Keruntuhan akibat gempa pada aplikasi perencanaan portal dengan prinsip daktilitas penuh

Keruntuhan akibat gempa pada aplikasi perencanaan portal dengan prinsip daktilitas penuh. Penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan untuk mengetahui letak, urutan, dan jumlah sendi plastis yang terjadi pada model portal tiga lantai dengan dua kaki di wilayah gempa tiga, yang direncanakan menurut prinsip daktilitas penuh sesuai SK SNI T-15-1991-03, serta untuk mengetahui besar beban gempa yang dapat meruntuhkan portal tersebut jika terlanda gempa cukup besar. Penelitian dilaksanakan dengan menghitung kekuatan (momen kapasitas) balok dan kolom portal yang dimensi dan penulangannya telah direncanakan sesuai prinsip daktilitas penuh (dengan faktor jenis struktur K=1). Selanjutnya dihitung pula kombinasi beban (berupa momen perlu dan gaya aksial perlu) yang bekerja pada portal, akibat beban mati, beban hidup dan beban gempa. Jika momen perlu yang timbul pada balok atau kolom portal sama atau lebih besar daripada momen kapasitasnya, maka balok atau kolom tersebut tidak mampu menahan beban, sehingga berakibat retak-retak dan terbentuk sendi plastis pertama. Pada keadaan ini, beban gempa diperbesar lagi, sehingga momen perlu yang timbul pada balok atau kolom yang lain akan melampaui momen kapasitasnya, dan berakibat terbentuk sendi plastis ke-dua. Dengan cara sama, beban gempa diperbesar lagi sedemikian rupa, sehingga secara berturut-turut akan terjadi sendi plastis ke-tiga, ke-empat, dan seterusnya sampai portal runtuh. Hasil penelitian ini menunjukkan, bahwa portal yang direncanakan dengan K = 1 tersebut akan terjadi sendi plastis (retak) pertama kali pada ujung balok Lantai 2 dengan K = 2,939 atau beban gempa sebesar 87,52 kN, sendi plastis ke-dua pada ujung balok Lantai 3 dengan K = 3,225 atau beban gempa sebesar 96,03 kN, dan sendi plastis terakhir sebelum runtuh yaitu ke-sebelas pada ujung balok atap dengan K = 4,70 atau beban gempa sebesar 139,96 kN. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa kolom portal yang ditinjau ternyata lebih kuat daripada baloknya,sehingga sesuai dengan prinsip strong column weak beam pada perencanaan daktilitas penuh.

Kata kunci : Momen kapasitas, sendi plastis, portal runtuh.

PENDAHULUAN

Keterbatasan lahan untuk bangunan di daerah perkotaan, menimbulkan kecenderungan untuk membangun gedung-gedung bertingkat tinggi. Pembangunan gedung bertingkat ini menuntut perancang struktur untuk lebih teliti dan lebih berhati-hati, karena harus mempertimbangkan faktor keselamatan gedung secara menyeluruh, baik keselamatan bagi gedung itu sendiri, penghuni gedung, dan penghuni di sekitar gedung. Khususnya untuk daerah Surakarta, menurut PPKGURG (1987) termasuk wilayah gempa 3, maka bahaya gempa yang terjadi cukup besar. Dengan demikian gedung yang dibangun di Surakarta harus benar-benar diperhitungkan dengan cermat, agar

jika terjadi suatu musibah (misalnya gempa bumi), gedung tersebut masih tetap aman / tidak mengalami keruntuhan.

Berkaitan dengan keselamatan gedung, penghuni gedung, dan penghuni di sekitar gedung, serta rasa kepedulian terhadap para perancang sruktur, maka penulis mencoba untuk meneliti tentang kemungkinan keruntuhan pada suatu portal yang direncanakan sesuai prinsip daktilitas penuh menurut SK SNI T-15-1991-03, jika terlanda gempa bumi yang cukup besar.

Untuk keperluan tersebut di atas, maka penelitian ini diperlukan batasan-batasan sebagai berikut:

1). Portal yang ditinjau untuk diteliti berupa portal 3 lantai, yang direncanakan dengan prinsip daktilitas penuh, dan terletak di daerah Surakarta (termasuk wilayah gempa 3).

2). Struktur portal terbuat dari beton bertulang dengan mutu beton f’_c = 20 MPa, mutu baja tulangan f_y = 300 MPa.

3). Beban yang bekerja pada portal berupa beban mati, beban hidup dan beban gempa. Beban gempa ini dihitung dengan cara analisis statik ekivalen menurut PPKGURG (1987).

4). Beban gempa untuk meruntuhkan portal hanya diperhitungkan bekerja dari arah kiri ke kanan, sampai portal runtuh.

Adapun tujuan penelitian tentang keruntuhan portal ini dijelaskan sebagai berikut:

1). Untuk mengetahui letak dan urutan terbentuknya sendi plastis pada portal rencana.

2). Untuk mengetahui berapa jumlah sendi plastis yang akan terbentuk pada portal (sebelum portal runtuh), jika terjadi gempa bumi pada portal rencana.

3). Untuk mengetahui kekuatan portal, yaitu berapa besar beban gempa yang dapat meruntuhkan portal rencana tersebut.

Penelitian ini diharapkan bermanfaat bagi perancang bangunan maupun bagi perkembangan ilmu beton, yaitu :

1). Bagi para perancang bangunan, dapat dipakai sebagai bahan pertimbangan tentang kekuatan struktur portal yang telah direncanakan.

2). Bagi perkembangan ilmu beton, dapat memberikan sumbangan ilmu analisis struktur untuk diterapkan pada teori kekuatan batas pada perencanaan portal beton bertulang.

TINJAUAN PUSTAKA

Perencanaan Portal

Perencanaan portal dengan prinsip daktilitas penuh dilaksanakan dengan batasan berikut :

a). Beban gempa dihitung berdasarkan faktor jenis struktur K = 1.

b). Semua balok dipasang sendi plastis pada kedua ujungnya dengan jarak 2h dari muka kolom.

c). Untuk kolom Lantai 1 (ujung bawah), dan kolom lantai paling atas (ujung bawah dan ujung atas), dipasang sendi plastis dengan jarak l_o sebagai berikut :

l_o≥h (untuk N_u [ 0,3.A_g.f’_c) (1)

l_o≥1,5.h (untuk N_u > 0,3.A_g.f’_c) (2)

l_o≥1/6 x tinggi bersih kolom (3)

l_o≥400 mm (4)

d). Momen perlu (M_u) dan luas tulangan (A_s) pada balok dibatasi sebagai berikut :

Pada ujung balok : M_u⁽⁺⁾ ≥0,5 x M_u^(-) (5)

1,4.b.d/f_y [ A_s [ 7.b.d/f_y (6)

Pada lapangan balok : M_u⁽⁺⁾ ( dan M_u^(-) ) ≥ 0,25 x M_u,maks (7)

1,4.b.d/f_y [ A_s [ 7.b.d/f_y (8)

e). Untuk menjamin terbentuknya sendi plastis, maka tulangan geser/begel pada daerah sendi plastis tersebut dibuat lebih rapat daripada daerah lapangan.

Momen Kapasitas Balok dan Kolom

Momen kapasitas dari suatu struktur merupakan batas kekuatan momen pada struktur yang ditinjau. Jika struktur menahan beban perlu (kombinasi dari momen akibat beban mati, beban hidup, dan beban gempa) yang lebih besar daripada momen kapasitas-nya, maka struktur tersebut tidak mampu menahan beban sehingga retak (terbentuk sendi plastis). Besar momen kapasitas ini bergantung pada dimensi struktur, jumlah tulangan, serta mutu bahan yang dipakai pada strukrur.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan terhadap model portal yang direncanakan penulangannya dengan prinsip daktilitas penuh ini dapat diambil beberapa kesimpulan berikut :

1). Sendi plastis pertama pada portal rencana, akan terjadi pada ujung kanan balok Lantai 2, kemudian sendi plastis ke-2 pada ujung kanan balok Lantai 3, dan sendi plastis terakhir terjadi pada ujung kiri balok Lantai atap.

2). Jika terjadi gempa pada portal rencana, maka sebelum portal runtuh akan terbentuk sendi plastis yang berjumlah 11 buah.

3). Portal masih bersifat elastis, jika belum terbentuk sendi plastis pertama, atau beban gempa lebih kecil dari 87,52 kN dan lendutan lantai atap lebih kecil dari 4,10 cm.

4). Jika beban gempa lebih besar dari 87,52 kN, maka portal akan bersifat plastis dengan lendutan semakin besar, dan pada beban gempa mencapai 139,96 kN, lendutan akan mencapai maksimal sebesar 13,30 cm. Pada keadaan ini portal akan segera runtuh.

5). Portal rencana tersebut sesuai dengan prinsip strong column weak beam, dan bersifat cukup daktail (liat), dengan faktor daktilitas = 3,244. μ

Saran

Beberapa saran yang perlu disampaikan berhubungan dengan tinjauan keruntuhan portal, yaiyu sebagai berikut :

1). Dalam merancang struktur bangunan gedung, hendaknya ditinjau pola keruntuhan portalnya, sehingga dapat diketahui kekuatan gedung yang bersangkutan apabila dilanda gempa.

2). Perlu diteliti lebih lanjut tentang pengaruh kekuatan buhul (sambungan balok dan kolom) terhadap pola keruntuhan portal gedung.

3). Untuk pengembangan lebih lanjut, perlu pula diteliti tentang perbedaan bentuk keruntuhan portal akibat beban gempa dengan analisis statik ekivalen dan analisis dinamis.