4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kolom

2.1.1 Definisi Kolom

Kolom merupakan suatu struktur tekan yang memegang peranan penting

dari suatu bangunan, sehingga keruntuhan pada suatu kolom merupakan lokasi

kritis yang dapat menyebabkan runtuhnya (collapse) lantai yang bersangkutan dan

juga runtuh total (total collapse) seluruh struktur. (Sudarmoko, 1996)

SK SNI T-15-1991-03 mendefinisikan kolom adalah komponen struktur

bangunan yang tugas utamanya menyangga beban aksial tekan vertikal dengan

bagian tinggi yang tidak ditopang paling tidak tiga kali dimensi lateral terkecil.

Kolom merupakan bagian vertikal dari suatu struktur rangka yang menerima

beban tekan dan lentur. Kolom meneruskan beban-beban dari elevasi atas ke elevasi

yang lebih bawah hingga akhirnya sampai ke tanah melalui pondasi. (Nawy,1998)

2.1.2 Jenis Kolom

Dalam buku struktur beton bertulang (Dipohusodo, 1994), ada tiga jenis

kolom beton bertulang yaitu :

a. Kolom menggunakan pengikat sengkang lateral. Kolom ini merupakan kolom

beton yang ditulangi dengan batang tulangan pokok memanjang, yang pada

jarak spasi tertentu diikat dengan pengikat sengkang ke arah lateral. Tulangan

ini berfungsi untuk memegang tulangan pokok memanjang agar tetap kokoh

pada tempatnya.

b. Kolom menggunakan pengikat spiral. Bentuknya sama dengan yang pertama

hanya saja sebagai pengikat tulangan pokok memanjang adalah tulangan spiral

yang dililitkan keliling membentuk heliks menerus di sepanjang kolom. Fungsi

dari tulangan spiral adalah memberi kemampuan kolom untuk menyerap

deformasi cukup besar sebelum runtuh, sehingga mampu mencegah terjadinya

kehancuran seluruh struktur sebelum proses redistribusi momen dan tegangan

terwujud.

5

c. Struktur kolom komposit, merupakan komponen struktur tekan yang diperkuat

pada arah memanjang dengan gelagar baja profil atau pipa, dengan atau tanpa

diberi batang tulangan pokok memanjang.

Gambar 2.1 Jenis-jenis kolom

2.1.3 Perencanaan Kolom

Dalam perencanaan kolom yang dibebani beban aksial dan lentur harus

memenuhi peraturan pada SNI 03-2847-2013,hal 74-75, yaitu sebagai berikut :

1. Perencanaan penampang yang dibebani lentur atau aksial atau kombinasi beban

lentur dan aksial harus didasarkan atas kompatibilitas regangan dan tegangan

dengan menggunakan asumsi dalam 10.2 SNI 03-2847-2013.

2. Kondisi regangan seimbang terjadi pada penampang ketika tulangan tarik tepat

mencapai regangan yang berhubungan dengan tegangan leleh fy pada saat yang

bersamaan dengan tercapainya regangan batas 0.003 pada bagian beton yang

tertekan.

3. Penampang adalah terkendali tekan jika regangan tarik neto dalam baja tarik

terjauh, ξt, sama dengan atau kurang dari batas regangan terkontrol tarik bila

beton tekan mencapai batas regangan asumsi sebesar 0,003. Batas regangan

terkendali tekan adalah regangan tarik neto dalam tulangan pada kondisi

regangan seimbang. Untuk tulangan Mutu 420 MPa,dan untuk semua tulangan

6

prategang, diizinkan untuk menetapkan batas regangan. terkendali tekan sama

dengan 0,002.

4. Penampang adalah terkendali tarik jika regangan tarik neton dalam baja tarik

terjauh, ξt, sama dengan atau lebih besar dari 0,005 bila beton tekan mencapai

batas regangan asumsi sebesar 0,003. Penampang dengan ξt antara batas

regangan terkendali tekan dan 0,005 membentuk daerah transisi antara

penampang terkendali tekan dan terkendali tarik.

5. Untuk komponen struktur lentur non-prategang dan komponen struktur

nonprategang dengan beban tekan aksial terfaktor kurang dari 0.10 fc’Ag, ξt

pada kekuatan nominal tidak boleh kurang dari 0,004. Pemakaian tulangan

tekan diizinkan terkait dengan tulangan tarik tambahan untuk meningkatkan

kekuatan komponen struktur lentur.

6. Desain beban aksial ØPn dari komponen struktur tekan tidak boleh lebih besar

dari ØPn,max, yang dihitung dengan Persamaan sebagai berikut :

Untuk komponen struktur non-prategang dengan tulangan spiral yang

memenuhi 7.10.4 atau komponen struktur komposit yang memenuhi 10.13:

ØPn(max) = 0.85 (0.85 fc’(Ag –Ast) +fy Ast)

Untuk komponen struktur non-prategang dengan tulangan pengikat yang

memenuhi 7.10.5:

ØPn(max) = 0.80 (0.85 fc’(Ag –Ast) +fy Ast)

Untuk komponen struktur prategang, kekuatan aksial desain, ØPn , tidak

boleh diambil lebih besar dari 0,85 (untuk komponen struktur dengan

tulangan spiral) atau 0,80 (untuk komponen struktur dengan tulangan

pengikat) dari kekuatan aksial desain pada eksentrisitas nol ØPo.

7. Komponen struktur yang dibebani aksial tekan harus didesain terhadap momen

maksimum yang mungkin menyertai beban aksial. Beban aksial terfaktor Pu

dengan eksentrisitas yang ada tidak boleh melampaui nilai yang diberikan

dalam 10.3.6. Momen terfaktor maksimum Mu harus diperbesar untuk

memperhitungkan pengaruh kelangsingansesuai dengan 10.10.

7

2.1.4 Kapasitas Kolom

Kapasitas suatu kolom yang mengalami beban aksial murni (Axial Load

only) terjadi apabila kolom hanya menahan beban sentris pada penampangnya

(tanpa eksentrisitas). Pada kondisi ini gaya luar akan ditahan oleh penampang

kolom yang secara matematis dirumuskan dalam persamaan:

Po = { 0,85. fc’. (Ag– Ast) + Ast.fy }

dimana:

fc’ = Kuat tekan beton yang disyaratkan (MPa),

Ag = Luas penampang kolom,

Ast = Luas tulangan total

fy = Kuat tarik tulangan baja yang diijinkan (MPa).

Namun kekuatan yang dihitung dengan rumus diatas jarang sekali bisa

diperoleh pada suatu kolom karena normalnya selalu ada momen pada kolom yang

akan mereduksi kapasitas aksial kolom. Momen tersebut bisa saja terjadi akibat:

a. Tidak konsentrisnya as kolom dari satu lantai terhadap lantai berikutnya.

b. Mengimbangi momen pada balok.

c. Penulangan yang tidak sentries yang mengakibatkan tidak berhimpitnya titik

berat geometrinya dengan titik berat penampang.

Untuk memperhitungkan efek dari momen yang tidak diharapkan tersebut,

maka kapasitas aksial kolom harus dikalikan dengan 0,85 untuk kolom dengan

spiral dan 0,8 untuk kolom dengan sengkang, sehingga:

Pn = 0,85 * Po ( kolom dengan spiral)

Pn = 0,80 * Po ( kolom dengan sengkang)

Secara umum, kolom akan menerima beban seperti yang disajikan dalam

gambar berikut:

8

(a) (b)

Gambar 2.2 (a) Kolom konsentris, (b) kolom eksentris

Apabila beban P bergeser dari sumbu kolom, maka timbul eksentrisitas

beban pada penampang kolom, sehingga kolom harus memikul kombinasi

pembebanan aksial dan momen.

2.1.5 Diagram Interaksi Kolom

Kapasitas penampang beton bertulang untuk menahan kombinasi gaya

aksial dan momen lentur dapat digambarkan dalam bentuk suatu kurva interaksi

antara kedua gaya dalam tersebut. Gambar 2.3 memperlihatkan contoh diagram

tersebut. Setiap titik dalam kurva ini menunjukkan kombinasi kekuatan gaya

nominal Pn dan kekuatan momen nominal Mn yang sesuai dengan lokasi sumbu

netralnya. Diagram interaksi tersebut dapat dibagi menjadi dua daerah, yaitu daerah

yang ditentukan oleh keruntuhan tarik dan dearah yang ditentukan oleh keruntuhan

tekan, dengan pembatasnya adalah titik balanced (titik B). contoh berikut ini

mengilustrasikan pembuatan diagram P-M untuk penampang segiempat tipikal.

(Nawy,1998)

My

9

Gambar 2.3 Diagram interaksi P-M kolom

Analisis kolom dengan diagram P-M diperhitungkan pada tiga kondisi

yaitu :

a. Pada Kondisi Eksentrisitas Kecil

Prinsip-prinsip pada kondisi ini dimana kuat tekan rencana memiliki

nilai sebesar kuat rencana maksimum.

ϕPn = ϕPn max = 0,80 ϕ (Ag – Ast) 0.85 f’c + Ast fy

b. Pada Kondisi Momen Murni

Momen murni tercapai apabila tulangan tarik belum luluh sedangkan

tulangan tekan telah luluh dimana fs adalah tegangan tulangan tekan pada kondisi

luluh. Pada kondisi momen murni keruntuhan terjadi saat hancurnya beton (Pn =

Pu = 0). Keseimbangan pada kondisi momen murni yaitu :

ND1 + ND2 = NT

Dimana :

ND1 = 0,85 f’c b a

ND2 = f’s A’s

NT = fy As

10

Selisih akibat perhitungan sangat kecil sehingga dapat diabaikan.

Persamaan yang diperoleh dari segitiga sebangun dengan tinggi sumbu netral

pada c yaitu :

𝑓′𝑠 = 𝐸𝑠𝜀′𝑠 = 𝐸𝑠0,003(𝑐−𝑑′)

𝑐

Dengan mensubtitusikan persamaan-persamaan di atas akan dihasilkan

persamaan pangkat dua dengan perubah tinggi sumbu netral c. Momen rencana

dapat dihitung sebagai berikut :

Mr = ϕMn

Mn = Mn1 + Mn2 = ND1 Z1 + ND2 Z2

c. Pada Kondisi Balance

Kondisi keruntuhan balance tercapai apabila tulangan tarik luluh dan

beton mengalami batas regangan dan mulai hancur. Persamaan yang diperoleh

dari segitiga yang sebangun dengan persamaan sumbu netral pada kondisi

balance (Cb) yaitu :

𝐶𝑏

𝑑=

0,003

0,003+ 𝑓𝑦

𝐸𝑠

atau dengan Es = 200000, maka :

𝐶𝑏 = 600 𝑑

600+ 𝑓𝑦

Persamaan kesetimbangan pada kondisi balance :

Pb = ND1 + ND2 – NT

Sehingga eksentrisitas balance (eb) dapat ditulis sebagai berikut :

Pb (eb + d/2) = Mnb

Mrb = ϕPb eb

2.2 Pembebanan Struktur

Pada perencanaan pembebanan digunakan beberapa acuan sebagai berikut:

1. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung

dan Non Gedung (SNI 03-1726-2012).

2. Pedoman Perancanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (PPPURG,

1987).

11

2.2.1 Beban Mati

Beban mati adalah berat dari semua bagian dari suatu gedung yang bersifat

tetap, termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian-penyelesaian, mesin-mesin

serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung

tersebut (PPPURG, 1987). Adapun beban mati yang digunakan adalah sebagai

berikut:

Berat jenis beton = 2400 Kg/m3

Dinding pasangan setengah bata merah = 250 Kg/m2

Spesi lantai keramik = 2100 Kg/m3

Penutup lantai keramik = 2400 Kg/m3

Plafond + penggantung = 18 Kg/m2

2.2.2 Beban Hidup

Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau

penggunaan suatu gedung, termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari

barang-barang yang dapat berpindah dan termasuk beban akibat air hujan pada atap

(PPPURG, 1987). Adapun beban mati yang digunakan adalah sebagai berikut:

Beban hidup lantai = 250 Kg/m2

Beban hidup atap = 100 Kg/m2

Beban hujan = 40 Kg/m2

2.2.3 Beban Gempa

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).

2.2.3.1 Penentuan Faktor Keutamaan Gedung

Berdasarkan SNI-1726-2012 dalam menentukan kategori risiko bangunan

dan faktor keutamaan bangunan bergantung dari jenis pemanfaatan bangunan

tersebut. Kategori resiko struktur untuk bangunan gedung dan non gedung diatur

sesuai dengan Tabel 2.1. Pengaruh gempa rencana terhadapnya harus dikalikan

12

dengan suatu faktor keutamaan Ie menurut Tabel 2.2. Khusus untuk struktur

bangunan dengan kategori risiko IV, bila dibutuhkan pintu masuk untuk

operasional dari struktur bangunan yang bersebelahan, maka struktur bangunan

yang bersebelahan tersebut harus didesain sesuai dengan kategori risiko IV.

Tabel 2.1 Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung untuk beban gempa

Jenis Pemanfaatan Kategori

Risiko

Gedung dan non gedung yang memiliki risiko rendah terhadap jiwa manusia

pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk, antara lain:

Fasilitas pertanian, perkebunan, perternakan, dan perikanan

Fasilitas sementara

Gudang penyimpanan

Rumah jaga dan struktur kecil lainnya

I

Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam kategori risiko

I,III,IV, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:

Perumahan

Rumah toko dan rumah kantor

Pasar

Gedung perkantoran

Gedung apartemen/ rumah susun

Pusat perbelanjaan/ mall

Bangunan industry

Fasilitas manufaktur

Pabrik

II

Gedung dan non gedung yang memiliki risiko tinggi terhadap jiwa manusia

pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:

Bioskop

Gedung pertemuan

Stadion

Fasilitas kesehatan yang tidak memiliki unit bedah dan unit gawat darurat

Fasilitas penitipan anak

Penjara

Bangunan untuk orang jompo

Gedung dan non gedung, tidak termasuk kedalam kategori risiko IV, yang

memiliki potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang besar dan/atau

gangguan massal terhadap kehidupan masyarakat sehari-hari bila terjadi

kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:

Pusat pembangkit listrik biasa

Fasilitas penanganan air

Fasilitas penanganan limbah

Pusat telekomunikasi

Gedung dan non gedung yang tidak termasuk dalam kategori risiko IV,

(termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas manufaktur, proses,

penanganan, penyimpanan, penggunaan atau tempat pembuangan bahan bakar

berbahaya, bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya, atau bahan yang

mudah meledak) yang mengandung bahan beracun atau peledak di mana

jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang disyaratkan oleh

instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat

jika terjadi kebocoran.

III

13

Tabel 2.1 (Lanjutan)

Jenis Pemanfaatan Kategori

Risiko

Gedung dan non gedung yang ditunjukkan sebagai fasilitas yang penting,

termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk:

Bangunan-bangunan monumental

Gedung sekolah dan fasilitas pendidikan

Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang memiliki fasilitas

bedah dan unit gawat darurat

Fasilitas pemadam kebakaran, ambulans, dan kantor polisi, serta

garasi kendaraan darurat

Tempat perlindungan terhadap gempa bumi, angin badai, dan tempat

perlindungan darurat lainnya

Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi dan fasilitas

lainnya untuk tanggap daruratPusat pembangkit energi dan fasilitas

publik lainnya yang dibutuhkan pada saat keadaan daruratStruktur

tambahan (termasuk menara telekomunikasi, tangki penyimpanan

bahan bakar, menara pendingin, struktur stasiun listrik, tangki air

pemadam kebakaran atau struktur rumah atau struktur pendukung air

atau material atau peralatan pemadam kebakaran ) yang disyaratkan

untuk beroperasi pada saat keadaan darurat.

Gedung dan non gedung yang dibutuhkan untuk mempertahankan

fungsi struktur bangunan lain yang masuk ke dalam kategori risiko

IV.

IV

Sumber : SNI 1726 : 2012

Tabel 2.2 Faktor keutamaan gempa

Kategori Risiko Faktor keutamaan gempa, Ie

I atau II 1,00

III 1,25

IV 1,50 Sumber : SNI 1726 : 2012

2.2.3.2 Penentuan Wilayah Gempa

Parameter Ss adalah percepatan batuan dasar pada periode pendek

sedangkan parameter S1 adalah percepatan batuan dasar pada periode 1 detik.

Parameter Ss dan S1 tergantung dari letak dan lokasi bangunan. Parameter-

parameter tersebut ditetapkan masing-masing dari respons spectral percepatan 0,2

detik dan 1 detik dalam peta gerak tanah seismik pada pasal 14 SNI-1726-2012

dengan kemungkinan 2 persen terlampaui dalam 50 tahun (𝑀𝐶𝐸𝑅, 2 persen dalam

50 tahun), dan dinyatakan dalam bilangan desimal terhadap percepatan gravitasi.

Gambar 2.4 menunjukkan peta gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko

tertarget (𝑀𝐶𝐸𝑅) parameter-parameter gerak tanah Ss, kelas situs SB dan Gambar

2.5 menunjukkan peta gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko tertarget

(𝑀𝐶𝐸𝑅) parameter-parameter gerak tanah S1 , kelas situs SB.

14

Gambar 2.4 Ss, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko tertarget

(MCER), kelas situs SB

Sumber : SNI 1726-2012

Gambar 2.5 S1, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko tertarget

(MCER), kelas situs SB

Sumber : SNI 1726-2012

15

2.2.3.3 Penentuan Kelas Situs

Berdasarkan sifat-sifat tanah pada situs, maka situs harus diklasifikasikan

sebagai kelas situs SA (batuan keras) , SB (batuan) , SC (tanah keras, sangat padat

dan batuan lunak) , SD (tanah sedang) , SE (tanah lunak) dan SF (tanah khusus,

yang membutuhkan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons spesifik-

situs yang mengikuti Pasal 6.10.1 SNI-1726-2012. Bila sifat-sifat tanah tidak

teridentifikasi secara jelas sehingga tidak bias ditentukan kelas situsnya, maka kelas

situs SE dapat digunakan kecuali jika pemerintah/dinas yang berwenang memiliki

data geoteknik yang dapat menentukan kelas situs SF. Dalam menentukan

Koefesien Situs Fa dan Fv sangat bergantung dari jenis tanah pada lokasi bangunan

dan percepatan batuan dasar pada periode pendek (Ss) serta percepatan batuan dasar

pada periode 1 detik (S1). Koefesien Situs Fa dan Fv ditentukan dari Tabel 2.3 dan

Tabel 2.4 sebagai berikut.

Tabel 2.3 Koefisien Situs, Fa

Kelas Situs Parameter respons spectral

percepatan gempa (MCER) terpetakan

pada periode pendek, T=0,2 detik, Ss Ss≤0,25 Ss=0,5 Ss=0,75 Ss=1,0 Ss≥1,25

SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

SB 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

SC 1,2 1,2 1,1 1,0 1,0

SD 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0

SE 2,5 1,7 1,2 0,9 0,9 SF SSb

Sumber : SNI 1726 : 2012

CATATAN:

Untuk nilai-nilai antara Ss dapat dilakukan interpolasi linier

Ss=SItus yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons

situs-spesifik lihT 6.10.1

16

Tabel 2.4 Koefisien situs, Fv

Kelas Situs Parameter respons spectral percepatan gempa (MCER)

terpetakan pada periode 1 detik S1

S1≤0,1 S1=0,2 S1=0,3 S1=0,4 S1≥0,5

SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

SB 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

SC 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3

SD 2,4 2 1,8 1,6 1,5

SE 3,5 3,2 2,8 2,4 2,4

SF SSb

Sumber : SNI 1726 : 2012

CATATAN:

Untuk nilai-nilai antara S1 dapat dilakukan interpolasi linier

Ss=SItus yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons

situs-spesifik lihat 6.10.1

Nilai spektral respons percepatan (spectral response acceleration) SDS dan

SD1 yaitu :

SMS = Fa × Ss

SM1 = Fv × S1

SDS = 2/3 × SMS

SD1 = 2/3 × SM1

2.2.3.4 Penentuan Kategori Desain Seismik

Struktur harus ditetapkan memiliki suatu kategori desain seismik yang

mengikuti pasal ini. Struktur dengan kategori risiko I, II, atau III yang berlokasi di

mana parameter respons spektral percepatan terpetakan pada perioda 1 detik, 1 S ,

lebih besar dari atau sama dengan 0,75 harus ditetapkan sebagai struktur dengan

kategori desain seismik E. Struktur yang berkategori risiko IV yang berlokasi di

mana parameter respons spektral percepatan terpetakan pada perioda 1 detik, 1 S ,

lebih besar dari atau sama dengan 0,75, harus ditetapkan sebagai struktur dengan

kategori desain seismik F. Semua struktur lainnya harus ditetapkan kategori desain

seismik-nya berdasarkan kategori risikonya dan parameter respons spektral

percepatan desainnya, SDS dan SD1.

17

Tabel 2.5 Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan

pada perioda 1 detik

Nilai SDS Kategori Resiko

I atau II atau III IV

SDS < 0,167 A A

0,167 ≤ SDS < 0,33 B C

0,33 ≤ SDS < 0,50 C D

0,50 ≤ SDS D D

Sumber : SNI 1726 : 2012

Tabel 2.6 Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada

perioda pendek

Nilai SD1 Kategori Resiko

I atau II atau III IV

SD1 < 0,167 A A

0,167 ≤ SD1 < 0,33 B C

0,33 ≤ SD1 < 0,50 C D

0,50 ≤ SD1 D D Sumber : SNI 1726 : 2012

2.2.3.5 Pemilihan Sistem Struktur

Sistem penahan-gaya gempa yang berbeda diijinkan untuk digunakan,

untuk menahan gaya gempa di masing-masing arah kedua sumbu ortogonal

struktur. Bila sistem yang berbeda digunakan, masing-masing nilai faktor R, Cd,

dan Ω0 harus dikenakan pada setiap sistem, termasuk batasan sistem struktur yang

termuat dalam Tabel 2.7

Tabel 2.7 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk sistem penahan gaya gempa

Sistem

Penahan Gaya

Seismik

Koefisien

Modifikai

Respon,

R

Faktor

Kuat

Lebih

Sistem,

(Ω0)

Faktor

Pembesaran

Defleksi

(Cd)

Batasan Sistem Struktur

dan Batasan Tinggi

struktur (m)

Kategori Desain Seismik

B C D E F

Sistem rangka

pemikul

momen

1. Rangka

baja pemikul

momen

khusus

8 3 5½ TB TB TB TB TB

18

Tabel 2.7 (Lanjutan)

Sistem

Penahan Gaya

Seismik

Koefisien

Modifikai

Respon,

R

Faktor

Kuat

Lebih

Sistem,

(Ω0)

Faktor

Pembesaran

Defleksi

(Cd)

Batasan Sistem Struktur

dan Batasan Tinggi

struktur (m)

Kategori Desain

Seismik

B C D E F

2. Rangka

batang baja

pemikul

momen khusus

7 3 5½ TB TB 48 30 TI

3. Rangka baja

pemikul

momen

menengah

4½ 3 4 TB TB 10 TI TI

4. Rangka baja

pemikul

momen biasa

3½ 3 3 TB TB TI TI TI

5. Rangka

beton

bertulang

pemikul

momen khusus

8 3 5½ TB TB TB TB TB

6. Rangka

beton

bertulang

pemikul

momen

menengah

5 3 4½ TB TB TI TI TI

7. Rangka

beton

bertulang

pemikul

momen biasa

3 3 2½ TB TI TI TI TI

8. Rangka baja

dan beton

komposit

pemikul

momen khusus

8 3 5½ TB TB TB TB TB

9. Rangka baja

dan beton

komposit

pemikul

momen

menengah

5 3 4½ TB TB TI TI TI

19

Tabel 2.7 (Lanjutan)

Sistem

Penahan Gaya

Seismik

Koefisien

Modifikai

Respon,

R

Faktor

Kuat

Lebih

Sistem,

(Ω0)

Faktor

Pembesaran

Defleksi

(Cd)

Batasan Sistem Struktur

dan Batasan Tinggi

struktur (m)

Kategori Desain

Seismik

B C D E F

10. Rangka

baja dan beton

komposit

terkekang

parsial pemikul

momen

6 3 5½ 48 48 30 TI TI

11. Rangka

baja dan beton

komposit

pemikul

momen biasa

3 3 2½ TB TI TI TI TI

12. Rangka

baja canai

dingin pemikul

momen khusus

dengan

pembautan

3½ 3 3½ TB 10 10 10 10

Sumber : SNI 1726 : 2012

2.2.3.6 Gaya Geser Dasar Seismik

Pada saat menentukan waktu getar alami fundamental (T) Digunakan

perioda fundamental pendekatan (Ta) untuk struktur yang tidak melebihi 12 tingkat,

dimana sistem penahan gaya seismik terdiri dari rangka penahan momen beton atau

baja secara keseluruhan dan tingkat paling sedikit 3 m sehingga didapat

Ta = 0.10 × N ,dimana N = jumlah tingkat

Menurut SNI 1726-2012 persamaan 21, 22 halaman 54, Gaya geser (V)

V = Cs × W

Cs =SDS

RIe

20

Cs di atas tidak perlu melebihi

Cs = SD1

T (RIe

)

Cs di atas harus tidak kurang dari

Csmin = 0,044 × SDS × Ie ≥ 0,01

Cs = Koefisien respons seismik

W = berat seismik efektif

R = faktor modifikasi respons

Ie = faktor keutamaan gempa

2.2.3.7 Kontrol Beban Gempa

Beban gempa dapat dianalisis dengan menggunakan metode statik (statik

ekivalen dan autoload) dan metode dinamis (respon spektrum dan time history).

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 𝑉

𝑉𝑡 .

Berdasarkan ketentuan tersebut maka analisis gaya gempa dengan menggunakan

metode dinamis bisa digunakan jika gaya geser dasar dengan metode dinamis lebih

dari 85 % gaya geser dasar dasar dengan metode statik.

2.3 Kombinasi Pembebanan

Berdasarkan SNI 03 – 2847 – 2013 kekuatan perlu U harus paling tidak

sama dengan pengaruh beban terfaktor dalam persamaan di bawah ini. Pengaruh

salah satu atau lebih beban yang tidak bekerja secara serentak harus diperiksa

(beban S (salju) dalam persamaan-persamaan di bawah dihapus karena tidak

relevan, lihat Daftar Deviasi).

U = 1,4D

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

21

U = 1,2D + 1,6 (Lr atau R) + (1,0L atau 0,5W)

U = 1,2D + 1,0W + 1,0L + 1,6 (Lr atau R)

U = 1,2D + 1,0Ex + 0,3Ey + 1,0L

U = 1,2D + 1,0Ey + 0,3Ex + 1,0L

U = 0,9D + 1,0W

U = 0,9D + 1,0Ex + 0,3Ey

U = 0,9D + 1,0Ey + 0,3Ex

kecuali sebagai berikut:

a. Faktor beban pada beban hidup L dalam persamaan di atas diizinkan direduksi

sampai 0,5 kecuali untuk garasi, luasan yang ditempati sebagai tempat

perkumpulan publik, dan semua luasan dimana L lebih besar dari 4,8 kN/m2.

b. Bila W didasarkan pada beban angin tingkat layan, 1,6W harus digunakan

sebagai pengganti dari 1,0W dalam persamaan di atas dan 0,8W harus

digunakan sebagai pengganti dari 0,5W dalam persamaan di atas.

c. Dihilangkan karena tidak relevan, lihat Daftar Deviasi.

2.4 Persyaratan Desain Struktur SRPMK

2.4.1 Balok

Berdasarkan SNI 03-2847-2013, persyaratan ini berlaku untuk komponen

struktur rangka momen khusus yang membentuk bagian sistem penahan gaya

gempa dan diproporsikan terutama untuk menahan lentur. Komponen struktur

rangka ini juga harus memenuhi kondisi-kondisi sebagai berikut.

Gaya tekan aksial terfaktor pada komponen struktur, Pu, tidak boleh melebihi

Agf’c/10.

Bentang bersih untuk komponen struktur, ln, tidak boleh kurang dari empat kali

tinggi efektifnya.

Lebar komponen, bw, tidak boleh kurang dari yang lebih kecil dari 0,3h dan 250

mm.

22

Lebar komponen struktur, bw, tidak boleh melebihi lebar komponen struktur

penumpu, c2, ditambah suatu jarak pada masing-masing sisi komponen struktur

penumpu yang sama dengan yang lebih kecil dari (a) dan (b):

(a) Lebar komponen struktur penumpu, c2, dan

(b) 0,75 kali dimensi keseluruhan komponen struktur penumpu, c1.

2.4.2 Kolom

Komponen struktur yang menerima kombinasi lentur dan beban aksial

beton bertulang sesuai SNI 03-2847-2013, pasal 21.6 pada Sistem Rangka Pemikul

Momen Khusus adalah sebagai berikut :

1. Persyaratan dari sub pasal ini berlaku untuk komponen struktur rangka momen

khusus yang membentuk bagian sistem penahan gaya gempa dan yang menahan

gaya tekan aksial terfaktor Pu akibat sebarang kombinasi beban yang melebihi

Agf’c/10 .

2. Dimensi penampang terpendek, diukur pada garis lurus yang melalui pusat

geometri, tidak boleh kurang dari 300 mm.

3. Rasio dimensi penampang terpendek terhadap dimensi tegak lurus tidak boleh

kurang dari 0,4.

4. Luas tulangan memanjang, Ast, tidak boleh kurang dari 0,01Ag atau lebih dari

0,06Ag.

5. Pada kolom dengan sengkang bulat, jumlah tulangan longitudinal minimum

harus 6.

6. Spasi tulangan transversal sepanjang lo tidak lebih daripada:

a. Seperempat dimensi terkecil komponen struktur 0.25C2

b. Enam kali diameter tulangan longitudinal,.

c. So yang dihitung dengan:

So = 100 +350-hx

3

d. Nilai so dari persamaan di atas tidak boleh lebih besar dari 150 mm dan

tidak perlu lebih kecil dari 100 mm.

23

2.5 Simpangan Ijin

Berdasarkan SNI 03-1726-2012 pasal 7.12.1, simpangan antar lantai

tingkat desain (Δ) tidak boleh melebihi simpangan antar lantai ijin (Δa). Simpangan

antar lantai ijin (Δa) dapat dilihat pada tabel berikut ini. Hsx pada tabel

menunjukkan tinggi tingkat dibawah tingkat x.

Tabel 2.8 Simpangan antar lantai ijin (Δa)

Srtuktur Kategori risiko

I atau II III IV

Struktur, selain dari struktur dinding geser batu

bata, 4 tingkat atau kurang dengan dinding

interior, partisi, langit-langit dan sistem dinding

eksterior yang telah didesain untuk

mengakomodasi simpangan antar lantai tingkat.

0,025hsx 0,020hsx 0,015hsx

Struktur dinding geser kantilever batu bata 0,010hsx 0,010hsx 0,010hsx

Struktur dinding geser batu bata lainnya 0,007hsx 0,007hsx 0,007hsx

Semua struktur lainnya 0,020hsx 0,015hsx 0,010hsx

Sumber : SNI 1726:2012

2.6 Pemodelan Struktur SAP 2000 v15

Program SAP2000 dapat melakukan perhitungan analisis struktur statik/

dinamik, saat melakukan desain penampang beton bertulang maupun struktur baja,

SAP2000 juga menyediakan metode interface (antarmuka) yang secara grafis

mudah digunakan dalam proses penyelesaian analisis struktur. Langkah-langkah

pemodelan kedua struktur yang telah disebutkan diatas adalah sebagai berikut.

1. Membuat Grid

Pilih menu file lalu new models kemudian pilih grid only untuk membuat

ukuran portal yang akan dibuat. Setelah muncul kotak dialog grid only masukkan

data jarak antar portal dan tinggi portal sesuai dengan yang direncanakan.

2. Mendefinisikan Material

Pilih menu define lalu materials kemudian pilih add new materials. Setelah

muncul kotak dialog materials property data masukkan data material yang

digunakan meliputi kuat tekan beton (f’c)/kuat tarik baja (fy), berat jenis bahan,

modulus elastisitas dan sebagainya.

24

3. Mendefinisikan Frame Sections

Pilih menu define lalu section property kemudian frame section. Pilih add

new materials kemudian pilih jenis material yang akan digunakan dan selanjutnya

sesuaikan data dimensi, material, dan reinforcement data yang gunakan. Untuk

menyesuaikan tulangan agar program SAP2000 mengecek tulangan yang kita

gunakan pilih reinforcement to be checked seperti pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Kotak dialog reinforcement data

4. Mendefinisikan Area Sections

Pilih menu define lalu section property kemudian area sections. Pilih add

new property kemudian sesuaikan data material dan ketebalan area sections.

5. Mendefinisikan Load Pattern

Pilih menu define lalu load pattern kemudian definisikan beban-beban

yang akan digunakan dalam analisis. Pada self wight multiplier masukkan nilai 1

(satu) jika dimaksudkan beban didefinisikan sendiri oleh program dan masukkan

nila 0 (nol)) jika dimaksudkan beban tidak didefinisikan sendiri oleh program.

25

Ketika self wight multiplier didefinisikan 0 (nol) maka beban harus diinput manual

pada program SAP2000.

6. Mendefinisikan Load Combinations

Pilih menu define lalu load combinations kemudian definisikan kombinasi

pembebanan yang akan digunakan.

7. Draw Frame dan Area

Pilih menu draw lalu draw frame/cable/tendon untuk balok dan kolom,

draw reactangular area untuk pelat. Gambarkan balok, kolom, dan pelat pada grid

yang telah dibuat sebelumnya.

8. Beban Merata Pelat

Pilih menu assign lalu area loads kemdian uniform (shell). Masukkan data

beban yang direncanakan.

9. Pembebanan pada Balok

Pilih menu assign lalu frame loads kemdian distributed. Masukkan data

beban yang direncanakan.

10. Pembebanan Gempa

Beban gempa yang digunakan adalah beban gempa autoload untuk gempa

statik dan respon spektrum untuk gempa dinamis. Pada pengaplikasiannya, beban

gempa yang digunakan pada SAP2000 adalah salah satu beban gempa bergantung

pada pengontolan beban gempa statik dan dinamis sesuai pada sub-bab 2.2.3.7.

a. Motode Autoload

Pilih menu define lalu load pattern kemudian definisikan beban gempa x

dan beban gempa y. Pada self wight multiplier masukkan nilai 1 (satu) karena beban

gempa akan dihitung oleh program. Pada auto load pattern, pilih salah satu beban

gempa yang akan digunakan kemudian add new load pattern selanjutnya modify

lateral load pattern sesuai pada Gambar 2.7. Setelah muncul kotak dialog seismic

load pattern definisikan data gempa sesuai dengan yang direncanakan sesuai

Gambar 2.8.

26

Gambar 2.7 Kotak dialog load pattern

Gambar 2.8 Kotak dialog autoload IBC2009

b. Pembebanan Gempa Respon Spektrum

Langkah-langkah aplikasi metode respon spektrum pada SAP2000 adalah

sebagai berikut:

Pengambilan data gempa

Data-data gempa didapatkan dari Desain Spektra Indonesia

(http://puskim.pu.go.id). Untuk memudahkan penginputan respon

spektrum, data periode dan percepatan tersebut dapat diunduh dalam bentuk

tabel. Dari tabel tersebut, dimasukan data berupa angka untuk fungsi

periode (T). Data respon spektrum diunggah ke SAP2000 pada struktur

27

beraturan dan tidak beraturan dengan cara mendefinisikan fungsi respon

spektrum.

Mendefinisikan fungsi respon spektrum

Pilih menu define lalu functions untuk mendefinisikan fungsi. Untuk

respon spektrum, pilih fungsi respon spektrum. Akan muncul window

seperti Gambar 2.9. Pilih tipe fungsi from file yang berarti fungsi didapatkan

dari data yang diunggah oleh pengguna. Lalu klik add new function.

Setelah klik add new function, akan muncul window baru (Gambar

2.10). Ganti nama fungsi (function name) menjadi “RS” yang berarti respon

spektrum. Untuk menggunggah fungsi respon spektrum, klik browse lalu

pilih data respon spektrum yang telah disimpan dalam bentuk .txt. Karena

data respon spektrum yang didapat merupakan fungsi periode dan nilai

percepatan, maka pilih period vs value. Untuk memastikan grafik respon

spektrum telah diunggah dengan benar, klik display graph untuk melihat

bentuk grafik respon spektrum. Setelah selesai mengunggah grafik respon

spektrum, klik tombol OK pada kedua window yang sudah terbuka.

Gambar 2.9 Pendefinisian fungsi respon spektrum

28

Gambar 2.10 Pengunggahan grafik respon spektrum ke SAP2000

Mendefinisikan load case

Klik menu define lalu pilih load case, keluarlah window

pendefinisian load case. Lalu klik add new load case (Gambar 2.12). Ganti

nama load case (load case name) dengan “gempa x” untuk arah-x dan

“gempa y” untuk arah-y dan pilih fungsi Response Spectrum pada tipe load

case (load case type). Kombinasi modal yang akan digunakan untuk analisis

adalah Complete Quadratic Combination (CQC) dan untuk kombinasi arah

menggunakan metode Square Root of the Sum of Squares (SRSS).

Pada bagian beban yang bekerja (loads applied), untuk arah-x, pilih

load name U1, fungsi yang digunakan adalah “RS” yaitu nama fungsi

respon spektrum yang telah didefinisikan. Skala faktor diinput nilai sesuai

persamaan (Ie/R) dikalikan dengan gaya gravitasi bumi (9,81 m/detik2).

Gaya gravitasi bumi dikonversikan sesuai dengan satuan yang digunakan.

Dengan nilai Ie = 1,0 ; R = 8, dan gaya gravitasi bumi = 9810 mm/detik2,

maka skala faktor untuk arah-x adalah 1226,25. Ulangi langkah yang sama

untuk mendefinisikan beban gempa arah-y.

29

Gambar 2.11 Data load case respon spektrum

Constraint joint

Klik semua joint pada hubungan antara balok dan kolom kemudian

pilih menu assign lalu joint kemudian constraint. Pada choose constraint

type to add pilih diaphragm kemudian pilih add new constraint kemudian

klik ok.

11. Mendefinisikan sumber massa

Pilih menu define lalu mass source. Setelah muncul kotak dialog mass

source pilih from element and additional masses and loads kemudian definisikan

dead load dengan self weigth multiplier satu dan live load dengan self weigth

multiplier nol.

12. Run Analysis

Setelah semua pendefinisian struktur dan pembebanan struktur telah

selesai selanjutnya klik run analysis.

30

13. Design Check

Pada tahap ini akan dilakukan pengecekan dari frame section baik itu balok

maupun kolom. Pengecekan ini bertujuan untuk mengetahui apakah frame section

yang digunakan sudah memenuhi persyaratan,baik itu dari segi stress ratio dan

yang lainnya. Langkah pertama adalah pilih Design lalu Concerate Frame Design

kemudian View/Revise Preferences. Pilih Design Code dan Framing Type yang

akan digunakan, kemudian Start Design/Check of Structur.

14. Menampilkan data hasil analisis

Pilih menu display lalu show tables. Setelah muncul kotak dialog show

tables pilih data yang dibutuhkan dan kemudian klik ok kemudian akan muncul

kotak dialog data yang dibutuhkan. Pilih file lalu export current table kemudian to

excel.