perencanaan ulang struktur beton bertulang pada …eprints.umm.ac.id/51265/1/pendahuluan.pdf ·...
TRANSCRIPT
PERENCANAAN ULANG STRUKTUR BETON BERTULANG PADA
BANGUNAN ATAS DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM RANGKA
PEMIKUL MOMEN BERDASARKAN SNI 1726:2012
(Studi Kasus : Gedung FISIP Universitas Muhammadiyah Sidoarjo)
Skripsi
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik
Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik
Disusun Oleh :
INGGIED VICTORIZA PUTRI ARISAKTI
201410340311172
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2019
iii
iv
KATA PENGANTAR
Bismillaahirrohmaanirrahim
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillahirobbill’aalamiin, puji syukur kehadirat Allah SWT. yang
telah memberikan limpahan nikmat keimanan, kesehatan, dan juga kesempatan
kepada penulis sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik, lancar
dan tepat pada waktu nya. Shalawat dan salam semoga tetap tercurahkan kepada
Nabi Besar Muhammad Saw. yang menuntun kita menuju jalan yang diridhoi-Nya.
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh oleh
mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang sebagai salah
satu syarat mencapai derajat kesarjanaan.
Selanjutnya ucapan terimakasih penulis sampaikan pula kepada :
1. Bapak Ahmadi, Ibu Naimah, dan Twin Victory Genial A, selaku Ayah, Ibu
dan Adik terkasih dan tersayang. Terimakasih atas segala doa yang tulus
dan ikhlas serta motivasi yang sangat baik sampai akhirnya Tugas Akhir ini
dapat terselesaikan, dan juga perjuangannya selama ini sampai
mendapatkan gelar Strata 1.
2. Drs. Fauzan, M.Pd. selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Malang.
3. Ibu Ir. Rofikatul Karimah, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil.
4. Bapak Ir. Erwin Rommel, MT., selaku dosen pembimbing I yang selalu
sabar memberikan bimbingan, masukan dan arahan yang berarti dan
meluangkan waktunya untuk membimbing penulis dan senantiasa dengan
kesabaran memberi nasehat dan saran dalam bimbingan yang sangat berarti
bagi penulis.
5. Ibu Ir. Rofikatul Karimah, MT, selaku dosen pembimbing II yang selalu
sabar memberikan bimbingan, masukan dan arahan yang berarti dan
meluangkan waktunya untuk membimbing penulis. Dan senantiasa dengan
kesabaran memberi nasehat dan saran dalam bimbingan yang sangat berarti
bagi penulis.
v
6. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Sipil yang dengan kesabarannya
memberikasn ilmu pengetahuan sehingga penulis mampu menyelesaikan
studi dan Tugas Akhir ini.
7. Sahabat-sahabatku yang selalu ada Hendra Agung Santuso, Ira Endah Nur
H, Rahmawati Putri K, Isti Asprilia A, yang telah membantu dalam
pengerjaan tugas akhir ini dari awal pembuatan sampai sidang.
8. Sahabat dan teman-teman Teknik Sipil 2014, khususnya Teknik Sipil Kelas
D semuanya yang selalu kompak dan pantang menyerah menghadapi tugas-
tugas kuliah di Universitas Muhammadiyah. Semoga kalian cepat menyusul
lulus dan menjadi sarjana yang handal.
9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah
membantu dalam menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini.
Terima kasih atas bimbingan, saran dan petunjuk yang diberikan sehingga
tugas akhir ini dapat diselesaikan sesuai dengan waktu yang diharapkan. Akhir kata
Penyusun berharap agar tugas akhir ini dapat dijadikan bahan studi bagi siapa saja
yang memerlukan dan bermanfaat bagi pembaca semua.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Malang, 25 Juni 2019
Inggied Victoriza Putri A.
vi
ABSTRAK
Indonesia merupakan wilayah dengan tingkat resiko gempa cukup tinggi, karena
Indonesia berada di antara empat sistem tektonik yang aktif. Bangunan FISIP
Universitas Sidoarjo merupakan wilayah yang mempunyai potensi sedang untuk
mengalami gempa, sehingga dalam merencanakan sebuah konstruksi bangunan
tahan gempa akan direncanakan bangunan beton bertulang dengan menggunakan
metode Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus. Sistem Rangka Pemikul Momen
Khusus (SRPMK) salah satu penahan gempa pada bangunan tinggi yang memiliki
persyaratan penulangan pada joint balok-kolom yang dapat mempengaruhi kinerja
bangunan secara keseluruhan ketika menerima beban gempa. Perencanaan pada
bangunan FISIP Universitas Muhammadiyah Sidoarjo berpedoman pada SNI
1726:2012. Hasil perencanaan diperoleh nilai drift ratio arah utama sebesar
0,0015 < 0,0025. Perencanaan balok induk utama pada tumpuan positif dipakai
tulangan sebesar 6 D 25, tumpuan negatif 4 D 25 dan sengkang Ø 10 – 250 mm,
non utama pada tumpuan positif dipakai tulangan sebesar 3 D 22, tumpuan negatif
2 D 22 dan sengkang Ø 10 – 200 mm. Tulangan utama pada kolom dipakai 16 D
25 dan sengkang Ø 10 – 300 mm. Pada perencanaan ini dipakai tulangan
pengekang pada kolom sebesar 4 D 16 dengan jarak 150 mm dan panjang daerah
yang diberi kekangan sebesar 1,77 m.
Kata kunci: beton bertulang, detail tulangan, srpmk, pengekang.
vii
ABSTRACT
Indonesia is region with high level of earthquake risk because Indonesia is among the
four active tectonic systems. FISIP building of Sidoarjo university is an area that has
earthquake moderate potential. Thefore, in the planning of earthquake resistant building
construction, a reinforced concrete building will be planned by the Special Moment
Resisting Frame System method. Special Moment Resisting Frame System (SMRFS) is
one of the earthquake barriers that have reinforcement requirements on beam-column
joints in tall buildings. The reinforcement requirements can affect overall building
performance by receiving earthquake loads. The plan of FISIP building of the
Muhammadiyah University Sidoarjo guided by SNI 1726: 2012. As a result, the planning
obtained by the value of the main direction drift ratio of 0,0015 < 0,0025. The main beam
planning on the positive pillar used reinforcement of 6 D 25, negative pillar 4 D 25 and
stirrups Ø 10 - 250 mm, non-main on positive pillar used reinforcement of 3 D 22,
negative pillar 2 D 22 and stirrups Ø 10 - 200 mm. The main column in the column is 16
D 25 and stirrup Ø 10 - 300 mm. In this study, the restraint reinforcement used in the
column of 4 D 16 with a distance of 150 mm. The length of the area gives a restraint of
1.77 m.
Key words: Reinforced Concrete, Detail Reinforced, SMRFS, Restraint.
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..............................................................................................i
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. ii
SURAT PERNYATAAN ..................................................................................... iii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv
ABSTRAK ............................................................................................................ vi
ABSTRACT ......................................................................................................... vii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1
2.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 2
2.3 Tujuan Perencanaan ...................................................................................... 2
2.4 Manfaat Perencanaan..................................................................................... 3
2.5 Batasan Masalah ............................................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 4
2.1 Umum ............................................................................................................ 4
2.2 Pembebanan ................................................................................................... 5
2.3.1 Beban Mati (DL) ..................................................................................... 5
2.3.2 Beban Hidup (LL) ................................................................................... 6
2.3.3 Beban Gempa .......................................................................................... 9
2.3.3.2 Spektrum Respon Desain ................................................................... 10
2.3.4 Beban Angin ......................................................................................... 14
ix
2.3.5 Beban Kombinasi .................................................................................. 15
2.3 Beton Bertulang ........................................................................................... 15
2.3.1 Kuat Beton Terhadap Gaya Tekan ........................................................ 15
2.3.2 Kuat Beton Terhadap Gaya Tarik ......................................................... 16
2.4 Perencanaan Struktur ................................................................................... 17
2.4.1 Perencanaan Plat ................................................................................... 17
2.4.1.2 Pelat dua arah ..................................................................................... 18
2.4.2 Perencanaan Balok Beton Bertulang .................................................... 20
2.5 Sistem Rangka Pemikul Momen ................................................................. 31
2.5.1 Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) ................................ 31
2.5.2 Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) ....................... 32
2.5.3 Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) ............................ 32
2.7 Klasifikasi Situs ........................................................................................... 42
2.7.1 Klasifikasi Situs .................................................................................... 43
2.13 Kecepatan Rata-rata Gelombang Geser..................................................... 43
2.14 Nilai-nilai R, Cd, dan 𝛀0 Untuk Kombinasi Horisontal ............................. 43
BAB III METODELOGI PERENCANAAN .................................................... 46
3.1 Lokasi Perencanaan ..................................................................................... 46
3.2 Pengumpulan Data ...................................................................................... 46
3.3 Data Perencanaan ........................................................................................ 47
3.4 Gambar Struktur .......................................................................................... 48
3.4 Diagram Alir ................................................................................................ 50
BAB IV ANALISA STRUKTUR ....................................................................... 51
4.1 Perencanaan Dimensi .................................................................................. 51
4.1.1 Perencanaan Dimensi Plat .................................................................... 51
x
4.1.2 Perencanaan Dimensi Balok ................................................................. 51
4.1.3 Perencanaan Dimensi Kolom................................................................ 52
4.2 Perencanaan Pembebanan ........................................................................... 53
4.2.1 Perhitungan pembebanan pada plat ...................................................... 53
4.3 Perencanaan Pelat ........................................................................................ 54
4.3.1 Perhitungan Momen Pelat ..................................................................... 54
4.3.2 Pelat Lantai ........................................................................................... 55
4.3.3 Pelat Atap .............................................................................................. 63
4.4 Perencanaan Balok Anak ............................................................................. 72
4.4.1 Distribusi Pembebanan dari Pelat ke Balok Anak ................................ 72
4.4.2 Pembebanan Gravitasi Pada Balok Anak ............................................. 74
4.4.3 Perhitungan Penulangan Balok Anak ................................................... 75
4.4.4 Perhitungan Sengkang Balok Anak ...................................................... 85
4.5 Perhitungan Berat Bangunan ....................................................................... 88
4.6 Analisis Gaya Lateral Ekivalen ................................................................... 90
4.6.1 Parameter Percepatan ............................................................................ 90
4.6.2 Parameter Percepatan Spectral Desain ................................................. 90
4.6.3 Kategori Desain Seismik ...................................................................... 90
4.6.4 Periode Fundamental Pendekatan ......................................................... 91
4.6.5 Faktor Koefisien Modifikasi Respons .................................................. 92
4.6.6 Gaya Dasar Seismik .............................................................................. 94
4.6.7 Distribusi vertikal gaya gempa ............................................................. 95
4.7 Analisa Statiks Pada Staadpro ..................................................................... 97
4.8 Kontrol Stabilitas Bangunan........................................................................ 98
4.8.1 Drift Ratio ............................................................................................. 98
xi
4.8.2 Simpangan Antar Lantai ....................................................................... 98
4.9 Perencanaan Balok Induk .......................................................................... 101
4.9.1 Pendistribusian Pembebanan dari Pelat ke Balok Induk .................... 101
4.9.2 Pembebanan Balok Induk ................................................................... 105
4.9.3 Pembebanan Gravitasi Balok Induk ................................................... 106
4.9.4 Penulangan Balok Induk ..................................................................... 107
4.9.5 Perencanaan Sengkang Balok Induk Melintang ................................. 125
4.10 Perencanaan Kolom ................................................................................. 127
4.10.1 Penulangan Kolom ............................................................................ 127
4.10.2 Perencanaan Sengkang Pada Kolom................................................. 134
4.10.3 Pengekangan Kolom ......................................................................... 135
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 139
5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 139
5.2 Saran .......................................................................................................... 139
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 141
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Beban hidup distribusi merata minimun dan beban terpusat minimum
menurut SNI 1727-2013. ......................................................................................... 6
Tabel 2.2 Katagori Resiko Bangunan Gedung dan Non Gedung Untuk Beban
Gempa. .................................................................................................................. 11
Tabel 2.3 Faktor Keutamaan Gempa. ................................................................... 13
Tabel 2.4 Koefisien Situs Fa. ............................................................................... 13
Tabel 2.5 Koefisien Situs Fv. ............................................................................... 13
Tabel 2.6 Katagori Desain Seismik untuk Periode Pendek. ................................. 13
Tabel 2.7 Katagori Desain Seismik untuk Periode 1 detik. .................................. 14
Tabel 2.8 Kombinasi Beban untuk Metode Ultimit dan Metode Tegangan Ijin .. 15
Tabel 2.9 Minimum Balok atau Pelat Satu Arah Bila Lendutan Tidak
Diperhitungkan ...................................................................................................... 17
Tabel 2.10 Distribusi Pelat 2 Arah ....................................................................... 19
Tabel 2.11 Klasifikasi Situs .................................................................................. 43
Tabel 2.12 Nilai R, Cd, dan Ω0 Untuk Sistem Rangka Pemikul Momen ........... 44
Tabel 4.1 Hasil Distribusi Momen Pelat Lantai ................................................... 55
Tabel 4.2 Beban Merata Eqivalen Balok Anak .................................................... 74
Tabel 4.3 Pembebanan Gravitasi Balok Anak ...................................................... 75
Tabel 4.4 Momen pada Balok Anak ..................................................................... 76
Tabel 4.5 Gaya Geser Anak.................................................................................. 85
Tabel 4.6 Perhitungan Gaya Geser Balok Anak Memanjang............................... 87
Tabel 4.7 Berat Struktur Bangunan Pada Lantai 1 ............................................... 88
Tabel 4.8 Berat Non Struktur Bangunan Pada Lantai 1 ....................................... 88
Tabel 4.9 Berat Struktur Bangunan Pada Lantai 2 - 7 .......................................... 88
Tabel 4.10 Berat Non Struktur Bangunan Pada Lantai 2 - 7 ................................ 89
Tabel 4.11 Berat Struktur Bangunan Pada Lantai Atap ....................................... 89
Tabel 4.12 Berat Non Struktur Bangunan Pada Lantai Atap ............................... 89
Tabel 4.13 Rekapitulasi Berat Bangunan ............................................................. 90
Tabel 4.14 Katagori Desain Seismik untuk Periode Pendek ................................ 90
Tabel 4.15 Nilai Parameter Periode Pendekatan Cx dan x ................................... 91
xiii
Tabel 4.16 Koefisien untuk batas atas pada periode yang dihitung ..................... 91
Tabel 4.17 Nilai R, Cd, dan Ω0 Untuk Sistem Rangka Pemikul Momen. .......... 92
Tabel 4.18 Hasil Perhitungan Cvx ....................................................................... 95
Tabel 4.19 Gempa Tiap Latai pada Arah Utama .................................................. 96
Tabel 4.20 Gempa Tiap Latai pada Arah Non Utama .......................................... 96
Tabel 4.21 Displacement Maximum Hasil Staadpro ............................................ 98
Tabel 4.22 Simpangan Antar Lantai Arah Utama ................................................ 99
Tabel 4.23 Simpangan Antar Lantai Arah Non Utama ...................................... 100
Tabel 4.24 Merata Eqivalen Balok Induk Memanjang (30/60) .......................... 103
Tabel 4.25 Beban Merata Eqivalen Balok Induk Melintang (35/65) ................. 105
Tabel 4.26 Pembebanan Gravitasi Pada Balok Induk Memanjang .................... 106
Tabel 4.27 Pembebanan Gravitasi Pada Balok Induk Melintang ....................... 107
Tabel 4.28 Tabel Momen pada Balok Induk Memanjang .................................. 107
Tabel 4.29 Tabel Momen Balok Induk Melintang ............................................. 117
Tabel 4.30 Tabel Hasil Perhitungan Tulangan Balok Induk .............................. 127
Tabel 4.31 Tabel Momen, Gaya Geser, dan Gaya Aksial .................................. 128
Tabel 4.32 Perhitungan tulangan Kolom ............................................................ 136
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Spektrum Respons Desain ............................................................... 11
Gambar 2.2 Regangan Tegangan pada Beton ..................................................... 16
Gambar 2.3 Distribusi Momen pada Pelat .......................................................... 19
Gambar 2.4 Balok Tulangan Tunggal ................................................................. 21
Gambar 2.5 Kolom Persegi ................................................................................. 26
Gambar 2.6 Kolom Bundar ................................................................................. 26
Gambar 2.7 Kolom Komposit ............................................................................. 27
Gambar 2.8 Diagram Regangan pada Kolom ...................................................... 29
Gambar 2.9 Faktor Panjang Efektif Kolom ......................................................... 30
Gambar 2.10 Ketentuan Dimensi Balok .............................................................. 33
Gambar 2.11 Persyaratan Sambungan Lewatan .................................................. 34
Gambar 2.12 Persyaratan Tulangan Tranversal .................................................. 35
Gambar 2.13 Persyaratan Geometri Kolom ........................................................ 36
Gambar 2.14 Sambungan Lewatan pada Kolom ................................................. 38
Gambar 2.15 Perencanaan Geser Rencana untuk Kolom .................................... 40
Gambar 2.16 Jenis Hubungan Balok Kolom ....................................................... 41
Gambar 2.17 Prilaku Lantai Diafragma .............................................................. 42
Gambar 3.1 Lokasi Gedung ................................................................................. 46
Gambar 3.2 Portal Memanjang ............................................................................ 48
Gambar 3.3 Portal Melintang .............................................................................. 49
Gambar4.11 Gaya Geser pada Balok Anak ......................................................... 85
Gambar 4.12 Pendistribusian Gaya Geser ........................................................... 86
Gambar 4.13 Analisa Statiks Dengan Staadpro................................................... 97
Gambar 4.14 Distribusi Beban Pelat ke Balok Induk ........................................ 101
Gambar 4.15 Distribusi Beban Merata Segitiga Ekivalen ................................. 101
Gambar 4.16 Distribusi Beban Merata Segitiga Ekivalen ................................. 102
Gambar 4.17 Distribusi Beban Merata Segitiga Ekivalen ................................. 103
Gambar 4.18 Distribusi Beban Merata Segitiga Ekivalen ................................. 104
Gambar 4.19 Penulangan Balok Induk bentang 4m .......................................... 115
Gambar 4.20 Pendistribusian Gaya Geser ......................................................... 116
xv
Gambar 4.21 Penulangan Balok Induk bentang 7m .......................................... 124
Gambar 4.22 Pendistribusian Gaya Geser ......................................................... 125
Gambar 4.23 Hasil Momen Max, Gaya Geser dan Gaya Aksial pada Kolom Lantai
1,2,3 ..................................................................................................................... 127
Gambar 4.24 Hasil Momen Max, Gaya Geser dan Gaya Aksial pada Kolom Lantai
4,5,6 ..................................................................................................................... 128
Gambar 4.25 Hasil Momen Max, Gaya Geser dan Gaya Aksial pada Kolom Lantai
7, atap .................................................................................................................. 128
Gambar 4.26 Nomogram Kolom ....................................................................... 130
Gambar 4.27 Penulangan Kolom Lantai 1 - 3 ................................................... 137
Gambar 4.28 Penulangan Kolom Lantai 4 - 6 ................................................... 137
Gambar 4.29 Penulangan Kolom Lantai 7 dan atap .......................................... 138
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar 1 Denah Penulangan Pelat Lantai 1
Gambar 2 Denah Penulangan Pelat Lantai 2 - 7
Gambar 3 Denah Penulangan Pelat Atap 1
Gambar 4 Denah Penulangan Pelat Atap 2 - 7
Gambar 5 Denah Pembalokan Lantai 1
Gambar 6 Denah Pembalokan Lantai 2 - 7
Gambar 7 Detail Penulangan Balok Bentang 3 m
Gambar 8 Detail Penulangan Balok Bentang 4 m
Gambar 9 Detail Penulangan Balok Bentang 7 m
Gambar 10 Detail Penulangan Balok Bentang 4,5 m
Gambar 11 Detail Penulangan Kolom Lantai 1 - 3
Gambar 12 Detail Penulangan Kolom Lantai 4 - 6
Gambar 13 Detail Penulangan Kolom Lantai 7 - Atap
Gambar 14 Detail Penulangan Balok Induk dan Balok Anak
Gambar 15 Portal Memanjang
Gambar 16 Portal Melintang
Gambar 17 Hubungan Joint Balok dan Kolom
xvii