ANALISA PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTURPADA GEDUNG DENGAN VARIASI BENTUKPENAMPANG KOLOM BETON BERTULANG

TUGAS AKHIR

Oleh:

Riskiawan ErtantoNIM: 1104105018

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA

2015

i

ABSTRAK

Kolom merupakan bagian vertikal dari suatu struktur rangka yang menerima

beban tekan dan lentur. Pada perencanaan kolom banyak kemungkinan variasi

penampang yang bisa digunakan. Kolom dengan sengkang lingkaran memiliki

kinerja terbaik dalam menahan beban dan daktilitas dibandingkan kolom

mempunyai sengkang persegi. Pada kenyataan di lapangan kolom yang sering

digunakan dalam perencanaan adalah kolom dengan penampang persegi karena

pelaksanaan pekerjaannya mudah. Berdasarkan hal tersebut pada tugas akhir ini

akan ditinjau perilaku sruktur gedung yang dikenai beban aksial dan beban gempa

dengan menggunakan variasi bentuk penampang kolom yang berbeda. mengetahui

perbandingan perilaku struktur (simpangan horizontal dan gaya-gaya dalam) pada

gedung dengan variasi bentuk penampang kolom beton bertulang.

Penelitian dilakukan pada tiga bentuk penampang yaitu penampang bujur

sangkar, lingkaran, dan persegi panjang dengan luas penampang beton dan luas

tulangan yang sama. Pada kolom dengan penampang lingkaran, sengkang yang

digunakan adalah sengkang spiral. Kolom persegi panjang didesain dengan

perbandingan ukuran lebar dan panjang tertentu. Tulangan pada ketiga

direncanakan tersebar merata. Struktur dengan masing-masing bentuk penampang

kolom akan dimodelkan dengan menggunakan perangkat lunak SAP2000 dan

kemudian akan dibandingkan perilaku struktur.

Hasil analisa menunjukkan simpangan pada struktur dengan kolom persegi

panjang memiliki simpangan struktur arah-x paling besar dengan rasio 19,1 %

terhadap struktur dengan kolom bujur sangkar dan 17,3 % terhadap struktur dengan

kolom lingkaran. Tetapi, pada arah y struktur dengan kolom persegi panjang

memiliki simpangan paling kecil dengan rasio 18,8 % terhadap struktur dengan

kolom bujur sangkar dan 20,5 % terhadap struktur dengan kolom lingkaran. Momen

dan gaya geser kolom arah-x pada struktur dengan kolom persegi panjang adalah

yang paling kecil. Sebaliknya, pada arah-y momen dan gaya geser kolom adalah

yang terbesar. Momen dan gaya geser balok yang ditinjau pada struktur dengan

kolom persegi panjang adalah yang paling kecil. Struktur dengan kolom persegi

panjang dipengaruhi oleh arah penempatan kolom, dimana ketika kolom

ditempatkan memanjang pada arah-y akan membuat struktur lebih kaku pada arah

tersebut tetapi akan melemahkan kekakuan struktur pada arah lainnyaStruktur

dengan kolom lingkaran memiliki kapasitas dalam menahan aksial dan momen

paling baik dengan rasio 14,7 % terhadap struktur dengan kolom bujur sangkar dan

14,2 % terhadap struktur dengan kolom persegi panjang dibandingkan dengan

struktur dengan kolom bujur sangkar.

Kata kunci : bentuk penampang kolom, perilaku struktur

ii

UCAPAN TERIMA KASIH

Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena

atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

Tugas Akhir ini dengan judul “Analisa Perbandingan Perilaku Struktur Pada

Gedung Dengan Variasi Bentuk Penampang Kolom Beton Bertulang”. Tidak lupa

penulis mengirimkan shalawat serta salam kepada Nabi Besar Muhammad SAW

yang telah membawa umat Islam ke jalan yang diridhoi Allah SWT.

Terwujudnya Tugas Akhir ini tidak terlepas dari peranan serta bantuan

berbagai pihak. Untuk itu, dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima

kasih kepada Bapak Ir. I. B. Dharma Giri, MT selaku pembimbing I atas

pengetahuan, bimbingan, nasihat, dan dorongan pada penulis dan Bapak Ir.

Dharma Putra, MCE selaku pembimbing II atas bimbingannya. Terima kasih juga

penulis ucapkan untuk Ayah, Ibu, dan Adik yang tidak ada hentinya mendoakan,

mendukung dan menyemangati; Dhika S. Hidayatullah yang selalu setia

menemani penulis menyelesaikan tugas akhir ini dan selalu memberi semangat

serta doa untuk penulis; kepada Shovi, Doan, Ilham, Bahri, Andi, Ronny, Marcel,

Brahmantya, Adrial, Landepi, dan teman-teman kontrakan yang selalu menjadi

saudara/i seperjuangan disaat senang maupun susah serta menjadi teman diskusi

yang sangat baik; kepada seluruh kawan-kawan Teknik Sipil Udayana yang tidak

dapat disebutkan satu per satu; kepada seluruh dosen yang telah memberikan

waktu dan ilmu kepada saya selama berkuliah.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini tidaklah sempurna karena

keterbatasan ilmu yang penulis miliki. Maka dari itu, penulis berbesar hati

menerima kritik dan saran. Atas perhatiannya, penulis ucapkan terima kasih.

Denpasar, 7 Agustus 2015

Penulis

iii

DAFTAR ISI

ABSTRAK ....................................................................................................... i

UCAPAN TERIMAKASIH ............................................................................. ii

DAFTAR ISI .................................................................................................... iii

DAFTAR TABEL ............................................................................................. v

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ vii

DAFTAR NOTASI ........................................................................................... viii

BAB I PENDAHULUAN

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 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kolom ..................................................................................... 4

2.1.1 Definisi Kolom ................................................................ 4

2.1.2 Jenis Kolom ..................................................................... 4

2.1.3 Perencanaan Kolom ........................................................ 5

2.1.4 Kapasitas Kolom .............................................................. 7

2.1.5 Diagram Interaksi Kolom ................................................. 8

2.2 Pembebanan Struktur ............................................................... 10

2.2.1 Beban Mati ...................................................................... 11

2.2.2 Beban Hidup ................................................................... 11

2.2.3 Beban Gempa .................................................................. 11

2.2.3.1 Penentuan Faktor Keutamaan Gedung ................. 11

2.2.3.2 Penentuan Wilayah Gempa .................................. 13

2.2.3.3 Penentuan Kelas Situs .......................................... 15

2.2.3.4 Penentuan Kategori Desain Seismik .................... 16

2.2.3.5 Pemilihan Sistem Struktur ................................... 16

2.2.3.6 Gaya Geser Dasar Seismik ................................... 19

2.2.3.7 Kontrol Beban Gempa ......................................... 20

2.3 Kombinasi Pembebanan ........................................................... 20

2.4 Persyaratan Desain Struktur SRPMK ...................................... 20

2.4.1 Balok ............................................................................... 21

2.4.2 Kolom .............................................................................. 22

2.5 Simpangan Ijin ......................................................................... 23

2.6 Pemodelan Struktur SAP2000 v15 .......................................... 23

BAB III METODE

3.1 Bagan Alir Penelitian ................................................................ 31

3.2 Desain dan Karakteristik Gedung ............................................ 32

3.3 Pemodelan dan Analisis Struktur .............................................. 33

3.4 Hasil Analisa dan Pengolahan Data .......................................... 33

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Penentuan Model Gedung ......................................................... 34

4.2 Estimasi Dimensi ..................................................................... 36

4.2.1 Balok ............................................................................... 36

iv

4.2.2 Pelat .................................................................................. 40

4.2.3 Kolom .............................................................................. 40

4.3 Persyaratan Desain Struktur SRPMK ....................................... 45

4.3.1 Balok ............................................................................... 45

4.3.2 Kolom ............................................................................... 46

4.4 Pembebanan .............................................................................. 47

4.4.1 Beban Mati ....................................................................... 47

4.4.2 Beban Hidup .................................................................... 48

4.4.3 Beban Gempa ................................................................... 48

4.4.3.1 Metode Autoload .................................................. 48

4.4.3.1 Metode Respon Spektrum .................................... 50

4.4.3.3 Kontrol Beban Gempa ......................................... 51

4.5 Hasil Analisis ............................................................................ 52

4.5.1 Cek Capacity Ratio Desain .............................................. 53

4.5.2 Cek Simpangan Horizontal .............................................. 55

4.5.3 Perbandingan Perilaku Struktur ....................................... 56

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ............................................................................... 68

5.2 Saran .......................................................................................... 69

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Jenis-jenis kolom ........................................................................ 5

Gambar 2.2 (a) Kolom konsentris, (b) kolom eksentris ................................. 8

Gambar 2.3 Diagram interaksi P-M kolom .................................................... 9

Gambar 2.4 Ss, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko tertarget

(MCER), kelas situs, SB ............................................................. 14

Gambar 2.5 S1, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko tertarget

(MCER), kelas situs, SB ............................................................. 14

Gambar 2.6 Kotak dialog reinforcement data ................................................ 24

Gambar 2.7 Kotak dialog load pattern ........................................................... 26

Gambar 2.8 Kotak dialog autoload IBC2009 ................................................. 26

Gambar 2.9 Pendefinisian fungsi respon spektrum ........................................ 27

Gambar 2.10 Pengunggahan grafik respon spektrum ke SAP2000 ................. 28

Gambar 2.11 Data load case respon spektrum ................................................. 29

Gambar 3.1 Bagan Alir penelitian .................................................................. 32

Gambar 4.1 Denah gedung lantai 1 ................................................................ 34

Gambar 4.2 Denah gedung lantai 2 sampai dengan lantai 6 .......................... 35

Gambar 4.3 Denah gedung lantai 7 ................................................................ 35

Gambar 4.4 Potongan portal 3-3 .................................................................... 36

Gambar 4.5 Penempatan balok lantai 1 sampai dengan lantai 4 .................... 38

Gambar 4.6 Penempatan balok lantai 5 dan lantai 6 ...................................... 39

Gambar 4.7 Penempatan balok atap ............................................................... 39

Gambar 4.8 Dimensi dan penulangan kolom bujur sangkar untuk lantai 1

sampai dengan lantai 4 ............................................................... 40

Gambar 4.9 Dimensi dan penulangan kolom lingkaran untuk lantai 1

sampai dengan lantai 4 ............................................................... 41

Gambar 4.10 Dimensi dan penulangan kolom persegi panjang untuk lantai 1

sampai dengan lantai 4 ............................................................... 41

Gambar 4.11 Dimensi dan penulangan kolom bujur sangkar untuk lantai 5

sampai dengan lantai 7 ............................................................... 42

Gambar 4.12 Dimensi dan penulangan kolom lingkaran untuk lantai 5

sampai dengan lantai 7 ............................................................... 42

Gambar 4.13 Dimensi dan penulangan kolom bujur sangkar untuk lantai 5

sampai dengan lantai 7 ............................................................... 43

Gambar 4.14 Penempatan kolom bujur sangkar ............................................... 43

Gambar 4.15 Penempatan kolom lingkaran ..................................................... 44

Gambar 4.16 Penempatan kolom persegi panjang ........................................... 44

Gambar 4.17 Capacity ratio kolom bujur sangkar ........................................... 54

Gambar 4.18 Capacity ratio kolom lingkaran .................................................. 54

Gambar 4.19 Capacity ratio kolom persegi panjang........................................ 55

Gambar 4.20 Kolom dan balok yang ditinjau .................................................. 57

Gambar 4.21 Grafik perbandingan simpangan struktur arah-x ........................ 58

Gambar 4.22 Grafik perbandingan simpangan struktur arah-y ........................ 59

Gambar 4.23 Grafik perbandingan gaya aksial kolom ..................................... 60

Gambar 4.24 Grafik perbandingan momen kolom arah-x ................................ 61

vi

Gambar 4.25 Grafik perbandingan momen kolom arah-y ................................ 62

Gambar 4.26 Grafik perbandingan gaya geser kolom arah-x ........................... 63

Gambar 4.27 Grafik perbandingan gaya geser kolom arah-y ........................... 64

Gambar 4.28 Grafik perbandingan momen balok ............................................ 65

Gambar 4.29 Grafik perbandingan gaya geser balok ....................................... 66

Gambar 4.30 Grafik perbandingan capasity ratio kolom ................................. 67

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung untuk

beban gempa .................................................................................. 12

Tabel 2.2 Faktor keutamaan gempa ............................................................... 13

Tabel 2.3 Koefisien Situs, Fa ......................................................................... 15

Tabel 2.4 Koefisien situs, Fv ......................................................................... 16

Tabel 2.5 Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons

Percepatan pada perioda 1 detik .................................................... 17

Tabel 2.6 Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons

percepatan pada perioda pendek .................................................... 17

Tabel 2.7 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk sistem penahan gaya gempa ............. 17

Tabel 2.8 Simpangan antar lantai ijin (Δa) .................................................... 23

Tabel 4.1 Syarat lebar balok induk berdasarkan tinggi balok ....................... 45

Tabel 4.2 Syarat lebar balok anak berdasarkan tinggi balok ......................... 45

Tabel 4.3 Syarat dimensi penampang terpendek kolom bujur sangkar ......... 46

Tabel 4.4 Syarat dimensi penampang terpendek kolom persegi panjang ...... 46

Tabel 4.5 Syarat rasio dimensi kolom persegi ............................................... 46

Tabel 4.6 Syarat rasio dimensi kolom persegi panjang ................................. 47

Tabel 4.7 Syarat rasio tulangan ..................................................................... 47

Tabel 4.8 Syarat jumlah tulangan longitudinal pada kolom lingkaran .......... 47

Tabel 4.9 Data gempa desain spektra indonesia ............................................ 50

Tabel 4.10 Data periode vs percepatan ............................................................ 51

Tabel 4.11 Tabulasi data periode vs percepatan sesuai ts dan t0 ...................... 51

Tabel 4.12 Gaya geser dasar dengan metode statik dan dinamis .................... 52

Tabel 4.13 Simpangan struktur arah-x ............................................................. 55

Tabel 4.14 Simpangan struktur arah-y ............................................................. 56

Tabel 4.15 Perbandingan simpangan struktur arah-x ...................................... 57

Tabel 4.16 Perbandingan simpangan struktur arah-y ...................................... 58

Tabel 4.17 Perbandingan gaya aksial kolom ................................................... 59

Tabel 4.18 Perbandingan momen kolom arah-x .............................................. 60

Tabel 4.19 Perbandingan momen kolom arah-y .............................................. 61

Tabel 4.20 Perbandingan gaya geser kolom arah-x ......................................... 62

Tabel 4.21 Perbandingan gaya geser kolom arah-y ......................................... 63

Tabel 4.22 Perbandingan momen balok .......................................................... 64

Tabel 4.23 Perbandingan gaya geser balok ..................................................... 65

Tabel 4.24 Perbandingan capasity ratio kolom ............................................... 66

viii

DAFTAR NOTASI

a : tinggi blok tegangan persegi ekivalen

Ag : luas penampang komponen struktur tekan

As : luas tulangan tarik

Ast : luas total tulangan

A’s : luas tulangan tekan

b : lebar balok

c : jarak dari serat tekan terjauh ke sumbu netral

c1 : dimensi kolom persegi atau persegi ekivalen,yang diukur dalam arah

bentang dimana momen ditentukan

c2 : dimensi kolom persegi atau persegi ekivalen,yang diukur dalam arah

bentang dimana momen ditentukan yang diukur dalam arah tegak lurus

terhadap c1

Cd : faktor pembesaran defleksi

Cs : koefisien respon seismik

d’ : jarak dari serat tekan terjauh ke pusat tulangan tekan longitudinal

Es : modulus elastisitas baja

Fa : faktor amplikasi getaran untuk periode pendek

Fv : faktor amplikasi getaran untuk periode 1 detik

fy : kuat leleh baja tulangan longitudinal

f’c : kuat tekan beton

h : tinggi balok

hx : tinggi dari dasar sampai tingkat x

Ie : faktor keutamaan

L : panjang bentang

lo : panjang, yang diukur dari muka joint sepanjang sumbu komponen

struktur, dimana tulangan transversal khusus harus disediakan

Mn : momen lentur nominal

Mu : momen terfaktor pada penampang

N : jumlah tingkat

ix

Nn : kekuatan nominal penampang

Nu : gaya aksial terfaktor

Pn : kekuatan aksial nominal penampang

Pn,max : nilai Pn maksimum yang diperbolehkan

Po : kekuatan aksial nominal pada eksentritas nol

Pu : gaya aksial terfaktor; diambil sebagai positif untuk tekan dan negatif

untuk tarik

R : faktor modifikasi respon

So : spasi pusat ke pusat tulangan transversal dalam panjang lo

S1 : parameter percepatan batuan dasar periode 1 detik

Sa : parameter percepatan respon spektral

SD1 : parameter percepatan respons spektral pada perioda 1 detik

SDS : Parameter percepatan spektrum respons desain perioda pendek

SM1 : parameter percepatan spektral pada periode 1 detik

SMS : parameter percepatan spektral pada periode pendek

SS : percepatan batuan dasar peiode pendek

T : periode

Ta : periode fundamental pendekatan

V : gaya geser dasar

W : Berat seismik efektif

ξt : regangan tarik neto dalam lapisan terjauh baja tarik longitudinal pada

kuat nominal, tidak termasuk regangan akibat dari prategang efektif,

rangkak, susut, dan suhu

Δ : simpangan antar lantai

Δa : simpangan antar lantai ijin

Øc : faktor reduksi kuat tekan

Øb : faktor reduksi kuat lentur

ρ : rasio tulangan