 1,50
Sumber: ASCE 7-10
Tujuan dari faktor keutamaan bangunan (Ie) yaitu untuk meningkatkan
kemampuan/kekuatan dari bangunan-bangunan tertentu seperti fasilitas penting
dan struktur yang menyimpan material berbahaya (hazardous material) sehingga
tetap berfungsi selama dan setelah terjadinya badai/gempa. Hal ini dapat dilihat
dari nilaiIesama dengan 1,25 untuk bangunan dengan kategori III dan 1,50 untuk
bangunan kategori IV. Faktor ini dimaksudkan untuk mengurangi kebutuhan
daktilitas sehingga mengurangi tingkat keruntuhan dari suatu bangunan.
Penambahan nilaiIesaja tidak cukup untuk memastikan bangunan itu dapat kuat
dalam menahan gempa yang besar. Detail dari sambungan yang menyediakan
daktilitas, dan pembatasan dari deformasi bangunan juga penting untuk
meningkatkan fungsi serta keamanan pada bangunan dengan tingkat risiko tinggi.
Faktor keutamaan untuk beban angin di atas berlaku untuk angin dengan
kecepatan angin dasar yang kurang dari 85 mph (mile per hour)1.
A.
Pembebanan
Pembebanan yang dilakukan meliputi beban mati, beban akibat air tanah, beban
tekanan tanah, beban hidup, beban angin, dan beban gempa.
22
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
46/337
Beban mati terdiri dari dua macam yaitu:
a.
Self weight(berat sendiri)Berat sendiri yaitu beban yang berasal dari elemen utama struktur seperti
balok, kolom, pelat. Berat sendiridihitung berdasarkan berat satuan material
dan volumenya. Berat sendiri biasanya ditentukan melalui proses iterasi.
Perancang harus mengestimasi ukuran awal dari elemen, melakukan analisis,
kemudian melakukan verifikasi apakah ukuran yang digunakan sudahmemenuhi atau belum.
b.
Superimposed Dead Load(SDL, berat sendiri tambahan)
Berat sendiri tambahan yaitu beban mati yang ditambahkan pada struktur
utama setelah selesai dibangun dan bersifat permanen seperti keramik dan
semua komponen nonstruktural.
2. Beban lateral tanah (Lateral Load, H)
Besarnya tekanan tanah perlu ditetapkan jika terdapat bagian struktur yang berada
di bawah tanah dengan menggunakan Tabel 3.2-1 ASCE jika tidak tersedia
laporan hasil pengamatan tanah.
3.
Beban air tanah (Fluid Load, F)
Beban akibat tekanan air tanah perlu diperhitungkan jika terdapat bagian
bangunan yang berada di bawah permukaan tanah karena sewaktu-waktu dapat
terjadi genangan air.
4.
Beban hidup (Live Load, L)
Beban hidup adalah beban yang muncul akibat penggunaan/hunian dari
bangunan itu (ASCE 4.1). Beban hidup yang digunakan dalam merancang
komponen dari gedung atau struktur lainnya harus merupakan nilai maksimum
23
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
47/337
a.
Beban hidup pada tangga
Pegangan tangan yang ada pada tangga (handrail) harus dirancang untukmampu menahan beban terpusat 0,89 kN dalam arah sembarang pada setiap
titik pada handrail untuk diteruskan menuju tumpuan yang memberikan efek
maksimum pada elemen yang ditinjau. Semua handrailjuga harus dirancang
untuk mampu menahan beban merata sebesar 0,73 kN/m pada arah sembarang
di sepanjang handrail. Beban ini diasumsikan tidak bekerja secara bersamaandengan beban terpusat yang disebutkan sebelumnya. Beban merata ini tidak
perlu ditinjau untuk bangunan dengan kategori (ASCE 4.5.1):
1) Rumah hunian dengan satu atau dua tingkat.
2) Bangunan pabrik, industri dan ruang penyimpanan yang tidak terbuka
untuk umum dan dihuni oleh kurang dari 50 orang.b. Beban hidup pada atap
Beban hidup pada atap merupakan beban yang bersifat sementara dan bekerja
dalam waktu yang singkat. Beban ini muncul akibat proses perawatan
(maintenance), perbaikan oleh pekerja selama umur dari struktur. Beban ini
diambil 1,33 kN dan diterapkan pada setiap joint pada rangka atap (ASCE
4.1).
5. Beban Angin
Setiap bangunan dan struktur lainnya harus dirancang dan dibangun untuk mampu
menahan beban angin.
a.
Definisi
Definisi yang digunakan dalam perhitungan beban angin yaitu (ASCE 26.2):
1) Kecepatan angin dasar (basic wind speed) yaitu kecepatan hembusan angin
selama 3 s ekon pada ketinggian 10 m diatas permukaan tanah pada
24
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
48/337
3)
Bangunan tertutup sebagian (building, partially enclosed) yaitu bangunan
yang memenuhi kedua pernyataan berikut:a) Luasan total dari bukaan yang ada pada dinding yang menerima
tekanan eksternal positif 10% lebih dari jumlah luasan dari bukaan
pada penutup bangunan (envelope, roof and wall).
b) Luasan total dari bukaan yang terdapat pada dinding yang menerima
tekanan eksternal positif lebih dari 0,37 m
2
atau satu persen (1%) dariluasan dinding itu (diambil yang lebih kecil), dan persentase bukaan
pada penutup bangunan (envelope) tidak melebihi 20%.
4) Bangunan tertutup (building, enclosed) yaitu bangunan yang tidak
memenuhi persyaratan sebagai bangunan terbuka ataupun bangunan
terbuka sebagian.5) Main Wind Force Resisting Sistem (MWFRS) yaitu suatu kesatuan dari
elemen struktur yang berfungsi untuk menghasilkan kekuatan dan
kestabilan untuk keseluruhan struktur. Sistem biasanya menerima beban
angin lebih dari satu arah. Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo
tergolong dalam MWFRS.
6) Building, Row Rise yaitu bangunan tertutup atau t ertutup sebagian yang
memenuhi kondisi berikut:
a) Tinggi rata-rata atap kurang atau sama dengan 18 m.
b) Tinggi rata-rata atap tidak melebihi dimensi horisontal terkecil dari
bangunan.
7) Bangunan dan struktur lainnya, fleksibel (building and o ther structures,
flexiblel) yaitu bangunan berbentuk langsing dan struktur lainnya yang
memiliki frekuensi dasar alami (fundamental natural frequency) kurang
25
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
49/337
b.
Parameter Beban Angin
Parameter yang mempengaruhi besarnya tekanan angin yaitu:1) Kecepatan angin dasar, (Basic Wind Speed)
Kecepatan angin harus konversi terlebih jika yang diketahui bukan
kecepatan angin dasar () melainkan kecepatan angin tercepat ()menggunakan persamaan berikut:
= 10,51,05 (3-1)Atau dapat dituliskan = 1,05 + 10,5 (3-2)Catatan: Semua satuan harus dalam mile per hour (mph).
2) Faktor arah angin,
(Wind Directionally Factor)
Faktor kecepatan arah angin, , ditentukan berdasarkan Tabel 26.6-1ASCE 7-10. Nilai bervariasi dari 0,85 hingga 0,95. Untuk bangunanyang tergolong dalam seperti Gedung Fakultas Kedokteran UNSSolo, nilai = 0,85. Nilai muncul sebagai akibat dari:a)
Pengurangan kemungkinan terjadinya kecepatan angin maksimum dari
sembarang arah.
b) Pengurangan kemungkinan dari koefisien tekanan maksimum oleh
angin dari sembarang arah.
3) Exposure Category
Exposure category ditentukan berdasarkan kekasaran permukaan yang
dipengaruhi oleh bentuk topografi, vegetasi dan konstruksi bangunan yang
ada disekitarnya.
Kekasaran permukaan ketegori B (surface roughness B): daerah perkotaan
26
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
50/337
Kekasaran permukaan kategori D (surface roughness D): area datar tanpa
penghalang dan permukaan air.Exposure B: untuk bangunan dengan tinggi rata-rata atap kurang atau sama
dengan 9,1 m,Exposure B dipilih ketika kekasaran permukaan pada jarak
lebih besar dari 457 m yang berlawanan dengan arah angin termasuk
dalam kategori B. Untuk bangunan dengan tinggi lebih dari 9,1 m,
Exposure B dipilih ketika kekasaran permukaan pada jarak lebih dari 792m atau 20 kali tinggi bangunan (diambil yang terbesar) yang berlawanan
dengan arah angin termasuk dalam kategoriB.
Sumber: ASCE 7-10
Gambar 3.1. Syarat exposure B
Exposure C: dipilih ketika tidak memenuhi kriteria untuk disebut
Exposure B ataupunExposure D.
Exposure D: dipilih ketika:
a) Kekasaran permukaan pada jarak lebih dari 1524 m atau 20 kali tinggi
bangunan (diambil yang paling besar) yang berlawanan dengan arah
angin termasuk dalam kategoriD.
27
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
51/337
b)
Kekasaran permukaan yang berdekatan dengan bangunan dan
berlawanan dengan arah angin pada jarak kurang dari 183 m atau 20kali tinggi bangunan (diambil yang terbesar) dari Exposure D
sebagaimana yang didefinisikan di atastermasuk dalam kategoriB atau
C.
Sumber: ASCE 7-10
Gambar 3.3. Syarat exposure Dbagian b
4)
Faktor Topografi, (Topographic factor)Faktor topografi, , untuk tanah datar diambil sama dengan 1 (ASCE26.8.2).
5)
Gust Effect Factor, Nilai Untuk semua jenis bangunan (rigid maupun flexible building)konservatif jika diambil sama dengan 0,85 (ASCE 26.9.1).
6) Klasifikasi bukaan bangunan (Enclosure Classification)
Bangunan diklasifikasikan sebagai bangunan terbuka (open building),
bangunan tertutup (enclosure building) atau bangunan tertutup sebagian
(partially enclosed).
7) Koefisien tekanan internal, (Internal Pressure Coefficient)Berdasarkan klasifikasi bukaan bangunan nilai ditentukan
28
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
52/337
Tabel 3.2. Koefisien tekanan internal, GCpi (internal pressure coefficient)
Klasifikasi bukaan Terbuka (open building) 0,00Tertutup sebagian (partially enclosed building) 0,55
Tertutup (enclose building) 0,18
Sumber: ASCE 7-10
Sumber: ASCE 7-10
Gambar 3.4. Penerapan beban anginKeteranganGambar 3.4:
Case 1 = Design penuh dari tekanan angin terhadap proyeksi luas tegak lurus
terhadap tiap setiap sumbu, ditinjau pada tiap sumbu.
29
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
53/337
Catatan:
1)
Gambar di atas merupakan tampak atas dari bangunan.2) Notasi:
a) ,= Beban angin tekan (windward) yang bekerja pada sumbu xdany.
b)
, = Beban angin hisap (leeward) yang bekerja pada sumbu xdany.
c) e (, ) = Eksentrisitas pada sumbux dany.d) = Momen puntir per satuan panjang yang bekerja pada sumbu
vertikal dari bangunan.
6. Beban Gempa
Gempa rencana yang digunakan ditetapkan sebagai gempa dengan kemungkinan
terlewati besarannya selama umur struktur bangunan 50 t ahun adalah sebesar 2
persen.
a.
Faktor-faktor Pembebanan Gempa
Besarnya beban gempa dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu: 1) percepatan
gempa terpetakan; 2) kelas situs; 3) tingkat ketidakberaturan; 4) kategori
seismik desain; 5) periode bangunan; 6) redundansi; 7) sistem struktur; dan 8)
berat seismik struktur.
1)
Percepatan gempa terpetakan
Percepatan gempa terpetakan yaitu percepatan gempa pada situs kelas B
dengan redaman 5 persen. Percepatan gempa terpetakan pada periode
singkat disebut, , dan pada periode satu detik disebut, . Percepatangempa terpetakan pada situs kelas lain diperoleh dengan mengalikan nilai
30
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
54/337
Tabel 3.3. Koefisien Situs, Kelas Situs
Parameter Respons Spektral Percepatan Gempa
Terpetakan
pada Periode Pendek, = 0,2 , 0,25 = 0,50 = 0,75 = 1,00 1,25A 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
B 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
C 1,2 1,2 1,1 1,0 1,0
D 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0
E 2,5 1,7 1,2 0,9 0,9
FMemerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons
situs-spesifik
Untuk nilai-nilai antara dapat dilakukan interpolasi linier.Sumber: ASCE 7-10Tabel 3.4. Koefisien situs,
Kelas Situs
Parameter Respons Spektral Percepatan GempaMCERTerpetakan
pada Periode Pendek,
= 1
,
S1 0,10 S1= 0,20 S1= 0,30 S1= 0,40 S1= 0,50
A 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
B 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
C 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3
D 2,4 2,0 1,8 1,6 1,5
E 3,5 3,2 2,8 2,4 2,4
FMemerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons
situs-spesifik
31
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
55/337
=
2
3
(3-6)
2)
Kelas situs yaitu klasifikas jenis situs berdasarkan data situs pada
kedalaman 30 pa ling atas. Gedung Fakultas Kedokteran UNS Solo
dibangun di atas situs E (setara dengan tanah lunak dalam SNI 03-1726-
2002).
3)
Tingkat ketidakberaturan
Tingkat ketidakberaturan pada bangunan dibagi menjadi 2 ( dua) macam
yaitu: ketidakberaturan horisontal dan ketidakberaturan vertikal.
a) Ketidakberaturan horisontal
Setiap bangunan disebut memiliki ketidakberaturan horisontal jika
memenuhi satu atau lebih kriteria berikut ini (ASCE 12.3.2.1):
(1)
Ketidakberaturan torsi
Bangunan memiliki ketidakberaturan torsi jika simpangan
maksimum antar lantai lebih dari 1,2 dan ketidakberaturan torsi
berlebihan jika simpangan maksimum antar lantai lebih dari 1,4
dengan memasukkan efek dari torsi tak terduga (accidental
torsional).
(2)Ketidakberaturan sudut dalam
Bangunan memiliki ketidakberaturan sudut dalam jika kedua
proyeksi denah struktur dari sudut dalam lebih besar dari 15 persen
dimensi denah struktur dalam arah yang ditentukan.
(3)
Ketidakberaturan diskontinuitas diafragma
Bangunan memiliki ketidakberaturan diskontinuitas diafragma jika
terdapat diafragma dengan diskontinuitas atau variasi kekakuan
32
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
56/337
gaya lateral, seperti pergeseran melintang terhadap bidang elemen
vertikal.(5)Ketidakberaturan sistem nonpararel
Bangunan memiliki ketidakberaturan sistem nonpararel jika
elemen penahan lateral vertikal tidak pararel atau simetris terhadap
sumbu-sumbu ortogonal utama sistem penahan gaya seismik.
b) Ketidakberaturan vertikal
Setiap bangunan disebut memiliki ketidakberaturan vertikal jika
memenuhi satu atau lebih kriteria berikut ini (ASCE 12.3.2.2):
(1)Ketidakberaturan kekakuan tingkat lunak
Bangunan memiliki ketidakberaturan kekakuan tingkat lunak jika
terdapat suatu tingkat dengan kekakuan lateralnya kurang dari 70
persen kekakuan lateral tingkat diatasnya atau kurang dari 80
persen kekakuan rata-rata tiga tingkat di atasnya.
Bangunan memiliki ketidakberaturan kekakuan tingkat lunak
berlebihan jika terdapat suatu tingkat dengan kekakuan lateralnya
kurang dari 60 persen kekakuannya lateral tingkat di atasnya atau
kurang dari 70 persen kekakuan rata-rata tiga tingkat di atasnya.
(2)
Ketidakberaturan berat (massa)
Bangunan memiliki ketidakberaturan berat (massa) jika massa
efektif semua tingkat lebih dari 150 persen massa efektif tingkat di
dekatnya. Atap yang lebih ringan dari lantai di bawahnya tidak
perlu di tinjau.
(3)
Ketidakberaturan geometri vertikal
Bangunan memiliki ketidakberaturan geometri vertikal jika
33
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
57/337
penahan gaya lateral lebih besar dari panjang elemen itu atau
terdapat reduksi kekakuan elemen penahan di tingkat di bawahnya.(5)Ketidakberaturan diskontinuitas kuat lateral tingkat lunak
(a)
Bangunan memiliki ketidakberaturan diskontinuitas kuat lateral
tingkat lunak jika kuat lateral tingkat kurang dari 80 pe rsen
kuat lateral tingkat di atasnya
(b)Bangunan memiliki ketidakberaturan diskontinuitas kuat lateral
tingkat lunak berlebihan jika kuat lateral tingkat kurang dari 65
persen kuat lateral tingkat di atasnya. Kuat lateral tingkat
adalah kuat lateral semua elemen penahan seismik yang
berbagi geser tingkat untuk arah yang ditinjau.
Pengecualian:
(1)Ketidakberaturan struktur vertikal Tipe 1 atau 2 tidak berlaku jika
tidak ada rasio simpangan antar lantai akibat gaya seismik lateral
desain yang nilainya lebih besar dari 130 persen rasio simpangan
antar lantai tingkat di atasnya. Pengaruh torsi tidak perlu ditinjau
pada perhitungan simpangan antar lantai. Hugungan rasio
simpangan antar lantai tingkat untuk dua tingkat teratas struktur
bangunan tidak perlu dievaluasi.
(2)Ketidakberaturan struktur vertikal Tipe 1 dan 2 tidak perlu ditinjau
pada bangunan satu tingkat dalam semua kategori desain atau
bangunan dua tingkat yang dirancang untuk Kategori Desain
Seismik B, C, atau D.
4)
Kategori disain seismik
Kategori seismik disain sebuah struktur ditentukan menggunakan Tabel
34
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
58/337
b)
Struktur dengan kategori risiko IV dengan nilai parameter respons
spektral terpetakan pada periode 1 detik, , lebih besar atau samadengan 0,75 harus dikelompokkan ke dalam Kategori Desain SeismikF.
Tabel 3.5. Kategori desain seismik berdasarkan parameter
respons percepatan pada periode singkat
Nilai Kategori RisikoI, II atau III IV < 0,167 A A0,167 < 0,330 B C0,330
< 0,500 C D
0,500 D DSumber: ASCE 7-10Tabel 3.6. Kategori desain seismik berdasarkan parameter
respons percepatan pada 1 detik
Nilai SD1
Kategori Risiko
I, II atau III IV < 0,167 A A0,067 < 0,133 B C0,133 < 0,200 C D
0,2000
D D
Sumber : ASCE 7-10
5) Periode bangunan
35
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
59/337
Tabel 3.7. Periode yang digunakan
Kondisi Periode,
,untuk desain Periode,
,untuk simpangan
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
60/337
Untuk bangunan dengan Kategori Desain Seimik sampai , nilai = 1,3(NEHRP C12.3.4).
Tabel 3.9. Koefisien untuk batas atas pada periode yang dihitung, Parameter Percepatan Respons Spektral Desain
pada 1 Detik, Koefisin 0,4 1,4
0,3 1,4
0,2 1,5
0,15 1,6
0,1 1,7
Sumber: ASCE 7-10
7) Sistem struktur
Sistem penahan gaya seismik lateral dan vertikal dasar harus memenuhi
salah satu tipe dalam Lampiran 1. Setiap tipe dibagi-bagi berdasarkan tipe
elemen vertikal yang digunakan untuk menahan gaya seismik lateral.
Sistem struktur yang digunakan harus sesuai dengan batasan sistem
struktur dan batasan ketinggian struktur dalam Lampiran 1. F aktor
modifikasi respons yang sesuai,R, faktor perkuatan tambahan sistem, 0,
dan faktor pembesaran defleksi, , harus digunakan untuk penentuangeser dasar, gaya desain elemen, dan simpangan antar lantai (ASCE
12.2.1).
8) Berat seismik struktur
Berat seismik efektif, , harus menyertakan seluruh beban mati dan
37
(2) B b hid l t i di i blik d t kt ki t b k
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
61/337
(2)
Beban hidup lantai di garasi publik dan struktur parkiran terbuka
tidak perlu dimasukkan ke dalam perhitungan berat seismik efektif.
b) Nilai terbesar berat partisi aktual atau berat minimum sebesar 0,48
kN/m2digunakan jika ketentuan untuk partisi disyaratkan dalam desain
beban lantai.
c) Berat operasional total dari peralatan yang permanen. Berat lansekap
dan beban pada taman atap dan luasan sejenis lainnya.
Pada saat terjadi gempa, struktur berakselerasi secara lateral sehingga
menimbulkan gaya inersia. Gaya inersia ini terakumulasi di sepanjang
tinggi dari struktur, menghasilkan gaya geser dasar. Ketika sebuah
bangunan bergetar selama terjadinya gempa, hanya massa yang melekat
langsung pada bangunan yang dianggap berkontribusi dalam beban
seismik efektif. Sebagai contoh, beban hidup seperti perabot rumah tangga
(furniture) tidak perlu ditinjau sebagai beban seismik efektif. Sebaliknya,
semua peralatan yang melekat secara permanen seperti, pendingin
ruangan, lift, peralatan elektrikal dan mekanikal ditinjau sebagai beban
seismik efektif (NEHRP C12.7.2).
b. Pemodelan Struktur
Prosedur analisis sebuah struktur ditentukan oleh kategori seismik desain,
sistem struktur, sifat dinamik dari struktur, tingkat keteraturan atau dengan
persetujuan pihak yang berkompeten di bidangnya. Pemilihan prosedur
analisis harus mengikuti ketentuan padaTabel 3.10 (ASCE 12.6).
1) Prosedur gaya lateral ekivalen
Gaya geser dasar seismik, , dalam arah yang ditetapkan ditentukan sesuaidengan persamaan di bawah ini (ASCE 12.8.1):
38
de :
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
62/337
dengan:
= percepatan spektrum respons desain spektral untuk periode pendek
= Faktor modifikasi respons = Faktor keutamaan bangunanTabel 3.10. Prosedur analisis yang digunakan
Karakteristik Struktur SE RS
B, C Semua jenis struktur P P
D, E, F
Bangunan Kategori Risiko I atau II dengan tinggi tidak
lebih dari 2 tingkat di atas dasar (base)P P
Struktur dengan konstruksi rangka ringan P P
Struktur tanpa ketidakberaturan dan tinggi struktur
tidak melebihi 48 mP P
Struktur dengan ketinggian lebih dari 48 m tanpa
ketidakberaturan dan < 3,5. P PStruktur dengan tinggi tidak lebih dari 48 m dan hanya
mempunyai ketidakberaturan horisontal tipe 2, 3, 4 ,
atau 5 atau ketidakberaturan vertikal Tipe 4, 5 a atau
5b.
P P
Semua jenis struktur lainnya NP P
Sumber: ASCE 7-10
P = diijinkan, NP = tidak diijinkan
SE = Gaya Lateral Ekivalen
RS = Respons Spektrumdihitung menggunakan persamaan(3-11) di bawah ini:
39
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
63/337
=
(3-12)
= 0,044 0,01 (3-13)dengan: = percepatan spektrum respons desain spektral untuk periode 1 detik = periode struktur dasar = percepatan spektrum respons terpetakan pada periode 1 detik
a) Distribusi vertikal gaya gempa
Menurut ASCE 12.8.3, gaya gempa lateral () yang timbul di semuatingkat harus ditentukan berdasarkan persamaan di bawah ini:
= (3-14)Nilai dari Cvxditentukan berdasarkan persamaan di bawah ini = = (3-15)
dengan:
= faktor distribusi vertikal = gaya geser dasar = eksponen yang terkait dengan periode struktur 1 , = 1; 2,5 , = 21
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
64/337
ditinjau berdasarkan pada kekakuan lateral relatif elemen penahan
vertikal dan diafragma. Untuk diafragma yang tidak fleksibel,
distribusi gaya lateral di masing-masing tingkat harus
memperhitungkan pengaruh momen torsi bawaan, , yang dihasilkandari eksentrisitas antara lokasi pusat massa dan pusat kekakuan. Untuk
diafragma fleksibel, distribusi gaya ke elemen vertikal harus
memperhitungkan posisi dan distribusi m assa yang didukungnya
(ASCE 12.8.4.1).
Desain harus menyertakan momen torsi bawaan () () yangdihasilkan dari lokasi massa struktur ditambah momen torsi tak
terduga (accidental torsional, ) yang diakibatkan oleh perpindahanpusat massa dari lokasi aktualnya yang diasumsikan pada masing-
masing arah dengan jarak sama dengan 5 persen dimensi struktur tegak
lurus terhadap arah yang diterapkan jika diafragma tidak fleksibel.
Perpindahan pusat massa 5 pe rsen yang disyaraktkan tidak perlu
diterapkan dalam kedua arah ortogonal pada saat bersamaan, tetapi
harus dipertimbangkan dalam arah yang menghasilkan pengaruh paling
besar jika gaya gempa diterapkan secara bersamaan dalam dua arah
ortogonal (ASCE 12.8.4.2).
Menurut ASCE 12.8.4.3, struktur yang dirancang dengan Kategori
Desain Seismik C, D, E atau F dengan bangunan memiliki
ketidakberaturan horisontal Tipe 1 harus memperhitungkan pengaruh
dari pembesaran momen tak terduga, , di masing-masing tingkatdengan faktor pembesaran torsi () seperti pada Gambar 3.5 danditentukan dengan persamaan di bawah ini:
41
Faktor pembesaran torsi () nilainya tidak boleh lebih dari 3 0
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
65/337
Faktor pembesaran torsi () nilainya tidak boleh lebih dari 3,0.Pembebanan yang lebih parah untuk masing-masing elemen harus
ditinjau untuk desain.
Sumber: ASCE 7-10
Gambar 3.5. Faktor pembesaran torsi
Penentuan simpang antar lantai tingkat desain () harus dihitungsebagai perbedaan defleksi pada pusat massa di tingkat teratas dan
terbawah yang ditinjau. Apabila pusat massa tidak terletak segaris
dalam arah vertikal, diijinkan untuk menghitung defleksi di dasar
tingkat berdasarkan proyeksi vertikal dari pusat massa tingkat di
atasnya (ASCE 12.8.6).
Menurut ASCE 12.8.6, struktur yang dirancang untuk Kategori
42
(3 18)
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
66/337
=
(3-18)
dengan: = faktor amplifikasi defleksi pada Lampiran 1 = defleksi pada lokasi yang disyaratkan dengan menggunakananalisis elastik
= Faktor keutamaan padaTabel 3.1
2) Analisis Spektrum Respons Ragam (Modal Response Spectrum Analysis)
Analisis harus dilakukan untuk menentukan ragam getar alami dari
struktur. Analisis harus menyertakan jumlah ragam yang cukup untuk
mendapatkan partisipasi massa ragam terkombinasi sebesar paling sedikit
90 persen dari massa aktual dalam masing-masing arah horisontal
ortogonal dari respons yang ditinjau oleh model (ASCE 12.9.1).
Nilai untuk masing-masing parameter desain terkait gaya yang
ditinjau, termasuk simpangan antar lantai tingkat, gaya dukung, dan gaya
elemen struktur individu untuk masing-masing ragam respons harus
dihitung menggunakan properti masing-masing ragam dan spektrum
respons dibagi dengan kuantitas ( ). Nilai untuk perpindahan dankuantitas simpangan antar lantai harus dikalikan dengan kuantitas ( )(ASCE 12.9.2).
Nilai untuk masing-masing parameter yang ditinjau, yang dihitung
untuk berbagai ragam, harus dikombinasikan menggunakan metode akar
kuadrat jumlah kuadrat (squate root of the sum of the squares, ),medote kombinasi kuadrat lengkap (complete quadratic combination,
43
Geser dasar () harus dihitung dalam masing-masing dua arah
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
67/337
( ) g g g
horisontal ortogonal menggunakan periode fundamental struktur yang
dihitung dalam masing-masing arah (ASCE 12.9.4).Menurut ASCE 12.9.4.1, bila periode fundamental yang dihitung
melebihi , maka harus digunakan sebagai pengganti dari dalam arah itu. Gaya geser dasar harus dikalikan 0,85 jika kombinasirespons untuk geser dasar ragam (
) lebih kecil dari 85 persen dari geser
dasar yang dihitung () menggunakan prosedur gaya lateral ekivalen,dengan: = gaya geser dasar analisis gaya lateral ekivalen = gaya geser dasar kombinasi ragam
3) Arah Pembebanan Seismik
Arah pembebanan gaya seismik yang digunakan dalam desain harus
merupakan arah yang menghasilkan pengaruh beban paling kritis (ASCE
12.5.1). Untuk bangunan yang dirancang untuk Kategori Desain Seismik
B, gaya seismik desain diijinkan untuk diterapkan secara terpisah dalam
masing-masing arah dari dua arah ortogonal dan pengaruh interaksi
ortogonal diijinkan untuk diabaikan (ASCE 12.5.2).
Pembebanan yang diterapkan pada struktur bangunan yang dirancang
untuk Kategori Seismik Desain C, minimum harus memenuhi persyaratan
untuk Kategori Seismik Desain B. Struktur harus dirancang untuk dapat
menahan gaya gempa sebesar 100 persen gaya dalam satu arah ditambah
30 persen gaya dalam arah yang tegak lurus. Kombinasi yang
mensyaratkan kekuatan komponen yang maksimum harus digunakan
44
ditimbulkan oleh pembebanan gempa seperti gaya aksial, geser, lentur
7/21/2019 Tugas Akhir - RRS - UGM
68/337
yang dihasilkan oleh gaya gempa arah horisontal maupun vertikal (ASCE
12.4.1).
Menurut ASCE 12.4.2, kombinasi pembebanan gempa, , dirumuskandalam persamaan di bawah ini: = (3-19)dengan
dan
merupakan efek dari gempa arah horisontal dan vertikal
yang ditentukan dari Persamaan(3-20) dan(3-21) di bawah ini: = (3-20) = 0,2 (3-21)dengan:
= faktor redundansi
= e