PERENCANAAN STRUKTUR BETON BERTULANG TAHAN GEMPA PADA BANGUNAN 5 LANTAI DI UNIVERSITAS KHAIRUN TERNATE OLEH : Rifaldy Jufri 0723 12 008 Pembimbing : Kusnadi, ST., MT Irnawati, ST., MT

Latar Belakang Masalah KotaTernate merupakan daerah rawan gempa. Gempa berkekuatan 5,7 SR pernah mengguncang KotaTernate. Perkembangan yang pesat di Kota Ternate memicu pertumbuhan pembangunan. Luas willayah yang terbatas, maka dibutuhkan pembangunan tahan gempa yang bersifatnya keatas bukan melebar. Rumusan Masalah Bagaimana cara mendesain struktur gedung beton bertulang tahan gempa dengan berdasarkan peraturan terbaru SNI 03-1726-2012 dan SNI 03-2847-2013 ? Tujuan Penulisan Untuk merencanakan komponen struktur gedung beton bertulang yang tahan terhadap gempa dengan berdasarkan peraturan terbaru SNI 03-1726-2012 dan SNI 03-2847-2013.

Batasan Masalah Landasan Teori Beban Mati (DL) 1. Aspek-aspek yang ditinjau pada perencanaan struktur bangunan yaitu dimensi balok, kolom, dan plat lantai; 2. Perhitungan gempa menggunakan analisis statis ekuivalen. 3. Perencanaan struktur didesain menggunakan program bantu ETABS; 4. Tidak meninjau perancangan pondasi; 5. Tidak meninjau aspek ekonomi. Landasan Teori Beton bertulang adalah gabungan logis dari dua jenis bahan yaitu, beton polos yang memiliki kekuatan tekan yang tinggi akan tetapi kekuatan tarik yang rendah dan batang-batang baja yang ditanamkan didalam beton dapat memberikan kekuatan tarik yang diperlukan. (Wang, 1993:1) Beban Mati (DL) Beban mati merupakan berat sendiri gedung dan semua unsur tambahan yang melekat pada gedung tersebut.

Hunian atau Penggunaan Beban Hidup (LL) Beban hidup merupakan berat yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung, termasuk barang-barang yang dapat berpindah. Beban Hidup Gedung Hunian atau Penggunaan Merata (KN/m2) Terpusat (KN) Sekolah/pendidikan : Ruang Kelas Koridor di atas lantai pertama Koridor lantai pertama 1,92 3,83 4,79 4,5 Beban Gempa (E) Beban gempa merupakan beban yang timbul akibat percepatan getaran tanah pada saat gempa bumi terjadi. Kategori Resiko Bangunan Berdasarkan SNI 03-1726-2013, kategori resiko bangunan atau tingkat resiko dapat ditentukan sesuai fungsi gedung.

Kategori Resiko Bangunan Faktor Keutamaan Gempa Jenis Pemanfaatan Kategori Resiko Gedung sekolah atau fasilitas pendidikan IV Faktor Keutamaan Gempa (Ie) Faktor Keutamaan Gempa Kategori Resiko Ie IV 1,50 Parameter Percepatan Gempa (Ss,S1) Penentuan parameter percepatan gempa (Ss,S1) untuk suatu lokasi atau koordinat dapat ditentukan berdasarkan situs dinas kementrian PU http://puskim.pu.Go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/ Dimana : Ss = Parameter percepatan gempa 0,2 detik untuk probabilitas 2% dalam 50 tahun. S1 = Parameter percepatan 1 detik untuk probabilitas 2% dalam 50 tahun.

N = Nilai hasil test penetrasi standar rata-rata; Klasifikasi Situs Dimana : N = Nilai hasil test penetrasi standar rata-rata; ti = Tebal lapisan tanah ke-i; Ni = Hasil test penetrasi standar lapisan tanah ke-I; = 30 m ­ m ∑ ti i=l   m ∑ ti / N N = ­ m ∑ ti i=l   Koefisien Situs Koefisien Situs Fa Kelas Situs Parameter respons spektral percepatan gempa (MCER) terpetakan pada perioda pendek, T=0,2 detik, Ss Ss < 0,25 Ss = 0,5 Ss = 0,75 Ss = 1,0 Ss > 1,25 Tanah Sedang (SD) 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0

Parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakan pada Koefisien Situs Fv Kelas situs Parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakan pada perioda 1 detik, S1   S1 < 0,1 S1 = 0,2 S1 = 0,3 S1 = 0,4 S1 > 0,5 Tanah Sedang (SD) 2,4 2 1,8 1,6 1,5 Parameter Percepatan Spektral Desain Berdasarkan aplikasi situs dinas kementrian pekerjaan umum (PU) http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/ didapatkan parameter percepatan spektral desain SDS dan SD1, maupun parameter respons percepatan pada periode pendek (SMS) dan periode 1 detik (SM1) Atau dapat ditentukan dengan persamaan berikut : SMS = Fa.Ss SM1 = Fv.S1 SDS = 2 SMS 3 SD1 = 2 SM1 3

Koefisien Modifikasi Respons faktor R, cd, dan Ω0 untuk sistem penahan gaya gempa Sistem penahan-gaya seismik Koefisien modifikasi respons, (Ra) Faktor kuat- lebih sistem, Ω0g Faktor pembesaran defleksi, (Cdb) Sistem rangka pemikul momen Rangka beton bertulang pemikul momen khusus 8 3 5,5 Periode Fundamental Perkiraan Ta = Cthnx Dimana : hn = Ketinggian struktur (m) Ta = Periode fundamental pendekatan; Ct & x = Koefisien ditentukan dari tabel 2.12 (nilai parameter periode pendekatan) Tc = Periode getar alami Cu = Koefisien ditentukan dari tabel 2.13 Tmaks = Cu . Ta > Tc

Kategori Desain Seismik Berdasarkan SNI 03-1726-2013, pasal 10.2.5 periode getar alami fundamental struktur dapa juga ditentukan dengan rumus Rayleigh : T = 2 n ∑ fi δi2 i=l n g ∑ fi δi   Dimana : fi = Distribusi gaya lateral disepanjang tinggi bangunan; δi = Simpangan antar lantai akibat gaya fi; g = Percepatan gravitasi 9,81 m/detik2 atau 9810 mm/detik2 Kategori Desain Seismik Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada periode pendek (SDS) Nilai SDS Kategori Resiko I atau II atau III IV SDS < 0,167 A 0,167 < SDS < 0,33 B C 0,33 < SDS < 0,50 D 0,50 < SDS

Koefisien Respons Seismik (Cs) Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada periode 1 detik (SD1) Nilai SDS Kategori Resiko I atau II atau III IV SDS < 0,167 A 0,067 < SD1 < 0,133 B C 0,133 < SDS < 0,20 D 0,20 < SD1 Koefisien Respons Seismik (Cs) Koefisien respons seismik (Cs), dihitung dengan : Nilai dari persamaan (1) diatas tidak boleh melebihi : Dan nilai persamaan (1) tidak boleh kurang dari : Cs = 0,044SDS.Ie > 0,01 SDS R Ie Cs = SD1 R Ie T Cs =

Geser Dasar Seismik / struktur Dimana : Cs = Koefisien respons seismik; W = Berat struktur V = Cs.W Distribusi Vertikal Gaya Gempa Perhitungan gaya gempa lateral (Fx) (KN) yang timbul di semua tingkat harus menggunakan persamaan : Fx = CvxV Dimana : Cvx = Faktor distribusi vertikal; V = Gaya geser seismik; Wi dan wx = Berat struktur total pada tingkat I atau x; hi dan hx = Tinggi dasar struktur sampai tingkat i atau x K = Nilai eksponen yang ditentukan sesuai periode / waktu getar struktur. 0,5 detik atau kurang (k=1), 2,5 detik atau lebih (k=2), antara 0,5 detik – 2,5 detik ( k=2). Wxhxk­ n ∑ Wi hi k i=l Cvx =

Simpangan Struktur Penentuan simpangan antara lantai tingkat (∆) harus dihitung sebagai perbedaan defleksi (δ) pada tingkat bawah sampai teratas. Defleksi pusat massa tingkat x (δx) (mm) harus ditentukan dengan : Dimana : Cd = Faktor pembesaran defleksi; δxe = Defleksi pada lokasi yang disyaratkan pada SNI 03-1726-2012 yang ditentukan dengan analisis elastis; Ie = Faktor Keutamaan gempa. δx = Cd δxe Ie Kriteria syarat simpangan (∆) : Faktor pembesaran defleksi (Cd); Faktor keutamaan gempa (Ie); Faktor redundansi (p); Simpangan antar lantai (∆) simpangan antar lantai izin (∆a)

Komponen Struktur Lentur SRPMK Kombinasi pembebanan Kombinasi = 1,4 D Kombinasi = 1,2 D + 1,6 L Kombinasi = 1,2 D + Lr ± 1 E Dimana : D = Beban mati (dead load), meliputi berat sendiri gedung (self weight, SW) dan beban mati tambahan (superimposed dead load, D); L = Beban hidup (live load), tergantung fungsi gedung; Lr = Beban hidup yang boleh direduksi dengan faktor pengali 0,5 E = Beban gempa (earthquake load), ditinjau terhadap gempa statik (EQx, EQy). Komponen Struktur Lentur SRPMK Gaya tekan aksial terfaktor pada komponen struktur (Pu) tidak boleh melebihi Ag.f’c/10; Bentang bersih komponen struktur (Ln) tidak boleh kurang dari 4 kali tinggi efektifnya; Perbandingan lebar terhadap tinggi tidak boleh kurang dari 0,3; Lebar komponen tidak boleh kurang dari 250 mm; Lebar komponen tidak boleh melebihi 0,75 h.

Tidak boleh lebih kecil dari : 1,4bwd/fy Untuk tulangan longitudinal, ada beberapa syarat pada komponen struktur lentur : Untuk tulangan atas maupun bawah, jumlah tulangan tidak boleh kurang dari : Tidak boleh lebih kecil dari : 1,4bwd/fy Rasio tulangan (p) tidak boleh melebihi : 0,025 Sekurang-kurangnya harus ada 2 batang tulangan atas dan bawah yang dipasang menerus (kontinyu) pada penampang. Pada muka joint Momen positif (M+) > ½ Momen negatif (M-). (M+) atau (M-) disepanjang penampang komponen struktur > ¼ M.max di masing-masing joint. As,min= 0,25 f ‘c fy bwd Untuk tulangan transversal, dibutuhkan untuk terutama untuk menahan geser. Sengkang harus dipasang : Pada daerah hingga 2 kali tinggi komponen struktur, yang diukur dari muka penumpu ke tengah bentang. Sepanjang daerah 2 kali tinggi komponen struktur pada kedua sisi penampang yang berpotensi membentuk sendi plastis

Sengkang tertutup harus dipasang tidak lebih dari 50 mm atau 5 cm dari muka tumpuan. Spasi sengkang tertutup tidak boleh melebihi : d/4 6 kali diameter terkecil tulangan lentur (tul. Longitudinal) 24 kali diameter batang tul. Sengkang tertutup. 150 mm Bila sengkang tertutup tidak diperlukan, sengkang dengan kait gempa harus dispasikan (s) < d/2. Untuk kuat geser : Kuat geser perlu (Ve) pada komponen struktur lentur : Gaya tekan aksial terfaktor (Pu) , termasuk akibat gempa < Agf’c / 20 Mpr1 + Mpr2 ± WuLn Ln 2 Ve =

Komponen Struktur SRPMK yang menerima lentur dan aksial Komponen struktur yang dibahas adalah komponen struktur kolom. Besarnya beban aksial terfaktor (Pu) > Agf’c /10. Komponen struktur kolom harus memenuhi : Ukuran dimensi penampang terkecil > 300 mm; Rasio atau perbandingan antara ukuran terkecil penampang terhadap ukuran arah tegak lurus (c1/c2) > 0,4. Kekuatan lentur kolom harus memenuhi : ∑Mnc > (1,2) ∑Mnb Untuk tulangan memanjang harus memenuhi : Luas tulangan memanjang (Ast) > 0,01Ag , dan < 0,06Ag Pada kolom dengan sengkang tertutup bulat, jumlah batang tulangan longitudinal min. 6 Untuk tulangan transversal (sengkang) harus memenuhi : Tulangan transversal harus dipasang sepanjang panjang (Lo) dari setiap muka joint dan pada kedua sisi penampang. Panjang (Lo) tidak boleh kurang dari : Tinggi penampang; 1/6 bentang bersih komponen struktur, dan 450 mm.

Hubungan Balok-Kolom (Joint) SRPMK Spasi tulangan transversal (s) sepanjang (Lo) komponen struktur tidak boleh melebihi: ¼ dimensi komponen struktur minimum atau ¼ h; 6 kali diameter batang tulangan longitudinal yang terkecil; . , Nilai So < 150 mm dan > 100 mm. S0 = 100 + 350-hx 3 Persyaratan kuat geser : Tulangan transversal yang dipasang disepanjang (Lo) untuk menahan geser (Ve) dengan mengasumsi Vc = 0, bila : Gaya tekan aksial terfaktor (Pu) termasuk pengaruh gempa < Agf’c / 10 Hubungan Balok-Kolom (Joint) SRPMK Persyaratan Umum : Gaya pada tulangan balok longitudinal atau lentur dimuka joint ditentukan dengan tegangan pada tulangan tarik adalah 1,25fy; faktor reduksi untuk perencanaan joint dapat diambil sebesar 0,8. Untuk beton normal, dimensi kolom pada joint dalam arah tulangan longitudinal balok minimal harus 20 kali diameter tulangan longitudinal terbesar pada balok. Untuk beton ringan, dimensi minimumnya adalah 26 kali diameter.

Tulangan transversal : Tulangan berbentuk sengkang tertutup harusd dipasang dalam daerah hubungan balok-kolom (joint); Bila ada ada balok-balok dengan lebar ¾ lebar kolom merangka pada keempat sisi joint, maka tulangan transversal yang harus dipasang di daerah joint hanyalah ½ dari yang dipasang di daerah sendi plastis. Kekuatan geser : Untuk beton berat normal (Vn) joint tidak boleh diambil sebagai lebih besar dari : Untuk joint yang terkekang oleh balok-balok pada keempat sisinya : Untuk joint yang terkekang oleh balok-balok pada ketiga sisinya atau dua sisi yang berlawanan : Untuk kasus-kasus atau hubungan lainnya 1,7 f’c Aj 1,2 f’c Aj 1,0 f’c Aj

Data Perencanaan Gedung terdiri dari 5 lantai dan fungsi gedung sebagai fasilitas pendidikan atau gedung kuliah; Gedung direncanakan berlokasi di Universitas Khairun Ternate, Maluku Utara; Struktur gedung direncanakan menggunakan material beton bertulang yang tahan terhadap gempa; Tinggi lantai dasar dan lantai-lantai diatasnya 4 m; Dimensi kolom untuk semua lantai = 60 cm x 60 cm; Dimensi balok untuk semua lantai = 40 cm x 60 cm; Tebal plat lantai dan plat atap = 14 cm; Kuat tekan beton, f’c = 30 Mpa; Tegangan leleh baja, fy = 400 Mpa. Modulus Elastisitas, E = 4700 f’c Mpa

Denah Gedung 5 m 6 m

Model Struktur 4 m 6 m Model 2D arah x

Model 2D arah y 4 m 5 m

Model 3D

Tahapan Perencanaan A B C Mulai Sub bab 3.2.1 Studi Literatur & Data Perencanaan   Mulai Sub bab 3.2.2 Pemodelan Struktur Menggunakan Program ETABS Meliputi : Kolom Balok Plat Sub bab 3.2.3 Analisis Pembebanan Beban Mati & Beban Hidup Beban Gempa Sub bab 3.2.4 Kombinasi Pembebanan Analisa Struktur B C

Bagan Alir Metodologi Perencanaan Selesai   A Tidak Simpangan antar lantai tingkat desain (∆) < ∆izin Periode alami struktur (T) < Periode Rayleigh Sub bab 3.2.5 Pendetailan Elemen Struktur : Lentur Geser Aksial Hasil dan Pembahasan Kesimpulan dan Saran Ya Bagan Alir Metodologi Perencanaan B C

S E K I A N T E R I M A K A S I H