“REDESIGN STRUKTUR GEDUNG MENGGUNAKAN

SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN KHUSUS DAN

TIE BEAM PADA KAKI KOLOM “

(Studi Kasus : Gedung Lab. Kebencanaan Universitas Brawijaya

Malang)

Skripsi

Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah

Satu Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik

Disusun Oleh :

AHMAD ZAMRONI ANDE

(201410340311024)

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2020

https://www.bing.com/images/search?q=logo+umm&id=2DF23A751459E4919A1D36B6E673B15918A1CD4A&FORM=IQFRBA

i

ii

iii

LEMBAR PERSEMBAHAN

Karya sederhana ini saya persembahkan kepada :

1. Allah SWT yang maha pengasih lagi maha penyayang yang selalu memberikan

kemudahan jalan bagi saya dan membuat segala sesuatunya menjadi bermakna

dalam penyusunan tugas akhir ini.

2. Kedua orang tua yang sangat saya sayangi dan banggakan, Ibu Yurita Ernawati

dan Bapak Yusuf Ande. Yang tiada hentinya mendoakan saya setiap hari,

memberikan saya semangat dari awal pengerjaan tugas akhir sampai selesainya

tugas akhir ini dan juga selalu mendengarkan cerita saya, sehingga anak kalian

ini dapat mendapat gelar sarjana teknik. Hanya doa-doa terbaik yang bisa ku

panjatkan, sebagai ucapan terimakasihku pada kalian dan semoga gelar sarjana

teknik ini dapat membuat kalian bahagia. Amin.

3. Kakak dan adik saya tercinta, Roza Nafilah dan Yurriz Afnan Ande yang selalu

memberikan doa, masukan, semangat dan mendengarkan keluh kesah saya.

4. Teman yang telah berbagi ilmunya dan turut membantu saya dalam

menyelesaikan tugas akhir saya, Ita Shelvly Miyanti, Wahyu Santoso K., dan

Sofyan Amien.

5. Seluruh rekan mahasiswa teknik sipil, angkatan 2014, terutama kelas A.

iv

KATA PENGANTAR

Bismillahirrahmanirrahim

Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Segala Puji bagi Allah Subhanahu Wa Ta’ala, atas kuasa dan rahmat-Nya

penyusun dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Redesaign Gedung

Laboratorium Kebencanaan Teknik Sipil Universitas Brawijaya

Menggunakan SRPMK dan Tie-beam Pada Kaki Kolom” dengan baik.

Skripsi ini merupakan tugas akhir yang diajukan untuk memenuhi syarat

dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) pada Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Malang.

Penyusunan skripsi ini dapat selesai dengan baik tidak lepas dari dukungan

dan bantuan dari berbagai pihak diantara lain :

1. Bapak Dr. Fauzan, M.Pd. selaku Rektor dari Universitas Muhammadiyah

Malang.

2. Bapak Dr. Ahmad Mubin, ST., MT. selaku Dekan Fakultas Teknik.

3. Ibu Ir. Rofikatul Karimah, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil.

4. Bapak Ir. Yunan Rusdianto, MT selaku Dosen Pembimbing I dan Dosen

Wali.

5. Bapak Ir. Erwin Rommel, MT selaku Dosen Pembimbing II.

6. Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,

Universitas Muhammadiyah Malang;

7. Para rekan mahasiswa dan pihak - pihak lain yang mendukung secara

langsung dan tidak langsung, yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Semoga tugas akhir ini bermanfaat dalam perkembangan ilmu

pengetahuan dan teknologi dalam Negara Kesatuan Republik Indonesia

Malang, Oktober 2020

Penulis,

Ahmad Zamroni Ande

v

ABSTRAK

Perencanaan struktur tahan gempa menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen

Khusus dan Tie-beam pada kaki kolom mengambil studi kasus di pembangunan

gedung Laboratorium Kebencanaan Universitas Brawijaya Malang. Dengan

mendesain ulang struktur atasnya dan menambahkan sebuah sistem penahan gempa

yaitu Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus dan Tie-beam pada kaki kolom.

Perencanaan ulang ini diawali melalu tahapan yaitu mendesain ulang dimensinya,

kemudian menghitung bobot bangunan struktur, setelah itu menghitung kombinasi

pembebanan ultimatenya yang terdiri dari beban mati, beban hidup dan beban

gempa, kemudian analisa strukturnya dilakukan menggunakan aplikasi StaadPro,

kemudia hasil dari outputnya digunakan untuk mendesain tulangan pada struktur

dengan menggunakan SRPMK pada struktur portalnya. Untuk dimensinya

direncanakan pada pada plat dengan tebal 120 mm dan 100 mm. Sedangkan pada

balok induk menggunakan 400x700 mm dan 300x600. Sedangkan untuk kolom

direncakanan menggunakan 700x700 mm. Untuk perencanaan Tie-beam digunakan

dimensi 400x700 mm dan 300x600 mm.

Kata kunci : SRPMK, Tie-beam, Struktur Tahan Gempa.

vi

ABSTRACT

Earthquake-resistant structure planning using a Special Moment Bearer Frame

System and tie-beam at the foot of the column takes a case study in the construction

of a Disaster Laboratory building, brawijaya university of Malang. By redesigning

the upper structure and adding an earthquake resistance system, namely the Special

Moment Supporting Frame System and the Tie-beam at the column feet. This re-

planning begins with the stage of redesigning the dimensions, then calculating the

weight of the structure, after which calculates the ultimate load combination

consisting of dead load, live load and earthquake load, then the structural analysis

is carried out using the StaadPro application, then the results of the output are used

to design reinforcement in the structure using SRPMK on the portal structure. The

dimensions are planned on a plate with a thickness of 120 mm and 100 mm.

Whereas the main beam uses 400x700 mm and 300x600 mm. As for the column, it

is planned to use 700x700 mm. For tie-beam planning, dimensions of 400x700 mm

and 300x600 mm are used.

Keywords: SRPMK, Tie-beam, Earthquake Resistant Structure.

vii

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN............................................................................... i

SURAT PERNYATAAN ................................................................................ ii

LEMBAR PERSEMBAHAN........................................................................... iii

KATA PENGANTAR ..................................................................................... iv

ABSTRAK...................................................................................................... v

ABSTRACT......................................................................................................vi

DAFTAR ISI...................................................................................................vii

DAFTAR TABEL ...........................................................................................xi

DAFTAR GAMBAR .....................................................................................xiii

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................xv

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

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

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

1.3 Tujuan................................................................................................. 2

1.4 Manfaat .............................................................................................. 2

1.5 Batasan Masalah ................................................................................. 3

BAB II LANDASAN TEORI .......................................................................... 4

2.1 Beton Bertulang................................................................................... 4

2.2 Elemen Struktur................................................................................... 4

2.2.1 Pengertian Kolom....................................................................... 4

2.2.2 Pengertian Balok ........................................................................ 4

2.2.3 Pengertian Pelat ......................................................................... 4

2.3 Pembebanan Struktur ........................................................................... 4

2.4 Desain Pembebanan Struktur................................................................ 4

2.4.1 Beban Bangunan ........................................................................ 5

2.4.2 Gempa Rencana ........................................................................ 5

2.4.3 Stabilitas Bangunan .................................................................... 8

2.4.4 Drift Ratio................................................................................. 8

2.4.5 Drift Storey ............................................................................... 9

2.4.6 Efek P-Delta ............................................................................. 9

viii

2.5 Sistem Rangka Pemikul Momen........................................................... 10

2.6 Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus .............................................. 10

2.6.1 Persyaratan Komponen Lentur SRPMK...................................... 10

2.6.1.1 Dimensi Penampang....................................................... 10

2.6.1.2 Tulangan Lentur ............................................................. 11

2.6.1.3 Tulangan Transversal ..................................................... 11

2.6.2 Persyaratan Komponen Pemikul Lentur dan Gaya Aksial............. 13

2.6.2.1 Tulangan Lentur ............................................................. 13

2.6.2.2 Tulangan Transversal ..................................................... 14

2.6.3 Persyaratan HBK pada SRPMK ................................................. 15

2.6.3.1 Tulangan Lentur ............................................................. 15

2.6.3.2 Tulangan Transversal ..................................................... 16

2.6.3.3 Kuat Geser..................................................................... 17

2.6.4 Panjang Penyaluran Tulangan ..................................................... 18

2.7 Tie-Beam ............................................................................................ 18

BAB III METODE PERENCANANAN .......................................................... 20

3.1 Lokasi Studi ........................................................................................ 20

3.2 Jenis Data ........................................................................................... 20

3.3 Data Umum ........................................................................................ 21

3.4 Alur Rencana ...................................................................................... 24

3.5 Diagram Alur ...................................................................................... 27

3.6 Rencana Denah Gambar ...................................................................... 31

BAB IV PEMBAHASAN ............................................................................... 33

4.1 Pendimensian Awal ............................................................................. 33

4.1.1 Dimensi Balok ........................................................................... 33

4.1.2 Dimensi Kolom .......................................................................... 34

4.1.3 Dimensi Pelat ............................................................................ 35

4.2 Perencanaan Pelat ............................................................................... 37

4.2.1 Perencanaan Pelat Lantai ........................................................... 37

4.2.1.1 Pembebanan pada Pelat Lantai ........................................ 37

4.2.1.2 Perhitungan Momen Pelat Lantai .................................... 37

ix

4.2.1.3 Penulangan Pelat Lantai ................................................. 39

4.2.2 Perencanaan Pelat Atap ............................................................. 42

4.2.2.1 Pembebanan pada Pelat Atap .......................................... 42

4.2.2.2 Perhitungan Momen Pelat Atap ...................................... 42

4.2.2.3 Penulangan Pelat Atap ................................................... 44

4.3 Perencanaan Balok Anak ..................................................................... 48

4.3.1 Perencanaan Balok Anak Melintang ............................................ 48

4.3.1.1 Pembebanan pada Balok Anak Melintang ........................ 48

4.3.1.2 Perhitungan Momen Ultimate ......................................... 50

4.3.1.3 Perhitungan Penulangan.................................................. 50

4.3.2 Perencanaan Balok Anak Memanjang ......................................... 56

4.3.2.1 Pembebanan pada Balok Anak Memanjang ..................... 56

4.3.2.2 Perhitungan Momen Ultimate ......................................... 60

4.3.2.3 Perhitungan Penulangan.................................................. 60

4.4 Perhitungan Gaya Gempa .................................................................... 66

4.4.1 Perhitungan Beban Bangunan ..................................................... 66

4.4.2 Parameer Gempa Sesuai SNI 1726-2012...................................... 66

4.4.2.1 Kategori risiko bangunan ................................................ 66

4.4.2.2 Faktor keutamaan gempa ................................................ 68

4.4.2.3 Definisi kelas situs ......................................................... 68

4.4.2.4 Parameter percepatan terpetakan .................................... 68

4.4.2.5 Koefisien situs (Fa) ........................................................ 68

4.4.2.6 Parameter Percepatan Spektral Desain ............................ 69

4.4.2.7 Kategori desain seismik .................................................. 69

4.4.2.8 Sistem dan Parameter Struktur (R, Cd, dan Ω0) ............... 69

4.4.2.9 Gaya dasar seismik .......................................................... 71

4.4.2.10 Distribusi beban gempa pada struktur bangunan............. 71

4.4.2.11 Analisa struktur portal................................................... 73

4.4.2.12 kontrol simpangan antar lantai....................................... 73

4.4.3 Data Beban Input pada Staadpro ............................................... 76

4.5 Perencanaan Balok Induk..................................................................... 77

x

4.5.1 Penulangan Balok Induk Arah Utama ......................................... 77

4.5.1.1 Pembagian perencanaan tulangan .................................... 77

4.5.1.2 Gaya-gaya pada balok arah utama................................... 78

4.5.1.3 Perencanaan tulangan segmen 1...................................... 78

4.5.1.4 Perencanaan tulangan segmen 2...................................... 87

4.5.2 Penulangan Balok Induk Arah Non Utama.................................. 88

4.5.2.1 Pembagian perencanaan tulangan .................................... 88

4.5.2.2 Gaya-gaya pada balok arah non utama ............................ 89

4.5.2.3 Perencanaan tulangan segmen 1...................................... 89

4.5.2.4 Perencanaan tulangan segmen 2...................................... 98

4.6 Perencanaan Tie-Beam ........................................................................ 99

4.6.1 Penulangan Tie-Beam................................................................. 99

4.6.1.1 Gaya-gaya pada balok Tie-Beam..................................... 99

4.6.1.2 Perencanaan tulangan TB1 ...........................................100

4.7 Perencanaan Kolom...........................................................................110

4.7.1 Gaya-gaya pada kolom .............................................................110

4.7.2 Penulangan Kolom ...................................................................110

BAB V PENUTUP .......................................................................................123

5.1 Kesimpulan .......................................................................................123

5.2 Saran ................................................................................................124

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Katergori Resiko ...........................................................................5

Tabel 2.2 Keutamaan Gempa .......................................................................6

Tabel 2.3 Kelas Situs ...................................................................................6

Tabel 4.1 Distribusi momen pelat dua arah....................................................38

Tabel 4.2 Distribusi momen pada pelat lantai dimensi 4,5x6...........................39

Tabel 4.3 Distribusi momen pelat dua arah....................................................43

Tabel 4.4 Distribusi momen pada pelat atap dimensi 4,5x6.............................44

Tabel 4.5 Berat struktur per lantai .................................................................66

Tabel 4.6 Total berat gedung ........................................................................66

Tabel 4.7 Kategori resiko .............................................................................67

Tabel 4.8 Faktor keutamaan gempa...............................................................68

Tabel 4.9 Koefisien situs ..............................................................................68

Tabel 4.10 Kategori desain seismik .................................................................69

Tabel 4.11 Sistem dan parameter struktur........................................................70

Tabel 4.12 Faktor nilai k ................................................................................72

Tabel 4.13 Nilai Fx untuk setiap lantai............................................................72

Tabel 4.14 Pembagian nilai Fx tiap lantai ........................................................73

Tabel 4.15 Batasan simpangan antar lantai ......................................................74

Tabel 4.16 Perbandingan nilai Δi dan Δa tiap lantai untuk arah utama ..............75

Tabel 4.17 Perbandingan nilai Δi dan Δa tiap lantai untuk non arah utama ........75

Tabel 4.18 Drift Rasio ...................................................................................76

Tabel 4.19 Data input aplikasi Staadpro ........................................................76

Tabel 4.20 Gaya-gaya pada balok induk segmen 1 ..........................................78

Tabel 4.21 Gaya-gaya pada balok induk segmen 2 ..........................................78

Tabel 4.22 Perencanaan pada balok induk segmen 2 ........................................87

Tabel 4.23 Gaya-gaya pada balok induk segmen 1 ...........................................89

Tabel 4.24 Gaya-gaya pada balok induk segmen 2 ...........................................89

Tabel 4.25 Perencanaan pada balok induk segmen 2 ........................................98

xii

Tabel 4.26 Gaya-gaya pada Tie-beam TB1 ......................................................99

Tabel 4.27 Gaya-gaya pada Tie-beam TB2 ......................................................99

Tabel 4.28 Perencanaan pada Tie-beam TB2 .................................................109

Tabel 4.29 Gaya-gaya pada kolom lantai 1 ....................................................110

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Koefisien situs Fa ....................................................................... 7

Gambar 2.2. Kategori desain seismik................................................................ 7

Gambar 2.3 Gaya dasar seismik ...................................................................... 8

Gambar 2.4 Detail sengkang tertutup ............................................................12

Gambar 2.5 Konsep HBK ............................................................................13

Gambar 2.6 Syarat tulangan transversal pada sengkang..................................14

Gambar 2.7 Contoh detailing pada penmpang kolom......................................15

Gambar 2.8 Gaya-gaya pada HBK................................................................16

Gambar 2.9 Luas efektif HBK ......................................................................17

Gambar 2.10 Contoh Tie-beam.......................................................................19

Gambar 3.1 Lokasi studi ...............................................................................20

Gambar 3.2 Tampak depan ...........................................................................22

Gambar 3.3 Tampak samping........................................................................23

Gambar 3.4 Denah lantai 1 ...........................................................................31

Gambar 3.5 Denah lantai mezanin .................................................................31

Gambar 3.6 Denah lantai 2-6 ........................................................................32

Gambar 4.1 Distribusi beban pada balok anak ...............................................48

Gambar 4.2 Distribusi beban pada balok anak Ba2 ........................................48

Gambar 4.3 Distribusi beban segitiga pada balok anak Ba2 ...........................48

Gambar 4.4 Momen pada balok anak Ba2 .....................................................50

Gambar 4.5 Geser pada balok anak Ba2 ........................................................54

Gambar 4.6 Distribusi beban pada balok anak ...............................................56

Gambar 4.7 Distribusi beban pada balok anak Ba1 ........................................56

Gambar 4.8 Distribusi beban trapesium pada balok anak Ba1. .......................56

Gambar 4.9 Momen pada balok anak Ba1 .....................................................60

Gambar 4.10 Geser pada balok anak Ba1 ........................................................64

Gambar 4.11 Gaya dasar seismik ....................................................................71

Gambar 4.12 Rumus koefisien respons seismik ...............................................71

xiv

Gambar 4.13 Pembagian rencana tulangan pada portal 2..................................77

Gambar 4.14 Titik perencanaan yang digunakan..............................................77

Gambar 4.15 Penulangan balok induk (L = 6m) ..............................................86

Gambar 4.16 Potongan penampang balok........................................................86

Gambar 4.17 Pembagian rencana tulangan pada portal 2 non utama.................88

Gambar 4.18 Titik perencanaan yang digunakan pada non utama ....................88

Gambar 4.19 Penulangan balok induk (L = 3,5m)............................................97

Gambar 4.20 Potongan penampang balok........................................................97

Gambar 4.21 Denah balok tie-beam ................................................................98

Gambar 4.22 Penulangan tie-beam (L = 6m) .................................................108

Gambar 4.23 Potongan penampang balok tie-beam .......................................108

Gambar 4.24 Posisi kolom yang diambil sebagai data perhitungan .................110

Gambar 4.25 Kolom lantai yang diambil sebagai data perhitungan .................111

Gambar 4.26 Grafik nmogram untuk portal bergoyang ..................................112

Gambar 4.27 Diagram tegangan-regangan kolom kondisi seimbang ...............113

Gambar 4.28 Diagram tegangan-regangan kondisi eksentris y........................115

Gambar 4.29 Diagram tegangan-regangan kondisi eksentris x .......................116

Gambar 4.30 Detail gambar penulangan ........................................................120

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Alternatif perhitungan tulangan dinding geser

Lampiran 2. Denah perletakan pelat prategang

Lampiran 3. Denah penulangan konvensional pada tumpuan pelat

Lampiran 4. Detail pelat prategang hollow core slab

Lampiran 5. Denah balok induk dan kolom

Lampiran 6. Portal melintang

Lampiran 7. Portal memanjang

Lampiran 8. Detail balok induk lantai atap

Lampiran 9. Detail balok induk lantai 4-7

Lampiran 10. Detail balok induk lantai 1-3

Lampiran 11. Detail penulangan kolom

Lampiran 12. Detail penulangan dinding geser

xvi

DAFTAR PUSTAKA

Badan Standarisasi Nasional. (2012). SNI 1726-2012: Tata Cara Perencanaan

Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung Dan Non Gedung.

Bandung: Badan Standarisasi Nasional.

Badan Standarisasi Nasional. (2013). SNI 03-2847-2013: Persyaratan Beton

Struktural Untuk Bangunan Gedung. Bandung: Badan Standarisasi

Nasional.

Badan Standarisasi Nasional. (2013). SNI 1727-2013: Beban Minimum untuk

Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain. Bandung: Badan

Standarisasi Nasional.

Setiawan, Agus. 2016. Perencanaan Struktur Beton Bertulang Berdasarkan SNI

2847:2013. Jakarta: Erlangga.

Dipohusodo, Istimawan. 1994. Struktur Beton Bertulang. Jakarta: Gramedia