BAB II TINJAUAN PUSTAKAdigilib.polban.ac.id/files/disk1/68/jbptppolban-gdl... · 2013. 2. 27. ·...

D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

FAHMI, ZULFIKAR, PERBANDINGAN VOLUME TULANGAN .....

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Gempa bumi merupakan suatu fenomena alam yang tidak dapat dihindari

ataupun tidak dapat dipastikan kapan terjadi dan berapa besarnya. Gempa bumi

akan menyebabkan tanah di bawah bangunan dan di sekitarnya tergoncang dan

bergerak secara tak beraturan (random). mengakibatkan terjadinya simpangan

yang akan menimbulkan gaya dalam yang besar pada elemen kolom dan balok

induk, yang menyebabkan terjadinya kerusakan struktur bangunan.

2.1. Kaidah Bangunan Tahan Gempa

Pada umumnya bangunan memiliki resiko rusak terhadap gempa sebesar

10%. Hal ini dijelaskan pada SNI 03-1726-2002, bahwa gempa rencana

ditetapkan mempunyai perioda ulang 500 tahun, agar probabilitas terjadinya

terbatas 10% selama umur gedung 50 tahun.

Bangunan tahan gempa dapat diartikan bahwa bangunan tersebut dikerjakan

dengan memperhatikan kaidah-kaidah struktur dan konstruksi yang benar, baik

dalam perencanaan, maupun dalam pelaksanaan, sehingga dapat meminimalisasi

resiko pada penghuni bangunan pada saat terjadi gempa.

Kaidah bangunan tahan gempa ini dapat dijelaskan sebagai berikut:

a) Bila terjadi gempa ringan, bangunan tidak boleh mengalami kerusakan baik

pada komponen non-struktural (dinding, langit-langit, genting, kaca, dsb)

maupun pada komponen struktural (pondasi, kolom, dan balok).

b) Bila terjadi gempa sedang, bangunan boleh mengalami kerusakan pada

komponen non-strukturalnya, namun komponen strukturalnya tetap utuh.

c) Bila terjadi gempa besar, bangunan boleh mengalami kerusakan baik pada

komponen non-struktural maupun komponen struktural, namun struktur tidak

runtuh dan tersedia selang waktu bagi evakuasi penghuni bangunan tersebut

untuk keluar sebelum bangunan runtuh sebagian, atau seluruhnya.



6

2.2. Struktur Bangunan Beraturan

Suatu bangunan dikatakan beraturan jika struktur bangunan memenuhi

persyaratan tertentu sehingga distribusi beban gempa relatif teratur, dengan

demikian analisis pengaruh gempa bisa dilakukan dengan metoda statik ekivalen.

Persyaratan bangunan yang dapat dikatakan bangunan yang beraturan berdasarkan

SNI 03-1726-2002 Pasal 4.2.1, dapat dijelaskan sebagai berikut:

a. Tinggi struktur gedung diukur dari taraf penjepitan lateral tidak lebih dari 10

tingkat atau 40 m.

b. Denah struktur gedung adalah persegi panjang tanpa tonjolan dan kalaupun

mempunyai tonjolan, panjang tonjolan tersebut tidak lebih dari 25% dari

ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah tonjolan tersebut.

c. Denah struktur gedung tidak menunjukkan coakan sudut dan kalaupun

mempunyai coakan sudut, panjang sisi coakan tersebut tidak lebih dari 15%

dari ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah sisi coakan tersebut.

d. Sistem struktur gedung terbentuk oleh subsistem-subsistem penahan beban

lateral yang arahnya saling tegak lurus dan sejajar dengan sumbu-sumbu

utama orthogonal denah struktur gedung secara keseluruhan.

e. Sistem struktur gedung tidak menunjukkan loncatan bidang muka dan

kalaupun mempunyai loncatan bidang muka, ukuran dari denah struktur

bagian gedung yang menjulang dalam masing-masing arah, tidak kurang dari

75% dari ukuran terbesar denah struktur bagian gedung sebelah bawahnya.

Dalam hal ini, struktur rumah atap yang tingginya tidak lebih dari 2 tingkat

tidak perlu dianggap menyebabkan adanya loncatan bidang muka.

f. Sistem struktur gedung memiliki kekakuan lateral yang beraturan, tanpa

adanya tingkat lunak. Yang dimaksud dengan tingkat lunak adalah suatu

tingkat, di mana kekakuan lateralnya adalah kurang dari 70% kekakuan

lateral tingkat di atasnya atau kurang dari 80% kekakuan lateral rata-rata 3

tingkat di atasnya. Dalam hal ini, yang dimaksud dengan kekakuan lateral

suatu tingkat adalah gaya geser yang bila bekerja di tingkat itu menyebabkan

satu satuan simpangan antar-tingkat.



7

g. Sistem struktur gedung memiliki berat lantai tingkat yang beraturan, artinya

setiap lantai tingkat memiliki berat yang tidak lebih dari 150% dari berat

lantai tingkat di atasnya atau di bawahnya. Berat atap atau rumah atap tidak

perlu memenuhi ketentuan ini.

h. Sistem struktur gedung memiliki unsur-unsur vertikal dari sistem penahan

beban lateral yang menerus, tanpa perpindahan titik beratnya, kecuali bila

perpindahan tersebut tidak lebih dari setengah ukuran unsur dalam arah

perpindahan tersebut.

i. Sistem struktur gedung memiliki lantai tingkat yang menerus, tanpa lubang

atau bukaan yang luasnya lebih dari 50% luas seluruh lantai tingkat.

Kalaupun ada lantai tingkat dengan lubang atau bukaan seperti itu, jumlahnya

tidak boleh melebihi 20% dari jumlah lantai tingkat seluruhnya.

2.3. Tingkat Daktilitas Struktur

Berdasarkan SNI 03-1726-2002, ada beberapa macam sistem struktur, yakni:

a) Sistem Dinding Penumpu

b) Sistem Rangka Gedung

c) Sistem Rangka Pemikul Momen

d) Sistem Ganda

e) Sistem Struktur Gedung Kolom Kantilever

f) Sistem Interaksi Dinding Geser dan Rangka

g) Sub Sistem Tunggal

Perancangan Bangunan dilakukan dengan Sistem Rangka Pemikul momen,

karena sistem ini merupakan sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka

ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Dan untuk beban lateral dipikul

oleh rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur.

Adapun berdasarkan SNI 03-2847-2002, sistem Struktur Rangka Pemikul

Momen dibedakan berdasarkan tingkat daktilitas struktur yaitu sebagai berikut:



8

a. Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB)

Sistem struktur ini merupakan sistem yang memiliki deformasi inelastis dan

tingkat daktilitas paling rendah, namun memiliki kekakuan dan kekuatan yang

paling besar. Sistem struktur ini dapat digunakan untuk bangunan pada wilayah

resiko gempa rendah.

b. Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM)

Sistem rangka ini merupakan sistem yang dapat mengalami deformasi

inelastis secara moderat akibat gaya gempa rencana. Sistem struktur ini dapat

digunakan untuk bangunan pada wilayah resiko gempa rendah dan sedang.

c. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK)

Sistem rangka ini merupakan sistem yang dapat mengalami deformasi

inelastis yang besar akibat gaya gempa rencana. Sistem struktur ini dapat

digunakan untuk bangunan pada wilayah resiko gempa rendah, sedang maupun

tinggi.

Dalam hal ini perencanaan bangunan didesain pada kondisi SRPMB dan

SRPMM diharapkan mengetahui lebih dalam perbedaannya.

2.4. Pembebanan

2.4.1 Beban Hidup

Menurut PPI 1983, yang dimaksud dengan beban hidup adalah semua beban

yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung, dan kedalamnya

termasuk beban beban pada lantai yang berasal dari barang-barang yang dapat

berpindah, mesin-mesin serta peralatan yang tidak merupakan bagian yang tak

terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama masa hidup dari gedung itu,

sehingga mengakibatkan perubahan dalam pembebanan lantai dan atap tersebut.

Untuk beban hidup pada lantai gedung, harus diambil menurut Tabel 2.1.

Dalam beban hidup tersebut sudah termasuk perlengkapan ruang sesuai dengan

kegunaan lantai ruang yang bersangkutan, dan juga dinding-dinding pemisah

ringan dengan berat tidak lebih dari 100 kg/m.



9

Tabel 2.1 Beban Hidup pada Lantai Gedung

No. Komponen Bangunan

Beban

Hidup

(Kg/m²)

a Lantai sekolah, ruang kuliah, kantor, toko, toserba, restoran, hotel,

asrama dan rumah sakit 250

b

Lantai dan balkon dalam dari ruang-ruang untuk pertemuan,

seperti mesjid, gereja, ruang pagelaran, ruang rapat, bioskop dan

panggung penonton dengan tempat duduk tetap

400

c Tangga, bordes tangga dan gang dari yang disebut dalam c 300

Sumber : Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983 hal 11

Sedangkan untuk beban hidup pada atap, berbeda halnya dengan beban hidup

pada lantai gedung. Beban hidup pada atap menurut PPI 1983, adalah sebagai

berikut:

a. Beban hidup pada atap dan/ atau bagian atap serta pada struktur tudung

(canopy) yang dapat dicapai dan dibebani oleh orang, harus diambil minimum

sebesar 100 kg/m2 bidang datar.

b. Beban hidup pada atap dan/ atau bagian atap yang tidak dapat dicapai dan

dibebani oleh orang, harus diambil yang paling menentukan diantara dua

macam beban, yaitu beban air hujan atau beban sebesar 100 kg.

Peluang untuk terjadinya beban hidup penuh yang membebani semua bagian

dan semua unsur struktur pemikul secara serempak selama umur gedung tersebut

sangatlah kecil atau tidak efektif sepenuhnya, maka beban hidup tersebut dapat

direduksi. Menurut SNI 03-2847-2002, beban hidup dapat direduksi hingga 0,5

kecuali untuk ruangan garasi, ruangan pertemuan, dan semua beban hidup yang

lebih besar dari 500 kg/m2.

2.4.2 Beban Mati

Menurut PPI 1983, beban mati adalah berat dari semua bagian dari suatu

gedung yang bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian-



10

penyelesaian, mesin-mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak

terpisahkan dari gedung itu. Sehingga berat sendiri dari struktur bangunan

merupakan beban mati. Adapun tabel mengenai berat sendiri bahan bangunan

dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut.

Tabel 2.2 Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen Gedung

Bahan Bangunan Berat Sendiri

(Kg/m³)

Beton Bertulang 2400

Komponen Bangunan Berat Sendiri

(Kg/m²)

Adukan, per cm tebal dari semen 21

Dinding pasangan batu bata setengah batu 250

Langit-langit dan dinding (termasuk rusuk-rusuknya, tanpa

penggantung langit-langit atau pengaku) terdiri dari semen asbes

(eternit dan bahan lain sejenisnya), dengan tebal maksimum 4 mm

11

Penggantung langit-langit (dari kayu), dengan bentang maksimum 5

m dan jarak s.k.s minimum 0.8 m 7

Penutup lantai dari ubin semen portland, teraso dan beton, tanpa

adukan, per cm tebal. 24

Sumber : Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983 hal 6

2.4.3 Beban Gempa

Menurut PPI 1983, beban gempa adalah semua beban yang bekerja pada

gedung atau bagian gedung yang terjadi oleh gerakan tanah akibat gempa.

Gerakan tanah ini merupakan pergeseran keempat lempeng dunia yang bergerak

saling mendekati sehingga terjadi tubrukan.

Beban gempa didesain menggunakan metoda static equivalent, metoda

analisis ini adalah suatu cara analisis statik 3 dimensi linier dengan meninjau

beban-beban gempa static equivalent, sehubungan dengan sifat struktur gedung

beraturan yang praktis berperilaku sebagai struktur 2 dimensi, sehingga respons

dinamiknya praktis hanya ditentukan oleh respons ragamnya yang pertama dan



11

dapat ditampilkan sebagai akibat dari beban gempa static equivalent. (SNI 03 -

1726 - 2002 hal 2).

Untuk perencanaan beban dengan metoda ini, harus diperhatikan faktor

berikut:

1) Faktor Keutaman Bangunan (I)

Standar ini menentukan pengaruh Gempa Rencana yang harus ditinjau dalam

perencanaan struktur bangunan gedung serta berbagai bagian dan peralatannya

secara umum. Untuk berbagai kategori gedung, bergantung pada tingkat

kepentingan gedung pasca gempa, pengaruh Gempa Rencana terhadapnya harus

dikalikan dengan suatu Faktor Keutamaan I pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Faktor Keutamaan I untuk berbagai kategori gedung atau bangunan

Kategori gedung atau bangunan Faktor Keutamaan I

I1 I2 I

Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan

dan perkantoran. 1,0 1,0 1,0

Monumen dan bangunan monumental. 1,0 1,6 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 1,0 1,4

Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas,

produk minyak bumi, asam, bahan beracun. 1,6 1,0 1,6

Cerobong, tangki di atas menara. 1,5 1,0 1,5

Sumber : [SNI 03 – 1726 – 2002 hal 12]

2) Faktor Reduksi Gempa (R)

a) Daktilitas

Kemampuan suatu struktur bangunan gedung untuk mengalami simpangan

pasca-elastik yang besar secara berulang kali dan siklik akibat beban gempa yang

menyebabkan terjadinya pelelehan pertama, sambil mempertahankan kekuatan

dan kekakuan yang cukup, sehingga struktur bangunan gedung tersebut tetap

berdiri, walaupun sudah berada dalam kondisi plastik.



12

b) Faktor daktilitas

Rasio antara simpangan maksimum struktur bangunan gedung pada saat

mencapai kondisi plastik terhadap simpangan struktur bangunan gedung pada saat

terjadinya pelelehan pertama.

c) Daktail penuh

Suatu tingkat daktilitas struktur bangunan gedung, di mana strukturnya

mampu mengalami simpangan plastik yang besar, yaitu dengan mencapai faktor

daktilitas sebesar 5,3.

d) Daktail parsial

Seluruh tingkat daktilitas struktur gedung dengan nilai faktor daktilitas di

antara struktur gedung yang elastik penuh sebesar 1,0 dan untuk struktur gedung

yang daktail penuh sebesar 5,3.

Tabel 2.4 Parameter Daktilitas Struktur Gedung

Sistem dan subsistem struktur

bangunan gedung

Uraian sistem pemikul beban gempa μm Rm

pers

. (5)

F

1. Sistem dinding penumpu

(Sistem struktur yang tidak

memiliki rangka ruang pemikul

beban gravitasi secara lengkap.

Dinding penumpu atau sistem

bresing memikul hampir semua

beban gravitasi. Beban lateral

dipikul dinding geser atau

rangka bresing).

1. Dinding geser beton bertulang 2,7 4,5 2,8

2. Dinding penumpu dengan rangka baja

ringan dan beban gravitasi

1,8 2,8 2,2

3. Rangka bresing di mana bresingnya

memikul beban gravitasi

a. Baja 2,8 4,4 2,2

b. Beton bertulang (tidak untuk wilayah 5

& 6)

1,8 2,8 2,2

2. Sistem rangka gedung (Sistem

struktur yang pada dasarnya

memiliki rangka ruang pemikul

beban gravitasi secara lengkap.

Beban lateral dipikul dinding

geser atau rangka bresing).

1. Rangka bresing eksentris baja (RBE) 4,3 7,0 2,8

2. Dinding geser beton bertulang 3,3 5,5 2,8

3. Rangka bresing biasa

a. Baja 3,6 5,6 2,2

b. Beton bertulang (tidak untuk wilayah 5

& 6)

3,6 5,6 2,2

4. Rangka bresing konsentris khusus

a. Baja 4,1 6,4 2,2

5. Dinding geser beton bertulang berangkai

daktail

4,0 6,5 2,8

6. Dinding geser beton bertulang kantilever

daktail penuh

3,6 6,0 2,8

7. Dinding geser beton bertulanng kantilever

daktail parsial

3,3 5,5 2,8



13

Sambungan Tabel 2.4

3. Sistem rangka pemikul momen

( sistem struktur yang pada

dasarnya memiliki rangka

ruang pemikul beban gravitasi

secara lengkap. Beban lateral

dipikul rangka pemikul momen

terutama melalui mekanisme

lentur).

1. Rangka pemikul momen khusus (SRPMK)

a. Baja 5,2 8,5 2,8

b. Beton bertulang 5,2 8,5 2,8

2. Rangka pemikul momen menengah beton

(SRPMM) (tidak untuk wilayah 5 & 6)

3,3 5,5 2,8

3. Rangka pemikul momen biasa (SRPMB)

a. Baja 2,7 4,5 2,8

b. Beton bertulang 2,1 3,5 2,8

4. Rangka batang baja pemikul momen

khusus (SRPBMK)

4,0 6,5 2,8

4. Sistem ganda (Terdiri dari: 1)

rangka ruang yang memikul

seluruh beban gravitasi; 2)

pemikul beban lateral berupa

dinding geser atau rangka

bresing dengan rangka pemikul

momen. Rangka pemikul

momen harus direncanakan

secara terpisah mampu

memikkul sekurang-kurangnya

25% dari seluruh beban lateral;

3) kedua sistem harus

direncanakan untuk memikul

secara bersama-sama seluruh

beban lateral dengan

memperhatikan interaksi /

sistem ganda)

1. Dinding geser

a. Beton bertulang dengan SRPMK beton

bertulang

5,2 8,5 2,8

b. Beton bertulang dengan SRPMB baja 2,6 4,2 2,8

c. Beton bertulang dengan SRPMM beton

bertulang

4,0 6,5 2,8

2. RBE baja

a. Dengan SRPMK baja 5,2 8,5 2,8

b. Dengan SRPMB baja 2,6 4.2 2,8

3. Rangka bresing biasa

a. Baja dengan SRPMK baja 4,0 6,5 2,8

b. Baja dengan SRPMB baja 2,6 4,2 2,8

c. Beton bertulang dengan SRPMK beton

bertulang (tidak untuk wilayah 5 & 6)

4,0 6,5 2,8

d. Beton bertulang dengan SRPMM beton

bertulang (tidak untuk wilayah 5 & 6)

2,6 4,2 2,8

4. Rangka bresing konsentris khusus

a. Baja dengan SRPMK baja 4,6 7,5 2,8

b. Baja dengan SRPMB baja 2,6 4,2 2,8

5. Sistem struktur bangunan

gedung kolom kantilever:

(Sistem struktur yang

memanfaatkan kolom

kantilever untuk beban lateral)

Sistem struktur kolom kantilever 1,4 2,2 2

6. Sistem interaksi dinding geser

dengan rangka

Beton bertulang menengah ( tidak untuk

wilayah 5 & 6)

3,4 5,5 2,8

7. Subsistem tunggal (Subsistem

struktur bidang yang

membentuk struktur bangunan

gedung secara keselururuhan)

1. Rangka terbuka baja 5,2 8,5 2,8

2. Rangka terbuka beton bertulang 5,2 8,5 2,8

3. Rangka terbuka beton bertulang dengan

balok beton pratekan (bergantung pada

indeks baja total)

3,3 5,5 2,8

4. Dinding geser beton bertulang barangkai

daktail penuh

4,0 6,5 2,8

5. Dinding geser beton bertulang barangkai

daktail parsial.

3,3 5,5 2,8

Sumber : [SNI 03 - 1726 – 2002 hal 16]



14

3) Wilayah Gempa

Di indonesia terdiri dari berbagai macam wilayah gempa, terdiri dari wilayah

gempa 1 sampai dengan wilayah gempa 6, untuk wilayah gempa 1 dan 2 adalah

wilayah gempa kecil, 3 dan 4 adalah wilayah gempa sedang, wilayah gempa 5 dan

6 adalah wilayah gempa berat, seperti pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 wilayah gempa di Indonesia

Sumber : [SNI - 03 – 1726 2002 hal 21]

4) Jenis Tanah

Jenis tanah ditetapkan sebagai Tanah Keras, Tanah Sedang dan Tanah Lunak

apabila untuk lapisan setebal maksimum 30 meter paling atas di penuhi syarat –

syarat yang tercantum dalam Tabel 2.5.



15

Tabel 2.5 Jenis – jenis tanah dan klasifikasinya

Jenis tanah

Kecepatan rambat

gelombang geser rata –

rata, vs (m/det)

Nilai hasil Test

Penetrasi Standar

rata – rata N

Kuat geser niralir

rata – rata Su

(kPa)

Tanah Keras

Tanah Sedang

Tanah Lunak

Atau, semua jenis tanah lempung lunak dengan tebal total lebih dari 3

meter dengan PI > 20, wn ≥ 40 % dan Su < 25 kPa

Tanah Khusus Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi

Sumber : [SNI - 03 – 1726 2002 hal 18]

5) Waktu getar alami

Analisa waktur getar alami pada umumnya digunakan untuk mengetahui

besarnya gaya gempa yang akan diterima oleh bangunan tersebut.

Waktu getar alami fundamental stuktur bisa didapatkan dengan 2 cara yaitu :

Besarnya nilai waktu getar struktur ini (T) dapat dinyatakan dengan

persamaan Rayleigh, sebagai berikut:

ii

ii

dFg

dWT

2

1 3.6

(2.1)

Keterangan:

Wi : Berat lantai ke i

di : Displacement lantai ke i akibat gempa

g : Percepatan gravitasi

Fi : Beban geser pada lantai ke i akibat gempa

Nilai T1 ini harus dibatasi untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang

terlalu fleksibel. Pembatasannya dapat dilihat pada persamaan berikut

(2.2)

Keterangan:

T1 = Waktu getar alami fundamental



16

n = Jumlah lantai

ξ = Koefisien

Tabel 2.6 Koefisien ξ yang membatasi waktu getar alami struktur bangunan gedung

Wilayah Gempa Ξ

1

2

3

4

5

6

0,2

0,19

0,18

0,17

0,16

0,15 Sumber : [SNI - 03 – 1726 – 2002 hal 26]

6) Respon spektrum gempa rencana

Perencanaan dilakukan pada kondisi tanah wilayah gempa 3 dengan kondisi

tanah lunak, terlihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Respon spektrum wilayah gempa 3

Sumber : [SNI - 03 – 1726 – 2002 hal 22]

7) Beban geser dasar nominal statik ekuivalen

Apabila kategori gedung memiliki Faktor Keutamaan I menurut Tabel 2.3

dan strukturnya untuk suatu arah sumbu utama denah struktur dan sekaligus arah

pembebanan gempa rencana memiliki faktor reduksi gempa R dan waktu getar



17

alami fundamental T1, maka beban geser dasar nominal statik ekuivalen V yang

terjadi di tingkat dasar dapat dihitung menurut persamaan :

(2.3)

Dimana : V = Beban geser nominal static ekuivalen

C1 = Nilai faktor respon spectrum

I = Faktor keutamaan bangunan

Wt = Berat total bangunan

R = Faktor reduksi gempa

8) Beban gempa nominal statik ekuivalen

Beban geser dasar nominal V harus dibagikan sepanjang tinggi struktur

bangunan gedung menjadi beban – beban gempa nominal statik ekuivalen Fi yang

menangkap pada pusat massa lantai tingkat ke-i menurut persamaan :

∑

(2.4)

Dimana : Wi = berat lantai tingkat ke-i, termasuk beban hidup yang sesuai

Zi = ketinggian lantai tingkat ke-i di ukur dari taraf penjepitan lateral

n = nomor lantai tingkat paling atas

V = beban geser dasar nominal

9) Eksentrisitas Desain

Menurut SNI 03-1726-2002, pusat massa lantai tingkat suatu struktur gedung

adalah titik tangkap resultante beban mati, berikut beban hidup yang sesuai, yang

bekerja pada lantai tingkat itu. Pada perencanaan struktur gedung, pusat massa

adalah titik tangkap beban gempa statik ekuivalen atau gaya gempa dinamik.

Sedangkan pusat rotasi lantai tingkat suatu struktur gedung adalah suatu titik pada

lantai tingkat itu yang bila suatu beban horisontal bekerja padanya, lantai tingkat

tersebut tidak berotasi, tetapi hanya bertranslasi, sedangkan lantai-lantai tingkat

lainnya yang tidak mengalami beban horisontal semuanya berotasi dan

bertranslasi.



18

Jarak antara pusat masa dan pusat rotasi dinyatakan sebagai eksentrisitas

teoritis. Sedangkan antara pusat massa dan pusat rotasi tersebut harus ditinjau

suatu eksentrisitas rencana (ed). Eksentrisitas rencana ini merupakan jarak dari

pusat rotasi ke pusat massa yang telah dipindahkan, di mana pusat massa yang

telah dipindahkan ini merupakan pusat massa yang dihitung dengan

mempertimbangkan kemungkinan perpindahan pergerakan beban hidup.

Gaya gempa mempunyai gerak rotasi sehingga harus memperhitungkan

rotasi, karena beban-beban yang bekerja tidak tetap, maka rotasipun akan

berpindah pula. Selain itu, pada setiap lantai terdapat pusat rotasi dan pusat massa

yang biasanya tidak berimpit (sesuai dengan beban dan bentuk bangunan),

sehingga perlu dicari eksentrisitas desainnya.

Eksentrisitas desain ini dapat dinyatakan sebagai berikut:

Untuk 0 < e ≤ 0,3 b, maka:

Ed = 1,5 e + 0,05 b (2-5)

atau

Ed = e – 0.05 b (2-6)

Dari kedua nilai diatas, dipilih di antara keduanya yang pengaruhnya paling

menentukan untuk unsur atau subsistem struktur gedung yang ditinjau.

Untuk e > 0,3 b, maka:

Ed = 1,33 e + 0,1 b (2-7)

atau

Ed = 1,17 e – 0,1 b (2-8)

Dari kedua nilai diatas, dipilih di antara keduanya yang pengaruhnya paling

menentukan untuk unsur atau subsistem struktur gedung yang ditinjau.

Di mana: e = eksentrisitas antara pusat rotasi dan pusat massa

Ed = eksentrisitas desain

b = ukuran horisontal terbesar denah struktur gedung yang

diukur tegak lurus pada arah pembebanan gempa.



19

10) Displacement antar lantai

Displacement atau simpangan antar lantai akibat beban gempa rencana,

berdasarkan SNI 03-1726-2002 harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

a. Tidak boleh melampaui 0,03/R, dan

b. 30 mm

Persyaratan diatas dimaksudkan untuk menjamin agar struktur tidak terlalu

fleksibel. Dengan demikian faktor kenyamanan dan perlindungan terhadap elemen

non struktural masih dapat dicapai.

2.5. Perencanaan Struktur Atas Beton Bertulang

2.5.1 Perencanaan Tulangan Lentur Balok SRPMB dan SRPMM

1) As Perlu (Tulangan Tunggal atau Tulangan Ganda)

Sebelum melakukan perencanaan tulangan lentur, terlebih dahulu dilakukan

pengecekan penampang balok, untuk mengetahui apakah menggunakan tulangan

lentur tunggal atau tulangan lentur ganda. Adapun langkah-langkah perhitungan

sebagai berikut :

m = cf

fy

'85,0 (2 - 9)

Rn = 28,0 db

Mu

(2-10)

Asperlu = dbfy

Rnm

m

211

1 (2-11)

Asmax = dbpb 75,0 (2-12)

Nilai Asperlu kemudian dibandingkan dengan nilai Asmax, jika Asperlu > Asmax

maka pergunakan tulangan lentur.ganda, namun jika Asperlu < Asmax maka

pergunakan tulangan lentur tunggal.



20

2) Tulangan Tunggal

(i) Penampang (ii) Regangan (iii)Tegangan

Gambar 2.3 Penampang, regangan dan tegangan balok bertulang tunggal

h = tinggi balok (mm)

b = lebar balok (mm)

c = garis netral (mm)

εc = regangan beton ( 0,003 )

εs = regangan baja tulangan

Cc = gaya tekan beton (N)

Ts = gaya tarik baja tulangan (N)

d = tinggi efektif balok (mm)

= h- p-

. Dtul.utama.Dtul.geser

p = selimut beton

As = luas penampang tulangan tarik (mm2)

a = tinggi balok tegangan persegi ekivalen (mm)

= β1.c

Mn = momen nominal penampang (Nmm)

Dari keseimbangan gaya horizontal pada diagram tegangan di atas dan

dengan mengasumsikan keruntuhan tarik ( fs= fy), maka

Keseimbangan gaya horizontal ∑H = 0

Cc = Ts (2-13)

0,85.f’c.a.b = As.fy (2-14)

Cc

b

As

h

c

d

εc

εs

a

0,85 f’c

Ts

(d-a/2) Mn

g.n



21

a = bcf

fyAs

.'.85,0

(2-15)

Besarnya momen nominal (Mn) suatu penampang adalah :

Mn = Cc

2

ad atau Mn = Ts

2

ad (2-16)

ø Mn

≥ Mu

diamana

ø = faktor reduksi kekuatan akibat lentur

Mn = Momen nominal penampang

Mu = Momen ultimate penampang

Kontrol rasio penulangan

ρ min ≤ ρ ≤ ρmax (2-17)

ρ =

(2-18)

ρmax = 0,75 x ρb (2-19)

ρmax = 0,75 x

.

(2-20)

Ambil yang terbesar untuk ρ min

ρ min =

(2-21)

ρ min =

(2-22)

3) Tulangan Ganda

Balok adalah elemen struktur yang menyalurkan beban-beban dari slab lantai

ke kolom penyangga yang vertikal (Edward G Nawy, 1985).

Beban-beban yang bekerja pada struktur, baik beban vertikal, horizontal,

beban karena susut, maupun beban temperatur yang dapat menyebabkan adanya

lentur dan deformasi pada suatu elemen struktur termasuk balok.



22

Perancangan balok ini dimulai dari penentuan dimensi, jumlah dan diameter

tulangan utama, serta tulangan geser agar dapat menahan beban-beban yang telah

direncanakan. Tulangan utama balok ini terdiri dari tulangan tekan dan tulangan

tarik. Tulangan tarik pada balok adalah tulangan yang dipasang pada bagian balok

yang tertarik, atau bagian balok yang menahan gaya tarik. Tulangan tarik ini harus

dipasang agar pada saat terjadi tarik balok tidak retak, karena beton sangat lemah

terhadap tarikan. Sedangkan tulangan tekan pada balok adalah tulangan yang

dipasang pada bagian tekan, atau bagian balok yang menahan gaya tekan. Dan

fungsi dari pemasangan tulangan tekan ini adalah selain meningkatkan kapasitas

penampang, juga untuk mengurangi lendutan akibat penyusutan dan rangkak

bahan.

Gambar 2.4 Penampang, regangan dan tegangan balok bertulang ganda

Perancangan tulangan lentur suatu balok dapat dilakukan dengan ketentuan-

ketentuan sebagai berikut:

a) Mengasumsikan dimensi balok dan diameter tulangan utama balok.

b) ρ-ρ’=0,5ρb (2-23)

c) d = h – p - (0,5Dutama)-Ds (2-24)

d) d’ = p + 0,5Dutama+Ds (2-25)

e) Cek beberapa kemungkinan letak garis netral (C).



23

Kemungkinan Tulangan Tekan Sudah Leleh

C = bfc

fcfyAsfyAsa

.'..85,0

)'85,0('.

11

(2-26)

Tulangan tekan sudah leleh:

Es

fy0,003Es

c

d'cεs'

(2-27)

Tulangan tarik sudah leleh:

Es

fy0,003Es

c

cdεs

(2-28)

fs’ = εs’ x Es > fy (2-29)

Jika fs’ ≥ fy, maka fs’ = fy. (2-30)

Namun jika tidak terpenuhi, maka tulangan tekan belum leleh dan dilanjukan

pada kemungkinan selanjutnya.

Gambar 2.5 Diagram regangan, tegangan, dan gaya dalam penampang tulangan

Kemungkinan Tulangan Tekan Belum Leleh

Menentukan nilai C dapat menggunakan dengan

C=Cc+Cs=T

0,85fc’.a.b+As’fs’=Asfy

0,85fc’(β1.c)b+As’(ɛs’Es)=Asfy

AsfyEsc

dcAsbcfc

)003,0(')('85,0 1

b

ds

d’

d h

c

c = 0,003

s = y >fy/Es

cs cc

T1

sb netral

penampang melintang kopel momen beton-baja regangan

d –

d’

As1 As2

As’ 0,85.f ’c

’s a

sb. balok d -

½a

T2

kopel momen baja-baja

ds

d’

d

penampang melintang kopel momen beton-baja regangan



24

(0,85.fc’.b.β1) c2 + (As’.0,003.Es – As.fy – 0,85.fc’.As’)c

- (600.d’.As’) = 0 (2-31)

a = 0,85.fc’.b.β1 (2-32)

b = As’.0,003.Es – As.fy - 0,85.fc’.As’ (2-33)

c = - 600.d’.As’ (2-34)

C = a

acbb

2

42 (2-35)

Jika nilai fs’ < fy, maka persamaan diatas dapat dipakai.

f) Dilakukan cek daktilitas penampang balok.

= db

As

. (2-36)

’ = db

As

.

' (2-37)

min = fy

fc

4

'≥

fy

4,1 (2-38)

maks =

fy

fs

db

As

fyfy

fc '

.

'

600

600'85,075,0 1 (2-39)

g) Setelah terpenuhinya daktilitas dari beton (min ≤ ≤ maks), maka dilanjutkan

ke pengecekan momen nominal dari penampang. Yakni kuat atau tidaknya

suatu penampang untuk menahan beban yang ada.

Mn = [0,85.fc’.a.b.(d-a/2)] + [(As’.fs’- 0,85.As’.fc’)(d – d’)] (2-40)

di mana a = C.β1 (2-41)

Mu ≤ ØMn (2-42)

Mu adalah momen terfaktor hasil analisis sturktur yang merupakan nilai

maksimum dari seluruh kombinasi beban.

h) Untuk syarat tulangan lentur balok kondisi SRPMM berdasarkan SNI 03-

2847-2002, adalah sebagai berikut:



25

00,1

Mu

Mn dan 00,1

Mu

Mn, jika tidak terpenuhi maka dilakukan

kembali perubahan pada dimensi tulangan atau penampang.

i) Analisis penampang tumpuan berdasarkan SNI 03-2847-2002, syaratnya

adalah:

3/1

Mn

Mn , jika tidak terpenuhi maka harus ditambah tulangan bawah.

j) Sedangkan analisis penampang lapangan berdasarkan SNI 03-2847-2002,

adalah 5/1max

Mn

Mn

2.5.2 Perencanaan Tulangan Geser Balok

2. Kondisi SRPMM

Berdasarkan SNI 03-2847-2002 tulangan geser balok pada kondisi SRPMM

adalah sebagai berikut:

a) Didapat nilai Mnl dan Mnr, yakni momen pada daerah plastis. Analisis ini

dilakukan karena pada SRPMM gaya geser balok lebih kuat dari pada

kekuatan lentur balok.

b) Perhitungan gaya geser dapat digambarkan oleh Gambar 2.6 berikut.

Gambar 2.6 Perencanaan Geser Untuk Balok

Sumber : SNI 03-2847-2002 hal. 211



26

Di mana nilai gaya geser (Ve) adalah:

VeL = L

nrnl VugL

MM

(2-43)

VeR = R

nrnl VugL

MM

)( (2-44)

Nilai VugL dan VugR didapat dari nilai gaya geser maksimum dengan beban

sebesar 1,2D + 0,5 L, dan dengan mengasumsikan kedua ujung balok

memiliki perletakan sendi. Sedangkan nilai Mnl dan Mnr didapat dari nilai

momen penampang balok

c) Jarak antar sengkang (s) dapat dihitung dengan langkah-langkah sebagai

berikut:

1) Untuk tulangan geser tumpuan

Vc = dbfc

.6

' (2-45)

Persamaan (2-45) berlaku pula untuk tulangan geser di lapangan.

2) Ve ≤ Ø[Vc + (23

'fc)b.d], jika tidak terpenuhi maka penampang balok harus

diperbesar.

Ve yang digunakan adalah Ve sesuai persamaan (2-43) dan (2-44).

3) Ve ≥ (1/2)ØVc, jika tidak terpenuhi maka tidak perlu tulangan geser.

4) Vs = VcVe

(2-46)

5) dfy

Vs

s

Av

.. (2-47)

di mana Av adalah luas tulangan sengkang pada jarak s, dengan diameter

sengkang yang telah diasumsikan terlebih dahulu.

fy

b

s

Av

3

min (2-48)



27

50 mm 50 mm

Sengkang Tertutup Sengkang Tertutup

Ln

2h

h

2h

Jika s

Av

s

Av min , tulangan geser yang digunakan adalah tulangan geser

minimum.

d) Adapun jarak antar sengkang harus mengikuti persyaratan berdasarkan SNI

03-2847-2002 berikut:

1) Sengkang tertutup pertama harus dipasang tidak lebih dari 50 mm dari muka

tumpuan. Jarak maksimum antar sengkang tertutup tidak boleh melebihi :

a. d/4

b. delapan kali diameter tulangan longitudinal

c. 24 kali diameter sengkang, dan

d. 300 mm

2) Pada daerah yang tidak memerlukan sengkang tertutup, sengkang dengan

kait gempa pada kedua ujungnya harus dipasang dengan spasi tidak lebih dari

d/2 di sepanjang bentang komponen struktur. Sengkang pada balok dapat

dilihat pada Gambar 2.7 berikut.

Gambar 2.7 Tulangan Geser Balok

3. Kondisi Elastis SRPMB

Tulangan geser balok pada kondisi elastis berbeda dengan tulangan geser

balok pada kondisi SRPMM, karena nilai gaya geser maksimun (Ve) didapat

langsung dari output hasil analisis struktur dengan software (ETABS 9.6.0).

Namun dalam menentukan jarak antar sengkang (s) tidak berbeda dengan kondisi

SRPMM, yakni didapat dari persamaan (2-45) sampai dengan persamaan (2-48).



28

2.5.3 Perencanaan Kolom

Adapun ketentuan perencanaan elemen struktur kolom meliputi (SNI - 03 –

2847 – 2002 hal 55) :

a. Kolom harus direncanakan untuk memikul beban aksial terfaktor yang

bekerja pada semua lantai atau atap dan momen maksimum yang berasal dari

beban terfaktor pada satu bentang terdekat dari lantai atau atap yang ditinjau.

Kombinasi pembebanan yang menghasilkan rasio maksimum dari momen

terhadap beban aksial juga harus diperhitungkan.

b. Pada konstruksi rangka atau struktur menerus, pengaruh dari adanya beban

yang tak seimbang pada lantai atau atap terhadap kolom luar ataupun dalam

harus diperhitungkan. Demikian pula pengaruh dari beban eksentris karena

sebab lainnya juga harus diperhitungkan.

c. Dalam menghitung momen akibat beban gravitasi yang bekerja pada kolom,

ujung-ujung tersebut terjauh kolom dapat dianggap jepit, selama ujung-ujung

tersebut menyatu (monolit) dengan komponen struktur lainnya.

d. Momen-momen yang bekerja pada setiap level lantai atau atap harus

didistribusikan pada kolom diatas dan dibawah lantai tersebut berdasarkan

kekakuan kolom dengan juga memperhitungkan kondisi kekangan pada ujung

kolom.

1 Kolom bergoyang

Kolom struktur boleh dianggap bergoyang apabila perbesaran momen –

momen ujung akibat pengaruh orde dua melebihi 5 % dari momen – momen

ujung orde satu. Suatu tingkat pada struktur boleh dianggap tidak bergoyang bilai

nilai :

∑

(2.49)

Dengan Ʃpu dan Vu masing – masing adalah beban vertikal total dan gaya geser

lantai total pada tingkat yang ditinjau, dan Δ0 adalah simpangan relatif antar



29

tingkat orde – pertama pada tingkat yang ditinjau akibat Vu (SNI - 03 – 2847 –

2002 hal 77).

2 Kelangsingan kolom

Menurut SNI - 03 – 2847 – 2002 pengaruh kelangsingan pada kolom yang

tidak bergoyang bergoyang bisa diabaikan apabila syarat dibawah ini dipenuhi :

(

) (2.50)

Dengan suku [34-12(M1/M2)] tidak boleh diambil lebih besar dari 40. Suku

M1/M2 bernilai positif bila kolom melentur dengan kelengkungan tunggal dan

bernilai negatif bila kolom melentur dengan ganda.

Apabila persyaratan diatas tidak memenuhi, maka harus dilakukan perbesaran

momen :

(2.51)

Dengan,

(2.52)

(2.53)

Sedangkan pada kolom bergoyang faktor kelangsingan bisa diabaikan apabila

persyaratan dibawah ini terpenuhi :

(2.54)

Sedangkan untuk perbeseran momen digunakan rumus dibawah ini :

(2.55)

(2.56)

3 Kolom pendek

Kolom dikategorikan menjadi kolom pendek dan kolom tinggi, kolom bisa

dikategorikan sebagai kolom pendek apabila memenuhi persyaratan dibawah ini :



30

a. Untuk kolom tidak bergoyang :

(

) (2.57)

b. Untuk kolom bergoyang :

(2.58)

Dimana :

k = faktor panjang efektif kolom

lu = panjang bersih kolom (m)

r = radius atau jari – jari inersia penampang kolom (m)

0,3h (kolom persegi) dan 0,25 (kolom bundar)

M1 = momen terkecil pada ujung kolom

M2 = momen terbesar pada ujung kolom

4 Perencanaan tulangan utama kolom

Untuk perencanaan tulangan utama pada kolom, cara yang digunakan untuk

metode SRPMB dan SRPMM sama yang membedakan adalah pada saat

perencanaan tulangan geser atau sengkang.

Dalam upaya menyederhanakan perencanaan kolom, telah dikembangkan

berbagai cara perhitungan dengan menggunakan alat bantu, salah satu alat bantu

tersebut ialah dengan menggunakan grafik – grafik /nomogram, salah satu contoh

grafik tersebut ialah grafik gideon ( bisa dilihat di lampiran ), langkah – langkah

pengerjaannya adalah sebagai berikut :

a. Data yang diperlukan : Pu, Mu, b, h, d, d’, fc’,fy

b. Hitung

(2.59)

(2.60)

( sebagai nilai y pada grafik ) (2.61)

( sebagai nilai x pada grafik ) (2.62)



31

c. Plot nilai X dan Y pada grafik yang sesuai dengan memperhatikan fc’,fy’

dan d’/h, sehingga diperoleh 1 titik, tentukan harga r, bila titik tersebut

terletak diantara dua harga r, maka harga r yang dicari ditentukan dengan

cara interpolasi.

d. Tentukan harga β berdasarkan harga fc’

e. Hitung

(2.63)

(2.64)

f. Jika nilai Astot sudah didapat, kemudian dibagi dengan jumlah sisi tulangan

yang akan digunakan, contohnya apabila menggunakan tulangan dengan 4

sisi, maka Astot dibagi dengan 4. Kemudian bagi lagi hasil tersebut dengan

luas tulangan yang digunakan, maka didapatlah banyaknya tulangan pada

sisi tersebut.

2.5.4 Kuat Geser Rencana Kolom

Pada perencanaan kolom dibutuhkan sengkang, sengkang berfungsi sebagai

penahan beban geser pada kolom, berfungsi juga sebagai pengikat pada kolom.

Cara perhitungan sengkang pada kolom hampir sama dengan balok, berikut

akan dijelaskan langkah – langkah pehitungan sengkang pada kolom :

a. Vu < øVn , ø = faktor kekuatan geser 0,7 – 0,75 (2.65)

b. Vn = Vc + Vs atau

(2.66)

Dimana : Vu = Gaya geser terfaktor pada penampang yang ditinjau

Vn = Kuat geser nominal

Vc = Kuat geser nominal yang disumbangkan beton

Vs = Kuat geser nominal yang disumbangkan tulangan geser

(

) (

√

) (2.67)

(2.68)



32

Atau

(2.69)

Dimana : Av = Luas tulangan geeser

s = Jarak tulangan geser

fyv = tegangan leleh tulangan geser

d = tinggi efektif penampang

c. Bila 0,5 øVc < Vu < øVc , maka perlu dipasang tulangan geser

minimum. Sedangkan apabila Vu > øVc maka tulangan geser harus

dipasang sesuai dengan perencanaan tulangan geser.

Pada perencanaan tulangan geser SRPMM kuat geser rencana kolom yang

memikul beban gempa tidak boleh kurang daripada (SNI 03-2847-2002 Hal 229) :

a) Jumlah gaya lintang yang timbul akibat termobilisasinya kuat lentur nominal

komponen struktur pada setiap ujung bentang bersihnya dan gaya lintang

akibat beban gravitasi terfaktor ( lihat Gambar 2.8).

b) Gaya lintang maksimum yang diperoleh dari kombinasi beban rencana

termasuk pengaruh beban gempa, E, dimana nilai E diambil sebesar dua kali

nilai yang ditentukan dalam peraturan perencanaan tahan gempa.

Gambar 2.8 Gaya lintang rencana



33

a) Spasi maksimum sengkang ikat yang dipasang pada rentang ℓ0 dari muka

hubungan balok – kolom adalah s0. Spasi s0 tersebut tidak boleh melebihi :

delapan kali diameter tulangan longitudinal terkecil,

24 kali diameter sengkang ikat,

Setengah dimensi penampang terkecil komponen struktur,

300 mm

b) Panjang ℓ0 tidak boleh kurang daripada nilai terbesar berikut ini :

Seperenam tinggi bersih kolom.

Dimensi terbesar penampang kolom

500 mm

c) Sengkang ikat pertama harus dipasang pada jarak tidak lebih daripada 0,5 s0

dari muka hubungan balok – kolom.

d) Spasi sengkang ikat pada sembarang penampang kolom tidak boleh melebihi 2

s0.

BAB II TINJAUAN PUSTAKAdigilib.polban.ac.id/files/disk1/68/jbptppolban-gdl... · 2013. 2. 27. ·...

Documents

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKAdigilib.polban.ac.id/files/disk1/68/jbptppolban-gdl... · 2013. 2. 27. ·...