cover

KAJIAN RESPON BANGUNAN SOFT STORY TERHADAP PENGARUH GEMPA

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

RIA SARI LUBIS

07 0404 140

BIDANG STUDI STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2011

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Sebuah tingkat/lantai lunak (soft story) dikenal sebagai lantai yang lemah (weak story) didefenisikan sebagai tingkat pada gedung yang memiliki sebagian besar kekakuan atau kapasitas untuk menyerap energinya sangat kecil untuk melawan/menahan induksi tekanan akibat gempa terhadap gedung tersebut. Gedung dengan tingkat lunak memiliki karakteristik dengan bukaan yang banyak karena penggunaan dinding yang sedikit. Pada tugas akhir ini dianalisa pengaruh penggunaan dinding yang memberikan efek besar pada bangunan. Pada bangunan yang tidak menggunakan dinding pengisi pada lantai dasar (lantai yang dianggap lunak) memberikan kekakuan yang lebih kecil daripada bangunan yang menggunakan dinding pengisi pada lantai dasar. Pada analisa dipakai metode diagonal tekan ekivalen oleh Saneinejad and Hobbs (1995).

Pembahasan tugas akhir ini dilakukan dengan analisa beban dorong statik (pushover). Bangunan yang dianalisa adalah bangunan dengan 3 bentang dengan panjang bentang tepi 8m dan bentang tengah 6m, sementara tinggi lantai dasar sebagai lantai lunak 6m dan tingkat di atasnya 4m. Struktur dianalisa secara bertahap, yaitu tanpa dinding di lantai dasar sebagai tahap awal kemudian dengan menggunakan dinding pada tahap kedua.

Ketika bangunan yang tidak menggunakan dinding pada lantai dasar memberikan kekakuan sebesar 10461,69 kg/cm, pada displacement 0,283959 m dan base shear 84245,67 kg, bangunan hampir runtuh. Sementara pada bangunan setelah menggunakan dinding pada lantai dasar memberikan kekakuan 194190,36 kg/cm dan pada displacement 0,977017 m bangunan mampu memikul beban sebesar 4629017,49 kg. Perbandingan yang diperoleh dari analisa untuk kekakuan sebesar 94,61 %, displacement 70,94 %, dan base shear 98,18 %.

Keyword : Soft Story, Dinding Pengisi, Masonry, Gempa, Pushover, Diagonal Tekan Ekivalen, Respon Spektra, Kekakuan, Displacement, Base Shear.


KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis sampaikan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah

melimpahkan rahmat dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

penulisan tugas akhir ini. Tugas akhir ini diajukan untuk memenuhi syarat dalam

ujian Sarjana Teknik Sipil Bidang studi Struktur pada Fakultas Teknik Universitas

Sumatera Utara.

Adapun judul dari tugas akhir ini adalah Kajian Respon Bangunan Soft Story

Terhadap Pengaruh Gempa.

Penulis mengucapkan terima kasih atas bimbingan dan bantuan yang diberikan untuk

terselesainya tugas akhir ini kepada :

1. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT, sebagai pembimbing tugas akhir.

2. Bapak Prof. DR. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik

Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Syahrizal, MT, sebagai Sekertaris Departemen Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Kepada Ibu tercinta (D. Aritonang) dan Opung yang telah banyak mendukung

serta mendoakan saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Juga kepada

adik-adikku, Samuel, Sarah, Surya, Irma, dan Teguh kuucapkan terima kasih

atas semangat yang selalu diberikan senantiasa.

5. Kepada Amangboru (U. Sitohang) dan juga Namboru (R. Sianturi) beserta

adik-adikku, terima kasih buat semua dukungannya kepada penulis.


6. Kepada Daniel Sitohang yang selalu menyediakan waktunya untuk

membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis juga

berterima kasih kepada Bang Saor, Friska S, dan teman-teman stambuk 2007.

Penulis berusaha menyelesaikan tulisan ini sebaik mungkin, namun penulis

menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangannya. Keterbatasan

pengetahuan dan kurangnya pengalaman merupakan penyebab dari ketidak

sempurnaan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu penulis, mengharapkan kritik dan saran

dari bapak dan ibu dosen serta rekan-rekan mahasiswa. Akhir kata, semoga tugas

akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Agustus 2011

RIA SARI LUBIS

07 0404 140


DAFTAR ISI

ABSTRAK i

KATA PENGANTAR ii

DAFTAR ISI iv

DAFTAR NOTASI vii

DAFTAR GAMBAR x

DAFTAR TABEL xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Perumusan Masalah 5

1.3 Tujuan 6

1.4 Batasan Masalah 6

1.5 Metodologi Penulisan 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum 8

2.1.1 Pengertian Gempa 8

2.1.2 Gempa Di Indonesia 9

2.1.3 Pengaruh Gempa Terhadap Struktur 11

2.2 Desain Struktur Baja Tahan Gempa 13

2.2.1 Konsep Umum Struktur Tahan Gempa 13

2.2.2 Struktur Baja Tahan Gempa 18


2.3 Struktur Tidak Beraturan (Irregular Structure) 19

2.3.1 Denah Tidak Simetris (Horizontal/Plan

Structural Irregularities) 20

2.3.2 Struktur Vertikal Tidak Reguler (Vertical Structural

Irregularities) 24

BAB III ANALISA PEMODELAN

3.1 Pengertian Soft Story 27

3.2 Perencanaan Balok Dan Kolom 29

3.2.1 Balok 29

3.2.2 Kolom 31

3.3 Kekakuan Kolom (Stiffness) 33

3.3.1 Kekakuan Kolom Jepit-Jepit 34

3.3.2 Kekakuan Kolom Menurut Cara Muto (1956,1975) 36

3.3 Dinding Pengisi (Masonry) 38

3.4.1 Mode Kehancuran Dinding Masonry 42

3.4.2 Perpindahan Lateral 44

3.3.3 Kekakuan (Stiffness) 44

3.3.4 Parameter Diagonal Tekan Ekivalen 45

3.4 Analisis Statik Beban Dorong (Push Over Analysis) 45


3.6 Kriteria Kinerja Bangunan Tahan Gempa 48

BAB IV PEMBAHASAN/APLIKASI

4.1 Pendahuluan 51

4.2 Model Struktur 52

4.3 Pembebanan Struktur 53

4.3.1 Beban Gravitasi 53

4.3.2 Beban Gempa 54

4.4 Perencanaan Struktur 57

4.4.1 Kolom 57

4.4.2 Balok 62

4.5 Analisa Struktur Tanpa Dinding Pada Lantai Dasar 66

4.6 Pengontrolan Sendi Plastis 77

4.7 Analisa Pengaruh Dinding Pengisi (Brick Masonry) Pada Struktur 79

4.8 Kesimpulan Hasil Perhitungan 84

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 85

5.2 Saran 85

DAFTAR PUSTAKA xiv


DAFTAR NOTASI

F Gaya Inersia

V Gaya Geser

sh Regangan Pada Saat Mulai Terjadi Efek Strain-Hardening

y Regangan Leleh

Faktor Reduksi Beban

Rn Kuat Nominal Komponen Struktur

Ru Pengaruh Aksi Terfaktor

Mt Besarnya Momen Torsi Yang Terjadi

Rotasi Demand

Gaya Geser Yang Terjadi

Mn Tahanan Momen Nominal

Mu Momen Lentur Akibat Beban Terfaktor.

Mp Tahanan Momen Plastis

Z Modulus Plastis

Fy Kuat Leleh Baja.

Fr Tegangan Sisa


S Modulus Penampang.

Nn Kuat Tekan Nominal Komponen Struktur

k Faktor Panjang Tekuk.

K Kekakuan

Km Kekakuan Muto

Cm Koefisien Kekakuan Muto

Kf Kekakuan Kolom Jepit-Jepit

Cb Koefisien Kekakuan Blume

Cag Koefisien Kekakuan Aydin Dan Gonen

Prosentase Panjang Bidang Kontak Dari Tinggi Atau Lebar Panel

h, l Jarak Bersih Panel

Koefisien Gesek Panel-Portal

C Gaya Normal Pada Bidang Kontak

0 Nominal Atau Batas Atas (Upper-Bound)

y Peralihan Atap Pada Saat Leleh Pertama

u Peralihan Pada Kondisi Ultimit Atau Target Peralihan.

Sds Respon Spektra Percepatan Desain Untuk Perioda Pendek

Sd1 Respon Spektra Percepatan Desain Untuk Perioda 1.0 Detik (Sd1)


Fa Koefisien Perioda Pendek

Fv Koefisien Perioda 1.0 Detik

Kelangsingan

s Simpangan Antar-Tingkat

I Inersia


DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Gedung dengan bukaan pada lantai bawah 2

Gambar 1.2 Kegagalan soft story 3

Gambar 1.3 Tumpuan didesain jepit berubah menjadi desain sendi 4

Gambar 1.4 Potongan dan denah bangunan 7

Gambar 2.1 Gelombang gempa merambat sampai ke permukaan tanah 9

Gambar 2.2 Peta wilayah aktif gempa di Indonesia 10

Gambar 2.3 Gaya Inersia 12

Gambar 2.4 Denah simetris 15

Gambar 2.5 Tonjolan-tonjolan pada gedung 15

Gambar 2.6 Loncatan bidang muka 16

Gambar 2.7 Denah bangunan dimana titik pusat massa tidak berimpit

dengan titik pusat kekakuan 21

Gambar 2.8 Besarnya eksentrisitas tak terduga 22

Gambar 2.9 Ketidakreguleran displacement 22

Gambar 2.10 Bangunan berbentuk L 23

Gambar 2.11 Bukaan pada bangunan 23


Gambar 2.12 Bangunan tidak seimbang 24

Gambar 2.13 Sistem tidak paralel 24

Gambar 2.14 Efek soft storey akibat gempa di Loma Prieta 25

Gambar 2.15 Geometri tidak reguler 26

Gambar 2.16 Bangunan yang tidak reguler 26

Gambar 3.1 Bangunan dengan soft story 28

Gambar 3.2 Struktur yang daktail 28

Gambar 3.3 Faktor panjang tekuk untuk beberapa kondisi perletakan 33

Gambar 3.4 Kolom jepit-jepit 34

Gambar 3.5 Kolom jepit-sendi 35

Gambar 3.6 (a) struktur pegas paralel (b) struktur pegas seri 36

Gambar 3.7 Kolom tepi, kolom tengah, dan kolom bawah 37

Gambar 3.8 Deformasi tanpa dinding pengisi pada

bangunan second soft story 39

Gambar 3.9 (a) Portal isi (b) Penopang diagonal bolak-balik 41

Gambar 3.10 Kesimbangan gaya pada portal isi 41

Gambar 3.11 Tekan diagonal (a) Blok tegangan ekivalen (b) Pita diagonal 43

Gambar 3.12 Diagram beban-simpangan (diagram V-) struktur gedung 47


Gambar 3.13 Ilustrasi Rekayasa Gempa Berbasis Kinerja (ATC-58) 50

Gambar 4.1 (a) tampak depan struktur (b) denah struktur 52

Gambar 4.2 Bentuk tipikal respon spektra desain di permukaan tanah 55

Gambar 4.3 Grafik Respon Spektra Desain 57

Gambar 4.4 Dinding pengisi pada bangunan 68

Gambar 4.5 Hubungan force-deformation pada hinges 76

Gambar 4.6 Pushover curve 76

Gambar 4.7 Sendi plastis kolom lantai 1 pada step 7 77

Gambar 4.8 Dinding pengisi pada bangunan 77

Gambar 4.9 Grafik pushover 80


DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Percepatan puncak batuan dasar dan percepatan puncak muka

tanah untuk masing-masing Wilayah Gempa Indonesia 11

Tabel 3.1 Nilai , p, dan r balok 31

Tabel 3.2 Nilai dan r kolom 32

Tabel 3.3 Kriteria Kinerja 49

Tabel 4.1 Periode dan Spektra Percepatan Kota Medan 56

Tabel 4.2 Gaya aksial pada kolom lantai dasar 57

Tabel 4.3 Gaya aksial kolom lantai 2 7 60

Tabel 4.4 Momen yang terjadi pada balok 62

Tabel 4.5 Momen pada atap 64

Tabel 4.6 Simpangan maksimum struktur 71

Tabel 4.7 Distribusi penyebaran sendi plastis pada struktur 75

Tabel 4.8 Tabel pushover dengan menggunakan dinding 80

Tabel 4.9 Simpangan pada struktur dengan dinding pada lantai dasar 81

Tabel 4.10 Perbandingan antara penggunaan dinding dengan tanpa menggunakan

dinding pada lantai dasar 82


cover

Documents