AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II1

BAB II

KAJIAN LITERATUR DAN DASAR TEORI

2.1 Sistem Pelat Dua Arah Pada Sistem dengan pelat dua arah, beban akan ditransfer ke perletakan pelat dengan 2

arah, di mana pada pelat 2 arah ditumpu pada keempat tepinya sehingga merupakan

struktur statis tak tentu. Ada berbagai bentuk pelat 2 arah, antara lain :

2.1.1 Flat Plate Struktur lantai flat plate yakni struktur dengan langsung menghubungkan kolom

dengan pelat tanpa adanya balok atau penebalan pada muka kolom ( drop panel ).

Struktur ini ekonomis untuk bentang ( 6 7,5 ) m.

Keuntungan :

Formwork yang relatif murah

Proses pengerjaan yang cepat

Ceiling terbuka ( exposed )

Kerugian :

Kapasitas geser yang rendah

Kekakuan yang rendah

Gambar 2.1 : Stuktur Flat Plate

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II2

2.1.2 Waffle Slab Adalah sistem rusuk ( joist ) dua arah, dibentuk dengan fiberglass atau metal form.

Struktur ini ekonomis untuk bentang ( 9 - 14 ) m.

Keuntungan :

Dapat menahan beban yang lebih besar

Langit - langit dapat dibuat terexposed

Pekerjaan yang relatif cepat

Kerugian :

Formwork dengan panel sangat mahal

Gambar 2.2 : Struktur Waffle Slab

2.1.3 Flat Slab Adalah pelat lantai datar yang dipertebal di bagian sekitar kolom, dengan drop panels

yg memiliki lebar 1/3 dari panjang bentang, dan juga column capital dengan diameter

( 20 25 ) % panjang bentang. Struktur ini ekonomis untuk bentang ( 6 - 9 ) m.

Keuntungan :

Formwork murah.

Langit langit dapat dibuat terexposed

Proses pengerjaan yang cepat.

Kerugian :

Membutuhkan formwork khusus untuk capital column and panels.

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II3

Gambar 2.3 : Struktur Flat Slab

2.1.4 Pelat Lantai Dengan Balok Adalah pelat lantai konvensional yang biasa digunakan, yang mana memiliki balok di

bawah pelat sebelum dihubungkan dengan kolom. Sistem ini lebih fleksibel karena

hampir dapat digunakan dalam konstruksi suatu bangunan.

Keuntungan :

Memiliki kapasitas geser yang cukup besar

Memiliki kekakuan yang cukup tinggi

Kerugian :

Proses pengerjaan yang cukup lama

Harga yang cukup mahal.

Gambar 2.4 : Struktur Pelat Lantai dengan Balok

Dalam Tugas Besar ini akan ditinjau salah satu dari 4 jenis sistem pelat 2 arah tersebut,

yakni sistem struktur flat plate.

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II4

Ketebalan Minimum Pelat 2 arah :

SK SNI memberikan batasan tebal minimum pelat untuk membatasi agar defleksi

yang terjadi lebih kecil daripada defleksi yang diizinkan. Tebal pelat yang lebih tipis

dari tebal minimum yang disyaratkan masih diperbolehkan asalkan dilakukan

pengecekan defleksi.

Tabel 2.1 : Penentuan Tebal Pelat 2 Arah

Kekuatan

Leleh, f

Tanpa Drop Panel Dengan Drop Panel

Panel Exterior

Panel

Interior Panel Exterior

Panel

Interior

Tanpa Dengan Tanpa Dengan

Balok

Tepi

Balok

Tepi

Balok

Tepi

Balok

Tepi

275 l /33 l /36 l /36 l /36 l /40 l /40

400 l /30 l /33 l /33 l /33 l /36 l /36

500 l /28 l /31 l /31 l /31 l /34 l /34

Catatan :

Tebal pelat tanpa drop panel tidak boleh kurang dari 125 mm

Tebal pelat dengan drop panel tidak boleh kurang dari 100 mm

l = jarak bersih antar dua kolom yang berdekatan.

2.2 Material Kualitas dari sistem struktur yang direncanakan akan sangat dipengaruhi oleh kualitas

dari bahan pembentuk struktur itu sendiri. Di sini akan direncanakan 2 material utama

dalam pembentukan elemen struktur tersebut.

2.2.1 Beton Beton dibentuk dari pengerasan campuran antara semen, air, agregat halus, agregat

kasar dan terkadang mendapat bahan tambahan lainnya. Bahan yang terbentuk ini

akan mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, dan ketahanan tarik yang rendah atau

kira kita kekuatan tariknya 0,1 kali kekuatan terhadap tekan. Sifat mekanis beton

dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II5

Sifat jangka pendek : kekuatan tekan, tarik dan geser.

Sifat jangka panjang : kekuatan yang diukur dengan modulus elastisitas.

KekuatanTekan

Kekuatan tekan f ditentukan dengan silinder standard ( berukuran 6 in x 12 in ) yang

dirawat pada kondisi standard laboratorium pada percepatan pembebanan tertentu,

pada umur 28 hari. Kekuatan tekan beton yang paling umum digunakan adalah ( 20

40 ) MPa

Kekuatan Tarik

Kuat tarik beton jauh lebih kecil dari kuat tekannya. Ada 2 jenis kuat tarik pada beton

yaitu : kuat tarik lentur dan kuat tarik langsung.

f 0,33 f MPa ( kuat tarik langsung )

f 0,7 f MPa ( kuat tarik lentur )

Kekuatan Geser

Kekuatan geser sangat sulit diperoleh secara eksperimental, sehingga pada banyak

literatur terdapat beberapa variasi dari ( 20 85 ) % kekuatan tekannya.

Modulus Elastisitas

Untuk menentukan modulus elastisitas beton, dapat diambil pendekatan yang

mewakili yakni secant modulus saat kekuatan beton mencapai 45 % f .

Gambar 2.5 : Diagram Tegangan vs Regangan pada Beton

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II6

Untuk beton normal dengan berat jenis sekitar 2300 kg/m , dapat dihitung

pendekatan sebagai berikut :

E 4700 f MPa

2.2.2 Baja Tulangan Beton kuat terhadap tekan dan lemah terhadap tarik. Oleh karena itu perlu tulangan

untuk menahan gaya tarik untuk memikul beban beban yang bekerja pada beton.

Baja tulangan untuk beton terdiri dari batang, kawat, dan jarring kawat baja las yang

seluruhnya dirakit sesuai dengan standard ASTM. Sifat sifat terpenting dari baja

tulangan adalah :

Modulus young, E

Kekuatan leleh, f

Kekuatan batas, f

Mutu baja yang ditentukan

Ukuran atau diameter.

Baja keras memiliki daktilitas lebih rendah dibandingkan dengan baja lunak. Hal ini

dikarenakan kandungan karbon dalam baja keras lebih tinggi, sehingga menyebabkan

daerah plastisnya lebih panjang dibandingkan dengan yang terjadi pada baja lunak.

Modulus elastisitas baja adalah kemiringan kurva tegangan-regangan sebelum leleh

terjadi. Nilai modulus elastisitas umumnya sama untuk setiap jenis yang ada di

pasaran, yaitu 200 000 MPa.

Gambar 2.6: Perbedaan Baja Keras dengan Baja Lunak

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II7

2.3 Perencanaan Struktur Sistem perencanaan akan dilakukan dengan meninjau beberapa hal yang menyangkut

terhadap kinerja struktur tersebut.

2.3.1 Perencanaan Tahan Gempa Sesuai dengan SNI 1726 2002, perencanaan tahan gempa bertujuan agar struktur

gedung yang ketahanan gempanya direncanakan dapat berfungsi :

menghindari terjadinya korban jiwa manusia oleh runtuhnya gedung akibat

gempa yang kuat;

membatasi kerusakan gedung akibat gempa ringan sampai sedang, sehingga

masih dapat diperbaiki;

membatasi ketidaknyamanan penghunian bagi penghuni gedung ketika terjadi

gempa ringan sampai sedang;

mempertahankan setiap saat layanan vital dari fungsi gedung.

Dalam perencanan sruktur terhadap gaya gempa, perlu diperhatikan beberapa hal

seperti dijelaskan berikut ini :

2.3.2 Beban Gempa Proses terjadinya gempa sangat tidak pasti, karena dapat muncul sewaktu waktu

akibat pengaruh dari alam. Jika terjadi gempa, maka struktur di atasnya akan

mengalami pergerakan secara vertikal maupun lateral, pergerakan vertikal relatif kecil

dan pada umumnya struktur cukup kuat terhadapnya, sehingga tidak perlu perhatian

khusus dalam proses desain, sedangkan pergerakan lateral akan memberikan beban

lateral terhadap struktur yang dapat menyebabkan struktur runtuh. Berikut adalah

kriteria struktur tahan gempa :

Gempa ringan

Struktur berespons elastik sehingga tidak ada terjadi kerusakan baik elemen

struktural maupun non struktural.

Gempa Sedang

Elemen struktural tidak mengalami kerusakan, tetapi elemen non struktural

boleh mengalami kerusakan dan dapat diperbaiki.

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II8

Gempa Kuat

Elemen struktural dan non struktural mengalami kerusakan ( terjadi sejumlah

sendi plastis pada struktur ) tetapi struktur tidak roboh ( mekanisme roboh

didesain ).

2.3.3 Daktilitas Bangunan dan Faktor Reduksi Gempa Gambar dibawah ini menjelaskan hubungan antara beberapa parameter yang menjadi

acuan untuk menentukan besarnya beban gempa nominal pada suatu struktur.

Keterangan :

Vn : gaya geser nominal (desain) Vy : gaya geser pada leleh pertama Vm : gaya geser maksimum Ve : gaya geser elastik n : perpindahan pada V=Vn y : perpindahan pada leleh pertama m : perpindahan maksimum f1 : kuat lebih desain f2 : kuat cabang bahan f : kuat cabang struktur R : faktor reduksi beban gempa : faktor daktilitas struktur gedung

Gambar 2.7. Diagram Beban-Perpindahan pada Struktur Daktail

Daktilitas adalah kemampuan suatu struktur gedung untuk mengalami simpangan

pasca-elastik yang besar secara berulang kali dan bolak-balik akibat beban gempa di

atas beban gempa yang menyebabkan terjadinya pelelehan pertama, sambil

mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang cukup, sehingga struktur gedung

tersebut tetap berdiri, walaupun sudah berada dalam kondisi di ambang keruntuhan.

Daktilitas didefinisikan sebagai perbandingan antara deformasi maksimum yang

terjadi dengan deformasi pada saat terjadi leleh pertama.

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II9

m

y

=

Daktail penuh adalah suatu tingkat daktilitas struktur gedung, di mana strukturnya

mampu mengalami simpangan pasca-elastik pada saat mencapai kondisi di ambang

keruntuhan yang paling besar, yaitu dengan mencapai nilai faktor daktilitas sebesar

5,3. Daktail parsial adalah seluruh tingkat daktilitas struktur gedung dengan nilai

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

untuk struktur gedung yang daktail penuh sebesar 5,3.

Faktor daktilitas struktur gedung adalah rasio antara simpangan maksimum struktur

gedung akibat pengaruh Gempa Rencana pada saat mencapai kondisi di ambang

keruntuhan m dan simpangan struktur gedung pada saat terjadinya pelelehan pertama

y, yaitu :

Dalam persamaan = 1,0 adalah nilai faktor daktilitas untuk struktur gedung yang

berperilaku elastik penuh, sedangkan m adalah nilai faktor daktilitas maksimum

yang dapat dikerahkan oleh sistem struktur gedung yang bersangkutan

Akibat selalu adanya pembebanan dan dimensi penampang serta kekakuan bahan

terpasang yang berlebih maka leleh pertama, Vy melebihi desain level,Vn. Faktor

tersebut disebut faktor kuat lebih beban dan bahan.

1y

n

VfV

=

Akibat adanya perilaku statik struktur yang menyebabkan terjadinya redistribusi gaya-

gaya oleh proses pembentukan sendi plastis yang tidak bersamaan, maka akan ada

kenaikan base shear sebesar Vm. Kuat lebih struktur didefinisikan sebagai berikut :

2m

y

VfV

=

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II10

Perkalian antara faktor kuat lebih beban dengan faktor kuat lebih struktur akan

menghasilkan faktor kuat lebih total :

1 2. mn

Vf f fV

= =

Untuk struktur bangunan gedung secara umum, menurut berbagai penelitian nilai f1

yang representatif ternyata adalah sekitar f1 1,6. sedangkan rasio antara beban

gempa maksimum akibat pengaruh gempa rencana pada struktur elastik penuh dan

beban gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana pada struktur daktail disebut

faktor reduksi gempa.

1y

n

VR fV

= =

Nilai faktor daktilitas struktur gedung di dalam perencanaan struktur gedung dapat

dipilih menurut kebutuhan, tetapi tidak boleh diambil lebih besar dari nilai factor

daktilitas maksimum m yang dapat dikerahkan oleh masing-masing sistem atau

subsistem struktur gedung. Dalam Tabel 2.2 ditetapkan nilai m yang dapat

dikerahkan oleh beberapa jenis sistem dan subsistem struktur gedung, berikut faktor

reduksi maksimum Rm yang bersangkutan.

Tabel 2.2 : Parameter Daktilitas Struktur Gedung

Taraf Kinerja Struktur R Gedung

Elastik Penuh 1,0 1,6 1,5 2,4 2,0 3,2 2,5 4,0 Daktail Parsial 3,0 4,8 3,5 5,6 4,0 6,4 4,5 7,2 5,0 8,0 Daktail Penuh 5,3 8,5

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II11

Tabel 2.3 : Faktor Daktilitas Maksimum, Faktor Reduksi Gempa Maksimum, Faktor

Tahanan Lebih Struktur dan Faktor Tahanan Lebih Total Beberapa Jenis Sistem

dan Subsistem Struktur Gedung

Sistem dan subsistem struktur Uraian sistem pemikul beban gempa m Rm f

gedung

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

(Sistem struktur yang tidak 2. Dinding penumpu dengan rangka baja ringan dan 1,8 2,8 2,2

memiliki rangka ruang pemikul bresing tarik

beban gravitasi secara lengkap. 3. Rangka bresing di mana bresingnya memikul beban

Dinding penumpu atau sistem gravitasi

bresing memikul hampir semua a.Baja 2,8 4,4 2,2

beban gravitasi. Beban lateral b.Beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 1,8 2,8 2,2

dipikul dinding geser atau rangka

bresing).

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

(Sistem struktur yang pada dasarnya 2. Dinding geser beton bertulang 3,3 5,5 2,8

memiliki rangka ruang pemikul 3. Rangka bresing biasa

beban gravitasi secara lengkap. a.Baja 3,6 5,6 2,2

Beban lateral dipikul dinding b.Beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 3,6 5,6 2,2

geser atau rangka bresing). 4. Rangka bresing konsentrik 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 3,6 6,0 2,8

penuh

7. Dinding geser beton bertulang kantilever daktail 3,3 5,5 2,8

parsial

3. Sistem rangka pemikul momen 1. Rangka pemikul momen khusus (SRPMK)

(Sistem struktur yang pada dasarnya a.Baja 5,2 8,5 2,8

memiliki rangka ruang pemikul b.Beton bertulang 5,2 8,5 2,8

beban gravitasi secara lengkap. 2. Rangka pemikul momen menengah beton (SRPMM) 3,3 5,5 2,8

Beban lateral dipikul rangka 3. Rangka pemikul momen biasa (SRPMB)

pemikul momen terutama melalui a.Baja 2,7 4,5 2,8

mekanisme lentur) b.Beton bertulang 2,1 3,5 2,8

4. Rangka batang baja pemikul momen khusus 4,0 6,5 2,8

(SRBPMK)

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II12

Sistemdansubsistemstruktur Uraiansistempemikulbebangempa m Rm f

gedung

4.Sistemganda 1.Dindinggeser

(Terdiridari:1)rangkaruangyang a.BetonbertulangdenganSRPMKbetonbertulang 5,2 8,5 2,8

memikulseluruhbebangravitasi;2) b.BetonbertulangdenganSRPMBbaja 2,6 4,2 2,8

pemikulbebanlateralberupa c.BetonbertulangdenganSRPMMbetonbertulang 4,0 6,5 2,8

dindinggeserataurangkabresing 2.RBEbaja

denganrangkapemikulmomen. a.DenganSRPMKbaja 5,2 8,5 2,8

Rangkapemikulmomenharus b.DenganSRPMBbaja 2,6 4,2 2,8

direncanakansecaraterpisah 3.Rangkabresingbiasa

mampumemikulsekurangkurangnya a.BajadenganSRPMKbaja 4,0 6,5 2,8

25%dariseluruhbeban b.BajadenganSRPMBbaja 2,6 4,2 2,8

lateral;3)keduasistemharus c.BetonbertulangdenganSRPMKbetonbertulang 4,0 6,5 2,8

direncanakanuntukmemikulsecara (tidakuntukWilayah5&6)

bersamasamaseluruhbebanlateral d.BetonbertulangdenganSRPMMbetonbertulang 2,6 4,2 2,8

denganmemperhatikaninteraksi (tidakuntukWilayah5&6)

/sistemganda) 4.Rangkabresingkonsentrikkhusus

a.BajadenganSRPMKbaja 4,6 7,5 2,8

b.BajadenganSRPMBbaja 2,6 4,2 2,8

5.Sistemstrukturgedungkolom Sistemstrukturkolomkantilever 1,4 2,2 2,0

kantilever:(Sistemstrukturyang

memanfaatkankolomkantilever

untukmemikulbebanlateral)

6.Sisteminteraksidindinggeser Betonbertulangbiasa(tidakuntukWilayah3,4,5&6) 3,4 5,5 2,8

denganrangka

7.Subsistemtunggal 1.Rangkaterbukabaja 5,2 8,5 2,8

(Subsistemstrukturbidangyang 2.Rangkaterbukabetonbertulang 5,2 8,5 2,8

membentukstrukturgedungsecara 3.Rangkaterbukabetonbertulangdenganbalokbeton 3,3 5,5 2,8

keseluruhan) pratekan(bergantungpadaindeksbajatotal)

4.Dindinggeserbetonbertulangberangkaidaktail 4,0 6,5 2,8

penuh.

5.Dindinggeserbetonbertulangkantileverdaktail 3,3 5,5 2,8

parsial

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II13

2.3.4 Perencanaan Kapasitas Faktor daktilitas suatu struktur gedung merupakan dasar bagi penentuan beban gempa

yang bekerja pada struktur gedung. Karena itu, tercapainya tingkat daktilitas yang

diharapkan harus terjamin dengan baik. Hal ini dapat tercapai dengan menetapkan

suatu persyaratan yang disebut kolom kuat balok lemah. Hal ini berarti, bahwa

akibat pengaruh Gempa Rencana, mekanisme sendi plastis akan terjadi pada balok

terlebih dahulu baru pada tahap akhir-akhir plastis terjadi pada ujung-ujung bawah

kolom dan kaki dinding. Ini dilakukan supaya sejumlah besar sendi plastis terbentuk

pada struktur secara daktail yang dapat memencarkan energi melalui proses pelelehan

struktur dan diharapkan dapat menyerap beban gempa. Secara ideal, mekanisme

keruntuhan suatu struktur gedung adalah seperti ditunjukkan pada gambar :

Gambar 2.8 : Mekanisme Keruntuhan Ideal Suatu Struktur Gedung dengan

Sendi Plastis Terbentuk pada Ujung-ujung Balok, Kaki Kolom

2.3.5 Respon Spektra Respon Spektra adalah respons maksimum struktur yang diperoleh dari analisa

riwayat waktu suatu gempa. Respon maksimum yang dimaksud adalah percepatan,

kecepatan dan perpindahan maksimum. Nilai-nilai tersebut dicari untuk berbagai

macam periode struktur sehingga diperoleh respon spektra untuk percepatan,

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II14

kecepatan dan perpindahan. Ketiga respon spektra tersebut dapat diplotkan ke dalam

sebuah grafik skala log dengan tiga sumbu yang disebut tripartite (Newmark 1982).

Dimana sumbu horizontal dapat berupa periode atau frekuensi, sumbu vertikal berupa

respons kecepatan dan dua buah sumbu diagonal yang merupakan respon percepatan

dan perpindahan.

Gambar 2.9 : Gambar Respon Kurva Tripartite

Respon spektra yang sering digunakan untuk desain dan terdapat di peraturan adalah

respon spektra percepatan terhadap periode. Respon spektra ini lebih mudah

digunakan untuk desain karena beban atau gaya gempa berbanding lurus dengan

percepatan sehingga nilainya dapat langsung dicari dengan mengalikan spektra

percepatan maksimum dengan berat bangunan. Salah satu contoh respon spektra

desain berdasarkan peraturan Uniform Building code ( UBC 1997 ) adalah seperti

gambar di bawah ini:

Gambar 2.10 : Respon Spektra Desain UBC 1997

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II15

Peraturan kegempaan untuk struktur gedung di Indonesia, paramater-parameter nilai

yang ada untuk respons spektra desain adalah mengadopsi dari peraturan UBC-1997

yang telah disesuaikan. Indonesia ditetapkan terbagi dalam 6 wilayah gempa seperti

ditunjukkan dalam gambar di bawah ini :

Gambar 2.11 : Wilayah Gempa Indonesia dengan Percepatan Puncak Batuan Dasar

dengan Perioda Ulang 500 Tahun

Wilayah gempa 1 adalah wilayah dengan kegempaan paling rendah dan wilayah

gempa 6 dengan kegempaan paling tinggi. Pembagian wilayah gempa ini, didasarkan

atas percepatan puncak batuan dasar akibat pengaruh Gempa Rencana dengan periode

ulang 500 tahun, yang nilai rata-ratanya untuk setiap wilayah gempa ditetapkan dalam

gambar di bawah ini dan berdasarkan tabel percepatan puncak batuan dasar dan

puncak muka tanah untuk masing-masing wilayah gempa Indonesia.

Percepatan puncak batuan dasar dan percepatan puncak muka tanah A untuk Wilayah

Gempa 1 yang telah ditetapkan dalam SNI Gempa 1726-2002 ditetapkan juga sebagai

percepatan minimum yang harus diperhitungkan dalam perencanaan struktur gedung

untuk menjamin kekekaran (robustness) minimum dari struktur gedung tersebut

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II16

Tabel 2.4 : Percepatan Puncak Batuan Dasar dan Percepatan Puncak Muka

Tanah untuk Masing-masing Wilayah Gempa Indonesia

Wilayah gempa

percepatan puncak

batuan dasar ('g')

percepatan puncak muka tanah A0('g')

tanah keras tanah sedang

tanah lunak

tanah khusus

1 0,03 0,03 0,04 0,08 Diperlukan evaluasi

khusus di setiap lokasi

2 0,1 0,12 0,15 0,23 3 0,15 0,18 0,22 0,3 4 0,2 0,24 0,28 0,34 5 0,25 0,29 0,33 0,36 6 0,3 0,33 0,36 0,36

Untuk masing-masing wilayah gempa ditetapkan spektrum respons gempa rencana C

- T seperti ditunjukkan Gambar 2.12 - 2.14. Dalam gambar tersebut C adalah faktor

respons gempa yang dinyatakan dalam percepatan gravitasi dan T adalah waktu getar

alami struktur alami struktur gedung yang dinyatakan dalam detik. Untuk T = 0, maka

nilai C akan menjadi sama dengan A , dimana A merupakan percepatan puncak

muka tanah untuk masing-masing wilayah gempa Indonesia.

Mengingat pada kisaran waktu getar alami pendek 0 < T < 0,2 detik terdapat ketidak-

pastian, baik dalam karakteristik gerakan tanah maupun dalam tingkat daktilitas

strukturnya, Faktor Respons Gempa C menurut Spektrum Respons Gempa Rencana

yang ditetapkan dalam kisaran waktu getar alami pendek tersebut, nilainya tidak

diambil kurang dari nilai maksimumnya untuk jenis tanah yang bersangkutan.

Dengan menetapkan percepatan respons maksimum Am = 2,5 A0, dan waktu getar

alami sudut TC sebesar 0,5 detik, 0,6 detik dan 1,0 detik untuk jenis tanah berturut-

turut Tanah Keras, Tanah Sedang dan Tanah Lunak. Faktor Respons Gempa C

ditentukan oleh persamaan - persamaan sebagai berikut :

Untuk T < TC

C = A

Untuk T > TC

C = AT

, dengan A = A . TC

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II17

Nilai-nilai Am dan Ar dicantumkan untuk masing-masing Wilayah Gempa dan

masing-masing jenis tanah.

Tabel 2.5 : Spektrum Respons Gempa Rencana

Wilayah gempa

Tanah keras Tanah Sedang Tanah Lunak TC= 0,5 det TC= 0,6 det TC= 1,0 det

A A A A A A 1 0,1 0,05 0,13 0,08 0,20 0,20

2 0,3 0,15 0,38 0,23 0,50 0,50

3 0,45 0,23 0,55 0,33 0,75 0,75

4 0,60 0,30 0,70 0,42 0,85 0,85

5 0,70 0,35 0,83 0,50 0,90 0,90

6 0,83 0,42 0,83 0,54 0,95 0,95

Dari data percepatan tanah dan parameter respon spektra untuk masing-masing

wilayah diatas, dapat diplotkan untuk enam wilayah gempa di Indonesia seperti pada

gambar di bawah berikut:

Gambar 2.12 : Respons Spektrum Gempa Rencana Wilayah 1 dan 2

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II18

Gambar 2.13 : Respons Spektrum Gempa Rencana Wilayah 3 dan 4

Gambar 2.14 : Respons Spektrum Gempa Rencana Wilayah 5 dan 6

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II19

2.3.6 Waktu Getar Alami Struktur Periode struktur merupakan representasi dari fleksibilitas struktur yang merupakan

fungsi dari kekakuan dan massa. Waktu getar alami struktur untuk portal beton

berdasarkan UBC 1997 dapat didekati dengan persamaan berikut :

3/ 41 0,0731( )nT H=

Dimana :

T1 = periode alami struktur ( detik )

Hn = tinggi total struktur ( meter )

Peraturan mensyaratkan untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu

fleksibel, nilai waktu getar alami fundamental T1 dari struktur harus dibatasi,

bergantung pada koefisien untuk wilayah gempa tempat struktur berada dan jumlah

tingkatnya (n) menurut persamaan :

T1 < n

Dimana koefisien ditetapkan menurut tabel dibawah ini :

Tabel 2.6 : Koefisien untuk Struktur Gedung

2.3.7 Gaya Geser Desain Nilai dari gaya geser desain ditentukan oleh respon spektra desain dari peraturan yang

digunakan, keutamaan struktur, faktor reduksi gempa, periode alami dan berat

Wilayah Gempa 1 0,20 2 0,19 3 0,18 4 0,17 5 0,16 6 0,15

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II20

struktur. Untuk beban gempa statik ekivalen, menurut SNI 03-1726-2002 gaya geser

dasar dapat dihitung dengan persamaan :

1. .b tC IV WR

=

Dimana :

C1 = faktor respon spektra yang ditentukan dari respon spektra rencana dan jenis

tanah dibawah bangunan untuk waktu getar alami fundamental T ( nilai C dapat

dilihat pada Tabel 2.12 2.14 di atas ).

I = faktor keutamaan struktur yang nilainya bervariasi tergantung dari jenis struktur.

( nilai I dapat dilihat pada Tabel 2.7 di bawah ini )

Tabel 2.7 : Faktor Kategori Gedung

Kategori gedung atau bangunan Faktor keutamaan I

I1 I2 I

Gedung umum seperti untuk hunian, perniagaan dan perkantoran

1,0 1,0 1,0

Monument 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 lainnya

1,6 1,0 1,6

Cerobong tangki diatas menara 1,5 1,0 1,5

W = berat bangunan efektif saat terjadi gempa, nilai W dapat ditentukan sebagai

jumlah dari beban-beban berikut : beban mati total dari struktur gedung dan

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II21

beban hidup efektif yang mungkin ada saat terjadi gempa, dapat diambil sebesar

30% dari beban hidup.

R = faktor reduksi beban gempa yang bergantung dari sistem struktur yang

digunakan. ( nilai R dapat dilihat pada tabel 2.2 diatas )

Setelah gaya geser (Vb) diperoleh, gaya tersebut didistribusikan ke setiap lantai

sebagai gaya lateral menurut persamaan :

1

i ii bn

i ii

W zF VW z

=

=

Dimana :

Wi : berat lantai ke-i ( termasuk beban hidup yang sesuai )

Zi : ketinggian lantai tingkat ke-i (diukur dari taraf penjepitan lateral)

n : nomor lantai tingkat paling atas

bila rasio antara tinggi struktur gedung dan ukuran denahnya dalam arah pembebanan

gempa 3HB , maka gaya lateral yang bekerja pada tiap-tiap lantai struktur, kecuali

atap, adalah sebagai berikut :

1

0,9i ii bni i

i

W zF VW z

=

=

Dan gaya yang bekerja pada atapnya adalah :

1

0,9 0,1i ii b bni i

i

W zF V VW z

=

= +

Perlu diperhatikan bahwa nilai gaya geser dasar dan gaya gempa yang dihitung pada

persamaan diatas hanya valid apabila ragam getar ( mode 1 ) dari struktur yang

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II22

dominan. Apabila persyaratan tersebut tidak terpenuhi maka perhitungan nilai V dan

F dilakukan secara analisis dinamis

2.3.8 Metode Statik Ekivalen Pada Tugas Akhir ini akan digunakan metode statik ekivalen di mana pengaruh

gempa rencana terhadap struktur gedung dianggap sebagai beban-beban statik yang

menangkap pada pusat massa masing-masing lantai. Dalam peraturan metode statik

ekivalen ini digunakan untuk melakukan analisis gempa pada gedung yang

mempunyai kriteria sebagai gedung beraturan. Berdasarkan standar perencanaan

ketahanan gempa untuk struktur gedung 2002, kriteria dari gedung beraturan apabila

memenuhi ketentuan sebagai berikut :

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

tingkat atau 40 m.

2. Denah struktur gedung adalah persegi panjang tanpa tonjolan.

3. Sistem struktur gedung tidak menunjukkan loncatan bidang muka.

4. Sistem struktur gedung memiliki kekakuan lateral yang beraturan.

5. Sistem struktur gedung memiliki berat lantai tingkat yang beraturan.

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

beban lateral yang menerus.

7. Sistem struktur gedung memiliki lantai tingkat yang menerus.

Berikut langkah-langkah perencanaan beban statik ekivalen :

1. Perencanaan beban gempa statik ekivalen ini diawali dengan penentuan

periode alami struktur dengan menggunakan

2. Setelah periode alami struktur didapat, menententukan nilai C, I, R dan Wt

untuk perhitungan gaya geser dasar.

3. Setelah itu, dilakukan penghitungan gaya geser pada lantai dasar Vb ( base

shear)

4. Setelah gaya geser ( Vb ) diperoleh, gaya tersebut didistribusikan ke setiap

lantai sebagai gaya lateral.

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II23

2.4 Sistem Struktur Bangunan Tahan Gempa Untuk merencanakan sistem struktur yang digunakan, harus disesuaikan dengan tingkat

kerawanannya terhadap gempa. Dalam SNI 03-2847-2002 sistem struktur dasar dapat

dibedakan menjadi :

1. Sistem Dinding Struktural ( SDSB dan SDSK )

2. Sistem Rangka Pemikul Momen ( SRPMB, SRPMM, SRPMK )

Berikut ini adalah klasifikasi peraturan gempa berdasarkan resiko kegempaannya.

Tabel 2.8 : Klasifikasi Peraturan Gempa Berdasarkan Resiko Kegempaannya

Resiko Gempa

Jenis sistem Struktur untuk beton bertulang yang dapat Digunakan

Faktor Modifikasi Respons ( R )

Rendah

Sistem Rangka Pemikul Momen : 1. SRPMB ( Bab 3 Bab 20 ) 2. SRPMM ( Pasal 23.10 ) 3. SRPMK ( Pasal 23.3 23.5 ) Sistem Dinding Struktural 1. SDSB ( Bab 3 Bab 20 ) 2. SDSK ( Pasal 23.6 )

3 ~ 3,5 5 ~ 5,5 8 ~ 8,5

4 ~ 4,5 5,5 ~ 6,5

Sedang

Sistem Rangka Pemikul Momen : 1. SRPMM ( Pasal 23.10 ) 2. SRPMK ( Pasal 23.3 23.5 ) Sistem Dinding Struktural 1. SDSB ( Bab 3 Bab 20 ) 2. SDSK ( Pasal 23.6 )

5 5,5 8 8,5

4 ~ 4,5 5,5 ~ 6,5

Tinggi

Sistem Rangka Pemikul Momen : 1. SRPMK ( Pasal 23.3 23.5 ) Sistem Dinding Struktural 1. SDSK ( Pasal 23.6 )

8 8,5

5,5 ~ 6,5

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II24

2.4.1 Sistem Dinding Struktural ( SDSB dan SDSK ) Sistem dinding struktur adalah suatu sistem dinding yang diproporsikan untuk

menahan gaya gempa. Sistem dinding struktural dapat dibedakan menjadi :

1. Sistem Dinding Struktural ( Beton ) Biasa

Bangunan yang menggunakan sistem ini harus memenuhi ketentuan-ketentuan

dalam SNI 03-2847-2002 Pasal 3 hingga Pasal 20

2. Sistem Dinding Struktural ( Beton ) Khusus

Bangunan yang menggunakan sistem ini harus memenuhi ketentuan-ketentuan

untuk Sistem Dinding Struktural ( Beton ) Biasa dan juga SNI 03-2847-2002

Pasal 23.2 dan 23.6.

2.4.2 Sistem Rangka Pemikul Momen ( SRPMB, SRPMM, SRPMK ) Sistem struktur rangka pemikul momen adalah suatu sistem rangka ruang dalam

dimana komponen-komponen struktural dan join join nya menahan gaya - gaya

yang bekerja melalui aksi lentur, geser dan aksial. Sistem struktur rangka pemikul

momen dapat dikelompokkan sebagai berikut :

1. Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa.

Bangunan yang menggunakan sistem ini harus memenuhi ketentuan-ketentuan

dalam SNI 03-2847-2002 Pasal 3 hingga Pasal 20.

2. Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah.

Bangunan yang menggunakan sistem ini harus memenuhi ketentuan-ketentuan

untuk Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa dan juga SNI 03-2847-2002

Pasal 23.2 dan 23.10

3. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus.

Bangunan yang menggunakan sistem ini harus memenuhi ketentuan-ketentuan

untuk Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa dan juga SNI 03-2847-2002

Pasal 23.2 sampai 23.5

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II25

Ruang lingkup pembahasan Tugas Akhir kali ini struktur di wilayah gempa zona 5,

maka, menurut peraturan yang berlaku, sistem struktur yang dapat digunakan adalah

Sistem Dinding Struktural (Beton) Khusus dan juga Sistem Rangka Pemikul Momen

Khusus. Akan tetapi, dalam hal ini akan dibahas lebih lanjut mengenai Sistem Struktur

Pemikul Momen Khusus untuk perencanaan kolom, sedangkan untuk perencanaan pelat

cenderung kepada Sistem Struktur Pemikul Momen Menengah. Berikut ini adalah

uraian mengenai ketentuan-ketentuan dalam mendesain komponen struktural Sistem

Rangka Pemikul Momen tersebut :

2.4.2.1 Pelat ( Dua Arah Tanpa Balok ) Khusus mengenai pelat 2 arah, untuk SRPMK belum ada peraturan SNI yang

memberikan ketentuan ketentuan khusus untuk desain terhadap pelat tersebut.

Sehingga, pada kesempatan ini akan dilakukan dengan persyaratan SRPMM yang

ada dalam SNI 03-2847-2002. Ada juga beberapa persyaratan balok yang ditinjau

karena memang pemodelan dalam kasus ini adalah pelat dimodelkan sebagai balok.

Perencanaan Geser

Untuk pelat tanpa balok interior ( flat plate ), ada 2 tipe keruntuhan geser yang perlu

di cek dalam desain pelat, yakni geser 1 arah dan geser 2 arah. Pada Geser 1 arah :

Penampang kritis untuk 1 arah berada pada jarak d dari muka perletakan atau dari

muka drop panel atau dari muka setiap perubahan ketebalan. Sedangkan untuk

Geser 2 arah ( punching shear ) : diasumsikan mengalami kritis pada penampang

vertical berjarak d/2 dari sekililing muka kolom.

Gambar 2.15 : Keruntuhan Geser 1 Arah ( A ) dan Dua Arah ( B )

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II26

Gambar 2.16 : Jarak Kritis dan Tributari Area Geser 1 Arah dan 2 Arah

Selanjutnya dilakukan Desain terhadap geser 2 arah :

Desain geser 2 arah untuk kondisi tanpa transfer momen adalah sebagai berikut :

V < V

V dihitung sesuai dengan luas tributari area yang ditinjau.

V = V + V

Pada desain pelat, V umumnya = 0. Sedangkan V diambil nilai terkecil dari :

V =

f b d

V =

f b d

V = f b d, dan ;

Tetapi untuk menghitung nilai VS dapat digunakan rumus di bawah ini :

VS = A

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II27

Dimana :

c = Rasio sisi terpanjang dan sisi terpendek kolom

= 40 untuk kolom interior ; 30 untuk kolom tepi ; 20 untuk kolom sudut.

b = Panjang penampang kritis

A = Luas Tulangan

f = Kuat Leleh Baja

d = Ketebalan Pelat

s = Spasi Tulangan

Tulangan geser

Jika V < V , kapasitas geser dapat ditingkatkan melalui :Mempertebal pelat

lantai secara keseluruhan, Mempertebal pelat lantai di sekitar kolom dengan

menggunakan drop panel, Mempertebal b dengan memperbesar ukuran kolom

atau menambah capital / cendanan di sekitar kolom, Memberi tulangan geser.

SK SNI menbatasi Vn sebesar f b d pada muka kolom.

Kombinasi geser dan transfer momen pada pelat 2 arah

SK SNI menggunakan pendekatan empiris untuk mendesain kombinasi geser

dan transfer momen pada pelat 2 arah. Asumsi yang digunakan adalah tegangan

geser total yang bekerja pada penampang kritis berjarak d/2 dari muka kolom

adalah penjumlahan dari tegangan geser akibat V dan tegangan geser akibat

momen tak imbang ( M , M ). Dari pelat lantai ke kolom sebagian dari

momen tak imbang ( unbalanced ) yaitu ( M - M ) ditransfer melalui

tegangan lentur ( T , T , C , C ) pada pelat. SK SNI pasal 3.6.3.3 ayat 2

mensyaratkan momen tersebut ditransfer dengan menyediakan tulangan yang

secukupnya pada jarak sejauh 1,5 kali tebal pelat ( 1,5 h ) dari masing masing

sisi kolom. Sisa momen tersebut ( M - M ) ditransfer melaui geser.

Superposisi dari kedua tegangan tersebut menghasilkan :

= V

+ M CJ

M = momen unbalanced

C = jarak sumbu pusat keliling geser di titik dimana tegangan geser dihitung

J = momen inersia polar keliling geser terhadap sumbu Z Z

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II28

Kombinasi Geser dan Trensfer MomenUntuk kolom Interior dan Eksterior

Gambar 2.17 : Mekanisme Geser antara Pelat dan Kolom

TransferUnbalancedMomenPadaKolom

TeganganGeserAkibatVu

TeganganGeserAkibatUnblancedMomen

TotalTeganganGeser

TransferUnbalancedMomenPadaKolom

TeganganGeserAkibatVu

TeganganGeserAkibatUnblancedMomen

TotalTeganganGeser

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II29

Nilai di atas harus memenuhi :

<

Dimana :

= V

; untuk pelat tanpa tulangan geser

Atau :

= V V

; untuk pelat dengan tulangan geser

SK SNI mendefinisikan sebagai

=

dan = 1 -

Dimana :

b = lebar total penampang kritis yang diukur terhadap sumbu momen

b = lebar total // sumbu momen

Perhitungan :

Untuk kolom Interior

Gambar 2.18 : Perimeter Geser Kritis pada Kolom Interior

= + 2

= + 2

J = + + 2

J untuk muka muka DA dan BC

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II30

Untuk kolom Tepi

Gambar 2.19 : Perimeter Geser Kritis pada Kolom Tepi

Momen // Z-Z

= /

J = + + 2 +

Momen Z-Z

=

J = 2

Untuk kolom Sudut

Gambar 2.20: Perimeter Geser Kritis pada Kolom Sudut

Lokasi sumbu centroid Z-Z

= /

J = +

+ +

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II31

Perencanaan Lentur

Untuk menghitung luas tulangan perlu yang digunakan baik dalam lajur kolom

dan lajur pelat adalah :

As perlu = M . .

Tulangan dalam pelat akan terbagi dua yang mana tulangan akibat kombinasi

beban gravitasi, dan juga tulangan transfer momen akibat adanya pengaruh

beban lateral. Seperti yang telah dijelaskan di atas, dari pelat lantai ke kolom

sebagian dari momen tak imbang ( unbalanced ) yaitu ( M - M ) ditransfer

melalui tegangan lentur pada pelat.

Untuk transfer sebagai lentur tersebut, ada beberapa persyaratan SRPMM yang

harus dipenuh.

Pada SRPMM ada beberapa persyaratan tulangan akibat momen lentur yang

harus dipenuhi oleh, pelat dua arah tanpa balok, yakni :

Jadi disediakan tulangan yang secukupnya pada jarak sejauh 1,5 kali tebal

pelat ( 1,5 h ) dari masing masing sisi kolom.

Gambar 2.21: Lebar Efektif Penyaluran Momen ke Kolom

Paling sedikit seperempat dari seluruh jumlah tulangan atas jalur kolom di

daerah tumpuan harus dipasang menerus di keseluruhan panjang bentang.

Jumlah tulangan bawah yang menerus pada lajur kolom tidak boleh kurang

dari sepertiga jumlah tulangan atas lajur kolom daerah tumpuan.

Setidaknya setengah dari seluruh tulangan bawah di tengah bentang harus

diteruskan dan diangkur hingga mampu mengembangkan kuat lelehnya

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II32

Karena pelat yang dimodel sebagai balok maka dipakai juga pembatasan

tulangan pada pelat tersebut yang berperilaku sebagai balok.

Luas tulangan atas dan bawah masing masing tidak boleh kurang dari

, . . dan , . . serta Rasio tulangan tidak melebihi 0,025

2.4.2.2 Kolom Dalam hal ini untuk merencanakan kolom, akan dipergunakan persyaratan-

persyaratan yang ada dalam SRPMK, yakni sebagai berikut :

Pembatasan Ukuran

Beban aksial terfaktor yang dipikul oleh kolom harus lebih besar dari A

Ukuran penampang terkecil, diukur pada garis lurus yang melalui titik pusat

geometris penampang tidak kurang dari 300 mm

Perbandingan antara ukuran terkecil penampang terhadap ukuran dalam arah

tegak lurusnya tidak kurang dari 0,4

Kapasitas yang dibutuhkan

Kolom harus didesain mengikuti prinsip strong column weak beam yang mana

jumlah momen nominal kolom di atas dan di bawah join harus lebih besar daripada

jumlah momen nominal balok di kiri dan di kanan join. Perbandingan momen

nominal kolom dan balok dapat dinyatakan dalam persamaan :

M > M

Dimana :

M = tahanan momen nominal kolom

M = tahanan momen nominal balok

Apabila persyaratan strong column weak beam tidak terpenuhi maka dibutuhkan

tulangan transversal pengekang di sepanjang kolom.

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II33

2.5 Pemodelan Struktur Flat Plate Sebagai Rangka Ekivalen Struktur flat plate akan dimodel sebagai rangka ekivalen, yang akan menerima

kombinasi antara beban gravitasi dan beban lateral. Pemodelan ini menggunakan

metoda effective-slab width. Jadi pelat akan dimodel sebagai balok dengan lebar efektif

tertentu. Untuk kolom interior memiliki faktor pengali terhadap lebar l , sedangkan

untuk kolom eksterior memiliki faktor pengali terhadap lebar l . Berikut adalah

pemodelan lebar efektif flat plate tersebut :

Gambar 2.22 : Lebar Efektif Slab Ekivalen untuk Rangka Flat Plate

( Sumber : Jurnal Penelitian ASCE )

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II34

Faktor untuk kolom interior :

= 0,963 untuk rigid columns

= 0,434 untuk flexible columns

Faktor untuk kolom eksterior :

= KK K

K = E C

K = E I

Untuk lebar bersih efektif, lebar dihitung dengan faktor pengali X, yakni :

X 1 0,4 V A

Dimana :

V = Total Geser Akibat Beban Gravitasi

A = Area Kritis dari Pelat yang ditinjau

2.6 Analisis Pushover Analisis pushover adalah suatu analisis statik nonlinier di mana pengaruh gempa

rencana terhadap struktur bangunan dinaggap sebagai beban beban statik yang

menangkap pada masing masing pusat massa lantai, yang nilainya ditingkatkan secara

berangsur angsur sampai melalui pembebanan yang menyebabkan terjadinya

pelelehan ( sendi plastis ) pertama di dalam struktur bangunan gedung. Kemudian

dengan peningkatan beban lebih lanjut mengalami perubahan bentuk pasca elastic

yang besar sampai mencapai kondisi plastik.. Tujuan dari analisis pushover adalah

mengevaluasi perilaku seismic struktur terhadap beban gempa rencana. Dari hal tersebut

dapat diperkirakan gaya maksimum dan deformasi yang terjadi serta untuk memperoleh

bagian bagian mana saja yang mengalami kritis. Selanjutnya dapat diidentifikasi

bagian bagian mana saja yang memerlukan perhatian khusus pendetailan atau

stabilitasnya.

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II35

Cukup banyak studi yang yang menunjukkan bahwa analisis pushover dapat

memberikan hasil yang mencukupi. Analisis pushover dapat digunakan sebagai alat

bantu untuk perencanaan gempa, yang menyesuaikan keterbatasan yang ada, yaitu :

Hasil analisis pushover masih merupakan suatu pendekatan, karena bagaimana

pun perilaku gempa sebenarnya adalah bolak balik melaui suatu siklus tertentu,

sedangkan sifat pembebanan pada analisis pushover adalah static monotonic

Pemilihan pola beban lateral dalam analisis sangat penting

Untuk membuat model analisis nonlinier akan lebih rumit jika dibanding dengan

model analisis linier. Model tersebut harus memperhitungkan karakteristik

inelastik beban deformasi dari elemen eleman yuang penting dan efek P .

2.6.1 Tahapan Utama Analisis Pushover Berikut adalah tahapan tahapan pentinga yang dilakukan pada saat melakukan

analisis pushover .

Menentukan titik kontrol untuk memonitor besarnya perpindahan struktur.

Rekaman besarnya perpindahan titik kontrol dan gaya geser dasar digunakan

untuk menyusun kurva pushover.

Analisis beban dorong dilakukan dengan 2 tahap, yang pertama struktur

diberi beban gravitasi (kombinasi beban mati dan beban hidup yang

direduksi). Analisis tahap pertama belum memperhitungkan kondisi non-

linier. Selanjutnya analisis dilanjutkan dengan memberikan pola beban

lateral yang diberikan secara monotonik bertahap.

Intensitas pembebanan lateral ditingkatkan sampai komponen struktur yang

paling lemah berdeformasi yang menyebabkan kekakuannya berubah secara

signifikan (terjadi leleh dari penampang).

Proses pembebanan dilanjutkan sampai batas kinerja terdeteksi dari

perpindahan titik control pada atap.

Perpindahan titik kontrol versus gaya geser dasar ntuk setiap tahapan beban

di plotkan untuk menggambarkan respons perilaku non-linier struktur yaitu

kurva pushover. Perubahan kemiringan dari kurva tersebut menunjukkan

adanya leleh pada komponen.

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II36

Kurva pushover selanjutnya digunakan untuk menentukan target

perpindahan.

2.6.2 Kurva Pushover Analisis pushover menghasilkan kurva pushover yang menggambarkan hubungan

antara gaya geser dasar ( V ) versus perpindahan titik pada atap ( D ). Kurva pushover

menggambarkan kekuatan struktur yang besarnya sangat tergantung dari kemampuan

momen deformasi dari masing masing komponen struktur.

Gambar 2.23 : Kurva Kapasitas

Kurva kapasitas yang telah diperoleh harus diubah menjadi spektra kapasitas yang

merupakan hubungan antara spektra perpindahan dan spektra percepatan. Spektra

kapasitas ini disebut juga acceleration displacement response spectrum ( ADRS ).

Dari spektra ini, dapat dihitung demand yang harus dipenuhi dan dapat dicari

performance point dari struktur.

2.6.3 Spektrum Demand Spektrum demand didapatkan dari spektrum respons elastis yang pada umumnya

dinyatakan dalam satuan percepatan, Sa ( m/detik2 ) dan periode struktur, T (detik).

Sama halnya dengan kurva kapasitas, spektrum respons ini juga perlu diubah dalam

format ADRS menjadi spektrum demand. Gambar 2.25 menunjukkan spektrum yang

sama yang ditampilkan dalam format tradisional ( Sa dan T ) dan format ADRS ( Sa

dan Sd ). Pada format ADRS, periode struktur yang sama merupakan garis lurus radial

atap

V

Gayageserda

sar,V(k

N)

Perpindahanatap,atap (m)

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II37

dari titik nol. Hubungan antara Sa, Sd, dan T, dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan berikut :

a

d

SST 2=

ad STS 2)2

(

=

Gambar 2.24 : Spektrum Respon yang Ditampilkan dalam Format Tradisional dan

ADRS

Karena pada saat gempa besar telah terjadi plastifikasi di banyak tempat, maka perlu

dibuat spektrum demand dengan memperhatikan redaman (damping) yang terjadi

karena plastifikasi tersebut. Gambar 2.25 memberikan penjelasan mengapa terjadi

reduksi pada respon inelastis. Titik 1 menunjukkan demand elastis. Jika terjadi

reduksi kekuatan struktur akibat perilaku inelastis, periode efektif struktur menjadi

semakin besar seperti pada titik 2. Pada kondisi ini, perpindahan bertambah sebesar

a dan percepatan berkurang sebesar b. Jika struktur berperilaku inelastis

(nonlinier), pada periode yang sama dengan titik 2, demand berkurang menjadi

spektrum respon inelastis pada titik 3. Jadi, kembali terjadi pengurangan percepatan

sebesar c dan pengurangan perpindahan sebesar d. Total pengurangan percepatan

sebesar b+c dan perpindahan perlu dimodifikasi sebesar a-d. Jika besarnya a

diperkirakan sama dengan d, maka perpindahan inelastis sama dengan perpindahan

T1 T2 T3

T1

T2

T3

Spektralpercepa

tan,

Periode,T(detik)

Spektralpercepa

tan,

Spektralperpindahan,Sd(m)

Spektrumtradisional SpektrumADRS

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II38

elastis (Gambar 2.25a). Jika a lebih besar daripada d maka perpindahan inelastis

menjadi lebih kecil daripada perpindahan elastis (Gambar 2.25b).

Gambar 2.25 : Reduksi Respon Spektrum

2.6.4 Titik Kinerja Struktur ( Performance Point ) Titik kinerja struktur harus berada pada lokasi yang disyaratkan sebagai berikut :

Harus berada pada spektra kapasitas untuk merepresentasikan pada

displacement tertentu.

Harus berada pada spektra demand yang telah direduksi yang

merepresentasikan demand pada displacement yang sama dengan

displacement struktur.

Untuk penentuan titik kinerja struktur dilakukan dengan cara trial dan error.

Percobaan pertama biasanya dilakukan dengan menentukan titik spektra kapasitas

yang memenuhi kondisi equal displacement. Kemudian dibuat spektra demand yang

sesuai, apabila tidak berpotongan, maka dicoba lagi titik baru dan seterusnya sampai

diperoleh titik performance point yang berpotongan.

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II39

Gambar 2.26 : Performance Point pada Capacity Spectrum Method

2.6.5 Tingkat Kerusakan Struktur Tingkat kerusakan struktur juga dapat dikorelasikan dengan biaya dan waktu yang

diperlukan untuk perbaikan kerusakan struktur akibat beban rencana. Acuan

perencanaan berbasis kinerja didasarkan pada kategori lever kinerja struktur tersebut,

yaitu :

Segera dapat dipakai ( IO = Immediate Occupancy )

Pada kondisi ini, struktur masih cenderung bersifat elastik. Tidak ada kerusakan

yang berarti pada struktur akibat gempa nominal yang direncanakan, dimana

kekuatan dan kekakuannya kira-kira hampir sama dengan kondisi sebelum

gempa. Komponen non-struktur masih berada ditempatnya dan sebagian besar

masih berfungsi jika utilitasnya tersedia. Bangunan dapat tetap berfungsi dan

tidak terganggu dengan masalah perbaikan. Struktur yang didesain pada kondisi

IO adalah struktur yang diharuskan memiliki tingkat resiko kerusakan yang

sangat rendah pada resiko kegempaan tinggi.

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II40

Kerusakan terkendali ( DC = Damage Control )

Struktur yang berada pada kondisi ini mengalami kerusakan yang masih

terkendali ketika gempa nominal yang direncanakan sehingga beberapa bagian

struktur mengalami kelelehan namun struktur kondisinya masih jauh dari runtuh.

Keselamatan Penghuni ( LS = Life Safety )

Level kinerja struktur pada kondisi ini akan mengalami kerusakan yang cukup

berarti ketika terjadi gempa rencana. Lebih banyak bagian struktur yang telah

leleh namun struktur masih mempunyai ambang yang cukup terhadap

keruntuhan, sehingga penghuni gedung masih terjamin keselamatannya.

Komponen non-struktur masih ada tetapi tidak berfungsi. Dapat dipakai lagi jika

sudah dilakukan perbaikan.

Stabilitas Struktur ( SS = Structure Stability )

Level kinerja ini merupakan batas kemampuan struktur untuk memberikan

tahanan pada gempa rencana. Pada tingkat ini, struktur tepat berada pada keadaan

akan runtuh dan gedung sudah dapat dikatakan tidak aman untuk penghuni nya.

Berikut ini adalah gambaran secara umum mengenai level kinerja struktur

berdasarkan FEMA 440.

. Gambar 2.27 : Gambaran Level Kinerja Struktur ( FEMA 440 )

AnalisisPerilakuStrukturPelatDatar(FlatPlate)SebagaiStrukturRangkaTahanGempaBABIIKAJIANLITERATURDANDASARTEORI

YoseMahediTampubolon(15004105) II41

Tingkat kinerja struktur dapat ditentukan pada batasan deformasi. Batasan deformasi

yang ditentukan oleh FEMA 440 yang tertera sebagai berikut :

Tabel 2.9 : Batasan Deformasi ( FEMA 440 )

Performance Level Interstory Immediate Damage Life Structural

Drift Limit Occupancy Control Safety Stability Max. Total Drift 0,01 0,01-0,02 0,02

( Xmax/H ) elastic Max. Inelastic 0,005 0,005-0,015 no no

Drift limit limit

X yang dimaksudkan di atas adalah besarnya perpindahan maksimum yang

terjadai pada atap.

2016-02-11T09:58:21+0700Digital Content