analisis balok beton bertulang menggunakan …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_optimized.pdf ·...

60
ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN PROGRAM ABAQUS CAE V6.14 PADA GEDUNG HOTEL IBIS STYLE DALAM WILAYAH GEMPA III Skripsi diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil Oleh Dinda Meilani Tungga Dewi Herlina NIM.5113414069 PRODI TEKNIK SIPIL JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2019

Upload: others

Post on 25-Oct-2020

9 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

i

ANALISIS BALOK BETON BERTULANG

MENGGUNAKAN PROGRAM ABAQUS CAE V6.14

PADA GEDUNG HOTEL IBIS STYLE DALAM

WILAYAH GEMPA III

Skripsi

diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil

Oleh

Dinda Meilani Tungga Dewi Herlina

NIM.5113414069

HALAMAN JUDUL

PRODI TEKNIK SIPIL

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2019

Page 2: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

ii

Page 3: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

iii

Page 4: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

iv

Page 5: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

MOTTO

Allah mencintai orang yang berilmu dan mengangkat derajat-Nya. (QS.

Mujaadilah : 11)

Teruslah melangkah, sampai lelah menghampiri. Yakinlah kalau kamu

mampu, karena Allah bersamamu.

Laa Tahzan Innallaha Ma’ana (QS. At-Taubah : 40)

Selalu ada jalan, ketika kita berusaha dan berdoa.

Jangan takut gagal, tanpa adanya kegagalan kita tidak akan tahu arti

perjuangan

PERSEMBAHAN

Dengan rasa bangga dan bahagia saya ucapkan terimakasih saya kepada :

1. Untuk Allah SWT yang telah memberikanku kekuatan dan membekaliku

dengan ilmu sehingga saya dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik.

2. Untuk Ibu saya (Pursinasih) dan Bapak saya (Masrukin) yang telah

memberikan dukungan baik moril maupun materi dan doa yang tiada henti

untuk kesuksesan saya. Semoga ini menjadi langkah awal untuk membuat

Ibu Bapak bahagia,

3. Untuk Kakak saya (Dimas Yudha Permana) dan kakak ke-2 saya (Krisna

Meilana Abraham). Terimakasih atas semangat, dukungan dan doa kalian

selama ini.

4. Untuk Kakak Ipar saya (Miftah Noor Fajriani). Terimakasih atas semangat,

dukunganya dan keponakan kecilku ( M. Ibrahim Al Jailani Permana)

semoga menjadi anak sholeh.

5. Untuk Dosen Pembimbing Skripsi, Bapak Drs. Henry Apriyatno,M.T dan

Dosen Penguji Bapak Karuniadi Satrijo Utomo , S.T, M.T. dan Bapak Ir.

Agung Sutarto, M.T. terimakasih untuk bimbingan, nasehat dan kesabaran

selama proses penyusunan Skripsi ini.

Page 6: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

vi

6. Untuk Dosen wali Bapak Arie Taverianto, S.T., MT dan seluruh Dosen

pengajar di Jurusan Teknik sipil UNNES, terimakasih untuk ilmu yang

diajarkan.

7. Untuk teman-teman seperjuangan saya (Nastia R., Abel Agusta., Triya P.,

M. Samantha Dewi.) yang selalu mendukung satu dengan yang lain untuk

dapat menyelesaikan skripsi ini.

8. Untuk sahabat baik saya ( Intaninda A. P) yang selalu membantu saya agar

dapat menyelesaikan skripsi ini.

9. Untuk sahabat dan teman-teman Teknik Sipil Unnes 2014. Terimakasih

canda tawa, tangis dan perjuangan yang kita lewati bersama.

10. Untuk M. Riza Nurmanul Hasan, terimakasih untuk semangat, dukungan,

waktu dan kesabaran menghadapi keluh kesahku dalam menyelesaikan

Skripsi ini. Semoga kamu pilihan terbaik dan yang terakhir.

11. Teman-teman dan semua pihak yang membantu dan mendoakan dalam

menyelesaikan Skripsi ini.

Page 7: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

vii

ABSTRAK

Herlina, Dinda Meilani Tungga Dewi. 2018. “Analisis Pada Balok Beton Bertulang

Menggunakan Program ABAQUS CAE v6.14 Pada Gedung Hotel Ibis Style

Dalam Wilayah Gempa III”. Skripsi. Jurusan Teknik Sipil. Fakultas Teknik.

Universitas Negeri Semarang. Pembimbing I : Drs. Henry Apriyatno, M.T.

Balok merupakan salah satu bagian elemen struktur yang berfungsi

menerima beban merata dan mendistribusikan beban akibat gaya pada kolom. Peran

balok selain menghubungkan joint antara kolom, juga mentansferkan beban yang

didapat dari lantai maupun beban gempa. Dalam perencanaan balok beton, kita

dapat mengetahui secara persis terjadinya kegagalan struktur balok akibat beban

eksternal. Maka dari itu Analisis tegangan/regangan x,y,z momen atau geser dapat

di ketahui pada program ABAQUS CAE v6.14.

Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS

CAE v6.14 untuk mendefinisikan perilaku inelastis beton. Balok yang ditinjau

merupakan balok interior dengan dimensi balok 400 x 600 mm, panjang balok 7000

mm.

Waktu getar gedung untuk mode 1 sebesar 3,028 detik dan mode 2 sebesar

2,752 detik, tidak melebihi syarat batas 2,184 terpenuhi. Syarat simpangan antar

lantai baik akibat gempa statik maupun gempa dinamik arah x dan y tidak melebihi

simpangan yang diijinkan sehingga struktur tahan terhadap gempa. Tegangan

maksimum data teoritis (Park and Paulay) sebesar 30,04 N/mm2 dan Regangan

maksimum 0,00240 dan tegangan maksimum output program ABAQUS CAE v6.14

sebesar 30,04 N/mm2 dan Regangan maksimum 0,00197. Perbedaan nilai regangan

teoritis dan regangan numerik sebesar 18,09 % lebih besar regangan numeric. Dari

perbandingan regangan ultimate (µu) dan regangan leleh (µy) didapatkan nilai

daktilitas sebesar 3,30.

Kata kunci : Gempa, Tegangan, Regangan, Balok, Daktilitas, ABAQUS

Page 8: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

viii

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT dan

mengharapkan ridho yang telah melimpahkan rahmat-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan Skripsi yang berjudul Analisis Balok Beton Bertulang

Menggunakan Program ABAQUS CAE V16.4 Pada Gedung Hotel Ibis Style Dalam

Wilayah Gempa III. Skripsi ini disusun sebagai salah satu persyaratan meraih gelar

Sarjana Teknik pada Program Studi S1 Teknik Sipil Universitas Negeri Semarang.

Sholawat dan salam disampaikan kepada junjungan besar Nabi Muhammad SAW,

mudah-mudahan kita semua mendapatkan safaat-Nya di yaumil akhir nanti.

Aamiin.

Penyelesaian Skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, oleh karena

itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih serta

penghargaan kepada:

1. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum, Rektor Universitas Negeri atas

kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menempuh studi di

Universitas Negeri Semarang.

2. Dr. Nur Qudus, M.T., Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri

Semarang.

3. Dra. Sri Handayani, M.Pd., Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas

Negeri Semarang.

4. Dr. Rini Kusumawardani, S.T., M.T., M.Sc., Ketua Program Studi

Teknik Sipil Universitas Negeri Semarang.

5. Drs. Henry Apriyatno, M.T., selaku dosen pembimbing yang penuh

kesabaran dalam membimbing, memberikan masukan, arahan serta

motivasi kepada penulis sehingga Skripsi ini dapat selesai.

6. Karuniadi Satrijo Utomo, S.T, M.T., dan Ir. Agung Sutarto, M.T.,

selaku penguji sidang Skripsi yang telah memberikan saran dan

masukan dalam perbaikan Skripsi.

7. Arie Taverianto , S.T., M.T., selaku Dosen Wali

Page 9: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

ix

8. Semua dosen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Negeri

Semarang yang telah memberikan bekal pengetahuan yang beharga.

9. Berbagai pihak yang telah memberikan bantuan untuk Skripsi ini yang

tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis berharap semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan

sebagai bekal untuk pengembangan di masa mendatang.

Semarang, 23 Januari 2019

Penulis

Page 10: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

PERSETUJUAN PEMBIMBING .......................... Error! Bookmark not defined.

PENGESAHAN ..................................................................................................... iii

PERNYATAAN KEASLIAN ................................ Error! Bookmark not defined.

MOTTO DAN PERSEMBAHAN .......................................................................... v

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii

DAFTAR ISI ........................................................................................................... x

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xv

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xviii

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xxii

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah .................................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah ....................................................................................... 3

1.4. Tujuan Dan Manfaat ................................................................................. 4

1.5. Sistematika Penulis ................................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 6

2.1. Tinjauan Umum ........................................................................................ 6

2.1.1. Ruang Lingkup Perencanaan............................................................. 7

2.2. Tanah ........................................................................................................ 7

2.2.1. Pengertian Tanah ............................................................................... 7

2.2.2. Pengertian Tes Sondir ....................................................................... 8

2.3. Gempa Bumi ............................................................................................. 9

Page 11: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

xi

2.3.1. Pengertian Gempa Bumi ................................................................... 9

2.3.2. Pengaruh Gempa pada Struktur ...................................................... 10

2.3.3. Situs Puskim .................................................................................... 12

2.3.4. Spektrum Gempa ............................................................................. 14

2.4. Struktur Balok ........................................................................................ 18

2.4.1. Pengertian Balok ............................................................................. 18

2.4.2. Persyaratan Balok Menurut PBBI 1971.N.I – 2 hal, 91 : ................ 20

2.4.3. Klasifikasi Balok ............................................................................. 21

2.5. Beton ...................................................................................................... 22

2.6. Baja Tulangan ......................................................................................... 25

2.7. ETABS ................................................................................................... 26

2.8. Konsep Pembebanan pada Gedung ........................................................ 27

2.8.1. Beban Mati ( Dead Load/DL) ......................................................... 27

2.8.2. Beban Hidup (Live Load/LL) ......................................................... 28

2.8.3. Beban Gempa (Earthquake Load/EL) ............................................. 29

2.8.4. Kombinasi Pembebanan .................................................................. 30

2.8.5. Simpangan Batasan ......................................................................... 31

2.9. Abaqus .................................................................................................... 33

BAB III METODOLOGI PENELITIAN.............................................................. 35

3.1. Tahapan Prosedur Perencanaan Skripsi. ................................................ 35

3.2. Pengumpulan Data Tanah dan Studi Literatur ....................................... 37

3.2.1. Data Tanah ...................................................................................... 37

3.2.2. Data Lokasi ..................................................................................... 38

3.2.3. Pemilihan Kriteria Desain ............................................................... 39

3.2.4. Spektrum Respon Desain ................................................................ 40

Page 12: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

xii

3.2.5. Material Struktur ............................................................................. 43

3.3. Kombinasi Pembebanan ......................................................................... 48

3.3.1. Beban Mati ...................................................................................... 50

3.3.2. Beban Hidup ................................................................................... 51

3.4. Analisis Beban Gempa ........................................................................... 52

3.4.1. Analisis Beban Gempa .................................................................... 52

3.4.2. Menentukan Spektral Percepatan (Ss dan S1) ................................ 55

3.4.3. Menentukan Koefisien Situs dan Parameter Respons Spektral

Percepatan Gempa ......................................................................................... 56

3.4.4. Menentukan Kategori Desain Seismik (KDS) ................................ 57

3.4.5. Menentukan Kategori Resiko Bangunan dan Faktor Keutamaan

Bangunan (Ie) ................................................................................................ 57

3.4.6. Menentukan Faktor R, Cd, dan Ωo ................................................. 58

3.4.7. Menentukan Periode Fundamental Alami (T)................................. 59

3.5. Analisis Struktur Bangunan Gedung Akibat Beban Gempa .................. 60

3.6. Proses Analisis ABAQUS CAE v6.14 ................................................... 62

3.6.1. Preprocessing (ABAQUS CAE) ..................................................... 63

3.6.2. Simulasi (Simulation) ...................................................................... 63

3.6.3. Proses Akhir (Post Processing) ...................................................... 63

3.7. Proses Permodelan ABAQUS CAE v6.14 ............................................. 64

3.7.1. Membuka menu ABAQUS CAE v6.14 .......................................... 64

3.7.2. Part Modul ABAQUS CAE............................................................ 65

3.7.3. Tulangan .......................................................................................... 66

3.7.4. Balok ............................................................................................... 67

3.7.5. Datum Plane ................................................................................... 67

Page 13: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

xiii

3.7.6. Property Modul ABAQUS CAE .................................................... 68

3.7.7. Material Properties Beton ............................................................... 69

3.7.8. Material Properties Baja Ulir dan Baja Polos ................................. 77

3.7.9. Create Profile untuk Tulangan ....................................................... 78

3.7.10. Assign Beam Orientation untuk Tulangan .................................. 79

3.7.11. Create section dan Assign untuk Solid Element .......................... 80

3.7.12. Create Section dan Assign untuk Beam Element ......................... 82

3.8. Modul Assembly ABAQUS CAE v6.14 ................................................. 83

3.8.1. Step Modul ABAQUS CAE v6.14 .................................................. 85

3.8.2. Interaction Modul ABAQUS CAE v6.14 ....................................... 86

3.9. Load Modul ABAQUS CAE CAE v6.14 ............................................... 87

3.9.1 Mesh Modul ABAQUS CAE v6.14 ................................................ 88

3.9.2 Mesh pada Solid Element ................................................................ 88

3.9.3 Mesh pada Truss Element ............................................................... 89

3.10. Job Modul ABAQUS CAE v6.14 ....................................................... 91

3.11. Visualization ....................................................................................... 93

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...................................... 95

4.1. Pemodelan Strukur ................................................................................. 95

4.1.1. Pembebanan Gedung ....................................................................... 96

4.1.2. Analisis Beban Gempa .................................................................. 101

4.1.3. Gempa Dinamik Respon Spektrum ............................................... 112

4.1.4. Gempa Statik Ekuivalen ................................................................ 116

4.1.5. Torsi .............................................................................................. 127

4.2. Perhitungan Praktis Dengan ETABS v9.6. .......................................... 129

4.2.1. Perhitungan Balok Induk ............................................................... 133

Page 14: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

xiv

4.3. Perhitungan Manual ............................................................................. 138

4.3.1. Perencanaan Balok Induk .............................................................. 138

4.4. Hasil dan Pembahasan Output ABAQUS CAE v6.14 ......................... 166

4.4.1. Permodelan Balok dengan ABAQUS CAE v6.14 ........................ 167

4.4.2. Analisis Tegangan dan Regangan ................................................. 168

BAB V PENUTUP .............................................................................................. 174

5.1. Kesimpulan ........................................................................................... 174

5.2. Saran ..................................................................................................... 175

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 176

LAMPIRAN ........................................................................................................ 178

Page 15: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1. Hasil Tanah Sedang ............................................................................ 13

Tabel 2. 2. Beban Mati (Dead Load/DL) ............................................................. 27

Tabel 2. 3. Beban Hidup (Live Load/LL)............................................................. 29

Tabel 3. 1. NSPT .................................................................................................. 37

Tabel 3. 2. Klasifikasi Situs Kelas Situs 𝑁 .......................................................... 38

Tabel 3. 3. Spektrum Desain ................................................................................ 41

Tabel 3. 4. Dimensi Balok .................................................................................... 44

Tabel 3. 5. Dimensi Kolom .................................................................................. 45

Tabel 3. 6. Persyaratan Tebal Selimut Minimum ................................................. 45

Tabel 3. 7. Beban Mati pada Plat Lantai .............................................................. 46

Tabel 3. 8. Beban Mati pada Plat Atap ................................................................. 46

Tabel 3. 9. Beban Mati pada Balok ...................................................................... 47

Tabel 3. 10. Tegangan Ultimate ........................................................................... 47

Tabel 3. 11. Tegangan Ijin .................................................................................... 48

Tabel 3. 12. Kombinasi Pembebanan ................................................................... 49

Tabel 3. 13. Beban Mati untuk Gedung ............................................................... 50

Tabel 3. 14. Beban Hidup untuk Gedung ............................................................. 51

Tabel 3. 15. Faktor Reduksi Beban Hidup untuk Gedung ................................... 52

Tabel 3. 16. Klasifikasi Situs ................................................................................ 54

Tabel 3. 17. Koefisien Situs, Fa ........................................................................... 56

Tabel 3. 18. Koefisien Situs, Fv ........................................................................... 56

Tabel 3. 19. Kategori Desain Seismik (KDS) SDS dan SD1 ............................... 57

Tabel 3. 20. Kategori Desain Seismik (KDS) SDS dan SD1 ............................... 57

Tabel 3. 21. Kategori Risiko Bangunan ............................................................... 58

Tabel 3. 22. Parameter Plasticity Beton (Panduan Permodelan Struktur Beton

Bertulang dengan ABAQUS) ................................................................................ 71

Tabel 3. 23. Concrete Compression Hardening dan Concrete Compression

Damage (Jankowiak, 2014) ................................................................................... 73

Tabel 3. 24. Concrete Tension Stiffening dan Concrete Tension Damage

(Jankowiak,2014) .................................................................................................. 75

Page 16: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

xvi

Tabel 3. 25. Tabel Stress dan Strain (Panduan Permodelan Struktur Beton

Bertulang dengan ABAQUS) ................................................................................. 77

Tabel 3. 26. Diagram Momen Lentur yang Bekerja pada Balok yang Ditinjau .. 88

Tabel 4. 1. Kombinasi Pembebanan ..................................................................... 98

Tabel 4. 2. Beban Mati untuk Gedung ................................................................. 99

Tabel 4. 3. Beban Hidup .................................................................................... 101

Tabel 4. 4. Nilai SPT Rata-Rata dari Tidak BH2 ............................................... 103

Tabel 4. 5. Jenis-Jenis Tanah .............................................................................. 104

Tabel 4. 6. Tanah Sedang ................................................................................... 105

Tabel 4. 7. Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respon Percepatan

pada Periode Pendek ........................................................................................... 107

Tabel 4. 8. Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respon Percepatan

pada Periode 1 Detik ........................................................................................... 107

Tabel 4. 9. Koefisien untuk Batas Atas pada Periode yang Dihitung ................ 108

Tabel 4. 10. Nilai Parameter Pendekatan untuk Ct dan x ................................... 109

Tabel 4. 11. Nilai Kurva Spektum Gempa .......................................................... 113

Tabel 4. 12. Nilai Pertisipasi Massa untuk Arah X dan Y ................................. 116

Tabel 4. 13. Berat Stuktur Gedung ..................................................................... 121

Tabel 4. 14. Perhitungan Gaya Gempa Tiap Lantai ........................................... 122

Tabel 4. 15. Hasil Simpangan Arah X ................................................................ 125

Tabel 4. 16. Hasil Simpangan Arah Y ................................................................ 126

Tabel 4. 17. Nilai Torsi pada Arah X ................................................................. 127

Tabel 4. 18. Nilai Torsi pada Arah Y ................................................................. 129

Tabel 4. 19. Diagram Momen Lentur (BMD) yang Bekerja pada Balok Induk 6G-

41 yang Ditinjau .................................................................................................. 140

Tabel 4. 20. Momen Desain Balok Induk G6-41 ............................................... 141

Tabel 4. 21. Posisi Garis Netral dan Nilai Momen Nominal Tumpuan ............. 147

Tabel 4. 22. Posisi Garis Netral dan Nilai Momen Nominal Lapangan ............. 151

Tabel 4. 23. Kebutuhan Tulangan Utama pada Balok Induk 6G-41 .................. 153

Tabel 4. 24. Parameter Hubungan Regangan dan Tegangan .............................. 169

Tabel 4. 25. Rekapitulasi Hasil Uji Numerik dan Teoritis .................................. 172

Page 17: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

xvii

Tabel 4. 26. Kesalahan Relatif Regangan Teoritis dan Numerik ........................ 173

Page 18: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

xviii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1. Perilaku Struktur Akibat Beban Gempa ........................................ 12

Gambar 2. 2. Lokasi Desain Struktur pada Puskim ............................................. 13

Gambar 2. 3. Nilai Ss pada Tiap Daerah Indonesia............................................. 15

Gambar 2. 4. Nilai S1 pada Tiap Daerah Indonesia ............................................. 16

Gambar 2. 5. Spektrum Respon Desain ............................................................... 18

Gambar 2. 6. Penentuan Simpangan antar Lantai Berdasarkan Gambar 5 pada

SNI 03-1726-2012 Pasal 7.9.3 .............................................................................. 32

Gambar 3. 1. Flowchart ....................................................................................... 36

Gambar 3. 2. Denah Lokasi Proyek ..................................................................... 39

Gambar 3. 3. Site Plan Proyek ............................................................................. 39

Gambar 3. 4. Lokasi Desain Struktur pada Puskim ............................................. 41

Gambar 3. 5. Grafik Spektral Percepatan ............................................................ 41

Gambar 3. 6. Membuka Program ABAQUS CAE .............................................. 65

Gambar 3. 7. Viewport awal ABAQUS CAE 6.11-2 .......................................... 65

Gambar 3. 8. Approximate Size pada Modul Part ............................................... 66

Gambar 3. 9. Sketsa Tulangan Utama dan Sengkang dalam Bentuk 3D ............ 67

Gambar 3. 10. Sketsa Balok dalam Bentuk 3D pada ABAQUS ......................... 67

Gambar 3. 11. Perintah membuat Datum ............................................................ 68

Gambar 3. 12. Cara membuat Datum Plane ........................................................ 68

Gambar 3. 13. Mulai Memasukkan Data Material .............................................. 70

Gambar 3. 14. Memasukkan Data Elastisitas ...................................................... 70

Gambar 3. 15. Tampilan Form Input Model Material Concrete Damaged

Plasticity ................................................................................................................ 71

Gambar 3. 16. Tampilan Form Input Parameter Plasticity pada Model Material

Concrete Damaged Plasticity ............................................................................... 72

Gambar 3. 17. Tampilan form input Compression Behavior model material

Concrete Damaged Plasticity ............................................................................... 74

Gambar 3. 18. Tampilan form input Tension Behavior model material Concrete

Damaged Plasticity ............................................................................................... 76

Gambar 3. 19. Tampilan Form Input Density ..................................................... 76

Page 19: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

xix

Gambar 3. 20. Tampilan Form Input Elasticity Material Baja ............................ 78

Gambar 3. 21. Tampilan Form Input Plasticity Material Baja ............................ 78

Gambar 3. 22. Perintah Create Profile ................................................................ 79

Gambar 3. 23. Perintah Edit Profile .................................................................... 79

Gambar 3. 24. Perintah Assign Beam Orientation............................................... 80

Gambar 3. 25. Hasil Assign Beam Orientation ................................................... 80

Gambar 3. 26. Perintah Create Section ............................................................... 81

Gambar 3. 27. Perintah Edit Section.................................................................... 81

Gambar 3. 28. Perintah Assign Section................................................................ 81

Gambar 3. 29. Masukkan Section pada Edit Section Assignment ....................... 82

Gambar 3. 30. Perintah Create Section ............................................................... 82

Gambar 3. 31. Perintah Edit Section.................................................................... 83

Gambar 3. 32. Perintah Assign Section................................................................ 83

Gambar 3. 33. Cell dari Part yang dipasangkan Section ..................................... 83

Gambar 3. 34. Create Instace Linear Pattern, Rotate Instance, Translate

Instance ................................................................................................................. 84

Gambar 3. 35. Model Penulangan ....................................................................... 84

Gambar 3. 36. Tampilan menu create step .......................................................... 85

Gambar 3. 37. Permintaan Hasil yang Ditampilkan ............................................ 86

Gambar 3. 38. Peletakan Reference Point ........................................................... 87

Gambar 3. 39. Menu Create Load ....................................................................... 88

Gambar 3. 40. Memasukkan Ukuran Mesh ......................................................... 89

Gambar 3. 41. Menu Element Type pada Solid Element ..................................... 90

Gambar 3. 42. Menu Element Type pada Truss Elemen ...................................... 90

Gambar 3. 43. Mesh pada Semua Elemen Benda Uji .......................................... 90

Gambar 3. 44. Perintah Create Job ..................................................................... 91

Gambar 3. 45. Tampilan Submission pada Edit Job ............................................ 92

Gambar 3. 46. Tampilan Pengaturan Memory pada Edit Job .............................. 92

Gambar 3. 47. Tampilan Job yang Selesai Dibuat .............................................. 93

Gambar 3. 48. Tampilan Monitoring Job yang Telah Selesai Running .............. 93

Gambar 3. 49. Perintah Result untuk Menampilkan Kontur Parameter Output .. 94

Page 20: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

xx

Gambar 4. 1. Rencana Pemodelan Struktur Hotel Ibis Style Semarang.............. 95

Gambar 4. 2. Nilai Respon Spektrum Desain berdasarkan Website

puskim.pu.go.id ................................................................................................... 105

Gambar 4. 3. Waktu Getar Struktur Mode 1 (arah Y) ....................................... 110

Gambar 4. 4. Waktu Getar Struktur Mode 2 (arah X) ....................................... 111

Gambar 4. 5. Pendefinisian Struktur Pemikul Momen Khusus (SRPMK) pada

ETABS V9.6.0 .................................................................................................... 132

Gambar 4. 6. Luas Tulanagan Utama Balok Induk 6G-41 yang Ditinjau ......... 133

Gambar 4. 7. Tampak Luas Tulangan Geser (Sengkang) Balok Induk 6G-41 yang

Ditinjau ................................................................................................................ 135

Gambar 4. 8. Diagram Momen Akibat Beban Mati dan Beban Hidup ............. 137

Gambar 4. 9. Diagram Momen Akibat Beban Mati, Beban Hidup dan Gempa

Statik ................................................................................................................... 137

Gambar 4. 10. Diagram Momen Akibat Beban Mati, Beban Hidup dan Gempa

Dinamik ............................................................................................................... 138

Gambar 4. 11. Elemen Balok yang Ditinjau pada Lantai 5 ............................... 139

Gambar 4. 12. Diagram Bidang Momen pada Balok yang Ditinjau .................... 141

Gambar 4. 13. Penampang Balok dan Diagram Regangan-Tegangan .............. 145

Gambar 4. 14. Rangka Bergoyang ke Akibat Gempa Arah Kanan ................... 159

Gambar 4. 15. Rangka Bergoyang ke Akibat Gempa Arah Kiri ....................... 160

Gambar 4. 16. Tulangan Balok Utama .............................................................. 164

Gambar 4. 17. Nilai Torsi pada Balok yang Ditinjau ........................................ 164

Gambar 4. 18. Model Penulangan ..................................................................... 167

Gambar 4. 19. Model Keseluruhan yang Telah di Assembly............................. 167

Gambar 4. 20. Rumus Kurva Hubungan Tegangan Regangan Berdasarkan Park

dan Paul (1975) ................................................................................................... 168

Gambar 4. 21. Kurva Hubungan Tegangan Regangan berdasarkan Park dan

Paul(1975) ........................................................................................................... 169

Gambar 4. 22. Kurva Hubungan Tegangan Regangan berdasarkan ABAQUS

CAE v6.14 ........................................................................................................... 170

Gambar 4. 23. Tegangan pada Maximum Principal .......................................... 170

Page 21: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

xxi

Gambar 4. 24. Regangan pada Maximum Principal .......................................... 170

Gambar 4. 25. Kurva Hubungan Tegangan Regangan berdasarkan Data Teoritis

dan Data Numerik ............................................................................................... 172

Page 22: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

xxii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. SPT 1 ............................................................................................ 178

Lampiran 2. SPT 2 ............................................................................................ 179

Lampiran 3. SPT 3 ............................................................................................ 180

Page 23: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seiring dengan perkembangan zaman, semakin banyak gedung

bertingkat, untuk memenuhi fasilitas penginapan di Kota Semarang sehingga perlu

direncanakan gedung Hotel Style Ibis 14 lantai berlokasi di Jalan Dr. Sutomo No.51

Semarang, menurut puskim Semarang termasuk kedalaman wilayah gempa 3

dengan demikian perencanaan harus memenuhi kriteria struktural dan non struktur

tahan gempa. Struktur bangunan tahan gempa semua teoritis harus didesain

mengikuti SNI 03-2847-2013 tentang persyaratan beton untuk bangunan dan SNI

03-1726-2012 tentang perencanaan ketahanan gempa, selanjutnya untuk

mempermudah perencanaan struktur gedung dilakukan menggunakan bantuan

program ETABS v9.6.0.

Balok merupakan salah satu bagian elemen struktur yang berfungsi

menerima beban merata dan mendistribusikan beban akibat gaya pada kolom.

Komponen struktur akibat gempa maka peran balok selain menghubungkan joint

antara balok, juga mentansferkan beban yang didapat dari lantai maupun beban

gempa, juga memberi kontribusi kekakuan kepada struktur secara keseluruhan. Saat

mendistribusikan beban merata ataupun kekakuan struktur, balok akan memberikan

respon dalam bentuk momen lentur, defleksi, geser, maupun torsi (puntir) yang

selanjutnya didistribusikan ke balok atau pun tulangan baja pada balok.

Page 24: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

2

Respon balok terhadap beban eksternal yang dimaksud dapat dilihat

pada garis absis x, y, z, pada setiap titik elemen dalam balok. Tegangan – tegangan

yang dimaksud dapat terjadi akibat beban eksternal momen luar baik kibat gempa

maupun lainnya. Dalam perencanaan balok beton, pada prinsipnya menggunakan

momen atau gaya geser akibat beban eksternal tidak meninjau tegangan/regangan

x, y, z, yang terjadi di dalam balok baik yang bekerja pada baja/beton, sehingga kita

dapat mengetahui secara persis terjadinya kegagalan struktur balok akibat beban

eksternal. Analisis tegangan x,y,z internal momen atau geser dapat di ketahui pada

program ABAQUS CAE v6.14.

ABAQUS CAE v6.14 merupakan Software simulasi rekayasa pada

analisis Finite Elemen Methode, berdasarkan element yang dapat mengetahui

tegangan-regangan pada x,y,z pada titik yang kita tinjau, dengan demikian perlu

diangkat analisis tegangan-regangan melelui skirpsi dengan judul “Analisis Balok

Beton Bertulang menggunakan Program ABAQUS CAE v6.14 Pada Gedung Hotel

Ibis Style dalam Wilayah Gempa III”

1.2. Rumusan Masalah

1. Bagaimana merencanakan struktur gedung Hotel Ibis Style 14 lantai

Ketahanan gempa SNI 03 – 1726 – 2012 dan perhitungan persyaratan beton

SNI 03 – 2847 – 2013 dengan menggunakan program ETABS v9.6.0?

2. Bagaimana menganalisis perilaku kerja balok pada struktur bangunan

menggunakan program ETABS v9.6.0?

Page 25: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

3

3. Bagaimana menganalisis Tegangan-regangan balok menggunakan program

ABAQUS v6.14 pada 1 titik yang lemah?

1.3. Batasan Masalah

1. Struktur bangunan 14 lantai direncanakan tahan gempa dengan

menggunakan program ETABS v9.6.0

2. Bangunan akan didirikan di Jalan . DR Sutomo Nomor 51, Kota Semarang,

Jawa Tengah dengan kategori risiko bangunan III pada jenis tanah sedang.

3. Perancangan elemen struktur menggunakan analisis Persyaratan Beton

Struktur Bangunan Gedung SNI 03-2847-2013.

4. Analisis perencanaan ketahanan gempa mengacu pada Tata Cara

Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung SNI 03-1726-

2012.

5. Analisis gempa menggunakan Analisis Dinamik Respond Spektrum dan

Time History.

6. Hasil analisis ditinjau dari besaran momen, geser dan simpangan antar lantai

pada balok dan kolom didapat dari hasil output ETABS v9.6.0

7. Menganalisis perilaku balok pada struktur bangunan.

8. Ingin mengetahui tegangan-regangan ruang 3d pada satu titik yang di tinjau

dengan software abaqus v6.14

9. Beban angin dan hujan tidak diperhitungkan.

Page 26: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

4

1.4. Tujuan Dan Manfaat

Tujuan dan manfaat yang akan dicapai dalam penulisan skripsi adalah:

1. Dapat merencanakan struktur gedung Hotel Ibis Style Semarang 14 lantai

tahan gempa dan perhitungan struktur dengan menggunakan standar SNI

03-1726-2012 dan SNI 03-2847-2013.

2. Dapat mengetahui dan menganalisis perilaku balok pada struktur bangunan

menggunakan program ETABS v9.6.0

3. Dapat menganalisis balok pada suatu gedung dengan menggunakan

ABAQUS pada 1 titik yang lemah.

1.5. Sistematika Penulis

Sistematik penulis yang digunakan dalam menyusun skripsi adalah:

BAB I PENDAHULUAN

Berisi mengenai Judul Tugas, Akhir, Latar Belakang, Lokasi Proyek,

Rumusan Masalah, Batasan Masalah, Tujuan dan Manfaat,

Sistematika Laporan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bersisi tentang teori tahan gempa,teori bangunan tanpa gempa, teori

pendukung analisis, dan teori tegangan-regangan pada balok.

BAB III METODE PERENCANAAN

Berisi tentang langkah-langkah perencanaan struktur, aturan-aturan

dan rumus untuk perhitungan gedung tinggi yang digunakan dalam

menganalisis.

Page 27: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

5

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Berisi tentang pengelolahan data, hasil analisis perhitungan yang

didapat dari program struktur, dan menganalisis tegangan-regangan

pada titik tertentu.

BAB V SIMPULAN DAN SARAN.

Pada bagian penutupan berisi simpulan dan saran.

Page 28: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan Umum

Untuk membangun suatu bangunan tinggi yang tahan gempa, terdapat

beberapa prinsip dasar yang perlu diperhatikan dalam perencanaan, perancangan,

dan pelaksanaanya (Iswandi, 2010) yaitu :

1. Sistem struktur yang direncanakan harus sesuai dengan tingkat resiko

stuktur bangunan tersebut berada terhadap gempa.

2. Aspek kontinuitas dan integritas struktur bangunan perlu diperhatikan

dalam pendetailan penulangan dan sambungan. Unsur struktural bangunan

harus terikat secara efektif menjadi satu kesatuan untuk meningkatkan

integritas struktur secara menyeluruh.

3. Konsitensi sistem struktur yang diasumsikan dalam desain dengan

sistemstruktur yang dilaksanakan harus terjaga.

4. Material beton dan baja tulangan yang digunakan harus memenuhi

persyaratan material konstruksi untuk struktur bangunan tahan gempa.

5. Unsur arsitektural yang memiliki massa yang besar harus terikat dengan

kuat

pada sistem portal utama dan harus diperhitungkan pengaruhnya terhadap

sistem struktur

6. Metode pelaksanaan, system quality control dan quality assurance dalam

tahapan konstruksi harus dilaksanakan dengan baik dan harus sesuai dengan

kaedah yang berlaku.

Page 29: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

7

Hal lain yang perlu diperhatikan adalah besarnya gaya gempa yang

diterima struktur bangunan pada dasarnya dipengaruhi oleh karakteristik gempa

yang terjadi, karakteristik tanah tempat bangunan berada dan karakteristik

struktur bangunan. Oleh karena itulah setiap komponen dalam struktur bangunan

gedung perlu direncanakan sedemikian rupa sehingga dapat menahan dan

mendistribusikan beban yang dipikul akibat beban struktur itu sendiri, beban akibat

gaya gravitasi, beban akibat gaya beban dan lainya.

2.1.1. Ruang Lingkup Perencanaan

Ruang lingkup perencanaan sebuah bangunan gedung meliputi

beberapa tahapan-tahapan yaitu mulai dari tahap persiapan, studi kelayakan,

mendesain bangunan, perhitungan struktur dan perhitungan biaya.

2.2. Tanah

2.2.1. Pengertian Tanah

Tanah dari pandangan Teknik Sipil merupakan himpunan mineral,

bahan organic dan endapan-endapan yang relative lepas (loose) yang terletak di atas

bat dasar (bedrock) (Hardiyatmo, 1992).

Ikatan antara butiran yang relative lemah dapat disebabkan oleh

karbonat, zat organic, atau oksida-oksida yang mengendap-ngendap diantara

partikel-partikel dapat berisi air, udara, ataupun yang lainnya (Hardiyatmo, 1992).

Page 30: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

8

Sedangkan pengertian tanah menurut Bowles (1984), tanah adalah campuran

partikel-partikel yang terdiri dari salah satu atau seluruh jenis berikut:

a. Berangkal (boulders) adalah potongan batuan besar, biasanya lebih besar dari

250 mm sampai 300 mm dan untuk ukuran 150 mm sampai 250 mm, fragmen

batuan ini disebut kerakal (cobbles/pebbles).

b. Kerikil (gravel) adalah partikel batuan yang berukuran 5 mm sampai 150 mm.

c. Pasir (sand) adalah partikel batuan yang berukuran 0,074 mm sampai 5 mm,

yang berkisar dari kasar dengan ukuran 3 mm sampai 5 mm sampai bahan

halus yang berukuran < 1 mm.

d. Lanau (silt) adalah partikel batuan yang berukuran dari 0,002 mm sampai

0,0074 mm.

e. Lempung (clay) adalah partikel mineral yang berukuran lebih kecil dari 0,002

mm yang merupakan sumber utama dari kohesi pada tanah yang kohesif.

f. Koloid (colloids) adalah partikel mineral yang diam dan berukuran lebih kecil

dari 0,001 mm.

2.2.2. Pengertian Tes Sondir

Tes sondir merupakan salah satu tes dalam bidang teknik sipil yang

berfungsi untuk mengetahui letak kedalaman tanah keras, yang nantinya dapat

diperkirakan seberapa kuat tanah tersebut dalam menahan beban yang didirikan di

atasnya. Tes ini biasa dilakukan sebelum membangun pondasi tiang pancang, atau

pondasi-pondasi dalam lainnya. Data yang didapatkan dari tes ini nantinya berupa

Page 31: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

9

besaran gaya perlawanan dari tanah terhadap konus, serta hambatan pelekat dari

tanah yang dimaksud. Hambatan pelekat adalah perlawanan geser dari tanah

tersebut yang bekerja pada selubung bikonus alat sondir dalam gaya per satuan

panjang. Sondir merupakan salah satu pengujian tanah untuk mengetahui

karakteristik tanah yang dilakukan di lapangan atau pada lokasi yang akan

dilakukan pembangunan konstruksi. Sondir ada dua macam, yang pertama adalah

sondir ringan dengan kapasitas 0-250 kg/cm² dan yang kedua adalah sondir berat

dengan kapasitas 0-600 kg/cm². Jenis tanah yang cocok disondir dengan alat ini

adalah tanah yang tidak banyak mengandung batu. Dari data informasi yang

diperoleh mempermudah menggambarkan daya dukung tanah yang digambarkan

pada grafik sondir.

2.3. Gempa Bumi

2.3.1. Pengertian Gempa Bumi

Gempa Bumi adalah getaran di tanah yang disebabkan oleh gerakan

permukaan bumi akibat pelepasan energi dari dalam secara tiba-tiba yang

menciptakan gelombang seismik dan Gempa Bumi biasa disebabkan oleh

pergerakan kerak Bumi (lempeng Bumi). Frekuensi suatu wilayah, mengacu pada

jenis dan ukuran gempa Bumi yang di alami selama periode waktu. Gerakan

tersebut menyebabkan suatu kerusakan baik pada gedung, jembatan, jalan

perumahan hingga pada perubahan permukaan tanah, bahkan sampai melibatkan

hilangnya nyawa manusia.

Page 32: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

10

Jenis-jenis gempa bumi yang ada :

1) Gempa bumi runtuhan disebabkan oleh keruntuhan yang tejadi baik di atas

maupun di bawah prmukaan tanah.

2) Gempa bumi vulkanik disebabkan oleh kegiatan gunung berapi baik sebelum

maupun saat meletusnya gunung berapi tersebut.

3) Gempa bumi tektonik disebabkan oleh terjadinya pergeseran kulit bumi

(litosfer) yang umumnya terjadi di daerah petatahan kulit bumi.

Gempa bumi yang paling banyak terjadi di Indonesia adalah gempa

bumi tektonik, yang merupakan jenis gempa yang menimbulkan kerusakan paling

luas.

2.3.2. Pengaruh Gempa pada Struktur

Suatu bangunan yang dirancang akan terhadap beban gempa harus

memenuhi tiga syarat :

1. Gempa ringan adalah nilai beban gempa yang diturunkan factor 𝑅 =

μ x f₁. Struktur harus dapat berespon elastik tanpa mengalami kerusakan baik

pada eleme structural (pelat, balok, kolom, dan fundasi strktur) dan elemen

non structural (dindinga bata, plafond an lain-lain)

2. Gempa sedang adalah nilai beban gempa yang diturunkan dari nilai daktilitas

struktur (µ). Struktur bangunan boleh mengalami kerusakan ringan pada

lokasi yang mudah diperbaiki yaitu ujung-ujung balok di muka kolom, yang

disebut dengan istilah sendi plastis. Struktur pada tahap ini disebut tahap force

Page 33: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

11

yield yang merupakan parameter penting karena merupakan batas antara

kondisi elastic (tidak rusak) dan kondisi plastic (rusak) tetapi tidak roboh atau

disingkat sebagai batas antara beban gempa ringan dan gempa kuat.

3. Gempa kuat adalah nilai beban gempa yang peluang dilampauinya dalam

rentang mas lyan gdung 50 tahun adalah 10% atau nilai beban gempa yang

perioda ulangnya 500 tahun. Resiko kerusakan harus dapat diterima tapi tanpa

terjadi keruntuhan pada struktur. Jadi, kerusakan struktur pada saat gempa

kuat terjadi harus didesain pada tempat-tempat tertentu sehingga mudah

diperbaiki setelah gempa kuat terjadi.

Beban gempa horizontal yang bekerja akibat dari pergerakan tanah

dapat menyebabkan pergeseran lantai pada bangunan, pergeseran lantai pada

bangunan ini disebabkan oleh distribusi gaya gesr dsar, V (base sher) ke setiap

lantai pada bangunan. Gaya eser per lantai yang telah menyebabkan terjadinya

displacement pada bangunan. Besar peralihan lantai (displacement) dipengaruhi

oleh material struktur, fundasi, dan karakteristik kekuatan gempa.

Perilaku bangunan pada saat dikenai beban gempa berkaitan erat

dengan perilaku getaran. Pergerakan tanah tidak secara langsung merusak struktur

banguna seperti beban angin yang langsung mendorong bangunan, tetapi merusak

bangunan dengan menimbulkan gaya inersia pada srtuktur yang disebabkan oleh

oleh ikut bergetarnya bangunan akibat pergerakan tanah.

Secara umum, bangunan bertingkat tinggi memiliki respon strukur yang

berbeda dengan bangunan bertingkat rendah dalam hal beban gempa. Besarnya

Page 34: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

12

gaya inersia akibat beban gempa sangat ditentukan oleh massa bangunan,

percepatan tanah dasar, pondasi bangunan, dan karateristik dinamik dari struktur.

Hal ini sesuai dengan Hukum Newto II, yaitu :

F = m.a

Keterangan : F = gaya inersia

m = masa struktur

a = percepatan gempa

Gambar 2. 1. Perilaku Struktur Akibat Beban Gempa

2.3.3. Situs Puskim

Untuk spectrum respons desain dapat diketahui melalui dari situs

(sumber puskim.pu.go.id). Pengisisan lokasi berdasarkan koordianat atau dengan

nama kota yang terkait, dan data lokasi sebagai berikut :

Page 35: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

13

Gambar 2. 2. Lokasi Desain Struktur pada Puskim

Didapat hasil untuk tanah sedang sebagai berikut :

Hasil data puskim

Tabel 2. 1. Hasil Tanah Sedang

TANAH SEDANG

Variabel Nilai

PGA (g) 0,493

SS (g) 1

S1 (g) 0,364

CRS 0,871

CR1 0

Page 36: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

14

FPGA 1

FA 1

FV 2

PSA (g) 0,497

SMS (g) 1

SM1 (g) 0,609

SDS (g) 0,777

SD1 (g) 0,406

T0 (detik) 0,105

TS (detik) 0,523

2.3.4. Spektrum Gempa

Respons spektrum adalah suatu spektrum yang disajikan dalam bentuk

grafik/plot antara periode getar struktur T, lawan respon-respon maksimum

berdasarkan rasio redaman dan gempa tertentu. Respon-respon maksimum dapat

berupa simpangan maksimum (spectral displacement, SD) kecepatan maksimum

(spectral velocity, SV) atau percepatan maksimum (spectral acceleration, SA)

massa struktur single degree of freedom (SDOF), (Widodo, 2001).

Percepatan respons gerak tanah gempa maksimum yang

dipertimbangkan rata-rata geometrik (MCER) ditetapkan dalam arah/orientasi yang

menghasilkan respons gerak tanah horizontal maksimum terbesar dan disesuaikan

dengan resiko yang ditargetkan. Pada SNI 1726:2012 pasal 6. 2, penentuan respons

spektral percepatan gempa MCER di permukaan tanah, diperlukan suatu faktor

Page 37: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

15

amplifikasi seismik pada perioda 0,2 detik dan perioda 1 detik. Faktor amplifikasi

meliputi faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran perioda pendek

(Fa) dan faktor amplifikasi terkait percepatan yang mewakili getaran perioda 1 detik

(Fv). Parameter spectrum respons percepatan pada perioda pendek (SMS) dan

perioda 1 detik (SM1) Yang disesuaikan dengan pengaruh klasifikasi situs, harus

ditentukan dengan perumusan berikut ini:

SMS = Fa Ss (3. 5)

SM1 = Fv S1 (3. 6)

Keterangan: SS = parameter respons spektral percepatan gempa MCER

terpetakan untuk perioda pendek; S1 = parameter respons spektral

percepatan gempa MCER terpetakan untuk perioda 1,0 detik dan koefisien

situs Fa dan Fv mengikuti Tabel 4 dan Tabel 5 pada SNI 1726:2012 pasal

6.2, untuk nilai SS dan S1 terpetakan pada gambar (3. 1) dan (3. 2).

Gambar 2. 3. Nilai Ss pada Tiap Daerah Indonesia

Page 38: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

16

Pada SNI 1726:2012 pasal 14, memberikan peta-peta gerak tanah

seismik dan koefisien resiko dari gempa maksimum yang dipertimbangkan

(Maximum Considered Eathquake, MCE)

Gambar 2. 4. Nilai S1 pada Tiap Daerah Indonesia

Gambar (2. 3) dan (2. 4) menunjukkan peta gempa maksimum yang

dipertimbangkan resiko tertarget (MCER) parameter-parameter gerak tanah Ss dan

S1. Ss adalah parameter nilai percepatan respon spektral gempa MCER resiko-

tertarget pada perioda pendek, teredam 5 persen, sebagaimana yang dijelaskan

dalam pasal 6. 1. 1 SNI 1726:2012. S1 adalah parameter nilai percepatan respons

spektral gempa MCER resiko-tertarget pada perioda 1 detik, teredam 5 persen,

sebagaimana yang dijelaskan dalam pasal 6. 1. 1 SNI 1726:2012. Parameter

percepatan spektral desain untuk perioda pendek, SDS dan pada perioda 1 detik,

SD1, harus ditentukan melalui perumusan berikut ini:

Page 39: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

17

Spektrum respons desain diperlukan oleh tata cara ini dan prosedur

gerak tanah dari spesifik-situs tidak digunakan, maka kurva spektrum respons

desain harus dikembangkan dengan mengacu Gambar 3. 3 dan mengikuti ketentuan

di bawah ini :

1. Untuk perioda yang lebih kecil dari T0, spektrum respons percepatan desain,

Sa, harus diambil dari persamaan;

2. Untuk perioda lebih besar dari atau sama dengan T0 dan lebih kecil dari atau

sama dengan TS, spektrum respons percepatan desain, Sa, sama dengan SDS.

3. Untuk perioda lebih besar dari TS, spektrum respons percepatan desain, Sa,

diambil berdasarkan persamaan ;

Keterangan:

SDS = Parameter respons spektral percepatan desain pada perioda

pendek;

SD1 = Parameter respons spektral percepatan desain pada perioda 1 detik;

T = Perioda getar fundamental struktur.

Page 40: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

18

Gambar 2. 5. Spektrum Respon Desain

(Sumber SNI 1726:2012 pasal 6.4)

2.4. Struktur Balok

2.4.1. Pengertian Balok

Balok adalah bagian dari structural sebuah bangunan yang kaku dan

dirancang untuk menanggung dan mentransfer beban menuju elemen-elemen

kolom penopang. Selain itu ring balok juga berfungsi sebag pengikat kolom-kolom

agar apabila terjadi pergerakan kolom-kolom tersebut tetap bersatu padu

mempertahankan bentuk dan posisinya semula. Ring balok dibuat dari bahan yang

sama dengan kolomnya sehingga hubungan ring balok dengan kolom ya bersifat

Page 41: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

19

kaku tidak mudah berubah bentuk.Pola gaya yang tidak seragam dapat

mengakibatkan balok melengkung atau defleksi yang harus ditahan oleh kekuatan

internal material.

Prinsip perencanaan balok induk yang dibebani lentur atau aksial

berdasarkan SNI 03-2847-2013 Pasal 9.3 adalah sebagai berikut :

a. Gaya Tekan Terfaktor

Gaya aksial tekan terfaktor komponen struktur tidak melebihi 0,1 Ag f’c.

b. Rasio Perbandingan Lebar dengan Tinggi.

Perbandingan lebar terhadap tinggi balok (b/h) tidak boleh kurang dari 0,3.

Menentukan nilai h (pembulatan keatas kelipatan 50 mm) dengan:

1) Tinggi balok minimum yang diisyaratkan agar lendutan tidak diperiksa.

2) Bila h aktual < h min balok, lendutan perlu diperiksa sesuai dengan Tabel 9.5

(a) SNI 03-2847-2013 Pasal 21.5.1.3.

bw > 0,3 h , atau

bw > 250 mm.

Berdasarkan jenis keruntuhannya ada beberapa keruntuhan yang terjadi

pada balok diantaranya:

1. Penampang Seimbang (balance)

Tulangan tarik beton mulai leleh tepat pada saat beton mencapai regangan

batas dan akan hancur karena tekan. Pada saat awal terjadinya keruntuhan,

Page 42: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

20

regangan tekan yang diijinkan pada serat tepi yang tertekan adalah 0,003

sedangkan regangan baja sama dengan regangan lelehnya yaitu Ey = fy/Ec .

2. Penampang Over Reinforced

Pada keadaan ini keruntuhan ditandai dengan hancurnya beton yang tertekan.

Pada awal keruntuhan, regangan baja Es yang terjadi masih lebih kecil dari

regangan lelehnya Ey. Dengan demikian tegangan baja fs juga lebih kecil dari

tegangan lelehnya fy. Kondisi ini terjadi apabila tulangan yang digunakan

lebih banyak dari yang diperlukan dalam keaadaan balance.

3. Penampang Under Reinforced

Keruntuhan terjadi ditandai dengan lelehnya tulangan baja. Kondisi

penampang yang demikian dapat terjadi apabila tulangan tarik yang dipakai

pada balok kurang dari yang diperlukan untuk kondisi seimbang.

2.4.2. Persyaratan Balok Menurut PBBI 1971.N.I – 2 hal, 91 :

a. Lebar badan balok tidak boleh diambil kurang dari 1/50 kali bentang bersih.

Tinggi balok harus dipilih sedemikian rupa hingga dengan lebar badan yang

dipilih.

b. Untuk semua jenis baja tulangan, diameter (diameter pengenal) batang

tulangan untuk balok tidak boleh diambil kurang dari 12 mm. Sedapat

mungkin harus dihindarkan pemasangan tulangan balok dalam lebih dari 2

lapis, kecuali pada keadaan-keadaan khusus

Page 43: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

21

c. Tulangan tarik harus disebar merata didaerah tarik maksimum dari

penampang.

d. Pada balok-balok yang lebih tinggi dari 90 cm pada bidang-bidang

sampingnya harus dipasang tulangan samping dengan luas minimum 10%

dari luas tulangan tarik pokok. Diameter batang tulangan tersebut tidak boleh

diambil kurang dari 8 mm pada jenis baja lunak dan 6 mm pada jenis baja

keras.

e. Pada balok senantiasa harus dipasang sengkang. Jarak sengkang tidak boleh

diambil lebih dari 30 cm, sedangkan dibagian balok sengkang-sengkang

bekerja sebagai tulangan geser. Atau jarak sengkang tersebut tidak boleh

diambil lebih dari 2/3 dari tinggi balok. Diameter batang sengkang tidak boleh

diambil kurang dari 6 mm pada jenis baja lunak dan 5 mm pada jenis baja

keras.

2.4.3. Klasifikasi Balok

Beberapa jenis balok antara lain :

1. Balok sederhana bertumpu pada kolom diujung-ujungnya, dengan satu ujung

bebas berotasi dan tidak memiliki momen tahan. Seperti struktur statis

lainnya, nilai dari semua reaksi,pergeseran dan momen untuk balok sederhana

adalah tidak tergantung bentuk penampang dan materialnya.

2. Kantilever adalah balok yang diproyeksikan atau struktur kaku lainnya

didukung hanya pada satu ujung tetap

Page 44: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

22

3. Balok teritisan adalah balok sederhana yang memanjang melewati salah satu

kolom tumpuannya.

4. Balok dengan ujung-ujung tetap ( dikaitkan kuat ) menahan translasi dan

rotasi

5. Bentangan tersuspensi adalah balok sederhana yang ditopang oleh teristisan

dari dua bentang dengan konstruksi sambungan pin pada momen nol.

6. Balok kontinu memanjang secara menerus melewati lebih dari dua kolom

tumpuan untuk menghasilkan kekakuan yang lebih besar dan momen yang

lebih kecil dari serangkaian balok tidak menerus dengan panjang dan beban

yang sama.

2.5. Beton

Beton didefinisikan sebagai campuran dari bahan penyusunnya yang

terdiri dari bahan semen hidrolik (portland cement), agregat kasar, agregat halus,

dan air dengan atau tanpa menggunakan bahan tambah (admixture atau additive).

DPULPMB memberikan definisi tentang beton sebagai campuran antara semen

portland atau semen hidrolik yang lainnya, agregat halus, agregat kasar dan air,

dengan atau tanpa bahan campuran tambahan yang membentuk massa padat (SNI

03-2847-2002). Nugraha, Paul (2007), mengungkapkan bahwa pada beton yang

baik, setiap butir agregat seluruhnya terbungkus dengan mortar. Demikian pula

halnya dengan ruang antar agregat, harus terisi oleh mortar. Jadi kualitas pasta atau

mortar menentukan kualitas beton. Semen adalah unsur kunci dalam beton,

meskipun jumlahnya hanya 7-15% dari campuran. Beton dengan jumlah semen

Page 45: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

23

yang sedikit (sampai 7%) disebut beton kurus (lean concrete), sedangkan beton

dengan jumlah semen yang banyak disebut beton gemuk (rich concrete). Menurut

Mulyono (2006) secara umum beton dibedakan kedalam 2 kelompok, yaitu : 1.

Beton berdasarkan kelas dan mutu beton. Kelas dan mutu beton ini, di bedakan

menjadi 3 kelas, yaitu : a. Beton kelas I adalah beton untuk pekerjaan-pekerjaan

non struktutral. Untuk pelaksanaannya tidak diperlukan keahlian khusus.

Pengawasan mutu hanya dibatasi pada pengawasan ringan terhadap mutu

bahanbahan, sedangkan terhadap kekuatan tekan tidak disyaratkan pemeriksaan.

Mutu kelas I dinyatakan dengan B0. Berikut :

1. Beton kelas II adalah beton untuk pekerjaan-pekerjaan struktural secara

umum. Pelaksanaannya memerlukan keahlian yang cukup dan harus

dilakukan di bawah pimpinan tenaga-tenaga ahli.

2. Beton kelas II dibagi dalam mutu-mutu standar B1, K 125, K 175, dan K

225. Pada mutu B1, pengawasan mutu hanya dibatasi pada pengawasan

terhadap mutu bahanbahan sedangkan terhadap kekuatan tekan tidak

disyaratkan pemeriksaan. Pada mutu-mutu K 125 dan K 175 dengan

keharusan untuk memeriksa kekuatan tekan beton secara kontinu dari hasil-

hasil pemeriksaan benda uji

3. Beton kelas III adalah beton untuk pekerjaan-pekerjaan struktural yang lebih

tinggi dari K 225. Pelaksanaannya memerlukan keahlian khusus dan harus

dilakukan di bawah pimpinan tenaga-tenaga ahli. Disyaratkan adanya

laboratorium beton dengan peralatan yang lengkap serta dilayani oleh

Page 46: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

24

tenaga-tenaga ahli yang dapat melakukan pengawasan mutu beton secara

kontinu.

Menurut Tjokrodimuljo (1996), macam-macam beton sebagai berikut:

a. Beton normal

Merupakan beton yang cukup berat, dengan Berat Volume 2400 kg/m³

dengan

nilai kuat tekan 15 – 40 MPa dan dapat menghantar panas.

b. Beton ringan

Merupakan beton dengan berat kurang dari 1800 kg/m³. Nilai kuat tekannya

lebih kecil dari beton biasa dan kurang baik dalam menghantarkan panas

c. Beton massa

Beton massa adalah beton yang dituang dalam volume besar yaitu

perbandingan antara volume dan luas permukaannya besar. Biasanya

dianggap beton massa jika dimensinya lebih dari 60 cm.

d. Ferosemen

Adalah suatu bahan gabungan yang diperoleh dengan memberikan kepada

mortar semen suatu tulangan yang berupa anyaman. Ferosemen dapat

diartikan beton bertulang.

e. Beton serat

Adalah beton komposit yang terdiri dari beton biasa dan bahan lain yang

berupa serat. Bahan serat dapta berupa serat asbes, serat tumbuh-tumbuhan

(rami, bamboo, ijuk), serat plastic (polypropylene) atau potongan kawat

logam.

Page 47: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

25

f. Beton non pasir

Adalah suatu bentuk sederhana dan jenis beton ringan yang diperoleh

menghilangkan bagian halus agregat pada pembuatannya. Rongga dalam

beton mencapai 20-25 %.

g. Beton siklop

Beton ini sama dengan beton biasa, bedanya digunakan agregat dengan

ukuran besar-besar. Ukurannya bisa mencapai 20 cm. Namun, proporsi

agregat yang lebih besar tidak boleh lebih dari 20 %.

h. Beton hampa (Vacuum Concrete)

Beton ini dibuat seperti beton biasa, namun setelah tercetak padat kemudian

air sisa reaksi disedot dengan cara khusus, disebut cara vakum (vacuum

method). Dengan demikian air yang tinggal hanyalah air yang dipakai

sebgai reaksi dengan semen sehingga beton yang diperoleh sangat kuat.

i. Mortar

Mortar sering disebut juga mortel atau spesi ialah adukan yang terdiri dari

pasir, bahan perekat, kapur dan PC.

2.6. Baja Tulangan

Baja tulangan merupakan material berkekuatan tinggi yang memiliki

kekuatan tarik maupun tekan, kekuatan lelehnya kurang lebih sepuluh kali dari

kekuatan tekan struktur beton yang umum, atau seratus kali dari kekuatan tariknya.

Menurut SNI 03-2847-2013, tulangan yang dapat digunakan pada elemen beton

bertulang adalah baja tulangan dan baja kawat . Baja tulangan yang tersedia di

Page 48: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

26

pasaran ada dua jenis, yaitu Baja Tulangan Polos (BJTP) dan Baja Tulangan Ulir

(BJTD).

Tulangan polos biasanya digunakan untuk tulangan geser, begel, atau

sengkang. Tulangan polos mempunyai tegangan leleh (fy) minimal sebesar 240

MPa (BJTP-24), dengan ukuran Ø6, Ø8, Ø10, Ø12, Ø14 dan Ø16.

Tulangan ulir/deform digunakan untuk tulangan longitudinal atau

tulangan memanjang. Tulangan ulir mempunyai tegangan leleh (fy) minimal 300

MPa (BJTD-30), dengan ukuran D10, D13, D16, D19, D22, D25, D29, D32 dan

D36.

SNI 03-2847-2013 hanya mengijinkan penggunaan baja tulangan polos

pada tulangan spiral, sedangkan untuk penulangan lainnya diisyaratkan untuk

menggunakan baja tulangan ulir. Mutu Baja yang digunakan dalam proyek.

2.7. ETABS

Program ETABS secara khusus difungsikan untuk menganalisis lima

perencanaan struktur, yaitu analisis frame baja, analisis frame beton, analisis balok

komposit, analisis baja rangka batang, analisis dinding geser. Penggunaan program

ini untuk menganalisis struktur, terutama untuk bangunan tinggi sangat tepat bagi

perencana struktur karena ketepatan dari output yang dihasilkan dan efektif waktu

dalam menganalisisnya.

Program ETABS sendiri telah teruji aplikasinya di lapangan. Di

Indonesia sendiri, konsultan-konsultan perencana struktur ternama telah

Page 49: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

27

menggunakan program ini untuk analisis struktur dan banyak gedung yang telah

dibangun dari hasil perencanaan tersebut.

2.8. Konsep Pembebanan pada Gedung

2.8.1. Beban Mati ( Dead Load/DL)

Beban mati merupakan beban yang bekerja akibat gravitasi yang

bekerja tetap pada posisinya secara terus menerus dengan arah ke bumi tempat

struktur didirikan. Yang termasuk beban mati adalah berat struktur sendiri dan

juga semua benda yang tetap posisinya selama struktur berdiri. Jenis beban mati

pada gedung dapat dilihat pada Tabel 2.2 (sumber : PPURGP 1987)

Tabel 2. 2. Beban Mati (Dead Load/DL)

(Sumber : PPURGP 1987)

No Jenis Beban Mati Berat Satuan

1 Baja 78,5 kN/m3

2 Beton 22 kN/m3

3 Pasangan batu kali 22 kN/m3

4 Mortar, spesi 22 kN/m3

5 Beton bertulang 24 kN/m3

6 Pasir 16 kN/m3

7 Lapisan aspal 14 kN/m3

8 Air 10 kN/m3

Page 50: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

28

9 Dinding pasangan bata

½ batu

2,5 kN/m3

10 Curtain wall kaca +

rangka

0,6 kN/m3

11 Langit-langit dan

penggantung

0,2 kN/m3

12 Cladding metal sheet +

rangka

0,2 kN/m3

13 Finishing lantai (tegel

atau keramik)

22 kN/m3

14 Marmer, granit per cm

tebal

0,24 kN/m3

15 Instalasi plumbing

(ME)

0,25 kN/m3

16 Penutup atap genteng 0,5 kN/m3

2.8.2. Beban Hidup (Live Load/LL)

Beban hidup merupakan beban yang terjadi akibat penghunian atau

penggunaan suatu gedung dan barang-barang yang dapat berpindah, mesin dan

peralatan lain yang dapat digantikan selama umur rencana gedung. Beban hidup

untuk bangunan gedung dapat dilihat pada Tabel 2.3

Page 51: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

29

Tabel 2. 3. Beban Hidup (Live Load/LL)

No.

Jenis Beban

Hidup

Beban Satuan

1 Dak atap bangunan 1 kN/m2

2 Rumah tinggal 2 kN/m2

3 Kantor, sekolah,

hotel, pasar, rumah

sakit

2,5 kN/m2

4 Hall, tangga,

coridor, balcony

3 kN/m2

5 Ruang olahraga,

pabrik, bioskop,

bengkel,

4 kN/m2

perpustakaan,

tempat ibadah,

parkir, aula

6 Panggung penonton 5 kN/m2

2.8.3. Beban Gempa (Earthquake Load/EL)

Beban gempa adalah semua beban statik ekivalen yang bekerja pada

gedung atau bagian gedung yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat

gempa tersebut (PPPURG, 1987). Beban gempa dapat dihitung dengan metode

statik (Statik Ekivalen dan Autoload) dan metode dinamis (respons spectrum dan

Page 52: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

30

timehistory). Berdasarkan SNI 03-1726-2012 pasal 7.9.4.1, kombinasi respons

untuk geser dasar ragam (Vt) lebih kecil 85 persen dari geser dasar yang dihitung

(V) menggunakan prosedur gaya lateral ekivalen, maka gaya harus dikalikan

dengan 0,85. Berdasarkan ketentuan tersebut maka perhitungan gaya gempa dengan

menggunakan metode dinamis bisa digunakan jika gaya geser dasar dengan metode

dinamis kurang dari 85% gaya geser dasar dasar dengan metode static.

2.8.4. Kombinasi Pembebanan

1. 1,4D

2. 1,2D + 1,6L +0,5(Lr atau R)

3. 1,2D + 1,6(Lr atau R) + (L atau 0,5R)

4. 1,2D+ 1,0W + L + 0,5(Lr atau R)

5. 1,2D + 1,0E + L

6. 0,9D + 1,0W

7. 0,9D + 1,0E

8. (1,2 + 0,2SDS)D + ρQE + L

9. (0,9 – 0,2SDS)D + ρQE + 1,6H

10. (1,0 + 0,14SDS)D + H + F + 0,7ρQE

11. (1,0 + 0,10SDS)D + H + F + 0,525ρQE + 0,75L + 0,75(Lr atau R)

12. (0,6 + 0,14SDS)D + 0,7 ρQE + H

Page 53: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

31

Keterangan :

D = beban mati (dead load)

L = beban hidup (live load)

Lr = beban hidup pada atap (roof live load)

R = beban air hujan (rain load)

W = beban angin (wind load)

H = beban tekanan tanah lateral, tekanan air dalam tanah atau tekanan

berat sendiri material (load due to lateral earth pressure, ground

water pressure, or pressure of bulk materials)

E = beban gempa (earthquake load)

F = beban tekanan fluida (load due to fluids with well-defined

pressures and maximum heights)

2.8.5. Simpangan Batasan

Suatu struktur harus memiliki kekakuan yang cukup sehingga

pergerakannya dapat dibatasi. Kekakuan struktur dapat diukur dari besarnya

simpangan antar lantai (drift) bangunan, semakin kecil simpangan struktur maka

bangunan tersebut akan semakin kaku (Smith dan Coull, 1991).

Ada perbedaan antara displacement dan drift, displacement adalah

simpangan suatu lantai di ukur dari dasar lantai sedangkan drift adalah simpangan

suatu lantai di ukur dari dasar lantai di bawahnya. Kekakuan bahan itu sendiri

dipengaruhi oleh modulus elastisitas bahan dan ukuran elemen tersebut. Dan

Page 54: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

32

modulus elastisitas berbanding lurus dengan kekuatan bahan, maka semakin kuat

bahan maka bahan tersebut juga semakin kaku. Namun bahan yang terlalu kaku

bisa menjadi getas (patah seketika).

Berdasarkan SNI 03-1726-2012 Pasal 7.8.6., penentuan simpangan

antar lantai tingkat desain harus dihitung sebagai perbedaan defleksi pada pusat

massa tidak terletak segaris dalam arah vertikal, diijinkan untuk menghitung

defleksi di dasar tingkat berdasarkan proyeksi vertikal dari pusat massa tingkat

atasnya. Di gambarkan pada gambar 5 SNI 03-1726-2012 Pasal 7.9.3 berikut:

Gambar 2. 6. Penentuan Simpangan antar Lantai Berdasarkan Gambar 5 pada

SNI 03-1726-2012 Pasal 7.9.3

SNI 03-1726-2012 Pasal 8.1.2 mensyaratkan simpangan antar

tingkat yang terjadi tidak boleh melampaui 0,03/R kali tinggi tingkat yang

bersangkutan atau 30 mm, namun bergantung mana yang lebih kecil, untuk

memenuhi kinerja batas layan struktur gedung (Δs). SNI 03-1726-

Page 55: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

33

2012 menetapkan ini untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan

peretakan beton yang berlebihan, di samping untuk mencegah kerusakan

non struktural dan ketidaknyamanan penghuni. Selain kinerja batas layan,

SNI 03-1726-2012 Pasal 8.2.1 juga menetapkan kinerja batas ultimit (Δm),

dimana simpangan antar tingkat tidak boleh melampuai 0,02 kali tinggi

lantai yang bersangkutan dan Δm = (zeta) x R x Δs. Hal ini diperlukan untuk

membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur yang akan

membawa korban jiwa manusia (Purwono, 77).

2.9. Abaqus

Analisis pemodelan Abaqus dengan variasi tipe bracing V Terbalik, K,

Dan X pada sistem rangka portal baja akan menggunakan bantuan software Abaqus

6.11, maka dalam hal ini akan dijelaskan lebih dalam mengenai program Abaqus

itu sendiri.

Dalam Abaqus “Getting Strateed with Abaqus, Interactive Edition”,

dijelaskan bahwa Software Abaqus adalah paket program simulasi rekayasa yang

kuat, didasarkan pada metode elemen hingga, yang dapat memecahkan masalah

mulai dari analisis linier relative sederhana sampai simulasi nonlinier yang paling

menantang. Program Abaqus berisi perpustakaan yang luas dari unsur-unsur yang

dapat memodelkan hampir semua geometri apapun. Program ini memiliki daftar

yang sangat luas dari model material yang dapat mensimulasikan perilaku sebagian

Page 56: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

34

besar bahan rekayasa, termasuk logam, karet, polimer, komposit, beton bertulang,

busa yang lentur dan kuat, dan bahan geoteknik seperti tanah dan batuan.

Program ini dirancang sebagai alat simulasi untuk keperluan umum,

Abaqus dapat digunakan untuk mempelajari lebih dari sekedar masalah struktural

(stres/perpindahan). Program ini dapat mensimulasikan masalah di berbagai bidang

seperti perpindahan panas, difusi massal, manajemen termal dari komponen listrik

(ditambah termal-listrik analisis), akustik, mekanika tanah dll.

Abaqus menawarkan berbagai kemampuan untuk simulasi aplikasi linier

dan nonlinier. Permasalahan dengan beberapa komponen dimodelkan dengan

mengaitkan geometri masing-masing komponen dengan model bahan yang sesuai

dan menentukan interaksi komponen. Dalam analisis nonlinier, Abaqus otomatis

memilih penambahan beban yang tepat dan toleransi konvergensi dan terus

menyesuaikan mereka selama analisis untuk memastikan bahwa solusi yang akurat

dan efisiensi diperoleh.

Page 57: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

174

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Dari hasil pembahasan dan analisis terhadap struktur gedung Hotel Ibis

Style, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

a. Waktu getar gedung untuk mode 1 didapatkan sebesar 3,028 detik dan mode

2 sebesar 2,752 detik, dimana periode maksimum untuk syarat batas periode

gedung adalah 2,184 detik sehingga batasan periode terpenuhi.

b. Syarat simpangan antar lantai baik akibat gempa statik maupun gempa

dinamik arah x dan y adalah 0,0148 m dan 0,0121 m tidak melebihi

simpangan 0,0508 m yang diijinkan sehingga struktur tahan terhadap gempa

c. Dimensi struktur balok, kolom, dan sambungan balok-kolom pada gedung

Hotel Ibis Style berdasarkan perhitungan manual menggunakan program

MathCAD versi 14.

d. Tegangan maksimum data teoritis (Park and Paulay) sebesar 30,04 N/mm2

dan Regangan maksimum 0,00240.

e. Tegangan maksimum output program ABAQUS CAE v6.14 sebesar 30,04

N/mm2 dan Regangan maksimum 0,00197.

f. Perbedaan nilai regangan teoritis dan regangan numerik sebesar 18,08 % lebih

besar regangan numerik.

g. Dari perbandingan regangan ultimate (µu) dan regangan leleh (µy)

didapatkan nilai daktilitas sebesar 3,30.

Page 58: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

175

5.2. Saran

a. Sebaiknya dilakukan pengujian material terlebih dahulu sebelum

menggunakan data material kedalam ABAQUS CAE v6.14, sehingga dapat

memberikan kualitas input yang baik untuk permodelan selanjutnya.

b. Perlu dilakukan eksperimen mengenai benda uji agar dapat digunakan juga

sebagai data perbandingan antara hasil perhitungan teoritis dan hasil

perhitungan numerik (Output ABAQUS CAE v6.14) sehingga dapat

menghindari kesalahan relatif yang besar sekaligus dapat mengetahui berapa

persen keakuratan Software ABAQUS CAE v6.14.

Page 59: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

176

DAFTAR PUSTAKA

Asroni, Ali. 2010. Balok dan Pelat Beton Bertulang. Edisi Pertama. Graha Ilmu.

Yogjakatra

Badan Standarisasi Nasional. 2013. Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk

Bangunan Gedung, SNI 03-2847,2013. Jakarta : Standar Nasional

Indonesia.

Badan Standarisasi Nasional,2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa

Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, SNI 03-1726-2012.

Jakarta : Standar Nasional Indonesia.

Badan Standarisasi Nasional,2013. Beban Minimum untuk Perancangan Bangunan

Gedung dan Struktur Lain, SNI 03-1727,2013. Jakarta : Standar Nasional

Indonesia.

Bowles, J.E. 1993. Sifat-sifat fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah). Jakarta:

Erlangga.

Coursehero. Tegangan Pada Balok. Mekanika Bahan. Diperoleh 21 Maret 2018,

dari http://www.coursehero.com.

Indarto, Himawan; Andiyanto. Hanggoro. Tri. C & Putra. Kukuh. C. A. 2013.

Aplikasi SNI Gempa 1726:2012. Semarang.

Kenny Ghalib, 2017, Tugas Akhir. ”Kajian Balok Terkekang Zona Tekan dengan

Program Abaqus”.

Latifah, Ulinnuha dan Esti Nur Taufiq. (2016). “Redesain Struktur Gedung

Appartemen 23 Lantai + 1 Basement The Aspen Peak Residence Jalan Ki

Mangunsarkoro Semarang”. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Semarang.

Semarang.

Maranatha. (2018). “Analisis Perilaku Struktur pada Model Gedung Tanpa Shear

Wall, Model Gedung dengan Shear Wall di Lift, dan Model Gedung disisi

Gedung”. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Semarang. Semarang.

Park, R and Paulay, T. (1975). “Reinforced Concrete Structures”. Canada: John

Wiley.

Page 60: ANALISIS BALOK BETON BERTULANG MENGGUNAKAN …lib.unnes.ac.id/36243/1/5113414069_Optimized.pdf · Penelitian Analisis Balok dimodelkan dari program ETABS dan ABAQUS CAE v6.14 untuk

177

Riza, Miftakhur. (2010). “Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS”.

Jakarta: ARSGroup.

Said, El Fairuz (2010) Metode Numerik 01-Pengantar Metode Numerik.

https://www.google.co.id/amp/s/fairuzelsaid.wordpress.com/2010/10/13/met

ode-numerik-01-pengantar-metode-numerik/amp/. 25 Juli 2018

Schueller, Wolfgang. (1989). “Struktur Bangunan Bertingkat Tinggi”. Bandung:

PT. Bresco.

Sribd. Tegangan Dan Regangan Pada Balok Akibat Lentur, Gaya Normal Dan

Geser. Diperoleh 21 Maret 2018, dari https://www.scribd.com.

Tavio, Benny Kusuma,2009. Desain Sistem Rangka Pemikul Momen dan Dinding

Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa. Surabaya : ITS Press.

Tavio dkk, 2000. Pengaruh pengekangan daerah tekan pada balok, Media Teknik,

Yogyakarta. Ziara et akk, 1995.