1.1 Latar Belakang Masalah - · PDF fileLaporan Tugas Akhir ... perhitungan khusus contohnya...

Laporan Tugas Akhir

Pemanfaatan Material Bambu sebagai Material I-1

Bangunan Sederhana di Daerah Rawan Gempa

Bab 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Bangunan sederhana mayoritas jumlahnya dibandingkan bangunan kompleks. Bangunan

sederhana disini adalah bangunan yang tidak didesain dan dilaksanakan dengan

perhitungan khusus contohnya bangunan rumah tinggal. Hal ini semakin diperburuk

kondisinya pada daerah terpencil dimana bangunan sederhana hampir tidak terjamah

dengan tenaga ahli dalam mendirikan bangunan. Penduduk umumnya membangun

rumah secara swadaya berdasarkan pengalaman yang mereka punya. Oleh karena itu

apabila terjadi gempa bumi jenis bangunan ini dapat menghasilkan korban yang lebih

banyak akibat kerusakan dari bangunan tersebut.

“Earthquake never kill people, it’s a bad engineering practice that kills people”

Kejadian gempa Yogyakarta membuka mata bagi pemerintah dan para-para insinyur

serta masyarakat atas kelalaian mereka baik dalam cara mendirikan bangunan sederhana

atau rumah di daerah gempa, termasuk kebijakan atau regulasi dari pemerintah untuk

mendirikan bangunan sederhana. Dalam survei yang diadakan di wilayah yang terkena

gempa seperti Aceh dan Yogyakarta, banyak bangunan yang dibangun tanpa

memperhatikan kesatuan struktural bangunan yang sempurna agar aliran beban dapat

berjalan sebagaimana mestinya. Untuk mendirikan bangunan sederhana tahan gempa

dapat dilakukan dengan cara sederhana dengan memperhatikan detailing bangunan agar

dapat menjaga suatu integritas struktur bangunan agar dapat menyelamatkan bangunan.

Dalam Tugas Akhir ini ditinjau daerah Pancer, Banyuwangi, Jawa Timur sebagai daerah

kajian. Daerah ini juga sebagai studi bersama ITB-Fachohsule Erfurt Jerman. Daerah ini

pernah mengalami kejadian gempa, yang hingga menyebabkan terjadinya Tsunami pada

tahun 1994 yang diperlihatkan pada pada Gambar 1.1. Daerah ini termasuk dalam

daerah gempa yang umum dimiliki oleh daerah pantai selatan Indonesia. Daerah Pancer

terletak dalam Zona 5 berdasarkan peta wilayah gempa Indonesia SNI 03-1726-2002

sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 1.2.

Laporan Tugas Akhir

Pemanfaatan Material Bambu sebagai Material I-2


Pada daerah Pancer yang merupakan suatu perkampungan nelayan, seperti pada daerah

terpencil lainnya, umumnya bangunan rumah tinggal di daerah tersebut tidak memiliki

kemampuan dalam melayani beban gempa. Gambar 1.3. a dan b merupakan contoh

rumah eksisting yang berada pada daerah tersebut. Bangunan-bangunan yang didirikan

pada daerah tersebut umumnya dibangun dengan swadaya masyarakat setempat tanpa

bantuan dari tenaga ahli dalam mendirikan bangunan.

Gambar 1.1. Beberapa daerah yang pernah mengalami gempa besar di Indonesia

Gambar 1.2. Wilayah gempa Indonesia berdasarkan SNI 03-1726-2002

Draft Tugas Akhir

William (15002152)

Rizal Kurniady (15002147)

I-3

Gambar 1.3. Bangunan rumah eksisting di daerah Pancer dengan menggunakan

material kayu (kiri) dan batu bata (kanan)

Mengingat bahwa karakteristik daerah Pancer banyak dijumpai di berbagai daerah

lainya di Indonesia Di penulisan tugas akhir ini diharapkan dapat memberikan

kontribusi berupa masukan saat membangun bangunan sederhana contohnya

masukan berupa konfigurasi bangunan, jenis sambungan yang digunakan, dan

material alternatif yang digunakan.

1.2. Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan Tugas Akhir adalah untuk mengetahui potensi material lokal

sebagai alternatif material bangunan dan meninjau kinerja material tersebut dalam

suatu sistem struktur bangunan sederhana. Dimana kinerja yang ditinjau adalah

kekuatan dan kelayanan struktur dari material lokal tersebut.

Dengan meninjau dasar permasalahan yang ada diharapkan penulisan tugas akhir ini

dapat menghasilkan suatu pilihan material alternatif yang sekaligus dapat

mengakomodir keadaan ekonomi masyarakat dan keadaan lingkungan.

1.3. Ruang Lingkup

Ruang lingkup pembahasan tugas akhir ini dibatasi pada:

- Pembahasan pada karya tulis ini akan dikhususkan untuk wilayah Pancer, sebuah

kampung nelayan di selatan Banyuwangi, dan pembahasan mengenai material

dan metoda pembangunan akan disesuaikan dengan sumber daya dan keinginan

rakyat pada wilayah tersebut.

- Perencanaan Pembebanan berdasarkan Pedoman Perencanaan Pembebanan

Untuk Rumah dan Gedung (SKBI 1.2.53.1987).

- Perencanaan gempa berdasarkan Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa

Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002).

- Aspek-aspek yang ditinjau :

o Kapasitas material

o Kapasitas sistem struktur (elemen dan sambungan)

o Perilaku keruntuhan struktur

Draft Tugas Akhir

William (15002152)


I-4

1.4 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan ini bertujuan untuk memberikan gambaran secara garis besar

mengenai isi Tugas Akhir yang akan dibahas berdasarkan setiap bab yang akan ada

pada laporan Tugas Akhir. Sistematika pembahasan Tugas Akhir ini adalah sebagai

berikut:

BAB 1 PENDAHULUAN

Berisi latar belakang masalah, tujuan penulisan, ruang lingkup, sistematika penulisan

dan metoda analisis dari Tugas Akhir ini.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Didalam Tujuan Pustaka menguraikan tentang kriteria pembebanan gempa dan

konsep perencanaan bangunan tahan gempa, analisis struktur dengan meroda elemen

hingga, pengenalan material bambu dan aplikasinya, korelasi parameter tanah, serta

sistem perhitungan biaya bangunan didalam Tugas Akhir ini.

BAB 3. PEMODELAN DAN ANALISIS STRUKTUR

Bab ini merupakan bahasan tugas akhir secara teoritis dan konseptual. Dimulai dari

perancangan bentuk dan pemilihan material prototipe bangunan berdasarkan faktor

sosial budaya serta sifat material yang dipilih, hingga ke desain elemen struktur dan

sambungan secara empiris maupun teoritis. Bab ini juga membahas desain pondasi

dan perkiraan biaya bangunan yang disesuaikan dengan kondisi lapangan.

BAB 4. PENGUJIAN LABORATORIUM

Bab ini menguraikan hasil pengujian laboratorium dari komponen-komponen

pembentuk bangunan yaitu portal dan kuda-kuda atap. Pengujian ini akan

memastikan bahwa struktur yang dibuat dapat berfungsi sesuai rancangan, dan

bahwa teori-teori mengenai kekuatan struktur dapat diterapkan.

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi kesimpulan yang dapat diambil dari seluruh kegiatan Tugas Akhir ini dengan

menitik beratkan pada penggunaan material bambu, baik dari saat perancangan

maupun saat pengujian. Selain itu juga berisi saran penulis dalam pengembangan

material bambu sebagai bahan bangunan.

1.5 Metoda Analisis

Tugas akhir ini dibuat untuk mengetahui potensi material bambu dan meninjau

kinerjanya dalam sebuah sistem struktur termasuk sambungannya. Untuk mencapai

tujuan tugas akhir ini, suatu bentuk kerangka struktural dirancang berdasarkan

bentuk struktur yang umum digunakan oleh masyarakat. Selanjutnya, gaya-gaya luar

yang diidentifikasi dari letak bangunan dan pembebanan tambahan yang dikenakan

Draft Tugas Akhir

William (15002152)


I-5

pada struktur. Kemudian dengan menggunakan simulasi software dapat diperoleh

gaya dalam yang harus dipikul tiap-tiap komponen struktur.

Kekuatan material bambu dapat diketahui melalui pengujian dalam laboratorium.

Data kekuatan material ini selanjutnya menjadi dasar untuk mengetahui kebutuhan

dimensi masing-masing elemen struktur. Beberapa spesimen sistem struktur juga

dibuat untuk mengetahui potensi material bambu sebagai kerangka struktur tersebut.

Dari pengujian terhadap spesimen ini akan diketahui perilaku keruntuhan struktur

bambu serta kinerja sistem sambungan yang diterapkan pada struktur bambu.

Secara umum, langkah pelaksanaan tugas akhir ini diperihatkan dalam diagram alir

pada Gambar 1.4

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pelaksanaan tugas akhir ini berkaitan

dengan analisis struktur dan desain adalah sebagai berikut:

1. Analisis beban gempa akan dilakukan dengan metoda respons spektra input

berdasarkan Tata Cara Perencanaan ketahanan Gempa Rumah dan Gedung SNI

03-1726-2002 pada software analisa struktur.

2. Sambungan akan didesain menggunakan baut dan tali ijuk berdasarkan literatur

kajian konstruksi bambu, dan dibuatnya suatu model kerangka bangunan untuk

melihat perilaku sambungan akibat pembebanan pada model tersebut, dan

memastikan bahwa sambungan-sambungan tersebut dapat dibuat dengan mudah.

3. Desain pondasi juga ikut diperhitungkan, diaman jenis pondasi yang digunakan

adalah jenis pondasi setempat.

4. Penentuan jenis tanah akan dilakukan berdasarkan nilai kohesi (c) dan sudut

geser tanah (Ø) yang didapat dari hasil uji tanah, dan nilai-nilai tersebut akan

dikolerasikan menggunakan tabel korelasi untuk mendapatkan nilai N-SPT yang

akan digunakan untuk menentukan jenis tanah.

D

raft

Tu

ga

s A

kh

ir

Wil

liam

(1

50

02

15

2)

Riz

al K

urn

iad

y (

15

00

214

7)

I-6

Ga

mb

ar

1.4

Dia

gra

m A

lir

Tu

ga

s A

kh

ir

Draft Tugas Akhir

William (15002152)


I-7

Penggunaan material dan bentuk sistem struktur dan metoda pelaksanaan konstruksi

juga dibatasi oleh faktor-faktor berikut yang timbul dari hasil diskusi kelompok

masyarakat pada daerah kajian:

Bahan – bahan bangunan yang dapat digunakan beserta harganya dapat dilihat

pada Tabel 1.1

Kemampuan ekonomi masyarakat tidak dapat diidentifikasi secara eksplisit pada

diskusi yang dilakukan di daerah tersebut, namun sebagian masyarakat mengaku

membangun rumah mereka sendiri dengan material yang diperoleh secara

swadaya seperti bambu yang tumbuh secara liar, genteng dan batu bata yang

dibuat sendiri. Sebagian penduduk lainnya membeli material dan bahan

bangunan untuk membangun rumah mereka sendiri dengan bantuan warga

setempat. Sehingga dapat dikatakan secara rata-rata kemampuan ekonomi mereka

relatif sangat rendah, sehingga penggunaan alat-alat konstruksi yang canggih

serta material yang setara dengan bangunan perkotan tidak memungkinkan.

Meski sebagian masyarakat mau menggunakan bangunan bambu, namun

sebagian lagi menanggapinya dengan pesimis. Alasan yang diberikan untuk

pesimisme mereka cukup logis berdasarkan pengalaman mereka menggunakan

bambu berkaitan dengan usia layan bambu yang relatif kecil tanpa pengawetan

(2-3 tahun) dan pandangan masyarakat yang menganggap bangunan bambu

sebagai bangunan kelas dua.

Draft Tugas Akhir

William (15002152)


I-8

Tabel 1.1Harga Satuan Bahan Bangunan Kab. Banyuwangi Jawa Timur

No Jenis Bahan Satuan Upah Bahan Jumlah

1 Pekerjaan Tanah

Pembersihan Lapangan m² 7.768 7.768

Galian Tanah Biasa m³ 13.979 13.979

2 Pondasi

Aanstamping batu Kali m³ 23.166 51.480 74.646

Upah Pasang batu Kali m³ 79.622 79.622

Pasang Batu kali 1:3 m³ 88.407 88.407

3 Atap

Rangka Atap untuk atap Genteng m² 3.546 21.450 24.996

Rangka Atap untuk atap Seng m² 5.548 56.342 61.890

Memasang kaso dan reng m² 3.463 3.463

4 Penutup Atap

Atap Genteng Biasa m² 10.182 22.712 32.894

Atap seng rangka kayu m² 5.548 56.342 61.890

genteng biasa m² 5.091 16.088 21.179

seng gelombang BJLS 30, 60 x 300 cm m² 5.548 56.342 61.890

6 Lantai

Keramik 10 x 20 m² 12.727 45.378 58.105

Keramik 30 x 30 m² 12.727 45.378 58.105

7 Plesteran

Plesteran beton d=10 mm m² - 9.181 9.181

Upah Plesteran d=10 mm m² 9.181 9.181

Upah Plesteran d=6 mm m² 6.635 6.635

Harga Predeksi

8 Kolom dan Balok

bambu per batang buah - 7.000

panel anyaman bambu m2 10.000

*) Berdasarkan harga Journal of Material Building

Construction, Kabupaten Banyuwangi Jawa timur

Laporan Tugas Akhir

Pemanfaatan Material Bambu sebagai Material II-5


amplitude getaran yang ditentukan oleh kondisi awal dari sistem. Hubungan

antara waktu getar ( perioda T), dengan frekuensi dapat dinyatakan sebagai

berikut :

2T (detik) (2- 8)

Subtitusi persamaan (2-7) kedalam persamaan (2-3), didapat :

02 kxmx (2- 9)

Sehingg

a didapatkan :

k

m (2- 10)

adalah frekuensi natural dari sistem tersebut dengan satuan rad/detik.

22 f

T(dari persamaan (2-8)) (2- 11)

Dari persamaan (2-11) dan (2-10), diperoleh perioda struktur sebagai berikut:

22

n

mT

k (2- 12)

2.1.2 Pemodelan Sistem Struktur

Dalam dinamika struktur, jumlah koordinat bebas diperlukan untuk menetapkan

susunan atau posisi sistem pada setiap saat, yang berhubungan dengan jumlah derajat

kebebasan (degrees of freedom). Pada umumnya struktur berkesinambungan

(continuous structure) mempunyai tak hingga derajat kebebasan. Namun dengan

proses idealisasi atau seleksi, sebuah model yang tepat dapat mereduksi jumlah

derajat kebebasan menjadi suatu jumlah diskrit.

Dalam analisis dinamik, struktur berderajat kebebasan tunggal dapat dimodelkan

sebagai sistem dengan koordinat perpindahan tunggal. Sistem berderajat kebebasan

tunggal ini dapat dijelaskan secara tepat dengan model matematis pada gambar 2.15

yang mempunyai elemen-elemen sebagai berikut :

Laporan Tugas Akhir



a. Elemen massa, m , yang menyatakan massa dan sifat inersia dari struktur.

b. Elemen pegas, k , yang menyatakan gaya balik elastis dan kapasitas energi

potensial dari struktur.

c. Elemen redaman, c , yang menyatakan sifat geseran dan kehilangan energi

struktur.

d. Gaya pengaruh, ( )F t , yang menyatakan gaya luar yang bekerja pada sistem

struktur.

Gambar 2. 2 Sistem Struktur Berderajat Kebebasan Satu

mk

c )(tF

)(tx

Gambar 2.3 Model Matematis untuk Sistem Berderajat Kebebasan Satu

Formulasi persamaan gerak untuk sistem dengan satu derajat kebebasan dapat

diperoleh dengan prinsip keseimbangan dari gaya-gaya yang bekerja pada sistem,

yaitu gaya luar, dan gaya-gaya lainnya yang terjadi akibat adanya gerakan-gerakan

pada sistem tersebut. Persamaan gerak dari keseimbangan gaya yang ada pada sistem

tersebut dapat ditulis sebagai berikut :

( ) ( ) ( ) ( )my t cy t ky t F t (2- 13)

dengan ( )y t adalah percepatan, ( ) y t adalah kecepatan, dan ( )y t adalah perpindahan.

Dari persamaan (2-42) tersebut dapat diperoleh gaya inersia, redaman, dan kekakuan

elastik dari persamaan berikut :

( ) Imy t F (2- 14)

1x

1k

)(1 tF 1m

Laporan Tugas Akhir



( ) Dcy t F (2- 15)

( ) Sky t F (2- 16)

sehingga dapat diperoleh persamaan :

( )I D SF F F F t (2- 17)

dimana IF , DF , dan SF berturut-turut adalah gaya inersia, redaman, dan elastik, dan

( )F t adalah beban dinamik.

2.1.3 Respon Spektra dan Respon Spektra Desain

Respon Spektra adalah respon maksimum (perpindahan, kecepatan dan percepatan

sistem berderajat tunggal yang mempunyai kekakuan (k), redaman (c), dan massa(m)

tertentu dan beban dinamik tertentu (p(t)).

Respon spektra desain adalah respon spektra yang telah disederhanakan dengan

pendekatan statistik sehingga kurva respon spektra dapat diwakili oleh garis tertentu.

Respon spektra yang dipakai dalam desain menurut Tata cara Perencanaan

Banguynan Tahan Gempa Untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1726-2002) adalah

respon spektra percepatan degan perioda.

2.2 KRITERIA PERENCANAAN PEMBEBANAN

2.2.1. Perencanaan Pembebanan Gempa

Berdasarkan Tata Cara Perencanaan ketahanan Gempa Rumah dan Gedung SNI 03-

1726-2002 daerah tersebut terletak pada wilayah gempa Zona 5. Dalam perencanaan

beban gempa akan digunakan dengan menggunakan metoda Respon Spektra,

walaupun bangunan dalam Tugas Akhir ini digolongkan dalam jenis bangunan

beraturan yang dapat digunakan dengan metoda statik ekuivalen dalam perencanaan

beban gempa pada bangunan. Namun dengan menggunakan metoda Respon Spektra

jauh dapat mewakili bentuk beban gempa karena beban gempa pada dasarnya

merupakan jenis beban yang dinamis. Respon Spektra merupakan pembebanan yang

dinamis.

Laporan Tugas Akhir



Gambar 2.4. Respon Spektra Wilayah Gempa 5 berdasarkan SNI 03-1726-2002

2.2.2 Arah Pembebanan Gempa

Dalam perencanaan struktur gedung, arah utama pengaruh Gempa Rencana harus

ditentukan sedemikian rupa, sehingga memberi pengaruh terbesar terhadap unsur-

unsur subsistem dan sistem struktur gedung secara keseluruhan.

Untuk mensimulasikan arah pengaruh Gempa Rencana yang sembarang terhadap

struktur gedung, pengaruh pembebanan gempa dalam arah utama yang ditentukan

harus dianggap efektif 100% dan harus dianggap terjadi bersamaan dengan pengaruh

pembebanan gempa dalam arah tegak lurus pada arah utama pembebanan tadi, tetapi

dengan efektifitas besar gaya gempa yang terjadi dibanding dengan arah utama hanya

sebesar 30%.

2.2.3 Perencanaan Beban-Beban dan Kuat Terfaktor

Dengan menyatakan kekuatan ultimit suatu struktur gedung dan pembebanan ultimit

pada struktur gedung itu berturut-turut sebagai :

Ru = Rn (2-18)

Qu = Qn (2-19)

di mana adalah faktor reduksi kekuatan, Rn adalah kekuatan nominal struktur

gedung, adalah faktor beban dan Qn adalah pembebanan nominal pada struktur

gedung tersebut, maka menurut Perencanaan Beban dan Kuat Terfaktor harus

dipenuhi persyaratan keadaan batas ultimit sebagai berikut :

Ru Qu (2-20)

Dengan menyatakan beban mati nominal sebagai Dn, beban hidup nominal sebagai

Ln dan beban gempa nominal sebagai En, maka Perencanaan Beban dan Kuat

Laporan Tugas Akhir



Terfaktor harus dilakukan dengan meninjau pembebanan ultimit pada struktur

gedung sebagai berikut:

-Untuk kombinasi pembebanan oleh beban mati dan beban hidup :

Qu = D Dn + L Ln (2-21)

-Untuk kombinasi pembebanan oleh beban mati, beban hidup dan beban gempa:

Qu = D Dn + L Ln + E En (2-22)

di mana D, L dan E adalah faktor-faktor beban untuk beban mati nominal, beban

hidup nominal dan beban gempa nominal, yang nilai-nilainya ditetapkan dalam

standar pembebanan struktur gedung dan/atau dalam standar beton atau standar baja

yang berlaku. Dn merupakan jenis beban mati, Ln merupakan jenis beban hidup dan

En merupakan beban gempa.

2.3 Analisa Struktur Dengan Metoda Elemen Hingga

Metoda elemen hingga (Finite Element Method) adalah suatu metoda numerik dalam

penyelesaian persoalan dengan cara pendekatan menggunakan elemen diskrit.

Metoda elemen hingga membagi benda kontinu (balok/kolom/pendel) menjadi

elemen-elemen yang jumlahnya terhingga atau terbatas.

Metoda elemen hingga digunakan oleh piranti lunak analisa struktur seperti SAP,

ETABS dan SAFE untuk mendapatkan gaya dalam elemen struktur dari input

geometri struktur dan geometri elemen struktur serta parameter mekanis material

elemen struktur.

Elemen yang digunakan untuk analisis struktur adalah elemen garis dengan dua titik

nodal, yakni titik nodal i dan j, yang terletak pada kedua ujung elemen seperti pada

Gambar 2.3.

Laporan Tugas Akhir



Gambar 2.5. Elemen Batang Sederhana

Gambar 2.3 menunjukkan sebuah elemen batang yang diberi label (m) dengan 6

derajat kebebasan yang menjadi dasar metoda analisa struktur untuk batang dalam

bidang 2 dimensi.

Keterangan Gambar 2.3 adalah sebagai berikut:

qi adalah beban luar yang terjadi atas batang i-j.

Fn (n=1~6) menunjukkan gaya-gaya dalam yang terjadi di titik nodal akibat

beban luar qi.

n (n=1~6) menunjukkan perpindahan yang terjadi pada titik nodal akibat

beban luar qi.

adalah sudut kemiringan elemen batang terhadap sumbu struktur XY.

Langkah-langkah penyelesaian untuk mendapatkan gaya dalam nodal pada Gambar

2.3 adalah:

1. Merakit matriks kekakuan elemen lokal [S]m

2. Menghitung matriks kekakuan elemen [k]m terhadap sumbu struktur

3. Merakit matriks kekakuan struktur [K]s

4. Penentuan gaya-gaya ujung elemen

5. Merakit vektor beban ekivalen {P}s

6. Penyelesaian [K]s{X}s = {P}s

7. Menentukan gaya-gaya dalam ujung elemen

Laporan Tugas Akhir



1. Merakit matriks kekakuan elemen lokal [S]m

Pada elemen batang pada Gambar 2.5, matriks kekakuan elemen lokal [S]m

terdefinisi:

L

EI4

L

EI60

L

EI2

L

EI60

L

EI6

L

EI120

L

EI6

L

EI120

00L

EA00

L

EAL

EI2

L

EI60

L

EI4

L

EI60

L

EI6

L

EI120

L

EI6

L

EI120

00L

EA00

L

EA

]S[

22

2323

22

2323

m (2-23)

Dimana:

E adalah nilai modulus elastisitas material batang

A adalah luas penampang

I adalah momen inersia penampang

L adalah panjang batang

2. Menghitung matriks kekakuan elemen [k]m terhadap sumbu struktur

Matriks kekakuan elemen [k]m terhadap sumbu sistem struktur diperoleh dari

persamaan:

[k]m = [T]mT [S]m [T]m (2-24)

Dimana:

[T]m =

100000

0cossin000

0sincos000

000100

0000cossin

0000sincos

mm

mm

mm

mm

(2-25)

Dan [S]m terdefinisi menurut (2-17)

3. Merakit matriks kekakuan struktur [K]s

Matriks kekakuan struktur [K]s tersusun dari matriks kekakuan elemen

[k]m.Penyusunan matriks kekakuan struktur [K]s dilakukan dengan memperhatikan

penjumlahan kekakuan pada titik pertemuan antara batang satu dengan batang yang

lain.

Laporan Tugas Akhir



Pada penyusunan matriks kekakuan struktur [K]s dengan indeks derajat kebebasan

struktur:

K1313 = (k6

44+k7

11); K1414 = (k6

55+k722); K1515 = (k

666+k

733)

K1314 = (k6

54+k7

21); K1315 = (k6

64+k731); K1413 = K1314; K1513 = K1315

4. Penentuan gaya-gaya ujung elemen kondisi terkekang penuh

Penentuan gaya ujung elemen pada koordinat struktur melibatkan transformasi

koordinat beban dan gaya dalam seperti pada Gambar 2.5.

Penyelesaian umum dalam menentukan FEM, FEN, dan FEV adalah

mux41 lq2

1FENFEN (2-27)

2

muy63 lq12

1FEMFEM (2-28)

muy52 lq2

1FEVFEV (2-29)

Selanjutnya gaya dalam pada nodal dalam koordinat global {P}m dinyatakan dengan:

m

T

mm FEFTP (2-30)

Dimana:

{P}m menyatakan matriks gaya dalam pada nodal dalam koordinat global

[T]m adalah matriks transformasi yang terdefinisi menurut (2-25)

{FEF}m adalah matriks penjumlahan antara gaya ekivalen pada nodal akibat

gaya luar pada bentang dengan gaya ekivalen pada nodal akibat beban luar

yang bekerja pada titik-titik nodal yang dinyatakan dengan:

{FEF}m= -{FE}m + nodal

mP (2-31)

- {FE}m adalah gaya ekivalen pada nodal (FEM, FEN, FEV) akibat

gaya luar pada bentang

-nodal

mP adalah gaya luar yang terjadi pada nodal yang ditinjau

Laporan Tugas Akhir



Gambar 2.7. Transformasi koordinat dalam menentukan gaya ekivalen

struktur

5. Merakit vektor beban ekivalen {P}s

Dengan memperhatikan posisi derajat kebebasan struktur pada tiap elemen, dapat

dirakit beban ekivalen titik-titik kumpul dari distribusi beban-beban ujung elemen

terkait titik kumpul.

Perakitan vektor beban ekivalen ini dilakukan seperti perakitan matriks kekakuan

struktur, dimana dilakukan penjumlahan atas komponen matriks gaya-gaya ujung

elemen {P}m yang memiliki indeks derajat kebebasan struktur yang sama. Pada

Gambar 2.4,

P13 = P6

4 + P7

1

P14 = P6

5 + P7

2

P15 = P6

6 + P7

3

?m

FEN1

FEV2

FEM3

Ym

FEN4

FEV5

FEM6

Xm

qu

?m

FEN1

FEV2

FEM3

FEN4

FEV5

FEM6

quxquy

?m

P*1

P*2

P*3

quxquy

P*4

P*5

P*6

Laporan Tugas Akhir



6. Penyelesaian [K]s{X}s = {P}s

Dengan [K]s dan{P}s diketahui dari langkah-langkah perhitungan sebelumnya, dapat

diketahui {X}s yang menunjukkan perpindahan dan putaran sudut titik-titik nodal

pada struktur melalui persamaan:

[K]s{X}s = {P}s (2-32)

Penyelesaian persamaan di atas dapat menggunakan cara DEKOMPOSISI atau

eliminasi GAUSS. Pada tugas akhir ini, penyelesaian persamaan di atas dilakukan

oleh software SAP 2000 v9 pada proses running program.

7. Menentukan gaya-gaya dalam ujung elemen

Gaya dalam ujung elemen dinyatakan dengan {F}m. Penentuan gaya dalam ujung

elemen dilakukan melalui persamaan:

mmmm SFEF (2-33)

dimana:

{F}m adalah matriks yang menyatakan gaya dalam ujung elemen dalam

koordinat lokal

{FE}m adalah matriks yang menyatakan gaya ekivalen (FEM, FEN, FEV)

pada nodal akibat gaya luar pada bentang

{S}m adalah matriks kekakuan elemen lokal

{ }m adalah matriks yang menyatakan deformasi elemen lokal yang didapat

dari:

{ }m=[Tm]{X}m (2-34)

dengan:

- [T]m adalah matriks transformasi yang terdefinisi menurut (2-25)

- {X}m adalah matriks deformasi elemen pada koordinat global yang

didapat dari matriks deformasi struktur {X}s

Pada Gambar 2.7. komponen-komponen {X}6 pada titik pertemuan 8 adalah:

X6

4 = X13

X6

5 = X14

X6

6 = X15

2.3.1 Metoda Elemen Hingga pada Program SAP 2000 v9

Pada program SAP yang digunakan untuk analisa struktur pada tugas akhir ini,

analisanya dilakukan secara 3 dimensi. Pada analisa 3 dimensi, langkah-langkah

Laporan Tugas Akhir



penyelesaiannya sama namun ada 6 derajat kebebasan pada tiap titik nodal sehingga

komponen matriks elemen dan struktur menjadi lebih banyak.

Input geometri struktur dan sifat material didapat dari data material bambu dan

geometri prototipe model struktur dan penyelesaian langkah-langkah perhitungan

hingga menghasilkan deformasi dan gaya dalam sepenuhnya dilakukan oleh

program.

2.4 Konsep Dasar Bangunan tahan Gempa

Tujuan utama dalam merencanakan bangunan tahan gempa adalah melindungi

bangunan agar dapat menyelamatkan jiwa manusia, mengurangi secara maksimal

kecelakaan yang dapat terjadi.

2.4.1 Batasan-Batasan dalam Perencanaan dan Pelaksanaan

Mengenai kerusakan struktur yang terjadi, dari hasil pengamatan lapangan di

Indonesia dan di luar negeri (1979-2004) (Mencegah Kerusakan Bangunan Akibat

Gempa dan Tsunami, Suswandojo Siddiq, Peneliti Utama Bid. Stuktur dan Teknologi

Gempa, Puslitbang Permukiman, Bandung 2005) penyebab keruntuhan pada

bangunan akibat dari beban gempa yang terjadi pada bangunan:

Faktor konfigurasi dan sistem struktur (tidak mengikuti kaidah struktur

bangunan tahan gempa, seperti keteraturan, kontinuitas, kesimetrisan pada

seluruh bagian bangunan)

Kurangnya kekakuan, kekuatan dan daktilitas struktur,

Lemahnya dan/atau tidak meratanya struktur lapisan tanah, daya dukung tanah-

fondasi dan daya dukung komponen-struktur fondasi.

Beberapa kaidah-kaidah yang perlu diperhatikan saat merencanakan bangunan tahan

gempa agar dapat meminimalisasikan kerusakan bangunan saat terjadinya gempa:

a. Denah Bangunan

Denah bangunan sebaiknya sederhana, simetris dan tidak terlalu panjang. Suatu

kesimetrisan bangunan dicapai agar jarak pusat kekakuan dengan pusat massa

bangunan dapat berhimpit sehingga menghasilkan eksentrisitasnya kecil dan

dapat meminimalisir terjadinya torsi pada bentuk prilaku struktrur bangunan. Dan

keuntungan lainnya adalah agar dalam menganalisis struktur lebih mudah dan

sederhana serta prilakunya lebih mudah dipredikisi.

Apabila bentuk bangunan terpaksa tidak dapat simetris bagian yang menonjol

konstruksinya sebaiknya dipisahkan dari bangunan utama.

Laporan Tugas Akhir



Gambar 2.8. Contoh bentuk denah bangunan simetris

Gambar 2.9. Denah bangunan tidak simetris

Letak suatu dinding penyekat, pintu serta jendela sebaiknya simetris terhadap

sumbu denah bangunan.

Laporan Tugas Akhir



Gambar 2.10. Letak pintu dan jendela yang simetris

b. Atap Bangunan

Konstruksi atap sebaiknya menggunakan bahan yang ringan dan sederhana.

Karena suatu massa bangunan mempengaruhi besar gaya gempa yang terjadi

pada bangunan.

Gambar 2.11. Konstruksi atap ringan

c. Pondasi

Bila pondasi terdiri dari batukali maka perlu dipasang balok pengikat/sloof

sepanjang pondasi tersebut. Untuk jenis Pondasi setempat perlu diikat kuat satu

sama lain dengan memakai balok pondasi. Dalam pelaksanaan tugas Akhir ini

dipilih menggunakan pondasi setempat dikarenakan bahwa beban akibat dinding

(panel bambu) cukup kecil. Pada bangunan di Tugas Akhir ini dianggap pondasi

kali setempat karena beban yang berasal dari dinding bisa dianggap mampu

ditahan oleh sloof bambu sendiri.

Laporan Tugas Akhir



a) Pondasi batu kali menerus

Gambar 2.12. Desain pondasi dalam menangani bahaya gempa

Kriteria desain struktural untuk keamanan yang harus dipenuhi adalah:

Kekakuan struktur harus dijaga, dapat dilakukan dengan menempatkan bresing

atau silang angin pada bagian-bagian perlemahan seperti tembok, sekeliling pintu

dan jendela, atau dengan menggunakan balok lintel pada bangunan beton

bertulang, juga harus ada ikatan angin pada rangka atap.

Kolom harus lebih kuat daripada balok, yakni keruntuhan balok harus

mendahului keruntuhan kolom.

Sambungan harus didesain lebih kuat daripada elemen struktur, yang berarti

keruntuhan elemen struktur harus mendahului keruntuhan sambungan.

Ikatan pada sambungan harus dapat menyatukan elemen struktur dengan

sempurna, sehingga tidak ada elemen yang lepas dari strukturnya.

Penyaluran beban dari elemen (balok/kolom/rangka) hingga ke pondasi lalu ke

tanah harus terjadi secara sempurna, misalnya dengan menyambungkan kolom ke

pondasi dengan ankur.

Laporan Tugas Akhir



Keseluruhan pembahasan mengenai desain di atas adalah untuk menghasilkan suatu

load path (aliran beban) yang sempurna dari setiap komponen non struktural (atap,

tembok, lantai) ke komponen struktural penumpang (balok anak, jika ada) ke

komponen struktural utama (balok, kolom) ke pondasi, sehingga beban tersebut

dapat dialirkan dengan baik ke tanah dasar agar tidak terjadi kegagalan struktur

bangunan.

Hal yang utama yang ingin dicapai agar dapat terbentuk load path seperti di atas

adalah integritas struktur. Struktur yang menyatu dengan sempurna tidak akan

memiliki elemen yang memikul beban sendiri. Setiap komponen struktur akan

menyalurkan beban yang diterimanya secara sempurna ke komponen struktur

lainnya, hingga ke pondasi. Integritas struktur dapat dilihat dari bentuk sistem

struktur, kekuatan setiap elemen serta detailing sambungan yang baik.

2.5 Bambu sebagai Material Bangunan

2.5.1 Latar Belakang

Pertumbuhan penduduk yang sangat pesat di Indonesia dan negara-negara lain

mengakibatkan peningkatan jumlah kebutuhan terhadap kayu sebagai bahan. Lebih

lagi penebangan kayu hutan yang kurang terkendali dapat membahayakan

kelestarian hutan ketersedian material kayu. Agar kelestarian hutan dapat

terpelihara, maka perlu dilakukan upaya untuk mencari alternatif bahan pengganti

kayu sebagai bahan bangunan maupun bahan perabot rumah tangga. Dengan

memperhitungkan berbagai keunggulan dan kelemahannya, bambu dapat

dipertimbangkan untuk dipakai sebagai pengganti kayu sebagai bahan bangunan

maupun perabot rumah tangga.

2.5.2 Keunggulan Bambu

Keunggulan bambu yakni mudah ditanam dan tidak diperlukan perlakuan secara

khusus serta masa produksi yang singkat mempermudah menghasilkan material

bambu yang siap pakai. Untuk melakukan budi daya bambu, tidak diperlukan

investasi yang besar, setelah tanaman sudah mantap, hasilnya dapat diperoleh

secara terus menerus tanpa menanam lagi. Budidaya bambu dapat dilakukan

sembarang orang, dengan peralatan sederhana dan tidak memerlukan bekal

pengetahuan tinggi.

Berbeda dengan pohon kayu hutan yang baru siap ditebang dengan kualitas baik

setelah umur 40-50 tahun, bambu dengan kualitas baik dapat diperoleh pada umur

3-5 tahun.

Bambu mempunyai kekuatan yang cukup tinggi, kuat tariknya dapat dipersaingkan

dengan baja. Sekalipun demikian kekuatan bambu yang tinggi ini belum

Laporan Tugas Akhir



dimanfaatkan dengan baik karena biasanya batang-batang struktur bambu

dirangkaikan dengan pasak atau tali yang kekuatannya rendah. Terjadi perlemahan

pada kekuatan sambungannya.

Dari keuntungan-keuntungan yang lebih daripada kayu hutan, karena sifatnya yang

sustainable dan harga beli bambu bisa dikatakan cukup murah. maka bambu

sangatlah potensial bagi pengganti bahan bangunan yang langka dan mahal.

Tabel 2.1 Kuat tarik dan tekan berbagai jenis bambu di Indonesia

Jenis Bambu Bagian Kuat tarik

(MPa)

Kuat tekan

(MPa)

Bambu Petung (Dendrocalamus asper) Pangkal

Tengah

Ujung

228

177

208

277

409

548

Bambu Tutul (Bambusa vulgaris) Pangkal

Tengah

Ujung

239

292

449

532

543

464

Bambu Galah (Gigantochloa verticilata) Pangkal

Tengah

Ujung

192

335

232

327

399

405

Bambu Apus (Gigantochloa apus) Pangkal

Tengah

Ujung

144

137

174

215

228

335

*) Bahan Kuliah Teknologi Bambu, Morisco, 2005

2.5.3 Kendala Pemakaian Bambu sebagai Bahan Material

Meskipun berpotensi untuk digunakan sebagai bahan bangunan namun bambu

mempunyai beberapa kendala dari daya tahan bambu hingga dalam fungsi

strukturnya :

1. Kendala pertama yaitu bambu mudah diserang bubuk, sehingga mengurangi

daya tahan dan kekuatan bambu itu sendiri.

Tanpa pengawetan bambu hanya dapat bertahan kurang 1-3 tahun jika langsung

berhubungan dengan tanah dan tidak telindungi terhadap cuaca. Namun bila

terlindungi terhadap cuaca dapat bertahan lebih dari 4-7 tahun. Untuk bambu

yang diawetkan daya tahan bambu lebih dari 15 tahun. Adapun bambu yang

diawetkan secara tradisional masih dapat bertahan hingga umur lebih dari 20

tahun.

Laporan Tugas Akhir



2. Kendala berikutnya menyangkut kekuatan sambungan bambu yang umumnya

sangat rendah mengingat perangkaian batang-batang struktur bambu seringkali

dilakukan secara konvensional menggunakan paku, pasak, atau tali ijuk.

Sambungan struktur bambu dengan paku dan pasak pada sejajar serat bambu

yang memiliki kekuatan geser rendah menjadikan bambu mudah pecah.

Penyambungan bambu memakai tali sanagat tergantung pada keterampilan

pelaksana. Kekuatan sambungan hanya didasarkan pada kekuatan gesek antara

tali dan bambu atau antara bambu yang satu dengan bambu lainnya. Dengan

demikian penyambungan bambu secara konvensional kekuatannya rendah.

Sehingga kekuatan bambu tidak dapat dimanfaatkan secara optimal. Pada saat

tali kendor akibat kembang susut bambu akibat perubahan temperatur, kekuatan

gesek akan turun. Oleh karena itu sambungan bambu menggunakan tali haruslah

diperiksa secara berkala agar tidak kendor.

3. Kendala ketiga sifat bambu yang mudah terbakar. Sekalipun ada cara-cara

untuk menjadikan bambu tahan terhadap api, namun biaya yang dikeluarkan

relatif cukup mahal.

4. Opini masayarakat ikut menjadi suatu kendala dalam kategori sosial, yang sering

menghubungkan bambu dengan material bagi kalangan orang miskin, sehingga

orang segan tinggal di rumah bambu karena takut menimbulkan opini sosial.

Untuk mengatasinya maka perlulah dilibatkan desain arsitektural agar bangunan

bambu yang dibuat terlihat menarik.

2.5.4 Teori Pengawetan Bambu

Material bambu apabila tidak diberi perlakuan khusus, mempunyai durabilitas yang

sangat rendah, dimana telah dijelaskan sebelumnya. Untuk menjaga umur bambu

maka diperlukan suatu metoda pengawetan. Berikut merupakan beberapa cara

pengawetan bambu:

1. Secara konvensional

Kumbang bubuk menyerang bambu karena ingin mengkonsumsi pati yang

terdapat pada bambu tersebut, maka solusi yang ditawarkan bagaimana memilih

atau menebang bambu dengan kandungan pati yang rendah.

Kita dapat memilih jenis bambu dengan kandungan pati yang rendah, misalnya

bambu apus atau bambu tali.

Juga untuk mendapat kandungan pati yang rendah kita dapat mengatur waktu

penebangan bambu, yaitu saat bertepatan dengan kandungan bambu pati

Laporan Tugas Akhir



didalam bambu rendah. Penebangan dianjurkan pada saat musim kemarau pada

saat bambu tidak mudah menyerap makanan dari tanah.

Cara lainnya dapat dilakukan dengan merendam bambu didalam kolam air

dalam kurun waktu 3-12 bulan, agar terjadi proses biologis yaitu fermentasi

pada pati yang terkandung di dalam bambu, sehingga hasil dari fermentasi ini

dapat larut di didalam air. Dengan demikian perendaman bambu didalam air

dapat munurunkan kadar pati di dalam bambu. Namun pati yang terdapat pada

bambu menjadikan kekuatan ikatan antar serat-seratnya, maka hilangnya

kandungan pati secara berlebihan akan menurunkan kekuatan bambu. Maka

dianjurkan pengawetan dilakukan tidak lebih dari 1 bulan.

2. Menggunakan bahan kimia

Dengan memasukan bahan kima yang dapat mematikan serangga dan jamur.

Dengan metoda gravitasi, tekan hidrostatis, dan juga kompresi. Pada bambu

yang baru saja ditebang yang masih lengkap dengan kulit, cabang-cabang serta

daun-daun. Penguapan kandungan air melewati air-air akan mengakibatkan

cairan pengawet terserap naik ke ujung. Cara pengawetan ini tidak mudah

pelaksanaannya dan keberhasilannya sulit untuk dicek.

Gambar 2.13. Pengawetan bambu dengan larutan kimia dengan menggunakan

metoda kompresi

2.5.5 Metoda Perangkaian Batang-Batang Bambu

Untuk struktur yang dibebani dengan gaya tekan tiang, maka pemakaian batang

bengkok/melengkung perlu dihindarkan agar tidak mudah pecah.

Laporan Tugas Akhir



Gambar 2.14. Tiang Penyangga Balok

Bambu mempunyai sifat mudah pecah jika dipaku oleh karena itu pemakaian paku

sebagai alat sambung pada batang struktur bambu harus dihindarkan, sebagai

penggantinya dapat digunakan kawat pengikat. Kawat pengikat pada rangkaian

batang-batang struktur perlu dipasang dengan tarikan kuat jangan sampai kendor.

Ikatan yang kendor akan mengakibatkan bambu mudah lolos. Ikatan yang kuat

ditandai dengan posisi kawat yang rata dengan batang horizontal.

Gambar 2.15. Ikatan antara batang-batang struktur

Untuk memperoleh posisi yang tepat seringkali bambu dipukul-pukul dengan martil.

Pada tiang yang sudah diberi beban berat penggeseran posisi tiang akan memperoleh

perlawanan gaya gesek antara tiang dengan landasannya. Pemukulan bambu yang

cukup keras pada bambu akan mengakibatkan bambu pecah, sehingga pangkal tiang

harus diusahakan agar bertepatan dengan buku-buku.

Laporan Tugas Akhir



Gambar 2.16. Pangkal tiang bambu

Bambu yang dibebani dengan tiang akan mudah pecah jika tumpuan tiang tidak

bertepatan dengan buku-buku. Apabila hal ini tidak dapat dihindarkan, maka balok

penyangga tiang perlu diisi dengan kayu yang dibulatkan dengan ukuran sesuai

dengan rongga bambu. Pengisi rongga bambu juga dapat dibuat dari bambu dengan

diameter yang lebih kecil ataupun mortar beton yang di curahkan kedalam ujung

buku ataupun bagian buku yang telah dilubangi terlebih dahulu.

Gambar 2.17. Ujung balok yang diisi untuk menyangga tiang

Laporan Tugas Akhir



Jenis-jenis kepala tiang yang diberi bentuk lurus atau miring yang mempunyai fungsi

dan tujuan masing-masing.

Gambar 2.18. Bentuk potongan ujung atas tiang

Bambu sebagai tiang penyangga terkadang ukurannya sedikit lebih kecil daripada

balok disangganya. Diperlukan dua batang bambu sebagai tiang penyangga. Untuk

ukuran tiang penyangga lebih besar dari balok, dapat dipasang lidah dari bilah

bambu. Agar balok bambu dapat ditumpu dengan baik, pada kepala tiang perlu

dipasang papan landasan dari kayu. Hubungan antar tiang penyangga dengan balok

yang disangganya, agar kokoh perlu diikat dengan tali kawat. Selain itu dapat pula

salah satu lidah dibuat lebih panjang, dan ditekuk merangkul balok, baru diikat

dengan tali kawat.

Gambar 2.19. Proses pemotongan ujung lidah ganda.

Laporan Tugas Akhir



Gambar 2.20. Potongan datar dengan lidah ganda sebagai penyangga balok dasar

Gambar 2.21. Tiang penyangga ganda dan dengan lidah tambahan

Gambar 2.22. Ikatan dengan tali kawat dan lidah panjang

Laporan Tugas Akhir



Rangkaian batang struktur dari bambu dengan tali kawat akan lebih kuat lagi jika

dilengkapi dengan pasak. Pasak ini dapat dibuat dari pangkal bambu yang sudah tua

dari bagian yang dekat dengan pangkal dan buku, sehingga kekuatannya tinggi serta

kembang susutnya rendah.

Gambar 2.23. Ikatan tiang penyangga dengan balok memakai tali kawat

dan pasak pada tiang

Gambar 2.24. Ikatan antara batang struktur vertikal

dan horisontal menggunakan pasak.

Berbagai sambungan batang-batang struktur secara tradisional sesuai dengan uraian

terdahulu pada umumnya hanya struktur ringan karena kekuatannya rendah. Aplikasi

cara tersebut pada kuda-kuda terbatas pada kuda-kuda dengan atap ringan, seperti

seng, asbes, jerami dan daun tebu. Adapun contoh aplikasi-aplikasi sambungan pada

kuda-kuda dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Laporan Tugas Akhir



Gambar 2.25. Bentuk rangka atap yang akan menggunakan

struktur bambu

Gambar 2.26. Detailing sambungan pada joint-joint pada rangka atap tersebut

2.5.6 Desain Elemen Struktur Bambu

Kuat bambu sangat dipengaruhi oleh keadaan lingkungan, kesuburan tanah, serta

lokasi tempat tumbuh. Oleh karena itu, perancangan struktur harus didasarkan pada

kekuatan bambu dengan. Penghematan dapat dilakukan jika pengujian sampel dapat

dilaksanakan. Kiranya perlu juga diperhatikan mengenai pembatasan lendutan.

Menurut Tular dan Sutidjan (1961), modulus elastisitas E bambu berkisar antara

9807 – 29420 MPa, tetapi untuk perancangan digunakan E sebesar 29420 MPa.

Tabel 2 menyajikan kuat batas dan tegangan ijin bambu secara umum untuk desain.

Laporan Tugas Akhir



Tabel 2.2 Kuat batas dan tegangan ijin bambu

Macam

Tegangan

Kuat Batas

(MPa)

Tegangan Ijin Kayu

(MPa)

Tarik 98-392 29

Lentur 69-294 10

Tekan 25-98 8

E Tarik 9807-29420 19,6 x 103

Gambar 2.27. Potensi bambu dalam memikul beban berat

2.6 Perhitungan Korelasi Parameter Tanah

Untuk menghitung daya dukung pondasi maka diperlukan suatu parameter-parameter

tanah, yang di dapat dari pengujian laboratorium dan pengujian di lapangan. Namun

karena keterbatasannya waktu, tenaga dan peralatan maka beberapa parameter tanah

tidak dapat diambil di lapangan seluruhnya. Maka berdasarkan pengalaman serupa

beberapa ahli-ahli tanah membuat suatu korelasi nilai-nilai parameter tanah agar

dapat merepresentasikan suatu paramater tanah yang ingin dicari.

Laporan Tugas Akhir



Tabel 2.3 Korelasi Parameter Tanah untuk Tanah Pasir

(non-kohesif)

Tabel 2.4 Korelasi Parameter Tanah untuk Tanah Lempung (kohesif)

Dalam penentuan jenis tanah berdasarkan peraturan gempa beberapa parameter tanah

yang belum diketahui akan di korelasikan menggunakan kedua tabel diatas ( Tabel

2.4 dan Tabel 2.5). Korelasi ini digunakan untuk menentukan besar nilai N- SPT

pada jenis tanah pasir dan lempung yang didapat dari lapangan sebelumnya.

Setelah melakukan korelasi parameter tanah tersebut, akan dilakukan penentuan jenis

tanah berdasarkan peraturan Tata Cara Perencanaan ketahanan Gempa Rumah dan

Gedung SNI 03-1726-2002 agar dapat menentukan jenis respons spektra yang akan

digunakan pada pemodelan beban gempa sesuai dengan kriteria-kreteria pada daerah

tinjauan.

Laporan Tugas Akhir



Tabel 2.5 Jenis-jenis tanah berdasarkan SNI 03-1726-2002

2.7 Estimasi Biaya Bangunan

Perhitungan volume pekerjaan dan harga satuan pekerjaan akan memenuhi hal-hal

berikut:

- Berdasarkan harga bahan bangunan dan upah pekerja sesuai dengan kondisi

setempat.

- Spesifikasi dan cara pengerjaan setiap jenis pekerjaan sesuai dengan standar

yang berlaku di Indonesia.

- Berdasarkan gambar teknis dan rencana kerja dan syarat-syarat

- Dalam perhitungan bahan telah ditambahkan toleransi sebesar 10-20%

- Pengerjaan dilakukan dengan cara manual

Dalam melakukan perhitungan harga satuan pekerjaan, dilakukan parameter-

parameter berikut ini:

1. Angka Indeks adalah faktor pengali atau koefisien sebagai dasar perhitungan

bahan bangunan dan upah kerja.

2. Harga Satuan Pekerjaan adalah biaya upah pekerja dengan atau tanpa harga

bahan bangunan untuk satuan pekerjaan tertentu.

3. Satuan pekerjaan adalah satuan jenis kegiatan konstruksi bangunan yang

dinyatakan dalam satuan panjang, luas, volume, atau unit.

Namun dalam Tugas Ahir ini akan dilakukan perhitungan estimasi biaya bangunan

secara sederhana, tanpa memperhitungakan secara detail. Hanya bagian struktural

dan beberapa bagian non struktural.

2.8 Tipe Sambungan Bambu

Setiap struktur merupakan rangkaian bagian-bagian tunggal yang harus disambungkan

satu sama lain, biasanya pada ujung batang dengan berbagai macam cara. Fungsi

utama dari sambungan adalah untuk membuat suatu kesatuan utuh agar maksud dari

kontinuitas aliran beban dapat terlaksana dengan baik.

Laporan Tugas Akhir



Yang umum dipakai dalam dunia konstruksi teknik sipil alat sambung menggunakan

baut dan las. Namun untuk bangunan bambu umumnya menggunakan alat sambung

berupa tali ijuk, dan beberapa sambungan untuk bangunan bambu yang telah tersentuh

dengan modernisasi menggunakan alat sambung baut.

Untuk sambungan baut mempunyai dua prilaku transfer beban yang umumnya terjadi

yaitu tipe Friksi dan tipe Tumpu.

1. Tipe Friksi, bila suatu baut dipasang dengan tarik awal spesifikasi, akan ada

pratekan awal di antara potongan-potongan yang digabungkan, seperti terlihat

dalam Gambar 2.26. kemudian akan terjadi transfer beban-beban tarik pelat P

seperti Gambat 2.26 melalui gesekan, dan mungkin tidak ada tumpuannya

tangkai baut terhadap sisi lobang. Sampai gaya gesek T teratasi, kekuatan geser

baut dan kekuatan tumpu pelat tidak mempengaruhi kemampuan mentransfer

beban dalam arah melintang bidang geser diantar pelat-pelat. Diagram benda

bebas untuk mentransfer beban-beban pada suatu sambungan dengan baut

pratarik diperlihatkan dalam Gambar 2.26.

2. Tipe Tumpu, bila suatu baut atau pasak dipasang untuk mencegah baut terlepas

keluar. Beban akan ditransfer dengan dengan tumpuan tangkai baut terhadap sisi

lobang. Dari diagram benda bebas pada setiap baut tersebut dapat diperhatikan

bahwa transfer diantara pelat sebenarnya terjadi melalui gaya geser pada baut itu.

Gesekan antara pelat dapat diabaikan. Tipe tumpu ini berupa baut yang berfungsi

untuk mentransfer beban dari penampang yang satu dengan yang lain dengan

menggunakan baut yang disisipkan ke dalam lobangnya yang dibuat kedua

potongan penampang tersebut seperti Gambar 2.27

Laporan Tugas Akhir



Gambar 2.28. Tipe Sambungan Friksi

*) ket pen = baut

Gambar 2.29. Tipe Sambungan Tumpu

Dalam Tugas Akhir ini sambuangan baut yang terdapat pada model struktur bambu

merupakan tipe sambungan tumpu dimana baut tidak dikencangkan dengan suatu

spefisikasi tertentu yang dapat menyebabkan gaya tekan akibat pengencangan

tersebut. Dihindarkannya tipe sambungan friksi untuk mengantisipasi tertekannya

bambu dalam arah tegak lurus penampang bambu yang merupakan sisi terlemah

dalam penampang bambu.

Laporan Tugas Akhir

Pemanfaatan Material Bambu sebagai Material III-1


BAB 3

PEMODELAN DAN ANALISIS STRUKTUR

3.1 Pengembangan Prototipe

Pengembangan prototipe bangunan dilakukan berdasarkan pengamatan akan

bangunan eksisting serta sistem struktur yang digunakan. Meski dilakukan

berdasarkan prinsip-prinsip dasar bangunan tahan gempa berkaitan dengan kekuatan,

kekakuan, daktilitas, dan integritas struktur, namun prototipe bangunan sebisa

mungkin dirancang tanpa mengubah bentuk bangunan eksisting. Tujuannya adalah

agar konsep-konsep bangunan yang timbul dari pembahasan Tugas Akhir ini dapat

diterapkan tanpa banyak mengubah cara membangun masyarakat setempat.

3.1.1 Aspek Material

Hal pertama yang menjadi pertimbangan adalah kendala finansial yang dimiliki oleh

sebagian besar masyarakat pancer, sehingga banyak diantara mereka membangun

rumahnya dengan mengambil material dari alam atau membuat sendiri. Berdasarkan

pengamatan yang dilakukan di lapangan, dapat disimpulkan bahwa material

bangunan utama yang paling dapat digunakan dan cukup banyak digunakan adalah

bambu. Material lokal ini banyak tersedia di alam dan dapat dibeli dengan murah.

Namun masyarakat pancer menganggap bahwa rumah bambu memiliki kelemahan,

yakni dari segi umur layan, kekuatan, dan keamanan selain juga pandangan

masyarakat mengenai bambu sebagai material kelas dua. Umur layan dapat diatasi

dengan metoda pemanenan dan pengawetan. Masalah estetika akan menjadi prioritas

kedua yang dapat dikorbankan jika bangunan yang dirancang memiliki harga murah,

serta dapat memenuhi aspek fungsionalitas bangunan.

Pada bangunan eksisting, material dinding banyak menggunakan anyaman bambu.

Jika ingin memperoleh kenyamanan yang dimiliki oleh rumah batu, dinding dapat

menggunakan anyaman bambu yang diplester. Ide pemanfaatan bambu plester

belakangan mulai diterima oleh masyarakat, namun akan memiliki banyak masalah

dalam aplikasinya, terutama berkaitan dengan ikatan antara plester dengan bambu.

Selain itu juga biaya yang diperlukan tentunya lebih tinggi dibandingkan tanpa

plesteran.

Dengan material bambu yang ringan sebagai komponen struktur utama, respon

bangunan terhadap gempa bumi akan tergantung material atap yang digunakan.

Masyarakat wilayah Pancer banyak menggunakan atap genteng dan seng. Atap

genteng lebih berat sehingga respon gempanya lebih besar, sehingga pemilihan jenis

material penutup atap sebaiknya perlu dipertimbangkan.

Laporan Tugas Akhir



Dalam perencanaan, perlu diperhatikan kemampuan bambu dalam menahan beban

sehubungan dengan orientasi serat bambu. Serat bambu tersusun searah sumbu

batang, sehingga bambu menjadi kuat menahan tarik dan tekan searah sumbu batang,

namun sangat lemah jika mengalami tekan atau tarik arah tegak lurus sumbu batang

(penampang terjepit). Gambar 3.1 menunjukkan perilaku kegagalan batang bambu

akibat tekanan dari arah tegak lurus serat. Tekan seperti ini dapat terjadi misalnya

pada pertemuan antara balok dan kolom pada portal seperti Gambar 3.2

Gambar 3.1 Kegagalan akibat tekan tegak lurus serat

3.1.2 Sistem Struktur

Desain sistem struktur bangunan menekankan pada aspek kontinuitas aliran beban.

Kontinuitas berarti beban dapat mengalir secara sempurna dari sumber beban hingga

ke tanah. Kontinuitas pada sistem struktur timbul dari kekuatan dan integritas

struktur bangunan. Kekuatan struktur lahir dari kekuatan komponen rangka struktur

bangunan, sementara integritas lahir dari pembentukan sistem sambungan yang baik,

dan ikatan antara komponen struktural dan non-struktural bangunan. Kontinuitas

aliran beban akan terganggu bila kekuatan elemen struktur kurang sehingga aliran

beban terputus pada elemen struktur, atau karena sambungan kurang kuat atau ada

kesalahan dalam desain sehingga gagal mentransfer beban dari satu elemen ke

elemen struktur yang lain.

Aspek lain yang juga menjadi prinsip pembentukan sistem struktur adalah masalah

daktilitas bangunan. Struktur yang daktail adalah struktur yang mampu mengalami

deformasi yang relatif besar sebelum runtuh. Penggunaan material bambu dengan

penempatan orientasi elemen bangunan (balok dan kolom) secara tepat dapat

menjamin hal ini, karena material bambu bersifat getas jika ditekan dari arah tegak

lurus serat material (penampang terjepit) dan bersifat daktail jika gaya yang terjadi

searah serat material (penampang tertarik/tekan).

Laporan Tugas Akhir



Faktor lain adalah mengenai kekakuan bangunan. Aspek kekakuan mensyaratkan

deformasi yang terjadi pada bangunan harus relatif kecil untuk menghindari

kerusakan sistem sambungan dan kerusakan pada komponen non struktural. Cara

memberikan kekakuan dalam Tugas Akhir ini adalah dengan memberikan bresing

yang dapat membantu menahan gaya lateral dan memperpendek panjang tekuk bebas

elemen struktur.

Pemilihan bentuk sistem struktur bangunan akan tampak pada model Gambar 3.3

Bentuk tersebut dipilih karena merupakan bentuk yang paling umum di kalangan

masyarakat. Pemberian bresing pada atap dan kaki bangunan bertujuan untuk

memberi kekakuan pada struktur untuk membatasi deformasi bangunan.

3.1.3 Sambungan

Sambungan adalah titik pertemuan satu elemen struktur dengan elemen struktur yang

lain. Kegagalan struktur pada sambungan dapat berakibat fatal yakni runtuhnya

beberapa komponen struktur secara bersamaan pada titik sambungan tersebut yang

dapat mengakibatkan keruntuhan keruntuhan struktur secara keseluruhan.

Pada bangunan eksisting, maupun pada bangunan bambu pada umumnya,

sambungan menggunakan ikatan dengan tali rotan atau ijuk yang seringkali

diperkuat dengan pasak atau paku dalam pemasangannya. Sambungan seperti ini,

meski mungkin kuat menahan geser hingga batas tertentu, namun kekuatannya tidak

dapat diukur dan sangat tergantung keahlian orang yang membuat ikatan. Konsep

pengembangan prototipe bangunan dari segi sistem sambungan adalah dengan

menggunakan sambungan jenis ini untuk sambungan yang perlu menahan posisi

saja, dan menggunakan batang bambu tambahan serta baut untuk jenis-jenis

sambungan yang menahan geser. Gambar 3.2 memberikan deskripsi mengenai jenis-

jenis sambungan untuk mempertahankan kontinuitas aliran gaya yang menjadi

konsep dalam pengembangan prototipe bangunan.

Gambar 3.2a menunjukkan bahwa ada sambungan yang menahan geser sehingga

perlu di desain dengan memperhitungkan kekuatan dan jumlah alat sambung seperti

baut. Selain itu juga ada sambungan yang hanya menahan posisi komponen struktur

karena kekuatan sambungan tersebut hanya bergantung pada kekuatan material atau

karena sambungan tersebut hanya berfungsi menyatukan elemen struktur untuk

mempertahankan arah aliran gaya.

Laporan Tugas Akhir



Gambar 3.2a Konsep sambungan pada portal bidang

Gambar 3.2b Foto sambungan pada portal

Pada Gambar 3.2b ditunjukkan tiga alat sambung yang digunakan, yakni tali, baut,

dan batang bambu yang dikombinasikan agar sambungan dapat mengalirkan beban

dengan baik. Keterangan jenis sambungan yang digunakan pada Gambar 3.2b yakni:

Laporan Tugas Akhir



Sambungan 1: Sambungan yang hanya menggunakan tali

Sambungan yang hanya menggunakan tali didesain digunakan untuk

menahan posisi bambu agar arah aliran gaya yang terjadi tidak berubah. Pada

titik sambungan ini, gaya yang terjadi tidak menggeser sambungan atau dapat

terjadi gaya-gaya yang menggeser sambungan namun besarnya tidak

signifikan untuk diperhitungkan.

Sambungan 2: Sambungan menggunakan tali, baut, dan batang bambu

tambahan dengan tidak memperhitungkan kekuatan sambungan baut

Pada sambungan jenis ini, baut dan tali hanya berfungsi sebagai pengikat

yang mempertahankan posisi batang sehingga arah aliran gaya tetap terjaga.

Pada Gambar 3.2b, terjadi gaya simetris yang menekan batang balok

tambahan sehingga gaya geser yang terjadi sepenuhnya ditahan oleh kuat

tekan batang bambu tambahan. Tali berfungsi sebagai pengikat yang

mempertahankan posisi batang agar tidak selip sehingga arah aliran gaya

tetap terjaga dan dapat diantisipasi dengan baut dan batang bambu tambahan.


tambahan dengan memperhitungkan kekuatan sambungan baut.

Fungsi sambungan baut dan batang bambu di sini adalah untuk menahan

gaya geser yang terjadi dari tekanan batang pengaku di atasnya. Fungsi tali

adalah untuk mencegah perubahan posisi batang sehingga arah aliran gaya

dapat dipertahankan.

Ketiga alat sambung dengan dengan konfigurasi di atas dapat dipergunakan di

seluruh struktur dengan memperhatikan arah aliran gaya yang terjadi.

3.1.4 Aspek Arsitektur Bangunan

Dalam tugas akhir ini, aspek arsitektur bangunan berarti memberikan ruang yang

cukup untuk memfasilitasi fungsi bangunan. Pada gambar 3.3, antisipasi keperluan

arsitektur diberikan dengan memberikan ruang bebas di tengah bangunan yang dapat

digunakan untuk fungsi rumah tinggal maupun pasar.

3.2 Permodelan Struktur Bangunan

Permodelan dalam Tugas Akhir ini melingkupi permodelan kerangka struktural

bangunan. Permodelan dilakukan dengan menggunakan program SAP dengan

memodelkan komponen bangunan yang berfungsi sebagai komponen struktural

sebagai frame dan komponen non-struktural sebagai beban mati.

Pemodelan struktur pada tugas akhir ini adalah struktur bangunan tiga dimensi

dengan tipe portal terbuka tanpa dinding. Rangka atap juga dimodelkan bersama

Laporan Tugas Akhir



kerangka struktur, yakni karena atap bangunan menyambung pada kolom dengan

sempurna, tidak diletakkan begitu saja.

Pondasi menggunakan umpak beton sehingga akan dimodelkan sebagai perletakan

sendi. Sambungan dimodelkan sebagai sambungan kaku, dan dalam penerapannya

akan didesain sebagai sambungan kaku, dalam arti sambungan ini ikut berkontribusi

dalam mengalirkan beban sebagai bagian dari rangka struktur bangunan.

Beban gempa selalu diperhitungkan memiliki besar 100% pada arah x dan 30 % pada

arah y, serta sebaliknya. Karena itu pemodelan dilakukan 3 dimensi, seperti pada

Gambar 3.3.

1,5

m1 m

2,5

m

a) Tampak depan

b) Tampak Samping

Gambar 3.3 Model struktur bangunan

Laporan Tugas Akhir



c) Tampak 3D

Gambar 3.3 Model struktur bangunan (lanjutan)

3.3. Pembebanan

Konsep pembebanan yang direncanakan dalam perencanaan struktur diambil

berdasarkan Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung SKBI-

1.3.53.1987. Beban-beban yang direncanakan adalah beban mati (dead load), beban

mati tambahan (super imposed dead load), beban hidup (live load), dan beban gempa

(earthquake load). Perincian beban-beban tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Beban Mati (Dead Load)

Beban mati yaitu berat dari seluruh bagian dari suatu struktur yang bersifat

tetap. Beban mati yang diperhitungkan adalah berat sendiri dari masing-masing

elemen struktur seperti balok, kuda-kuda, dan kolom. Berat sendiri pada desain

bangunan sederhana ini berasal dari berat sendiri material bambu jenis bambu

tali untuk digunakan dalam pemodelan dengan bambu = 700 kg/m3.

Laporan Tugas Akhir



2. Beban Mati Tambahan (Super Imposed Dead Load)

Beban mati tambahan (super imposed dead load) yaitu berat mati tambahan

yang muncul akibat beban-beban mati yang bukan merupakan elemen

struktural. Beban mati tambahan yang digunakan pada struktur antara lain

beban atap berupa penutup atap berupa genteng dengan reng dan usuk/kaso, per

m2 bidang atap sebesar 50 kg/m

2

3. Beban Hidup (Live Load)

Beban hidup adalah beban yang berasal dari orang maupun barang yang dapat

berpindah, atau mesin dan peralatan serta komponen yang tidak merupakan

bagian yang tetap dalam struktur yang dapat diganti selama masa hidup dari

struktur tersebut. Pada struktur ini, beban hidup tidak dimodelkan karena

penempatan beban hidup pada ruang bebas tidak membebani struktur.

4. Beban Gempa (Earthquake Load)

Beban gempa adalah semua beban pada struktur atau bagian struktur yang

menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa tersebut. Seperti yang

telah dijelaskan pada bab sebelumnya, struktur ini direncanakan terhadap

gempa kuat pada wilayah gempa 5 di menurut Tata Cara Perencanaan

Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2003), dan

perencanaan dilakukan dengan perhitungan respons spektra.

Parameter tanah yang digunakan adalah jenis tanah yang diambil pada titik

pengambilan di sekitar area Pancer. Tabel 3.1 menunjukkan data-data hasil uji

karakteristik tanah beserta klasifikasinya.

Tabel 3.1 Hasil Uji Parameter Tanah di beberapa titik kajian

No Titik Point Sudut Geser (PSI) Jenis tanah Korelasi N-SPT Klasifikasi SNI

1 Pulau Merah 36,68° 0,071 kg/cm² Pasir 31 Sedang

2 TPI 38,41° 0 kg/cm² Pasir 35 Sedang

3 Portal 31,53° 0,116 kg/cm² Pasir 13 Lunak

4 Haliman 8° 7,742 kg/cm² 1585,68 psf Lempung 6,5 Lunak

Kohesi

Melihat Tabel 3.1 maka untuk melakukan pemodelan secara konservatif maka

dipilih jenis tanah lunak untuk zona 5 gempa berdasarkan SNI 03-1726-2003.

5. Beban Hujan

Untuk bangunan sederhana (contoh : rumah tinggal) bekerja beban hujan yang

bekerja pada atap bangunan. Beban hujan terbagi rata per m2 bidang datar

Laporan Tugas Akhir



berasal dari beban air hujan sebesar (40-0.8 ) kg/m2, dimana adalah sudut

kemiringan atap. Atap pada prototipe memiliki kemiringan = 26° , sehingga

qH = 19.2 kg/m2 diambil qH = 20 kg/m

2

Rekapitulasi pembebanan struktur yang digunakan dalam perencanaan struktur dapat

dilihat dari Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Rekapitulasi Pembebanan

No Jenis Beban Simbol

Besar

Beban Keterangan

1 Beban Mati D 700 kg/m³ Berat Material Bambu tali

2

Beban Mati

Tambahan SI

1,566 kg Gording Berat Terpusat pada Joint

50 kg/m² Genteng beserta kasaunya

3 Beban Hidup L 0 Beban langsung menerus ketanah

4 Beban Hujan H 20 kg/m² Atap dengan sudut 26°

5 Beban Gempa E Zona Gempa 5 jenis tanah lunak

3.3.1 Modelisasi Beban Gempa

Pembebanan gempa dilakukan dengan metoda respons spektra dengan menggunakan

respons spektra gempa zona 5 untuk jenis tanah lunak seperti Gambar 3.4. Faktor-

faktor yang digunakan adalah:

Faktor redaman, R = 1.6 (struktur elastis)

Faktor keutamaan struktur = 1 (bangunan rumah sederhana)

Gambar 3.4 Respon spektra gempa zona 5 untuk tanah lunak

Laporan Tugas Akhir



Respon spektra ini akan digunakan sebagai input untuk memodelkan beban gempa

pada analisa struktur.

3.3.2 Kombinasi Pembebanan

Pada perencanaan struktur, beban-beban yang ada harus dikombinasikan dengan

faktor-faktor tertentu sehingga akan menghasilkan beban ultimate sebagai dasar

perencanaan untuk kekuatan bangunan. Kombinasi beban rencana yang digunakan

dalam perencanaan struktur sesuai dengan spesifikasi pada Minimum Design Loads

for Buildings and Other Structures, ASCE 7-95. Kombinasi pembebanan yang

diterapkan pada analisis struktur untuk mengetahui kekuatan struktural bangunan

adalah sebagai berikut :

1. 1.4 D

2. 1.2 D + 1.6 L + 0.5 H

3. 1.2 D + 1.6 H + 0.5 L

4. 1.2 D + 0.5 L + Ex + 0.3Ey

5. 1.2 D + 0.5 L + Ey + 0.3Ex

6. 0.9D + 1.0 (Ex + 0.3Ey)

7. 0.9D + 1.0 (Ey + 0.3Ex)

Menurut IBC 2003 pasal 1804.1 mengenai perhitungan daya dukung tanah dan pasal

1805.4.1.1 mengenai desain pondasi, spesifikasi kombinasi beban yang digunakan

untuk perhitungan daya dukung tanah dan desain pondasi harus berdasarkan pasal

1605.3, yakni:

1. 1.0D + 1.0 L

2. 1.0D + 1.0L + 1.0 H

3. 1.0D + 1.0L + (Ey + 0.3Ex)/1.4

4. 1.0D + 1.0L + (Ex + 0.3Ey)/1.4

5. 0.9D + (Ey + 0.3Ex)/1.4

6. 0.9D + (Ex + 0.3Ey)/1.4

3.4 Preliminary Design

Pada tahap Preliminary Design akan ditentukan dimensi awal dari komponen-

komponen bangunan sebagai acuan untuk melakukan analisa struktur. Preliminary

design dilakukan dengan menggunakan referensi dari Heinz Frick yang berjudul Ilmu

Konstruksi Bangunan Bambu. Gambar 3.5 menunjukkan bagian struktur yang

merupakan dasar untuk melakukan preliminary desain.

Laporan Tugas Akhir



6 m

1.12 m1.12 m

1.12 m

0.5 m

3 m

Gambar 3.5 Dimensi Struktur untuk Desain

3.4.1 Desain Komponen Batang Lentur

Dalam struktur yang didesain yang tergolong dalam komponen batang lentur di sini

adalah bagian gording dan balok Penentuan ukuran gording berdasarkan lebar

bentang dan muatan sesuai dengan Tabel 3.3

Tabel 3.3 Penentuan Profil Balok atau Gording sebagai Balok Tunggal

Pada konstruksi atap bambu pada model, dengan jarak antar gording = 1.12 m,

kemiringan 26o dan jarak kuda-kuda 3 m (lihat Gambar 3.5).

Laporan Tugas Akhir



Beban-beban yang diperhitungkan dan bekerja pada komponen struktur ini adalah:

Beban mati tambahan berupa genteng dengan reng dan usuk/kaso, per m2 bidang

atap sebesar 0.5 kN/m2

Beban hidup (hujan) : 0.20 KN/m2

Total = 0.70 KN/m2

Lebar bentang gording = jarak kuda-kuda = l = 3m

Beban per meter gording = 1.12 m x 0.70 KN/m2 = 0.784 KN/m

Meski Tabel 3.3 tidak memuat kapasitas yang diinginkan, namun untuk desain awal

akan digunakan dimensi 100/10 mm.

3.4.2 Kasau Bambu

Kasau bambu yang lazim digunakandapat dibuat dari bambu utuh seperti atau

digunakan dua bilah bambu seperti pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Bentuk kasau yang biasanya digunakan dalam

bangunan konstruksi bambu

Untuk menentukan ukuran kasau yang digunakan, dapat menggunakan berdasarkan

Tabel 3.3 untuk jenis kasau dengan bambu utuh, sedangkan untuk kasau yang

berbentuk dua bilah bambu yang diikat digunakan Tabel 3.4 untuk menentukan

ukuran kasau tersebut.

Laporan Tugas Akhir



Tabel 3.4 Penentuan ukuran kasau dengan 2 bilah bambu

Perhitungan preliminary design dilakukan sebagai berikut:

Jarak antar bantalan dengan bubungan: 3.36 m

Beban: 0.70 KN/m2

Jarak antar kasau: 0.30 m

Beban per meter kasau adalah: 0.70 x 0.30 = 0.21 KN/m

Karena beban per meter kasau terlalu besar untuk menggunakan Tabel 3.4 Maka

digunakan Tabel 3.3, sehingga bambu yang digunakan adalah bambu utuh ukuran

80/7 mm

3.4.3 Kolom Bambu

Perhitungan pengaruh gaya tekan pada kolom harus memperhatikan panjang tekuk

Euler akibat penjepitan pada ujung-ujung kolom. Kondisi tekuk menurut Euler dapat

dilihat seperti pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Pengaruh tekuk Euler

Panjang tekuk Euler dengan perhitungan sesuai Gambar 3.7 akan digunakan sebagai

acuan untuk menggunakan Tabel 3.4 dalam menentukan dimensi kolom

Laporan Tugas Akhir



Perhitungan awal untuk kolom dilakukan berdasarkan Tabel 3.4 sebagai berikut:

Beban pada tiang: 3m x 3m x 0.7 KN/m2 = 6.3 KN

Panjang tekuk euler = 3 m

Dari Tabel 3.5 dapat digunakan bambu ukuran 100/7 mm. Untuk desain pada

pemodelan akan digunakan penampang 100/10

Tabel 3.5 Penentuan ukuran kolom dengan batasan kekuatan muatan tekuk

3.4.4 Kuda-Kuda Bambu dan Ikatan Angin

Kuda-kuda bambu dan ikatan angin didesain sebagai sebuah sistem rangka batang.

Dimensi elemen batang tekan ditentukan berdasarkan Tabel 3.5 dengan

memperhitungkan panjang tekuk euler. Dimensi elemen batang tarik ditentukan

dengan rumus (3 – 2)

A

Tutn (3- 1)

tn = kuat tarik bambu (MPa)

Tu = gaya dalam batang tarik (N)

A = Luas Penampang bambu (mm)

Untuk desain awal, kuda-kuda atap menggunakan bambu 100/10 mm, sedang ikatan

angin menggunakan bambu 80/10 mm.

3.5. Analisis Struktur

Analisa struktur dilakukan menggunakan perangkat lunak SAP 2000.9. Model

struktur dibuat seperti Gambar 3.3 dan penampang masing-masing jenis komponen

Laporan Tugas Akhir



struktur dimodelkan berdasarkan preliminary desain pada sub-bab 3.4. Gaya-gaya

yang dikenakan pada struktur tercantum pada Tabel 3.2. Setelah program di-run dan

gaya dalam untuk masing-masing komponen struktur disortir berdasarkan nilai

maksimal dan minimal, dapat disusun Tabel 3.6 yang menjadi dasar untuk desain

masing-masing komponen bangunan.

Tabel 3.6 Hasil analisa struktur

Balok

Panjang P V2 V3 T M2 M3

Max 3 2.82 0.1 0.007 0.02 0.011 0.1

Min 3 0.014 -0.1 -0.007 -0.02 -0.011 -0.11

Kolom


max 3 2.1 0.68 0.2 0.011 0.23 0.49

min 0.5 -8.8 -0.31 -0.2 -0.014 -0.23 -0.49

Bresing


max 3.354102 9.43 1.2 0.14 0.04 0.17 0.42

min 0.5 -5.82 -1.2 -0.15 -0.04 -0.15 -0.42

Kuda-kuda


max 3.354102 12.2 1.23 0.07 0.04 0.054 0.713

Min 0.5 -11.9 -1.23 -0.07 -0.04 -0.056 -0. 43

*) Hasil dalam KN dan m, nilai (-) pada P menyatakan tekan.

Tabel 3.7 menunjukkan gaya reaksi tumpuan struktur yang akan digunakan untuk

desain pondasi.

Tabel 3.7 Gaya reaksi tumpuan

U1 U2 U3

KN KN KN

Max 0.186 0.26 7.06

Min -0.186 -0.26 2.84

3.6 Pengujian Properti Mekanika Bambu

Untuk menentukan batasan dalam mendesain, dilakukan suatu pengujian material

bambu untuk mendapatkan parameter karakteristik material. Nilai yang didapat dari

pengujian ini akan berguna saat melakukan desain penampang. Pengujian tersebut

dilaksanakan pada Laboratorium Struktur dan Bahan Teknik Sipil ITB, dimana

Laporan Tugas Akhir



pengujiannya meliputi uji tarik dan uji tekan seperti tergambar pada Gambar 3.8 dan

Gambar 3.9.

Gambar 3.8 Uji Tarik Penampang Bambu dengan buku-buku

Gambar 3.9 Uji Tekan Penampang Bambu dengan buku-buku

Uji tarik dan tekan dilakukan berdasarkan standar ASTM untuk pengujian batang

kayu. Hasil dari pengujian Tekan dan Tarik penampang bambu ini dipergunakan

untuk memperhitungkan desain penampang.

Untuk menegtahui modulus elastisitas penampang bambu, diambil dari hasil uji

tarik. Berikut adalah prosedur perhitungan modulus elastisitas (E).

gangan

TeganganE

Re

hoH

LuasBebanE

/

/

Keterangan :

H = perubahan panjang

ho = panjang awal

Laporan Tugas Akhir



Contoh perhitungan modulus elastisitas untuk bambu dengan buku-buku :

tebal 6,7 mm

lebar 25 mm

A 167,5 mm2

panjang awal 100 mm

nt4

Beban Perpanjangan

Tegangan

(Mpa) Regangan

0 0 0,00 0

0,3 0,8 17,91 0,008

0,3 1 17,91 0,01

0,4 1,6 23,88 0,016

0,5 2 29,85 0,02

0,9 3 53,73 0,03

1,6 4 95,52 0,04

2 4,3 119,40 0,043

2,6 5 155,22 0,05

3 5,3 179,10 0,053

3,6 5,8 214,93 0,058

Gambar 3.10 Grafik Tegangan Vs Regangan salah satu spesimen uji tarik

bambu

Modulus elastistas yang dihasilkan dari grafik diatas adalah berupa gradien garis

regresi liner dari grafik tersebut. Besar Modulus Elastistas yang didapat adalah 3577

MPa. Namun rata-rata nilai Modulus Elastisitas untuk seluruh spesimen Uji tarik

adalah sebesar 3300 MPa untuk tanpa buku-buku dan dengan buku-buku spesimen

bambu.

Laporan Tugas Akhir



Pada Tabel 3.8 menunjukan hasil pengujian tekan dan tarik, namun beberapa

properti mekanika bambu yang lainnya didaptakan dari referensi mengenai properti

mekanika bambu. Perlu diketahui bahwa nilai yang akan digunakan dalam desain

adalah nilai terendah untuk karakteristik yang sama.

Tabel 3.8 Properti Mekanika Material Bambu

Properti Mekanika Bambu Dengan buku Tanpa buku

Kuat tekan 45 Mpa 32 Mpa

Kuat tarik 180 Mpa 220 Mpa

Modulus Elastisitas 3300 Mpa -

Modulus Geser* 18 Mpa 16 Mpa

Modulus Lentur* 19 Mpa -

* Diambil dari Konstruksi Bangunan Bambu, Heinz Frick

3.7 Desain Struktur Bangunan

Desain struktur bangunan dilakukan berdasarkan gaya dalam masing-masing

komponen struktur pada Tabel 3.5. Desain struktur bangunan ini meliputi:

Desain gording dan balok

Desain kasau

Desain kolom

Desain rangka batang kuda-kuda.

Desain Sambungan

3.7.1 Desain Penampang

Berikut merupakan konsep dalam melakukan desain penampang bambu. Konsep

dibawah ini akan digunakan untuk mendesain komponen struktur utama (balok,

kolom, kuda-kuda) dan komponen struktur pendukung (gording, kasau).

3.7.1.1 Desain Terhadap Momen Lentur

Penampang yang digunakan harus memiliki nilai momen statis minimum,

max

lt

MW (3- 2)

dimana lt adalah nilai modulus lentur penampang.

Nilai momen statis masing-masing penampang dapat dilihat pada Tabel 3.9.

Laporan Tugas Akhir



Tabel 3.9 Nilai momen statis penampang

D (ø) b A J W i V

mm mm mm2 mm

4 mm

3 mm m

3/m

x 103 x 10

3 x 10

3

50 4 0,578 154 6,0 16,3 0,0006

5 0,707 181 7,2 16,0 0,0007

6 0,829 204 8,0 15,7 0,0008

60 5 0,864 329 11,0 19,5 0,0008

6 1,017 376 12,7 19,2 0,0010

7 1,166 416 14,0 18,9 0,0012

70 5 1,021 542 1,4 23,0 0,0010

6 1,206 623 17,7 22,7 0,0012

7 1,385 696 20,0 22,4 0,0014

8 1,558 761 21,7 22,1 0,0016

80 6 1,395 961 24,0 26,2 0,0014

7 1,605 1079 27,0 25,9 0,0016

8 1,810 1187 29,7 25,6 0,0018

9 2,007 1285 32,2 25,3 0,0020

90 7 1,825 1583 35,1 29,5 0,0018

8 2,061 1749 38,9 29,1 0,0021

9 2,290 1901 42,2 28,8 0,0023

10 2,513 2042 45,3 28,5 0,0025

100 7 2,045 2224 44,4 33,0 0,0020

8 2,312 2465 49,2 32,7 0,0023

9 2,573 2689 53,8 32,3 0,0026

10 2,827 2898 58,0 32,0 0,0028

3.7.1.2 Desain Terhadap Geser

Penampang yang digunakan harus memiliki luas penampang minimum,

VuA

v (3- 3)

dimana adalah nilai modulus geser penampang.

3.7.1.3 Desain Terhadap Tarik


TuA

t (3- 4)

dimana t adalah kapasitas tarik penampang.

3.7.1.4 Desain Terhadap Tekan

Desain komponen tekan harus memperhitungkan adanya tekuk akibat kelangsingan

batang, sehingga perhitungan dilakukan sebagai berikut:

Laporan Tugas Akhir



Cek kelangsingan komponen tekan dengan:

1 kc

L fy

r E (3- 5)

Selanjutnya, dicari nilai faktor reduksi kekuatan akibat kelangsingan komponen

tekan untuk berbagai nilai c sebagai berikut:

untuk c 0.25, maka = 1

untuk 0.25 < c < 1.2, maka 1.43

1.6 0.67 c (3- 6)

c 1.2, maka = 1.25 c2

(3- 7)

Nilai kuat tekan penampang dihitung sebagai berikut:

Nn = Ag fcr = Agfy

(3- 8)

Dimana Ag = luas penampang

fy = tegangan leleh (tekan)

Dengan menggunakan langkah perhitungan seperti diatas, dan dengan menggunakan

data gaya dalam pada Tabel 3.5, maka masing-masing komponen bangunan

menggunakan penampang:

Gording: 100/10

Balok: 100/10

Kasau: 80/70

Kolom: 100/10

Kuda-kuda atap dan bresing: 100/10

3.7.2 Desain Sambungan

Untuk desain rumah sederhana ini, tipikal sambungan yang digunakan tergambar

pada Gambar 3.11. Sambungan dibuat dengan baut dengan terlebih dulu membor

lubang baut dan seluruh tipe sambungan baut adalah tipe tumpu sebagaimana

diuraikan pada bab sebelumnya. Gambar 3.11.a. menunjukkan bentuk dasar

sambungan (Morisco, 2002) yang akan menjelaskan konsep sambungan tumpu yang

digunakan pada struktur seperti tergambar pada Gambar 3.11.b.

Laporan Tugas Akhir



Gambar 3.11 Beberapa tipe sambungan

a. Pada sambungan antar batang

b. Pada ujung kuda-kuda dan siku portal

Sambungan pada bambu merupakan tipe sambungan tumpu, dimana kekuatan

sambungan bergantung pada kekuatan baut Untuk tipe sambungan seperti Gambar

3.11, ada 4 tipe kegagalan yang mungkin terjadi dan harus diperiksa:

Kegagalan Tipe I terjadi jika tegangan tumpu yang berlebihan terjadi antara baut

dengan bambu serta pengisinya (jika ada).

Kegagalan Tipe II terjadi jika tegangan tumpu yang melewati batas itu timbul

antara baut dan pelat buhul.

Kegagalan Tipe III terjadi jika tegangan baut melampaui batas.

Kegagalan Tipe IV, yakni jika tegangan geser baut melampaui kekuatan.

Sambungan a, untuk menyambung 2 batang bambu secara segaris. Misalnya pada

sambungan balok arah memanjang. Gaya yang ditahan adalah gaya tarik.

Gambar 3.12 Sambungan a

Kegagalan Tipe I terjadi jika tegangan tumpu yang berlebihan terjadi antara baut

dengan bambu serta pengisinya. Dalam hal ini kekuatan dapat diperoleh dari

persamaan:

Laporan Tugas Akhir



P1 = (d1 – 2t1) d2 fc + 2 t1 d2 fb (3- 9)

Dengan fc adalah kuat tekan beton

fb adalah kuat tarik bambu

Kegagalan Tipe II terjadi jika tegangan tumpu yang melewati batas itu timbul antara

baut dan pelat buhul. Kekuatan sambungan tipe ini P2 dapat dihitung dengan

persamaan:

P2 = 2 t2 d2 fs (3- 10)

Dengan fs adalah tegangan leleh pelat

Kegagalan sambungan dapat juga terjadi jika tegangan baut melampaui batas.

Kegagalan ini disebut kegagalan Tipe III. Dengan memperhitungkan baut

memperoleh beban merata tegak lurus akibat reaksi pengisi dan bambu terhadap

gaya sebesar P3 searah sumbu bambu, serta dengan asumsi baut dalam kondisi plastis

dengan kedua ujungnya terjepit sempurna, maka momen plastis baut Mp:

3 1

16

P dMp (3- 11)

Jika modulus plastis tampang baut adalah Z, maka sesuai dengan bentuk tampang

lingkaran baut: 3

2

6

dZ (3- 12)

Mp = Z fy (3- 13)

Sehingga kekuatan sambungan P3 dapat dinyatakan dengan persamaan: 3

23

1

8

3

d fyP

d(3- 14)

Dimana fy adalah tegangan leleh baut

Kegagalan baut yang lain disebabkan oleh tegangan geser baut yang melampaui

kekuatan, sehingga terjadi 2 bidang geser pada baut dan disebut sebagai kegagalan

Tipe IV. Kekuatan sambungan P4 dihitung dengan:

P4 = (2) (0,25) ( ) d22 fv (3- 15)

Dengan fv adalah kuat geser baut

Sambungan b. memiliki sifat yang sama dengan sambungan a, hanya saja

sambungan b memiliki 1 bidang geser, dan gaya yang ditahan adalah gaya geser

yang mungkin terjadi pada sambungan. Kekuatan sambungan diperhitungkan

sebagai berikut:

Laporan Tugas Akhir



P1 = (d1 – 2t1) d2 fc + t1 d2 fb (3- 16)

Dengan fc adalah kuat tekan beton, tanpa pengisi fc = 0

fb adalah kuat tarik bambu

P2 = t2 d2 fs (3- 17)

Dengan fs adalah kuat tarik batang bambu tambahan

P4 = (0,25) ( ) d22 fv (3- 18)

Dengan fv adalah kuat geser baut

Pada sambungan b tidak terjadi momen plastis seperti diperhitungkan pada

sambungan a, sehingga perhitungan P3 diabaikan. Kekuatan sambungan adalah yang

terkecil antara P1, P2, dan P4

Tipe sambungan lainnya adalah sambungan yang hanya mempertahankan posisi

batang tekan, sehingga cukup diikat dengan ijuk/rotan, atau dapat dibaut. Untuk tipe

sambungan ini, tidak diperlukan suatu perhitungan yang khusus.

Dengan memperhitungkan kekuatan baut, serta tipe kegagalan yang mungkin terjadi,

maka didapat kuat 1 baut ditentukan oleh (3-17) dengan nilai 14.9 KN untuk tipe

sambungan b yang digunakan dalam perhitungan desain sambungan. Angka ini akan

dijadikan sebagai acuan untuk mendesain detail sambungan yang menahan geser.

3.8 Desain Pondasi

Dalam mendirikan suatu struktur bangunan pondasi sangatlah berperan penting.

Pondasi berguna untuk menyalurkan gaya atau beban dari bangunan diatas

permukaan tanah menuju ke tanah, dengan mempertimbangkan keadaan tanah yang

ditempatinya.

Pondasi di desain untuk mampu menahan gaya yang terjadi akibat gaya dalam yang

dihasilkan dari bangunan itu sendiri dan kemampuan tanah yang ditempatinya.

Berikut adalah perhitungan pondasi setempat untuk menghadapi gaya dalam akibat

beban layan yang bekerja pada bangunan yang didesain. Dipilihnya pondasi setempat

yang terbuat dari batu kali karena besar beban yang dihasilkan oleh dinding panel

bambu cukup kecil, maka beban dari dinding tersebut dapat di alirkan degan

menggunakan sloof bambu saja. Untuk Jenis tanah diambil dari sampel tanah uji di

point Haliman pada daerah kajian.

Dari Tabel 3.7 nilai gaya dalam joint kolom terhadap perletakan. Dari nilai tersebut

akan didesain kebutuhan pondasi.

Laporan Tugas Akhir



Diketahui :

Berat jenis batu kali 2200 kg/m3

Cu = 7,742 kN/m2 (kohesi tanah)

= 8º (sudut geser tanah)

= 19 kN/m3 (berat jenis tanah)

Ditanya

i) Gaya tahanan pada pondasi

Tegangan vertikal efektif tanah pada kedalam D

Karena tanah tidak berada pada permukaan air tanah maka nilai :

water = 0 kN/m3

Perhitungan bearing Capacity stress denganmempertimbangkan eksentrisitas

Keterangan :

P = gaya dalam aksial (U3)

Wf = berat pondasi

B = Lebar pondasi

L = Panjang pondasi

Berdasarkan parameter dtanah diatas maka dapat diperoleh koefisien Terzaghi

berikut ini (Tabel 3.9) :

Nc = 8,6

Nq = 2,2

N = 0,7

’ = sat – water

Besar qult untuk pondasi kotak berdasarkan Terzaghi

qult = 1,3.Cu.Nc + ’ZD. Nq + 0,4. ’.B.N (3-21)

asumsi FS = 3

FS

qultqall (3-22)

Maka besar nilai dukung, qall, haruslah lebih besar dari gaya yang terjadi pada

gaya yang terjadi pondasi (qall>qmax)

sat 16 kN m3

'zD sat water D (3-19)

qmax

P Wf

B L (3-20)

Laporan Tugas Akhir



Memeriksa terhadap gaya geser ada footing :

245tan2Kp (3-23)

Gaya pasif yang bekerja pada footing :

2

' LDKpFp ZD (3-24)

Koefisien Friksi :

)7,0tan( (3-25)

Equivalent passive fluid density :

245(tan)

245(tan 22a (3-26)

Kapasitas geser pada dasar footing

)()5,0(])[( 2 LBcuDBaWfPVf (3-27)

Safety factor untuk sliding > 1,5

FH

VfSF (3-28)

Laporan Tugas Akhir



Tabel 3.10 Faktor Daya Dukung Tanah

*) sumber dari Foundation Design P. Coduto

Laporan Tugas Akhir



Gambar 3.13 Potongan Melintang Pondasi Batu Kali

3.9 Analisa Harga Bangunan

Penenentuan harga bangunan pada bab ini berdasarkan nilai harga satuan untuk

daerah Jawa Timur pada tahun 2006 yang telah ditetapkan dalam nilai harga satuan

untuk Departemen Pekerjaan Umum.

Tabel 3.11 menunjukkan perhitungan yang kasar dalam menentukan nilai harga suatu

bangunan bambu. Dengan ukuran denah bangunan utama 6 m x 9 m. ukuran total

bangunan 8,5 m x 9 m. Material komponen struktur terbuat dari bambu yang di

plester dan material dinding terbuat dari anyaman bambu yang di plester.

Perhitungan seperti pada Tabel 3.11 merupakan perhitungan barang baku utama yang

digunakan pada rumah yang mayoritas menggunakan bambu sebagai bahan

utamanya. Hasil perhitungan yang ditampilkan merupakan perhitungan yang sanagt

sederhana tidak termasuk dengan biaya upah mendirikan bangunan.

Laporan Tugas Akhir



Tabel 3.11 Perhitungan harga bangunan

Jenis Bagian&Bahan Satuan Harga Volume Total

1 Kuda-kuda

Baut-baut buah 2.600 8 20.800

Tali ijuk ikat 2.000 7 14.000

Bambu bilah 7.000 29,64984 207.549

Mortar

2 Ikatan kuda-kuda

baut-baut buah 2.600 4 10.400

tali ijuk ikat 2.000 2 4.000

bambu bilah 7.000 2,515576 17.609

3 Reng Kasau

bambu bilah 7.000 14,56231 101.936


paku kecil kg 8.000 2 16.000

4 Kolom

baut buah 2.600 10 26.000

bambu bilah 7.000 7 49.000

mortar bagian 4.500 16 72.000

plesteran 10mm kolom m2 9.181 8,96 82.262

5 Balok

baut buah 2.600 24 62.400


bambu bilah 7.000 8,1 56.700

plesteran balok m2 9.181 4,8 44.069

6 Diagfragma

baut buah 2.600 32 83.200

bambu bilah 7.000 7,589466 53.126



7 Panel dinding bambu

Plesteran Dinding 6mm 9.181 210 1.928.010

anyaman bambu m2 10.000 105 1.050.000

bambu kecil m 3.500 136 476.000

8 Pondasi

Aanstamping batu kali m3 51.480 2,704 139.202

Pasangan Batu Kali m3 131.301 5,146667 675.762

9 Penutup Atap

Atap Genteng Biasa m2 22.712 63 1.430.856

TOTAL Rp6.870.881

Laporan Tugas Akhir

Pemanfaatan Material Bambu sebagai Material

Bangunan Sederhana di Daerah Rawan Gempa IV-1

BAB 4

PENGUJIAN LABORATORIUM

Uji laboratorium dilakukan untuk mengetahui kekuatan dan perilaku struktur bambu akibat

beban rencana. Pengujian menjadi penting karena bambu merupakan material yang

tergolong baru dalam ilmu rekayasa, dimana belum ada standar bangunan yang pasti

maupun software simulasi struktur yang akurat untuk penggunaan material. Pemodelan

bangunan bambu menggunakan software seperti SAP 2000 dapat dilakukan untuk

memperoleh gaya dalam dan perilaku struktur secara umum, namun tidak dapat menggali

kekuatan dan kelemahan material yang sebenarnya karena tidak dapat menunjukkan

perilaku keruntuhan bambu sebagai elemen penyusun sistem struktur maupun kegagalan

sambungan secara visual.

Verifikasi dilakukan dengan membuat 2 model, yakni kuda-kuda atap dan portal bangunan.

Kedua model tersebut dianggap sebagai komponen bangunan yang paling mewakili dalam

menguji keandalan bangunan karena kedua komponen itu adalah bagian utama dari rangka

penyusun sistem struktur bangunan.

Secara umum, tujuan dari uji laboratorium ini yaitu:

1. Memastikan bahwa struktur kuat menahan beban rencana

2. Memastikan bahwa model sambungan yang dibuat menghasilkan kontinuitas aliran

beban yang sempurna

3. mengetahui pola keruntuhan pada struktur bambu

4. Verifikasi keakuratan metoda perhitungan teoritis

5. Memastikan kemudahan pembuatan sistem sambungan

4.1 Uji Model Kuda-Kuda Atap

Pengujian dengan menggunakan spesimen kuda-kuda atap dilakukan dengan

memodelkan beban yang terjadi pada atap sebagai beban terpusat pada posisi-posisi

gording pada arah gravitasi. Simulasi beban lateral pada percobaan ini tidak

dilakukan karena keterbatasan kemampuan alat uji.

4.1.1 Pengembangan Model Kuda-Kuda Atap

Kuda-kuda atap yang dibuat pada tugas akhir ini merupakan perbaikan dari kuda-

kuda atap bambu yang umum digunakan. Perbedaannya adalah pada detail

sambungan. Kuda-kuda atap yang umum digunakan oleh masyarakat menggunakan

tali sebagai alat sambung yang juga menahan gaya geser sambungan sedangkan

Laporan Tugas Akhir



kuda-kuda atap yang dibuat pada tugas akhir ini menggunakan beberapa jenis alat

sambung yakni tali, baut, dan batang bambu.

Secara umum konsep sambungan yang mempertahankan aliran gaya untuk kuda-

kuda atap sudah dibahas pada BAB III, namun ada sedikit perbedaan fungsi alat

sambung untuk model kuda-kuda atap. Jenis-jenis sambungan yang digunakan dapat

dilihat pada Gambar 4.1

Gambar 4.1 Sambungan pada kuda-kuda atap

Penjelasan mengenai jenis-jenis sambungan yang digunakan pada kuda-kuda yakni:

Sambungan 1: Sambungan yang hanya menggunakan tali

Sambungan yang hanya menggunakan tali didesain digunakan untuk

menahan posisi bambu agar arah aliran gaya yang terjadi tidak berubah. Pada

titik sambungan ini, gaya yang terjadi tidak menggeser sambungan atau dapat

terjadi gaya-gaya yang menggeser sambungan namun besarnya tidak

signifikan untuk diperhitungkan.

Sambungan 2: Sambungan menggunakan baut dan batang bambu tambahan

dengan tidak memperhitungkan kekuatan sambungan baut

Pada sambungan jenis ini, baut dan batang bambu hanya berfungsi sebagai

pengikat yang mempertahankan posisi batang sehingga arah aliran gaya tetap

terjaga. Pada Gambar 4.1, pergeseran batang a dan b ditahan oleh sambungan

3 di ujung kiri dan kanan balok bambu. Batang g berfungsi untuk menjaga

kesatuan batang-batang a, b, dan e sehingga gaya yang terjadi di puncak

kuda-kuda (ujung batang e) dapat dialirkan ke batang a dan b.

Laporan Tugas Akhir




tambahan dengan memperhitungkan kekuatan sambungan baut.

Fungsi sambungan baut dan batang bambu di sini adalah untuk menahan

gaya geser yang terjadi dari tekanan batang pengaku di atasnya. Fungsi tali

adalah untuk mencegah perubahan posisi batang sehingga arah aliran gaya

dapat dipertahankan.

4.1.2 Pra Pengujian

Sebelum percobaan, model spesimen kuda-kuda dianalisa dengan software SAP

2000 versi 9 seperti pada Gambar 4.2. Pemodelan beban gravitasi dilakukan dengan

membuat beban virtual 1 satuan pada titik2 beban. Kemudian setelah running

program, dicatat gaya dalam maksimum serta deformasi yang terjadi pada struktur

akibat beban 1 satuan pada elemen dan sambungan.

*) keterangan : = LVDT

Gambar 4.2 Model Spesimen Kuda-Kuda

Selanjutnya, Kekuatan struktur (elemen struktur dan sambungan) diperoleh dari

perhitungan manual seperti pada BAB III dengan memperhitungkan gaya dalam

maksimum yang diperoleh dari sifat material, geometri penampang, dan panjang

elemen struktur. Dengan membagi gaya dalam maksimum dengan gaya dalam akibat

beban 1 satuan diperoleh beban terpusat maksimum yang dapat dipikul oleh struktur.

4.1.2.1 Pengecekan Syarat Kekuatan

Dengan menggunakan metoda perhitungan pada BAB III, diperoleh:

Beban atap total rencana yang ditanggung kuda-kuda :

Ptotal = 12.6 KN

Beban atap rencana ini termasuk beban genting penutup atap, reng, kaso, gording,

dan beban hujan.

Laporan Tugas Akhir



Beban rencana pada masing-masing titik beban :

Pr = 12.6/5 = 2.52 KN

Kuat tekan batang 80/10 terpanjang, yakni segmen terbawah batang a dan b dimana

terdapat LVDT 4 pada Gambar 4.2, berdasarkan (3-5) hingga (3-8):

Tu = 21.034 KN

Gaya tekan terbesar pada batang akibat beban virtual 1 KN pada titik-titik beban:

P = 3.8 KN

P runtuh = Tu/P = 5.53 KN > Pr (menentukan)

Kuat geser sambungan berdasarkan rumus (3-14) dengan 2 baut 10 mm (Gambar

4.3) :

Vu = 2*14.9 = 29.8 KN

Geser yang terjadi akibat beban 1 KN :

V = 1.13 KN

P runtuh = Vu/V = 26.3 KN > Pr (tidak menentukan)

Gambar 4.3 Detail Sambungan Ujung

4.1.2.2 Hipotesa Keruntuhan pada Pengujian

Dari perhitungan diatas, dapat disusun hipotesa bahwa struktur akan kuat dan layan

menahan beban rencana, namun jika terjadi beban per titik (Pr) melebihi 5.53 KN atau

Ptotal melebihi 27.65 KN keruntuhan akan terjadi akibat tekan mulai dari segmen

terbawah batang a dan b Gambar 4.1.

4.1.3 Prosedur Pengujian

Alat-alat yang digunakan dalam pengujian ini yakni:

Laporan Tugas Akhir



Loadcell

LVDT

Data logger

Spesimen kuda-kuda

Alat-alat pendukung yang terdiri dari:

o H beam

o Perletakan

o Lengan Beban

Foto set pengujian dapat dilihat pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Peralatan Pengujian

Beban awal berasal dari berat frame atas beserta lengan beban dan berat loadcell.

Total beban awal ini adalah 315 kg. Selanjutnya beban ditambahkan perlahan-lahan

dengan pembebanan dari loadcell. Beban dari beban awal dan loadcell

didistribusikan secara merata ke 5 titik beban yang mensimulasikan posisi-posisi

gording (lihat Gambar 4.1).

LVDT berfungsi untuk mencatat deformasi yang terjadi pada struktur. Penempatan

LVDT serta indeksnya dapat dilihat pada Gambar 4.3.

4.1.4 Hasil Pengujian

Hasil pengujian dapat dilihat secara grafik pada Gambar 4.5. Tabel hasil pengujian

dapat dilihat pada Lampiran D. Pada pengujian ini, keruntuhan pertama terjadi pada

Laporan Tugas Akhir



beban 767 kg, ditandai dengan terbelahnya penampang bambu yang lebih muda

(ujung bambu) d sekitar perletakan akibat penampang terjepit antara kuda-kuda dan

perletakan. Keruntuhan kedua terjadi pada beban 1234 kg dengan kejadian yang

sama pada ujung perletakan batang bambu yang lebih tua (pangkal bambu) dan

kegagalan struktural terjadi pada beban 1262 kg dengan hancurnya penampang

bambu pada lokasi keruntuhan pertama, dan bacaan beban yang terus menurun

meski beban trus dinaikkan.

Urutan kejadian kegagalan ini secara grafik dapat dilihat pada Gambar 4.5.

sedangkan secara fisik dapat dilihat pada Gambar 4.6. Keruntuhan pada Gambar 4.4

ditandai dengan naiknya deformasi secara mendadak sementara kegagalan struktural

ditandai dengan naiknya nilai deformasi tanpa diiringi kenaikan nilai beban.

Kegagalan struktural ini terjadi lokal yakni hanya pada daerah perletakan. Batang-

batang struktur di bagian lain maupun sambungan-sambungan baut maupun tali tidak

ada yang mengalami kegagalan.

Hubungan antara deformasi teoritis dan deformasi pada pengujian dapat dilihat pada

Gambar 4.7. Gambar ini hanya menyajikan bacaan LVDT2 sebelum keruntuhan

pertama, yakni karena setelah keruntuhan pertama, deformasi yang terjadi tidak ideal

lagi sehingga tidak dapat dibandingkan dengan deformasi teoritis. Dari Gambar 4.7

ini dapat dilihat bahwa meski hasil deformasi pada LVDT2 memiliki sifat yang

cenderung linear, namun dengan nilai beban yang sama, nilai dan pertambahan nilai

deformasinya lebih besar dibandingkan nilai teoritisnya.

Hasil Pengujian Kuda-Kuda Bambu

0

2

4

6

8

10

12

14

0 10 20 30 40 50 60 70

Deformasi (mm)

Be

ba

n (

kN

)

LVDT4 LVDT1 LVDT2

LVDT3 LVDT5

1

2

Gambar 4.5 Grafik Pengujian Kuda-Kuda

1. Keruntuhan pertama

2. Keruntuhan kedua dan kegagalan struktur

123

4

5

Laporan Tugas Akhir



a) Keruntuhan pangkal balok bambu b) Keruntuhan ujung balok bambu

Gambar 4.6 Kegagalan Struktural

Hasil Pengujian Kuda-Kuda Bambu VS Analisis SAP

0

2

4

6

8

10

12

14

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deformasi (mm)

Beb

an

(kN

)

LVDT2

def.SAP

Gambar 4.7 Hubungan deformasi teoritis dan hasil uji

4.1.4.1 Analisa Hasil Pengujian

Gambar 4.5 menunjukkan ada dua tahap keruntuhan sebelum struktur kuda-kuda

mengalami runtuh total. Kedua tahap keruntuhan tersebut terjadi dengan pecahnya

Laporan Tugas Akhir



penampang pada daerah perletakan. Naiknya grafik setelah keruntuhan pertama

menunjukkan pecahnya penampang pada salah satu ujung balok kuda-kuda tidak

menyebabkan seluruh struktur kuda-kuda tersebut runtuh seketika, bahkan masih

mampu menahan beban. Setelah beban dinaikkan, barulah terjadi pecah penampang

pada ujung yang lain balok kuda-kuda yang menyebabkan struktur kehilangan

kemampuan untuk menahan beban.

Pecahnya penampang terjadi akibat terjadinya jepit pada penampang dari gaya

vertikal di sisi perletakan kuda-kuda akibat pembebanan dengan reaksi perletakan

seperti tergambar pada Gambar 3.1. Penampang pecah ke dalam menjadi beberapa

segmen sehingga menyebabkan deformasi struktur yang besar. Setelah posisi

segmen-segmen penampang stabil, penampang bambu yang sudah pecah ini kembali

dapat menahan beban hingga batas tertentu sebelum kembali pecah dan

mengakibatkan keruntuhan struktur.

Gambar 4.7 menunjukkan perbedaan yang cukup signifikan antara kurva teoritis

dengan kurva hasil pengujian. Dengan nilai beban yang sama, deformasi struktur

hasil pengujian menunjukkan deformasi yang lebih besar antara 0.5 cm hingga 1 cm.

Kedua kurva cenderung linear, namun ada perbedaan gradien kemiringan yang

cukup besar.

Ada dua kemungkinan penyebab terjadinya perbedaan kemiringan kurva:

1. Kemungkinan pertama menjelaskan perbedaan gradien kemiringan kurva.

Seperti pada analisa hasil percobaan kuda-kuda struktur, perbedaan gradien

kemiringan menunjukkan adanya perbedaan pada parameter kekakuan

struktur (Ks) yang bergantung pada kekakuan tiap elemen penyusunnya (Sm).

Penjelasan mengenai hubungan gaya (P), deformasi (X), dan kekakuan

Struktur (Ks) serta kekakuan elemen (Sm) dapat dijelaskan oleh persamaan

(2-26) dan persamaan (2-17) berikut: (lihat BAB II untuk penjelasan lebih

lanjut)

[K]s{X}s = {P}s (2-26)

Laporan Tugas Akhir



L

EI4

L

EI60

L

EI2

L

EI60

L

EI6

L

EI120

L

EI6

L

EI120

00L

EA00

L

EAL

EI2

L

EI60

L

EI4

L

EI60

L

EI6

L

EI120

L

EI6

L

EI120

00L

EA00

L

EA

]S[

22

2323

22

2323

m (2-17)

Dari persamaan (2-17) yang menentukan kekakuan suatu elemen struktur

adalah E (modulus elastisitas), I (Inersia), A (luas Penampang), dan

L(panjang penampang). Kekakuan elemen struktur berbanding lurus dengan

nilai E, I, dan A, dan berbanding terbalik dengan nilai L.

Parameter yang di input ke program analisis struktur adalah nilai I, A, dan L

yang didapat berdasarkan hasil pengukuran, sementara untuk nilai E diinput

berdasarkan rata-rata hasil uji tarik. Meskipun dimensi spesimen telah diukur,

pada pengujian geometri penampang tidak selalu konstan. Ada perbedaan

diameter bambu hingga +1 cm dan perbedaan tebal bambu hingga +3 mm,

sehingga dapat mempengaruhi nilai I dan A yang dapat mempengaruhi

kekakuan. Selain itu bambu adalah material alam yang memiliki rentang E

yang cukup besar. Nilai E bambu tiap-tiap batang dapat saja berbeda

sehingga mempengaruhi kekakuan struktur yang pada akhirnya menyebabkan

perbedaan kurva pada Gambar 4.7.

2. Kemungkinan kedua adalah sistem struktur sedang berada dalam suatu

kondisi transisi ketika runtuh. Adanya perbedaan antara kurva SAP dengan

kurva LVDT berkaitan dengan kekakuan sambungan spesimen uji.s eluruh

sistem sambungan pada spesimen portal dibuat dengan tangan, sehingga

kondisi sambungan tidak akan seideal seperti yang dimodelkan pada SAP.

Contoh kondisi tidak ideal ini antara lain terjadinya celah antar bambu yang

disambung. Seiring penambahan beban, celah ini akan merapat sehingga

kondisi sambungan semakin mendekati ideal. Gambar 4.7 belum dapat

menjelaskan kejadian ini sehingga penjelasan mengenai kemungkinan kedua

ini akan lebih dijabarkan pada analisa hasil pengujian portal.

Laporan Tugas Akhir



4.1.5 Kesimpulan

Pengujian yang dilakukan menyimpulkan bahwa sistem struktur yang diuji tidak

memiliki keamanan yang diperlukan karena runtuh sebelum mencapai beban

rencana. Pola keruntuhannya pun bukan pola keruntuhan akibat patahnya elemen

batang maupun gagal sambungan, namun karena hancurnya penampang batang

secara lokal akibat penampang terjepit pada daerah perletakan sehingga teori-teori

perhitungan yang digunakan untuk menghitung kekuatan struktur tidak dapat

diterapkan.. Keruntuhan semacam ini sangat merugikan karena kapasitas struktur

tidak dapat digunakan secara penuh.

Ada 2 cara mengatasi hal diatas, dan dapat digunakan keduanya. Cara 1 adalah

dengan mengubah desain, menempatkan kuda-kuda 2 kali lebih banyak sehingga

masing-masing kuda-kuda memikul beban setengah dari beban rencana yang diuji.

Penggunaan cara ini akan memberikan faktor keamanan (FS) = 767/630 = 1.21 yang

dapat dikatakan cukup aman. Namun jika terjadi beban berlebih, pola keruntuhan

yang tidak efisien ini akan terjadi lagi.

Cara 2 adalah dengan mengisi bagian yang hancur pada pengujian dengan kayu

pengisi, bambu pengisi, atau cor beton. Cara ini sudah banyak dilakukan dalam

pembuatan rumah bambu, namun belum ada pengujian maupun publikasi yang

relevan mengenai perhitungan pastinya.

Secara umum, selain terjadi keruntuhan pada penampang di daerah perletakan, tidak

terjadi kerusakan struktur dalam segi sambungan maupun patah elemen struktur

meski deformasi cukup besar (58.4 mm), sehingga dapat disimpulkan bahwa lepas

dari kerusakan pada bagian perletakan, sistem struktur dan sistem sambungan yang

dibuat menghasilkan aliran beban yang baik.

Dalam percobaan ini, perhitungan teoritis yang menyimpulkan bahwa struktur akan

aman mencapai beban rencana dapat dikatakan terbukti benar. Pada beban 1274 kg

(beban rencana = 1260 kg) tidak terjadi patah pada elemen batang maupun rusak

pada sambungan. Namun perhitungan teoritis yang telah dilakukan tidak

memperhitungkan kerusakan pada penampang seperti yang terjadi pada percobaan.

Pada percobaan berikutnya, keruntuhan semacam ini akan dicegah yakni dengan

memasukkan cor mortar pada segmen bambu yang mengalami jepit pada

penampang.

Pada pembuatan spesimen percobaan diperlukan 2 orang tenaga ahli yang dilengkapi

dengan bor, dan pisau bambu. pengerjaannya memakan waktu hanya setengah hari.

Pada pekerjaan tidak ada kesulitan yang berarti sehingga dapat disimpulkan bahwa

sistem struktur ini cukup mudah dibuat.

Laporan Tugas Akhir



4.2 Uji Model Portal Bangunan

Pengujian dengan menggunakan spesimen portal sederhana dengan pengaku

dilakukan dengan memodelkan beban yang terjadi pada portal akibat beban rencana

dan berat kuda-kuda atap diatasnya sebagai beban terpusat pada posisi dudukan

kuda-kuda pada arah gravitasi. Set pengujian ini dapat dilihat pada Gambar 4.8

Simulasi beban lateral pada percobaan ini juga tidak dilakukan karena keterbatasan

kemampuan alat uji. Hal yang membedakan dengan pengujian spesimen kuda-kuda

pada percobaan sebelumnya adalah pemberian perkuatan dengan cor mortar pada

lokasi penampang terjepit, yakni pada pertemuan antara balok-kolom. Pengujian

kuat tekan beton yang dilakukan terhadap mortar pengisi bambu menunjukkan

bahwa kuat tekan mortar pengisi pada saat pengujian, yaitu saat umur adukan

mencapai 3 hari hanyalah berkisar 3 MPa.

Gambar 4.8 Set alat pengujian portal

4.2.1 Pengembangan Model Portal

Sistem portal yang digunakan pada uji ini adalah sistem portal sederhana dengan

pengaku yang biasa diterapkan pada bangunan rumah tinggal, termasuk rumah

bambu. Pada rumah bambu pada umumnya, sambungan hanya menggunakan tali

yang kekuatannya tidak terukur atau bahkan paku yang dapat memecah bambu.

Perbaikan yang dilakukan pada sistem portal pada tugas akhir ini adalah pada

Laporan Tugas Akhir



detailing sambungan yang dapat mengantisipasi aliran gaya yang terjadi.

Pembahasan mengenai sistem portal ini sudah dilakukan pada BAB III melalui

Gambar 3.2a pada pembahasan sambungan yang kembali ditampilkan dibawah.

P

Sambungan yang

mempertahankan posisi

Sambungan yang

menahan geserSambungan yang

menahan geser

Sambungan yang

mempertahankan posisi Sambungan yang

mempertahankan posisi

2

1

3

4.2.2 Pra Pengujian

Sebelum percobaan, model spesimen dianalisa dengan software SAP 2000 versi 9

seperti pada Gambar 4.9. Pemodelan beban gravitasi dilakukan dengan membuat

beban virtual 1 satuan pada titik-titik terjadinya beban akibat posisi kuda-kuda.

Kemudian setelah running program, dicatat gaya dalam maksimum serta deformasi

dominan yang terjadi pada elemen dan sambungan.

Laporan Tugas Akhir



1.6

5 m

Gambar 4.9 Model Pengujian Portal

4.2.2.1 Pengecekan Syarat Kekuatan

Selanjutnya, Kekuatan struktur (elemen struktur dan sambungan) diperoleh dari

perhitungan seperti pada BAB III dengan memperhitungkan gaya dalam maksimum

yang diperoleh dari sifat material, geometri penampang, dan panjang elemen

struktur. Dengan membagi gaya dalam maksimum dengan gaya dalam akibat beban

1 satuan diperoleh beban terpusat maksimum yang dapat dipikul oleh struktur.

Dengan menggunakan metoda perhitungan pada BAB III, diperoleh:

Beban rencana yang ditanggung portal :

Ptotal= 17 KN

Beban rencana ini termasuk beban yang dipikul kuda-kuda dan berat kuda-kuda itu

sendiri.

Beban rencana pada masing-masing titik beban (3 titik) :

Pr = 17/3 = 5.7 KN

Lentur terbesar berdasarkan SAP akibat beban 1 KN :

M = 0.26 KNm di balok atas

Kuat lentur batang 80/10 di balok atas berdasarkan (3-2):

Mu = 2 x 0.86 = 1.72 KNm (batang rangkap 2)

P runtuh = Mu/M = 6.6 KN > Pr (menentukan)

Laporan Tugas Akhir



Geser yang terjadi di sambungan berdasarkan SAP akibat beban Pr = 1 KN :

V = 0.54 KN

Kuat geser sambungan dengan 3 baut 10 mm per sisi (Gambar 4.7) berdasarkan

rumus (3-14) :

Vu = 3*14.9 = 44.7 KN

P runtuh = Vu/V = 83.2 KN > Pr (tidak menentukan)

4.2.2.2 Hipotesa Keruntuhan pada Pengujian

Berdasarkan perhitungan di atas dapat disusun hipotesa bahwa keruntuhan akan

diawali dengan keruntuhan pada balok atas ketika beban per titik mencapai 6.6 KN

atau beban total mencapai 19.8 KN.

4.2.3. Prosedur Pengujian

Alat-alat yang digunakan dalam pengujian ini yakni:

Loadcell

LVDT

Data logger

Spesimen portal

Alat-alat pendukung yang terdiri dari:

o H beam

o Perletakan

o Lengan Beban

Penempatan alat-alat uji dapat dilihat pada Gambar 4.7

Prinsip dasar dari pengujian ini adalah pembebanan statis pada titik-titik beban.

Besar beban total rencana ditetapkan sebesar 17 KN atau 1.7 ton. Nilai beban ini

adalah beban yang dipikul oleh portal meliputi berat beban atap yang dipilkul oleh

sebuah kuda-kuda atap serta berat kuda-kuda itu sendiri. Namun untuk meninjau

pola keruntuhan struktur, struktur akan dibebani hingga runtuh.

Pemberian beban dilakukan secara statis menggunakan loadcell. Beban ini

didistribusikan ke 3 titik beban yang mensimulasikan posisi-posisi dudukan kuda-

kuda melalui H beam.

LVDT berfungsi untuk mencatat deformasi yang terjadi pada struktur. Penempatan

LVDT serta indeksnya dapat dilihat pada Gambar 4.9.

Laporan Tugas Akhir



4.2.4 Hasil Percobaan

Gambar 4.10 menunjukkan grafik perilaku struktur ketika diberi beban statis hingga

runtuh hasil bacaan data logger. Nilai bacaan beban yang lebih akurat dari software

DARTEC ditunjukkan oleh Gambar 4.11. Nilai beban yang tercantum pada kurva

LVDT Gambar 4.11a dan 4.11b adalah nilai beban total yang terdistribusi pada 3

titik aktuator beban. Kurva teoritis (kurva SAP) pada gambar 4.11a menunjukkan

deformasi kuda-kuda bila beban terbagi merata pada 3 titik beban, sedang gambar

4.11b menunjukkan deformasi kuda-kuda bila beban terbagi merata menjadi 2 titik

beban akibat perbedaan kekakuan antara aktuator beban (H beam) dengan balok

bambu, dimana aktuator beban sangat kaku sehingga distribusi beban ke titik tengah

balok dibatasi oleh kemampuan aktuator beban untuk berdeformasi. Gambar ini

menunjukkan bahwa struktur portal sederhana tersebut dapat menahan beban total

hingga 9 ton.

Hasil Pengujian Laboratorium Portal Bambu

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Deformasi (mm)

Beb

an

(kN

)

tengah kiri kanan

Gambar 4.10 Grafik pengujian portal bambu (bacaan data logger)

Laporan Tugas Akhir



KURVA BEBAN PORTAL

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Deformasi (mm)

Beb

an

(K

N)

LVDT SAP (3 titik) reg.pointer Linear (reg.pointer)

Gambar 4.11a Kurva beban portal dengan 3 titik beban pada model

(Bacaan software DARTEC)

KURVA BEBAN PORTAL

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25

Deformasi (mm)

Beb

an

(K

N)

LVDT SAP (2 titik) reg.pointer Linear (reg.pointer)

Gambar 4.11b Kurva beban portal dengan 2 titik beban pada model

(Bacaan software DARTEC)

1

3 titik beban pada

model SAP

1

2 titik beban pada

model SAP

Laporan Tugas Akhir



Meskipun tipe keruntuhan yang diinginkan adalah patah pada elemen batang atau

kegagalan sambungan dalam bidang portal (2D), keruntuhan yang terjadi pada portal

ini ditandai dengan patahnya batang kolom kearah lateral. Meskipun tidak seperti

yang diinginkan, namun patahnya batang kolom ini tidak terjadi secara mendadak,

tetapi secara perlahan-lahan dengan tertahan oleh serat-serat bambu. Patahnya 1

batang kolom tersebut juga terjadi secara lokal, dalam arti tidak mengakibatkan

keruntuhan seluruh struktur. Tipe keruntuhan seperti ini membantu memberikan

peringatan dan waktu kepada pengguna bangunan untuk meninggalkan bangunan

sebelum bangunan mengalami runtuh total. Gambar 4.12 menunjukkan keruntuhan

yang terjadi pada percobaan akibat pembebanan berlebih.

Gambar 4.12 Perilaku runtuh struktur

Seperti pada spesimen kuda-kuda atap, Gambar 4.10 menunjukkan bahwa meski

reaksi struktur terhadap pertambahan beban dapat dibilang cukup baik, yakni tanpa

kegagalan struktur di luar kondisi ideal di awal percobaan, perilaku deformasi di

tengah bentang balok atas pada benda uji juga tidak sesuai dengan teori.

Penambahan beban menghasilkan grafik yang linear terhadap deformasi struktur

hanya setelah beban mencapai 20 KN. Nilai deformasi yang dihasilkan pun lebih

besar daripada teori. Untuk mencapai batas deformasi 9 mm maka beban total yang

diperlukan untuk melebihi syarat lendutan ini hanyalah 15 KN. Nilai ini masih

melebihi beban layan total yang berkisar 13 KN.

4.2.4.1 Analisa Hasil Pengujian

Meski diharapkan perilaku deformasi portal akibat pembebanan mendekati kurva

teoritis pada Gambar 4.11a, namun ternyata lebih mendekati kurva teoritis pada

Gambar 4.11b. Hal ini menunjukkan bahwa distribusi beban tidak merata, yakni

terfokus pada titik beban kiri dan kanan seperti pada Gambar 4.11b. Distribusi beban

yang tidak merata ini terjadi akibat perbedaan kekakuan aktuator beban (H beam)

Laporan Tugas Akhir



dengan kekakuan balok portal seperti digambarkan pada Gambar 4.13. Gambar 4.13

menunjukkan hilangnya deformasi yang seharusnya terjadi sebesar d akibat

perbedaan kekakuan.

Dalam hal ini, model perhitungan pra desain perlu disesuaikan dengan model pada

Gambar 4.11b. Dengan asumsi keruntuhan terjadi akibat tekan pada segmen kolom

terpanjang (1.1m), dengan persamaan (3.5) hingga (3.8) diperoleh kuat runtuh kolom

tersebut adalah: Nn = 29.6 KN

Gaya dalam yang terjadi pada batang kolom tersebut akibat Ptotal = 1 KN adalah R =

0.5 KN. Sehingga secara teoritis, kolom tersebut akan runtuh pada beban Ptotal =

29.6/0.5 = 59.2 KN = 6 ton.

Pada kenyatannya, beban total yang menyebabkan keruntuhan adalah sebesar 9 ton

sehingga perhitungan teoritis bersifat konservatif. Nilai Ptotal yang konservatif

dikarenakan nilai kuat tekan bambu yang digunakan dalam perhitungan adalah nilai

minimum yang didapat dari hasil uji tekan yakni 32 MPa, sedangkan nilai kuat tekan

bambu sangat beragam. Nilai maksimum yang didapat dari uji tekan mencapai 40

MPa.

Gambar 4.13 Ketidak idealan pengujian

Meskipun Gambar 4.11b dapat memberikan gambaran mengenai distribusi beban

yang terjadi pada pengujian, namun ada perbedaan yang cukup signifikan antara

kurva teoritis dengan kurva hasil pengujian. Dengan nilai beban yang sama,

deformasi struktur hasil pengujian menunjukkan deformasi yang lebih besar antara 1

cm hingga 2 cm. Kedua kurva cenderung linear, namun berbeda pada gradien

Laporan Tugas Akhir



kemiringan. Selain itu, kurva LVDT pada Gambar 4.11 menunjukkan ada suatu

kondisi transisi sebelum kurva mencapai kondisi linear

Dari penjabaran di atas, ada 2 kemungkinan penyebab terjadinya perbedaan kurva

ini, dimana 2 kemungkinan ini dapat bersama-sama menimbulkan perbedaan pada

kurva.

1. Kemungkinan pertama menjelaskan perbedaan gradien kemiringan kurva.

Seperti telah dijelaskan pada analisa hasil percobaan kuda-kuda struktur,

perbedaan gradien kemiringan pada Gambar 4.12 disebabkan oleh sifat

bambu sebagai bahan alam yang memiliki geometri dan sifat mekanika bahan

yang tidak seragam seperti sudah dijelaskan pada analisa hasil percobaan

kuda-kuda atap, sehingga input suatu nilai pada program analisa struktur,

meskipun berdasarkan pengujian dan pengukuran tidak akan secara tepat

mewakili kondisi bambu yang sebenarnya.

2. Kemungkinan kedua menjelaskan adanya suatu kondisi transisi sebelum

kurva LVDT mencapai kondisi linear. Adanya perbedaan antara kurva SAP

dengan kurva LVDT berkaitan dengan kekakuan sambungan spesimen uji.

Sama seperti pada spesimen kuda-kuda, seluruh sistem sambungan pada

spesimen portal dibuat dengan tangan, sehingga kondisi sambungan tidak

akan seideal seperti yang dimodelkan pada SAP. Contoh kondisi tidak ideal

ini antara lain dari adanya celah dan tali yang menghalangi kontak antar

bambu (lihat gambar 4.14). Pembuatan sambungan seperti demikian akan

menyebabkan perbedaan kekakuan sambungan antara spesimen uji dengan

model SAP. Seiring naiknya beban, sambungan akan semakin kaku dan laju

deformasi akan berkurang dan kurva deformasi akan menjadi linear setelah

sambungan berada dalam kondisi mendekati ideal.

Ada 2 parameter yang perlu dijelaskan mengenai kondisi transisi dari grafik

pada Gambar 4.11, yakni: deformasi yang diperlukan untuk mengakhiri

kondisi transisi sebesar + 1cm dan gaya yang diperlukan untuk mengakhiri

kondisi transisi transisi sebesar +1.5 ton. Penjelasan mengenai kedua hal di

atas dapat dilihat pada Gambar 4.14

Laporan Tugas Akhir



a

a

dd'

kdR

f

F

Arah gerak batang a

a) Sambungan ideal (rapat)

b) Sambungan spesimen (tidak rapat)

c) Gaya-gaya yang terjadi saat

sambungan merapat

d) Contoh sambungan

Tali ijuk

dX(d)

e) Deformasi pada tali

Gambar 4.14 Ketidak idealan sambungan

Dengan:

d’ adalah lebar celah antara batang penahan dengan tali

d adalah tebal tali

F adalah gaya yang menekan balok a

R adalah gaya tahanan akibat kuat ikatan tali

kd adalah gaya tahanan tali yang tertekan (analogi dengan pegas)

f adalah gaya gesek yang terjadi antar bambu

Dengan demikian, jika:

Deformasi transisi yang terjadi, dtrans= x(d) + d’ (4-1)

Gaya transisi total yang terjadi, Ftrans= R + kd + f (4-2)

Laporan Tugas Akhir



Mempertimbangkan bahwa ada setidaknya 4 titik sambung yang memiliki

ketidak idealan seperti pada Gambar 4.14, maka meskipun tidak dilakukan

pengukuran secara pasti, namun angka-angka:

dtrans= + 1cm, dan Ftrans = + 1.5 ton

masih merupakan angka-angka yang masuk akal untuk menjelaskan ketidak

idealan grafik pada Gambar 4.11

4.2.5 Kesimpulan

Hasil pengujian menunjukkan bahwa kapasitas struktur jauh melebihi beban rencana,

sehingga membuktikan bahwa bambu dapat menjadi material yang sangat baik untuk

dimanfaatkan sebagai bahan bangunan bila struktur bangunan bambu direncanakan

dengan baik dalam merespon aliran beban.

Kunci perencanaan yang diterapkan pada pembuatan spesimen sambungan adalah

dengan memberi batang bambu tambahan yang dibaut untuk menahan geser dan

dengan mengisi segmen-segmen bambu yang mengalami gaya jepit tegak lurus

penampang dengan mortar.

Kuat tekan bahan pengisi sendiri tidak terlalu menjadi persoalan. Hal ini ditunjukkan

dengan kuat tekan bahan pengisi yang hanya berkisar 3 MPa dapat meningkatkan

kekuatan struktur hingga 9 ton tanpa terjadinya pecah pada penampang. Percobaan

ini juga menunjukkan bahwa kuat struktur sebenarnya jauh lebih besar dari kuat

teoritis. Hal ini karena bambu adalah material alam yang memiliki keberagaman dari

segi kuat material. Rentang antara kuat material minimal dan kuat material maksimal

sangat jauh (Lihat BAB II), dan demi keamanan struktur, kuat material yang

digunakan dalam perencanaan diambil di bawah kuat material minimal.

Seperti pada proses pembuatan kuda-kuda, pembuatan spesimen percobaan

memerlukan 2 orang tenaga ahli yang dilengkapi dengan bor, tali ijuk dan pisau

bambu. pengerjaannya memakan waktu hanya setengah hari dimana portal selesai

pada hari yang sama dengan kuda-kuda. Pada pekerjaan tidak ada kesulitan yang

berarti sehingga dapat disimpulkan bahwa sistem struktur ini cukup mudah dibuat.

Laporan Tugas Akhir

Pemanfaatan Material Bambu sebagai Material V-1


Bab 5

Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan

Desain konstruksi yang telah dilakukan dalam tugas akhir ini membuktikan bahwa

anggaran yang besar tidak diperlukan untuk mendesain suatu bangunan tahan gempa.

Pada Tabel 3.11 diperlihatkan bahwa diperlukan anggaran sebesar + Rp. 500.000,-

untuk membuat 4 buah kuda-kuda bambu, sedangkan diperlukan + Rp. 3.750.000,-

untuk membuat sebuah kuda-kuda kayu (Jurnal Harga Satuan Bahan Bangunan,

Konstruksu & Interior, 2003). Yang diperlukan dalam konstruksi bangunan tahan

gempa adalah material dan sistem struktur yang mampu memenuhi konsep-konsep

dasar bangunan tahan gempa, yakni: daktilitas, kekakuan, kekuatan, serta kontinuitas

struktur dalam mengalirkan beban.

Bambu, dengan sifatnya yang kuat menahan tarik dan tekan, serta siap dipanen

setelah 5 tahun masa tanam, merupakan material yang menjanjikan dalam konstruksi

bangunan. Namun demikian ada beberapa kelemahan pada bambu yang perlu

diperhatikan dalam desain sebuah bangunan bambu.

Kelemahan pertama adalah kekuatan bambu yang tidak seragam sepanjang batang.

Bagian pangkal bambu cenderung lebih kuat dibanding bagian ujung bambu.

Kelemahan ini akan cukup berpengaruh saat diperlukan bambu panjang sebagai

elemen struktur seperti pada balok kuda-kuda, atau balok ring penghubung kolom.

Untuk mengatasinya, perlu dipilih bambu yang sudah cukup tua, dan dipotong pada

bagian ujungnya sehingga diameter bambu bagian pangkal dan ujung yang dipotong

cukup seragam.

Kelemahan kedua yang perlu diperhatikan berkaitan dengan arah orientasi serat

bambu. Serat bambu tersusun searah sumbu batang sehingga bambu hanya kuat

menahan gaya pada arah sumbu batang. Kelemahan bambu yang timbul akibat

orientasi serat ini membuat bambu mudah dibelah atau dipecah dengan memberi

gaya tarik tegak lurus serat. Pada struktur dengan bambu yang berpenampang

silinder, kelemahan ini akan mengakibatkan bambu mudah pecah pada bagian

struktur dimana terjadi gaya tarik atau tekan tegak lurus serat seperti pada balok yang

terjepit diantara kolom dan kuda-kuda atap. Kelemahan semacam ini dapat diatasi

dengan mengisi segmen bambu yang mengalami gaya tegak lurus serat dengan

mortar atau kayu.

Laporan Tugas Akhir



Kelemahan yang berikutnya terkait dengan bentuk batang bambu yang seperti pipa.

Bentuk pipa ini mempersulit pembuatan sambungan antar batang bambu. Agar aliran

gaya pada sambungan dapat berlangsung dengan sempurna, maka bidang kontak

pada sambungan harus meliputi seluruh bagian penampang bambu yang disambung.

Untuk dapat membuat bidang kontak seperti ini, maka diperlukan ketrampilan khusus

yang dapat membuat potongan melengkung pada penampang bambu. Gambar 5.1

menunjukkan pembuatan sambungan yang kurang baik, dimana potongan pada

penampang tidak dibuat melengkung sehingga bidang kontak yang terjadi antara

batang bambu menjadi sempit. Gambar 5.2 menunjukkan potongan yang dibuat

melengkung pada penampang sehingga bidang kontak menyertakan seluruh

penampang bambu yang disambung. Secara empiris, pembuatan lengkungan pada

penampang untuk menghasilkan kontak yang baik antar bambu dapat dipermudah

dengan memilih batang bambu dengan diameter yang relatif sama dengan batang

bambu lainnya pada titik sambung. Selisih diameter bambu demi keserasian

sambungan bersifat subjektif tergantung keahlian orang yang membuat, namun

berdasarkan pengamatan pada saat pembuatan spesimen uji, selisih antar batang

bambu selalu diusahakan tidak lebih dari + 1 cm.

Gambar 5.1 Sambungan yang tidak baik

Laporan Tugas Akhir



Gambar 5.2 Sambungan yang baik

Sambungan batang bambu harus dibuat agar dapat mengalirkan gaya-gaya yang

terjadi secara sempurna. Biasanya sambungan antar batang bambu hanya dibuat

dengan ikatan tali ijuk atau rotan. Meski sambungan semacam ini sudah banyak

digunakan dan terbukti dapat digunakan dalam pembuatan bangunan bambu yang

sederhana, namun sambungan semacam ini dapat bergeser dan kekuatannya sangat

tergantung keahlian orang yang membuat ikatan.

Pada tugas akhir ini, ada 2 kategori sambungan dalam sistem struktur yang dibuat.

Sambungan yang pertama adalah sambungan yang hanya mempertahankan posisi

batang karena gaya-gaya sambungan ditahan sendiri oleh elemen batang. Sambungan

jenis ini hanya dibuat menggunakan tali. Sambungan yang kedua adalah sambungan

yang menahan geser. Dalam hal ini alat penyambung berperan menahan gaya yang

terjadi pada sambungan. Sambungan jenis ini dibuat dengan batang bambu tambahan

yang dibaut. Dengan konfigurasi sambungan seperti di atas, sistem struktur yang

dibuat dapat memiliki kapasitas jauh di atas beban rencana.

5.2 Saran

Tugas akhir ini hanya membahas penggunaan bambu dari segi teori konstruksi

jangka pendek dan sedikit mengenai pengawetan. Belum ada literatur yang

membahas bambu hingga ke arah sifat bambu dalam jangka panjang. Sehingga

diharapkan tugas akhir ini dapat menjadi pemicu kepada pihak-pihak yang berminat

untuk meneliti sifat bambu untuk jangka panjang seperti adanya fenomena susut pada

bambu, agar bambu dapat menjadi material yang umum digunakan.

Kunci dari pengembangan suatu struktur bambu adalah pada pengembangan

sambungan. Sambungan baut yang dibuat pada spesimen memiliki kekurangan dalam

hal terjadinya gesekan antara baut dengan bambu pada lubang yang pada akhirnya

Laporan Tugas Akhir



dapat merusak bambu itu sendiri. Kerusakan seperti ini dalam jangka panjang dapat

menimbulkan bahaya terhadap struktur sambungan dan struktur bambu secara

keseluruhan. Untuk menghindari kerusakan pada lubang baut, permukaan lubang

dapat dilapisi dengan resin atau dilapisi dengan ring atau keduanya untuk

menghindari kontak langsung bambu dengan baut selain juga untuk mengontrol

diameter lubang agar tidak lebih besar dari perencanaan sehingga dapat mengurangi

deformasi pada struktur.

Selama ini fokus pengembangan sambungan bambu selalu menyertakan penggunaan

alat sambung yang relatif mahal seperti baut dan pelat baja. Penggunaan tali yang

relatif murah sebagai alat sambung dapat dilakukan jika ada komponen yang

menahan gaya geser pada sambungan menggantikan baut dan pelat. Sebagai

alternatif dapat dicoba bentuk sambungan takik seperti yang biasa digunakan pada

kayu. Mempertimbangkan kuat geser bambu yang kecil, tahanan gaya bisa didapat

dari bahan pengisi seperti cor beton atau kayu. Meski masih memerlukan kajian lebih

lanjut, penggunaan sambungan takik dengan ikatan tali akan dapat mengurangi biaya

bahan konstruksi selain juga lebih dikenal masyarakat dibanding penggunaan baut

pada sambungan.

Sambungan dengan tali sering menjadi masalah karena kurangnya keahlian orang

yang mengikat. Ikatan tali yang kurang kuat dapat menyebabkan posisi batang-

batang bambu bergeser. Walau sedikit, pergeseran ini dapat mengurangi integritas

struktur dengan terjadinya deformasi-deformasi yang tidak perlu. Oleh karena itu,

diperlukan standarisasi mengenai metoda pengikatan dan pengencangan dengan tali,

baik ijuk, rotan, maupun material lain. Pengembangan metoda ikatan dan

pengencangan akan sangat membantu perkembangan penggunaan material bambu

sebagai komponen struktur bangunan.

Meski bambu mulai menjadi material yang diminati baik dalam maupun luar negeri,

belum ada standar perencanaan yang khusus mengenai konstruksi bambu. Hal ini

mengakibatkan masyarakat belum “berani” menggunakan material bambu dalam

konstruksi bangunan mereka. Oleh karena itu, diharapkan para ahli konstruksi

Indonesia dapat melanjutkan penelitian mengenai bambu dan menerbitkan standar

yang dapat digunakan sebagai acuan konstruksi, seperti pada material beton dan baja.

Laporan Tugas Akhir



Gambar 5.3 Bangunan Bambu yang megah

Laporan Tugas Akhir



LAMPIRAN A

DESAIN ELEMEN STRUKTUR

Dalam desain elemen struktur, acuan yang digunakan adalah Tabel 3.8

A.1 Desain Gording dan Balok

A.1.1 Gording

Momen lentur yang terjadi pada gording :

Mu = 2

8

1ql dimana q = 0.784 KN/m dan l = 3 m

Mu = 0.882 KN m

Geser pada gording:

Vu = ql4

1= 0.588 KN

A.1.1.1 Desain Terhadap Momen Lentur


max

lt

MW (3- 1)


Nilai momen statis masing-masing penampang dapat dilihat pada Tabel 3.8

Nilai modulus of rupture bambu, lt = 19 MPa

Mu = 0.882 KNm

Maka statis momen yang diperlukan: W = 46421.05 mm3

Dari Minimal harus menggunakan penampang: 90/10 dengan luas A = 2513 mm2

A.1.1.2 Desain Terhadap Geser


VuA

v (3- 2)


Modulus geser bambu, = 16 MPa

Vu = 0.588 KN

Maka luas penampang yang diperlukan: A = Vu / = 588 / 16 = 36.75 mm2

(tidak menentukan)

Laporan Tugas Akhir



A.1.1.3 Penentuan Penampang Gording

Berdasarkan perhitungan di atas, gording harus setidaknya menggunakan bambu

90/10, namun dalam desain untuk gording akan digunakan bambu 100/10

A.1.2 Balok

Dari analisa struktur sebelumnya, gaya dalam yang terjadi pada balok dapat

ditentukan sebagai berikut:

Mu = 0.11 KNm

Vu = 0.1 KN

Pu = 2.82 KN (tarik)

A.1.2.1 Desain Terhadap Momen Lentur


max

lt

MW (3- 3)



Mu = 0.11 KNm

Maka statis momen yang diperlukan: W = 5790 mm3

Dapat digunakan penampang: 50/4 dengan luas A = 578 mm2

A.1.2.2 Desain Terhadap Geser


VuA

v (3- 4)



Vu = 0.11 KN


(tidak menentukan)

A.1.2.3 Desain Terhadap Tarik


TuA

t (3- 5)

dimana t adalah kapasitas tarik penampang.

Untuk memenuhi gaya tarik yang terjadi, diperlukan

A = Tu/t = 2820/180 = 15.67 mm2

(tidak menentukan)

Laporan Tugas Akhir



A.1.2.4 Desain Terhadap Tekan

Hasil analisa struktur menunjukkan pada balok tidak terjadi gaya tekan

A.1.2.5 Penentuan Penampang Balok

Dari hasil analisa yang di atas, pada balok dapat digunakan penampang 50/4, namun

untuk kemudahan konstruksi digunakan penampang 100/10

A.2 Kasau Bambu

Momen lentur yang terjadi pada kasau :

Mu = 2

8

1ql dimana q = 0.21 KN/m dan l = 3.36 m

Mu = 0.3 KN m

Geser pada kasau:

Vu = ql4

1= 0.176 KN

A.2.1 Desain Terhadap Momen Lentur


max

lt

MW (3- 6)



Mu = 0.3 KNm

Maka statis momen yang diperlukan: W = 15790.05 mm3

Kasau setidaknya harus menggunakan penampang: 70/6 dengan luas A = 1206 mm2

A.2.2 Desain Terhadap Geser


VuA

v (3- 7)



Vu = 0.176 KN

Maka luas penampang yang diperlukan: A = Vu / = 176 / 16 = 11 mm2

(tidak menentukan)

A.2.3 Penentuan Penampang Kasau

Berdasarkan perhitungan di atas, kasau harus setidaknya menggunakan bambu 70/6,

namun dalam desain untuk gording akan digunakan bambu 80/7

Laporan Tugas Akhir



A.3 Kolom Bambu

Dari analisa struktur sebelumnya, gaya dalam yang terjadi pada kolom dapat

ditentukan sebagai berikut:

Mu = 0.49 KNm

Vu = 0.68 KN

Pu = 8.8 KN (tekan)

A.3.1 Desain Terhadap Momen Lentur


max

lt

MW (3- 8)



Mu = 0.49 KNm

Maka statis momen yang diperlukan: W = 25790 mm

Dapat digunakan penampang: 80/7 dengan luas A = 1609 mm2

Dalam desain akan digunakan penampang 100/10

A.3.2 Desain Terhadap Geser


VuA

v (3- 9)



Vu = 0.68KN


(tidak menentukan)

A.3.3 Desain Terhadap Tarik

Berdasarkan Tabel 3.5, gaya tarik tidak dominan pada kolom jika dibandingkan gaya

tekan, sehingga desain untuk gaya aksial akan ditentukan oleh gaya tekan.

A.3.4 Desain Terhadap Tekan

Desain komponen tekan harus memperhitungkan adanya tekuk akibat kelangsingan

batang, sehingga perhitungan dilakukan sebagai berikut:

Cek kelangsingan komponen tekan dengan:

1 kc

L fy

r E (3-

10)

Laporan Tugas Akhir



Selanjutnya, dicari nilai faktor reduksi kekuatan akibat kelangsingan komponen tekan

untuk berbagai nilai c sebagai berikut:

untuk c 0.25, maka = 1

untuk 0.25 < c < 1.2, maka 1.43

1.6 0.67 c (3-

11)

c 1.2, maka = 1.25 c2

(3-

12)

Nilai kuat tekan penampang dihitung sebagai berikut:

Nn = Ag fcr = Agfy

(3-

13)

Dimana Ag = luas penampang

fy = tegangan leleh (tekan)

Penampang 100/10 memiliki karakteristik berikut:

A = 2827 mm2

I = 2898000 mm4

r = 32 mm

nilai kelangsingan: 1 k

c

L fy

r E (3 - 6)

Dari tabel output SAP, jika panjang elemen diurutkan dari besar ke kecil, maka

diketahui bahwa gaya dominan mulai terjadi pada Lk = 2 m ke bawah. Sehingga tidak

perlu digunakan panjang tekuk maksimal untuk mendesain bresing dan kuda-kuda.

Dengan rumus (3-6), 1 2000 32

32 3300c = 1.96 > 1.2 (langsing)

sehingga = 1.25 c2 = 1.25*1.96

2 = 4.8

Dari rumus (3-9), y

cr

ff = 32/4.8 = 6.66 Mpa.

Tegangan yang terjadi = Pu/A = 8800/2827 = 3.11 Mpa < fcr

Sehingga untuk kolom, dapat digunakan penampang 100/10

A.3.5 Penentuan Penampang Kolom

Dari hasil analisa yang di atas, penampang terbesar yang diperlukan untuk kolom

adalah penampang 100/10. Selanjutnya penampang ini akan digunakan dalam desain

kolom.

Laporan Tugas Akhir



A.4 Kuda-Kuda Bambu dan Ikatan Angin

Kuda-kuda bambu dan ikatan angin didesain sebagai sebuah sistem rangka batang,

dimana gaya yang dominan adalah tekan dan tarik.

Gaya dalam yang terjadi pada kuda-kuda dan ikatan angin:

Pu = 12.2 KN (tarik); 11.9 KN (tekan)

Dari gaya dalam di atas diketahui bahwa meski gaya tarik lebih besar, namun dengan

adanya faktor reduksi kelangsingan maka yang dominan pada desain kuda-kuda dan

bresing adalah pengaruh tekan.

Penampang 100/10 memiliki karakteristik berikut:

A = 2827 mm2

I = 2898000 mm4

r = 32 mm

nilai kelangsingan: 1 k

c

L fy

r E (3 - 6)

Dari tabel output SAP, jika panjang elemen diurutkan dari besar ke kecil, maka

diketahui bahwa gaya dominan mulai terjadi pada Lk = 2 m ke bawah. Sehingga tidak

perlu digunakan panjang tekuk maksimal untuk mendesain bresing dan kuda-kuda.

Dengan rumus (3-6), 1 2000 32

32 3300c = 1.96 > 1.2 (langsing)

sehingga = 1.25 c2 = 1.25*1.96

2 = 4.8

Dari rumus (3-9), y

cr

ff = 32/4.8 = 6.66 Mpa.

Tegangan yang terjadi = Pu/A = 11.9/2827 = 4.21 Mpa < fcr

Sehingga untuk bresing dan kuda-kuda, dapat digunakan penampang 100/10

A.5 Rekapitulasi Desain Elemen Batang

Dari hasil perhitungan di atas, maka besar elemen batang yang digunakan untuk

desain bangunan bambu dapat dilihat pada Tabel A.1.

Tabel A.1 Rekapitulasi Desain Elemen Batang

Komponen Bangunan Dimensi Minimal Dimensi Rencana

Gording 90/10 100/10

Balok 50/4 100/10

Kasau 70/6 80/7

Kolom - 100/10

Kuda-kuda dan Bresing - 100/10

Laporan Tugas Akhir



Laporan Tugas Akhir



LAMPIRAN B

PERHITUNGAN SAMBUNGAN

Kuat sambungan b (Gambar 3.8).

Digunakan:

t1 = 10mm tebal bambu yang disambung

t2 = 10mm tebal batang bambu tambahan

d1 = 100 mm diameter luar bambu

d2 = 10 mm diameter baut

fy = 190 MPa kuat geser baut

fb = 180 MPa kuat tarik bambu

P1 = (d1 – 2t1) d2 fc + t1 d2 fb (3- 1)

tanpa pengisi: P1 = 10*10*180MPa = 18000 N

= 18 KN

P2 = t2 d2 fs (3- 2)

P2 = 10*10*180 MPa = 18000 N = 18 KN

P4 = (0.25) ( ) d22 fv = 0.25*3.14*10

2*190 = 14915 N = 14.9 KN (3- 18)

Sehingga kekuatan sambungan (Pn) ditentukan oleh P3 = 14.9 KN

Laporan Tugas Akhir



LAMPIRAN C PERHITUNGAN PONDASI

Perhitungan Gaya Pondasi

Gaya Dalam

U3 15,38 kN

Ukuran Pondasi Btu Kali

Pondasi

B 1,3 m (asumsi)

L 1,3 m (asumsi)

T 0,2 m (asumsi)

batu kali 22 kN/m3

Pedestal Pedestal Trapesium Batu Kali

B1 0,7 m

B2 0,9 m volume trapesium

T 1 m 0,643333

batu kali 22 kN/m3

Volume Tanah

0,81 m3

0,166667 m3

tanah 16,5 kN/m3 (tanah urugan)

Berat Footing

Pondasi 7,436 kN

Pedestal 14,15333 kN

Tanah 2,75 kN

Wf 24,33933 kN

Tegangan vertikal efektif pada kedalaman D

D 1 m

sat 16,2 kN/m3 (asumsi)

water 0

'zD 16,2 kN/m2 (3-20)

Perhitungan Bearing Capacity

qmax 31,25841 kN/m2 (3-21) (pertimbangan seismic load, Faktor 1,33)

Parameter tanah yang digunakan

cu 7,742 kN/m2 7,742 kg/cm2

8 derajat

19 kN/m3 1,7 kg/cm3

Berdasarkan parameter diatas maka diperoleh :

Nc 8,6

Nq 2,2

N 0,7

qult 122,1956 kN/m2 (3-22)

FS 3

qall 40,73185 kN/m2 (3-23)

Pall 68,83683 kN OKAY

Kapasitas Geser Footing

U1 0,757 kN

U2 2,12 kN

FH 2,12 kN

FS 2

Kp 1,323347 (3-24) (coloumb erath pressure theory)

Laporan Tugas Akhir



gaya pasif yang bekerja pada footing

Fp 10,71911 kN (3-25)

Koefisien friksi

0,098051 (3-26)

Equivalent passive fluid density

a 5,393036 (3-27)

Kapasitas geser pada dasar footing

Vf 19,18381 kN (3-28)

Safety Factor 9,048969 (3-29) OKAY

Laporan Tugas Akhir



LAMPIRAN D HASIL UJI LABORATORIUM

D.1 UJI KUDA-KUDA ATAP

Beban LVDT1 LVDT2 LVDT3 LVDT4 LVDT5

319 4.22 4.46 5.02 2.44 4.96

367 5.32 5.52 6.14 3.12 5.98

417 6.3 6.52 7.22 3.64 6.82

467 7.86 8.02 8.84 4.54 8.04

519 10.14 10.1 11.02 5.92 9.58

574 11.2 11.2 12.26 7.54 10

617 12.66 12.58 13.72 7.42 10.76

632 13.6 13.5 14.64 7.9 11.64

672 14.28 14.28 15.5 8.26 12.46

719 16.44 16.4 17.58 9.58 14.44

767 19.3 18.2 18.88 11.9 15.88Runtuh pertama

772 30.04 27.54 27.42 19.9 23.42

809 30.84 28.74 28.64 20.6 24.6

864 32.32 30.26 30.18 21.32 26.04

914 33.64 31.64 31.56 21.92 27.36

977 35.34 33.54 33.56 22.86 29.26

1007 36.58 34.86 34.88 23.42 30.52

1019 37.12 35.48 35.52 23.66 31.08

1054 38.12 36.68 36.76 24.1 32.4

1069 39.06 37.56 37.68 24.58 33.28

1112 40.08 38.78 38.9 25.06 34.46

1119 40.6 39.38 39.5 25.26 35.02

1124 41.38 40.18 40.24 25.66 35.74

1142 41.74 40.58 40.66 25.82 36.18

1159 42.14 41.04 41.16 26 36.62

1169 42.6 41.58 41.68 26.22 37.1

1194 43.04 42.06 42.22 26.4 37.64

1212 43.7 42.66 42.8 26.84 38.14

1232 44.26 43.34 43.54 26.98 38.82

1239 45.3 44.6 44.9 27.5 40.22

1234 46.2 45.74 46.14 27.92 41.48Runtuh kedua

1239 46.82 46.42 46.82 28.28 42.22

1244 47.28 47.06 47.52 28.36 42.88

1252 48.62 48.8 49.46 28.92 44.9

1262 53.28 54.78 56.04 30.88 -46kegagalan struktural

1269 54.32 55.86 57.14 31.3 -46

1274 55.26 56.8 58.06 31.6 -46

1274 55.62 57.12 58.4 30.78 -46

*) Beban diberikan dalam satuan kg LVDT mengukur deformasi dalam satuan mm

Laporan Tugas Akhir



D.2 UJI PORTAL

beban (KN)

LVDT tengah

LVDT kiri

LVDT kanan

0.00 0.00 0.00 0.00

-0.11 -0.14 -0.04 -0.02

-0.17 -0.26 -0.08 -0.08

-0.24 -0.38 -0.14 -0.18

-0.29 -0.53 -0.20 -0.22

-0.33 -0.65 -0.26 -0.28

-0.38 -0.77 -0.32 -0.34

-0.43 -0.90 -0.36 -0.41

-0.50 -1.04 -0.43 -0.47

-0.53 -1.16 -0.49 -0.53

-0.59 -1.31 -0.55 -0.61

-0.63 -1.43 -0.59 -0.65

-0.73 -1.57 -0.65 -0.71

-0.93 -1.72 -0.71 -0.77

-1.06 -1.88 -0.82 -0.86

-1.19 -2.00 -0.86 -0.90

-1.32 -2.15 -0.90 -0.98

-1.45 -2.27 -0.98 -1.02

-1.60 -2.41 -1.04 -1.08

-1.70 -2.56 -1.10 -1.14

-1.88 -2.70 -1.16 -1.18

-2.06 -2.84 -1.20 -1.25

-2.19 -2.99 -1.27 -1.31

-2.35 -3.13 -1.35 -1.33

-2.52 -3.30 -1.41 -1.37

-2.73 -3.42 -1.45 -1.41

-2.88 -3.56 -1.53 -1.45

-3.02 -3.73 -1.59 -1.49

-3.22 -3.85 -1.64 -1.51

-3.44 -4.01 -1.70 -1.57

-3.63 -4.16 -1.80 -1.61

-3.85 -4.30 -1.82 -1.66

-4.03 -4.46 -1.90 -1.68

-4.24 -4.59 -1.94 -1.74

-4.46 -4.73 -2.00 -1.76

-4.64 -4.89 -2.07 -1.78

-4.84 -5.04 -2.15 -1.82

-5.04 -5.20 -2.25 -1.84

-5.22 -5.35 -2.29 -1.86

-5.46 -5.49 -2.35 -1.86

-5.70 -5.65 -2.39 -1.92

-5.90 -5.80 -2.46 -1.94

-6.13 -5.94 -2.54 -1.94

-6.40 -6.10 -2.62 -2.00

-6.59 -6.25 -2.66 -2.00

-6.85 -6.39 -2.72 -2.05

-7.13 -6.56 -2.76 -2.07

Laporan Tugas Akhir



beban (KN)

LVDT tengah

LVDT kiri

LVDT kanan

-7.33 -6.70 -2.82 -2.07

-7.63 -6.86 -2.91 -2.11

-7.81 -7.01 -2.93 -2.13

-8.08 -7.15 -2.99 -2.15

-8.34 -7.29 -3.01 -2.17

-8.56 -7.48 -3.05 -2.21

-8.86 -7.60 -3.09 -2.23

-9.08 -7.76 -3.15 -2.27

-9.36 -7.91 -3.17 -2.31

-9.57 -8.07 -3.23 -2.33

-9.78 -8.22 -3.23 -2.33

-9.95 -8.36 -3.28 -2.37

-10.02 -8.52 -3.28 -2.43

-10.17 -8.67 -3.25 -2.50

-10.18 -8.83 -3.25 -2.54

-10.24 -8.99 -3.19 -2.60

-10.36 -9.14 -3.19 -2.64

-10.59 -9.28 -3.17 -2.70

-10.83 -9.43 -3.17 -2.74

-11.13 -9.59 -3.17 -2.78

-11.22 -9.73 -3.15 -2.80

-11.55 -9.90 -3.17 -2.84

-11.87 -10.04 -3.21 -2.87

-12.17 -10.18 -3.28 -2.91

-12.56 -10.35 -3.32 -2.93

-12.86 -10.49 -3.36 -2.99

-13.19 -10.63 -3.40 -3.01

-13.59 -10.78 -3.46 -3.05

-14.00 -10.94 -3.48 -3.11

-14.30 -11.07 -3.54 -3.15

-14.75 -11.21 -3.56 -3.21

-15.17 -11.37 -3.60 -3.23

-15.53 -11.52 -3.66 -3.25

-15.97 -11.66 -3.69 -3.30

-16.35 -11.80 -3.73 -3.34

-16.76 -11.93 -3.75 -3.40

-17.23 -12.07 -3.81 -3.44

-17.69 -12.23 -3.85 -3.48

-18.20 -12.38 -3.87 -3.54

-18.67 -12.52 -3.91 -3.56

-19.17 -12.68 -3.97 -3.62

-19.65 -12.81 -4.01 -3.64

-20.13 -12.95 -4.05 -3.71

-20.66 -13.09 -4.10 -3.77

-21.21 -13.24 -4.14 -3.81

-21.74 -13.38 -4.20 -3.83

-22.28 -13.53 -4.24 -3.89

-22.86 -13.65 -4.28 -3.95

-23.47 -13.79 -4.34 -3.99

Laporan Tugas Akhir



beban (KN)

LVDT tengah

LVDT kiri

LVDT kanan

-24.06 -13.94 -4.38 -4.03

-24.70 -14.08 -4.42 -4.12

-25.36 -14.24 -4.46 -4.16

-25.89 -14.37 -4.51 -4.20

-26.56 -14.51 -4.57 -4.26

-27.22 -14.65 -4.61 -4.30

-27.80 -14.80 -4.67 -4.32

-28.47 -15.00 -4.73 -4.38

-29.16 -15.08 -4.77 -4.44

-29.75 -15.23 -4.83 -4.48

-30.38 -15.35 -4.89 -4.53

-31.08 -15.49 -4.98 -4.59

-31.72 -15.64 -5.04 -4.65

-32.36 -15.78 -5.10 -4.69

-33.02 -15.92 -5.16 -4.73

-33.72 -16.07 -5.22 -4.79

-34.33 -16.21 -5.28 -4.85

-35.01 -16.33 -5.37 -4.89

-35.69 -16.48 -5.45 -4.94

-36.32 -16.62 -5.51 -5.00

-36.95 -16.74 -5.57 -5.04

-37.63 -16.89 -5.65 -5.10

-38.27 -17.05 -5.71 -5.16

-38.87 -17.17 -5.80 -5.20

-39.60 -17.32 -5.86 -5.26

-40.24 -17.46 -5.94 -5.30

-40.86 -17.58 -6.00 -5.37

-41.56 -17.75 -6.08 -5.39

-42.21 -17.87 -6.17 -5.43

-42.83 -18.01 -6.23 -5.49

-43.53 -18.16 -6.29 -5.55

-44.19 -18.30 -6.39 -5.57

-44.77 -18.45 -6.45 -5.63

-45.43 -18.59 -6.56 -5.67

-46.15 -18.73 -6.62 -5.71

-46.67 -18.86 -6.68 -5.78

-47.29 -19.02 -6.76 -5.82

-47.97 -19.16 -6.84 -5.86

-48.56 -19.31 -6.92 -5.90

-49.15 -19.43 -6.99 -5.96

-49.85 -19.59 -7.07 -5.98

-50.38 -19.72 -7.15 -6.02

-51.00 -19.88 -7.21 -6.06

-51.61 -20.00 -7.31 -6.10

-52.17 -20.15 -7.38 -6.15

-52.67 -20.29 -7.44 -6.17

-53.33 -20.43 -7.52 -6.21

-53.90 -20.58 -7.58 -6.25

-54.42 -20.70 -7.64 -6.25

Laporan Tugas Akhir



beban (KN)

LVDT tengah

LVDT kiri

LVDT kanan

-54.96 -20.84 -7.70 -6.29

-55.48 -21.01 -7.76 -6.33

-56.01 -21.15 -7.83 -6.35

-56.51 -21.29 -7.89 -6.37

-56.95 -21.46 -7.97 -6.45

-57.42 -21.60 -7.99 -6.37

-57.87 -21.73 -8.03 -6.39

-58.26 -21.89 -8.09 -6.39

-58.63 -22.03 -8.13 -6.37

-58.95 -22.16 -8.15 -6.33

-59.10 -22.32 -8.15 -6.29

-59.31 -22.46 -8.15 -6.23

-59.34 -22.63 -8.13 -6.17

-59.31 -22.79 -8.09 -6.04

-59.15 -22.96 -8.05 -5.90

-58.84 -23.14 -7.99 -5.78

-58.41 -23.30 -7.85 -5.59

-57.87 -23.49 -7.74 -5.41

-56.75 -23.65 -7.72 -5.16

-45.20 -24.23 -7.79 -4.87

-42.53 -24.47 -8.01 -4.53

-41.24 -24.66 -8.13 -4.22

-40.33 -24.86 -8.34 -3.97

-39.59 -25.05 -8.61 -3.73

-38.97 -25.23 -8.79 -3.15

-38.36 -25.42 -8.95 41.34

-37.72 -25.60 -9.06 41.38

-37.04 -25.76 -9.24 41.38

-36.32 -25.93 -9.47 41.41

-35.69 -26.11 -9.69 41.41

-35.09 -26.30 -9.86 41.38

-34.45 -26.50 -10.08 41.41

-33.87 -26.69 -10.29 41.38

-33.34 -26.87 -10.45 41.41

-32.80 -27.06 -10.72 41.38

-32.31 -27.24 -10.86 41.38

-31.90 -27.38 -11.07 41.43

-31.51 -27.57 -11.25 41.38

-31.17 -27.73 -11.39 41.41

-30.81 -27.90 -11.58 41.41

-30.56 -28.06 -11.74 41.41

-30.15 -28.22 -11.84 41.43

-29.84 -28.39 -11.99 41.41

-29.54 -28.55 -12.11 41.38

-29.18 -28.72 -12.23 41.41

-28.86 -28.86 -12.36 41.38

-28.65 -29.00 -12.48 41.38

-28.41 -29.19 -12.60 41.41

-28.13 -29.33 -12.75 41.41

Laporan Tugas Akhir



beban (KN)

LVDT tengah

LVDT kiri

LVDT kanan

-27.82 -29.52 -12.87 41.41

-27.61 -29.66 -12.97 41.38

-27.40 -29.78 -13.09 41.41

-27.19 -29.97 -13.20 41.41

-27.02 -30.11 -13.30 41.38

-26.85 -30.25 -13.42 41.38

-26.64 -30.42 -13.55 41.41

-26.49 -30.56 -13.65 41.43

-26.34 -30.70 -13.75 41.41

-26.19 -30.87 -13.87 41.41

-26.03 -31.03 -13.96 41.41

-25.88 -31.18 -14.04 41.41

-25.76 -31.32 -14.14 41.41

-25.66 -31.48 -14.26 41.41

-25.52 -31.65 -14.32 41.38

-25.42 -31.79 -14.41 41.41

-25.27 -31.93 -14.51 41.41

-25.15 -32.10 -14.57 41.41

-25.07 -32.24 -14.69 41.38

-24.92 -32.41 -14.78 41.41

-24.82 -32.57 -14.86 41.38

-24.73 -32.69 -14.96 41.41

-24.63 -32.86 -15.19 41.43

-24.54 -33.02 -15.23 41.38

-24.45 -33.16 -15.29 41.41

-24.38 -33.31 -15.35 41.38

-24.27 -33.47 -15.43 41.41

-24.18 -33.64 -15.53 41.41

-24.07 -33.78 -15.58 41.41

-24.01 -33.94 -15.66 41.41

-23.99 -34.13 -15.68 41.38

-23.90 -34.27 -15.80 41.41

-23.79 -34.41 -15.88 41.38

-23.70 -34.58 -15.99 41.38

-23.64 -34.72 -16.05 41.38

-23.58 -34.89 -16.13 41.41

-23.48 -35.05 -16.21 41.41

-23.12 -35.13 -16.29 41.41

-18.40 -34.03 -16.27 41.41

DAFTAR PUSTAKA

ASCE 7-95. Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures. the American

Society of Civil Engineers.

Heinz Frick. 2005. Ilmu Konstruksi Bangunan Bambu.

IBC 2006. International Building Code 2006. International Code Council.

Mangkusubroto, Sindur P. Catatan Kuliah Struktur Baja. Bandung: Penerbit ITB.

Morisco. 2005. Bahan Kuliah Teknologi Bambu. Yogyakarta: Magister Teknologi Bahan

Bangunan, Program Studi Teknik Sipil, Universitas Gadjah Mada

Nasution, Amrinsyah. Catatan Kuliah Analisis Struktur Dengan Metoda Matriks.

Bandung: Penerbit ITB.

Setio, Herlien D. 2005. Catatan Kuliah SI-4121 Pengantar Dinamika Tanah dan Rekayasa

Gempa. Bandung : Penerbit ITB.

SKBI 1.2.53.1987. Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung. Badan

Standardisasi Nasional.

SNI 03-1726-2002. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung.

Badan Standardisasi Nasional.

SNI 03-2847-2002. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung.

Bandung : Jurusan Teknik Sipil-FTSP-ITB.

1.1 Latar Belakang Masalah - · PDF fileLaporan Tugas Akhir ... perhitungan khusus contohnya...

Documents

Transcript of 1.1 Latar Belakang Masalah - · PDF fileLaporan Tugas Akhir ... perhitungan khusus contohnya...