ANALISA STRUKTUR DAN ELEMEN BALOK GEDUNG AKIBAT BEBAN STATIK EQUIVALEN BERDASARKAN PERATURAN GEMPA 2012
ANALYSIS OF THE STRUCTURE AND ELEMENTS OF THE BUILDING BEAM AS A RESULT OF STATIC LOAD EQUIVALEN BASED SEISMIC REGULATIONS IN 2012
Putri Pebrianti Rahman, M.W. Tjaronge, Abdul Rachman Jurusan Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, Makassar
Alamat Korespondensi Putri Pebrianti Rahman Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Hasanuddin Makassar, 90245 Hp : 08977844263 Email :
[email protected]
ANALISA STRUKTUR DAN ELEMEN BALOK GEDUNG AKIBAT BEBAN STATIK EQUIVALEN BERDASARKAN PERATURAN GEMPA 2012 Putri Pebrianti Rahman1, M.W. Tjaronge 2, Abdul Rachman 2
ABSTRAK : Analisa struktur dan elemen balok gedung akibat beban statik equivalen berdasarkan
peraturan gempa 2012 ini bertujuan untuk mengevaluasi kekuatan struktur pada gedung akibat beban statik equivalen serta menganalisa kapasitas elemen balok akibat beban gempa. Beban yang dianalisis meliputi beban mati, beban hidup, dan beban gempa, yang mengacu pada Beban Minimum untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain (SNI 1727:2013) dan Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI 1726-2012). Analisis perencanaan ketahanan struktur gedung terhadap gempa dilakukan dengan metode analisa statik equivalen. Metode analisa statik equivalen adalah suatu cara analisis statik struktur, dimana pengaruh gempa pada struktur dianggap sebagai beban-beban statik horisontal untuk menirukan pengaruh gempa yang sesungguhnya akibat gerakan tanah. Struktur terdiri dari 11 lantai (8 lantai eksisting dan 3 lantai penambahan). Analisis struktur gedung menggunakan analisis numerik dengan tinjauan tiga dimensi. Dari hasil analisis numerik menunjukkan bahwa pada konstruksi gedung yang ada sekarang tidak terdapat kegagalan yang artinya struktur mampu memikul beban yang diberikan. Kata Kunci : Analisa Statik Equivalen,Beban Gempa, Balok
Abstract : Analysis of the structure and elements of the building beam as a result of static load equivalent based seismic regulations in 2012 aimed to evaluate the strength of the structure of the building as a result of equivalent static loads and analyze the capacity of beam elements due to the earthquake load. The loads are analyzed including dead load, live load, and earthquake load refer to Minimum Load of Building Design and Other Structure (SNI 1727:2013) and Standard Design of Earthquake Durability for Building Structure (SNI 1726:2012). Analysis of resilience planning building structure against earthquakes do with the method of equivalent static analysis. Equivalent static analysis method is a way of static analysis of structure, where the influence of earthquakes on structures regarded as static horizontal loads to simulate real effect due to earthquake ground motion. The structure consists of 11 floors ( 8 floors of the existing 3-storey additions ).The analysis of building structure using numerical analysis with review three dimentions. From the results of numerical analysis show that the construction of the building there now , which means there is no failure of the structure is able to bear the burden given. Keywords: Analysis Static Equivalen, Earthquake load, Beam
2 1
Dosen Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. Mahasiswa Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.
PENDAHULUAN Pada saat ini, pembangunan di kota besar menitiberatkan pada bangunan-bangunan bertingkat tinggi. Hal ini dikarenakan keterbatasan lahan yang ada di kota-kota besar dan dimaksudkan agar suatu kota mampu menampung konsentrasi penduduk yang padat serta menciptakan sarana dan prasarana bagi penduduk. Dalam merencanakan sebuah bangunan tahan gempa harus memperhatikan konsep kolom kuat- balok lemah dimana kolom-kolom dirancang lebih kuat daripada baloknya. Mengapa harus kolom kuat balok lemah ? sederhananya, dalam struktur portal/ frame kolom adalah komponen struktur yang menopang balok, lantai, seluruh beban di lantai , dan beban lantai-lantai di atasnya. Sedangkan balok hanya komponen struktur yang menopang dan mendistribusikan beban- beban di lantai tersebut menuju kolom-kolom. Kalau sampai kolom runtuh, maka runtuhlah seluruh system struktur di atasnya. Tapi jika balok yang runtuh maka kerusakan awal hanya terjadi di bagian balok itu saja kemudian merambat ke elemen balok yang lain dan seterusnya dan seterusnya hingga struktur benar-benar runtuh ketika tidak lagi kuat menahan beban (dalam hal ini beban geser akibat gempa). Lemahnya struktur akibat perencanaan struktur yang tidak mengacu pada kaidah perencanaan struktur tahan gempa serta lemahnya pengawasan pada saat pelaksanaan pekerjaan bangunan dapat mengakibatkan terjadinya kegagalan struktur. Berdasarkan hal tersebut, maka penelitian ini dibatasi sebagai berikut : a. Struktur yang dianalisis merupakan struktur beton bertulang pada gedung dalam hal ini pada elemen struktur balok. b. Peninjauan gempa dilakukan dengan menggunakan analisa gempa statik equivalen.
c. Perhitungan gaya-gaya dalam struktur dihitung dengan menggunakan program SAP 2000 V.14.1 Adapun pedoman-pedoman yang digunakan sebagai acuan yaitu : - Peraturan Pembebanan Indonesia 1989 - Beban Minimum untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain SNI 1727-2013 - Persyaratan Beton Strutural untuk Bangunan Gedung SNI 2847: 2013. - Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung SNI-17262012. - Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung SNI 031729-2002. METODOLOGI PENELITIAN Secara garis besar alur prosedur penelitian dapat dilihat pada flowchart berikut ini : Mulai
Literatur review dan survey lapangan
Pengumpulan Data : -
Dimensi elemen struktur Material Properties
Analisis SAP 2000 Metode Statik Equivalen
A
A
Hasil Analisis -
Momen kapasitas penampang balok
Kesimpulan
Selesai Flowchart Penelitian PEMBAHASAN MODEL STRUKTUR Pada tugas akhir ini data-data teknis yang digunakan dalam analisis berdasarkan Defailed Engineering Design ( DED) sebagai berikut : - Lokasi bangunan : KotaMakassar - Jenis bangunan : Perkantoran - Konstruksi bangunan : Beton bertulang - Jenis tanah : Tanah lunak - Mutu Beton (fc’) : 20 MPa - Mutu Tulangan (fy) : 390 MPa - Dimensi struktur : Tinggi = 48,1 m Plat = 12 cm Balok = 40x60 cm Kolom Lt.Basemant-Lt. 4 :80x80 cm Kolom Lt.Basemant-Lt. 4 :80x80 cm Kolom Lt. 5 – Lt. 8 : 60x60 cm Kolom Lt. 9 – Lt.atap : 40x40cm Perhitungan Beban Gravitasi Pada Struktur Perhitungan beban mati dan beban hidup hanya dilakukan untuk beban yang bekerja di plat lantai dan plat atap sedangkan berat sendiri struktur
akan akan dihitung otomatis oleh program SAP 2000 V. 14.1 Adapun beban mati dan beban hidup yang bekerja pada tiap lantai adalah sebagai berikut a. Berat Lantai Basement Beban Mati - Plat lantai 12 cm = 0,7 x 0,7 x 45 x 0,12 x 2400 = 671.846 kg - Kolom 80x80 = 0,8 x 0,8 x 4,5 x 44 x 2400 = 304.128 kg - Kolom 70x70 = 0,7 x 0,7 x 4,5 x 17 x 2400 = 89.964 kg - Balok arah y 40x60 = 0,4 x 0,6 x 7,2 x 9 x 2400 = 37.324 kg - Balok arah x 40x60 = 0,4 x 0,6 x 7,2 x 5 x 2400 = 20.726 kg + Total beban mati lantai basement 1.123.999,2 kg Beban Hidup - Beban hidup perkantoran = 7,2 x 7,2 x 45 x 250 = 583.200 kg Total beban hidup lantai basement = 583.200 kg Total beban mati dan beban hidup (W1) = 1.123.999,2 kg + 583.200 kg = 1.707.199,2 kg b. Berat Lantai 1 Beban Mati - Plat lantai 12 cm = 7,2 x 7,2 x 45 x 0,12 x 2400 = 671.846 kg - Kolom 80x80 = 0,8 x 0,8 x 5 x 44 x 2400 = 337.920 kg - Kolom 70x70 = 0,7 x 0,7 x 5 x 17 x 2400 = 99.960 kg - Balok arah y 40x60 = 0,4 x 0,6 x 7,2 x 9 x 2400 = 37.324 kg - Balok arah x 40x60 = 0,4 x 0,6 x 7,2 x 5 x 2400 = 20.726 kg - Platfond, ducting AC = 7,2 x 7,2 x 45 x 34 = 79.315 kg - Dinding partisi = 7,2 x 7,2 x 45 x 150 = 349.920 kg + Total beban mati lantai Lantai 1 1.597.053,7 kg Beban Hidup - Beban hidup perkantoran = 7,2 x 7,2 x 45 x 250 = 583.200 kg Total beban hidup lantai basement = 583.200 kg Total beban mati dan beban hidup (W2)
= 1.597.083,7 kg + 583.200 kg = 2.180.253,7 kg c. Berat Lantai 2 dan 3 Beban Mati - Plat lantai 12 cm = 7,2 x 7,2 x 45 x 0,12 x 2400 = 671.846 kg - Kolom 80x80 = 0,8 x 0,8 x 4 x 44 x 2400 = 270.336 kg - Kolom 70x70 = 0,7 x 0,7 x 4 x 17 x 2400 = 79.968 kg - Balok arah y 40x60 = 0,4 x 0,6 x 7,2 x 9 x 2400 = 37.324 kg - Balok arah x 40x60 = 0,4 x 0,6 x 7,2 x 5 x 2400 = 20.726 kg - Platfond, ducting AC = 7,2 x 7,2 x 45 x 34 = 79.315 kg - Dinding partisi = 7,2 x 7,2 x 4 x45 x 150 = 349.920 kg + Total beban mati lantai Lantai 2 dan 3 1.509.477,7 kg Beban Hidup - Beban hidup perkantoran = 7,2 x 7,2 x 45 x 250 = 583.200 kg Total beban hidup lantai basement = 583.200 kg Total beban mati dan beban hidup (W3/4) = 1.509.477,7 kg + 583.200 kg = 2.092.677,7 kg d. Berat Lantai 4, 5, 6, 7 dan 8 Beban Mati - Plat lantai 12 cm = 7,2 x 7,2 x 24 x 0,12 x 2400 = 447.898 kg - Kolom 70x70 = 0,7 x 0,7 x 4 x 36 x 2400 = 159.936 kg - Balok arah y 30x50 = 0,3 x 0,5 x 7,2 x 9 x 2400 = 23.328 kg - Balok arah x 30x50 = 0,3 x 0,5 x 7,2 x 3 x 2400 = 7.776 kg - Platfond, ducting AC = 7,2 x 7,2 x 24 x 34 = 52.876 kg - Dinding partisi = 7,2 x 7,2 x 4 x 24 x 150 = 223.280 kg + Total beban mati lantai Lantai 4,5,6,7 dan 8 925.125,7 kg Beban Hidup - Beban hidup perkantoran = 7,2 x 7,2 x 24 x 250 = 583.200 kg
Total beban hidup lantai basement = 583.200 kg Total beban mati dan beban hidup (W4 s.d. W8) = 925.125,7 kg + 583.200 kg = 1.508.325,7 kg e. Berat Lantai 9 dan 10 Beban Mati - Plat lantai 12 cm = 7,2 x 7,2 x 24 x 0,12 x 2400 = 447.898 kg - Kolom 60x60 = 0,6 x 0,6 x 3,6 x 36 x 2400 = 99.878 kg - Balok arah y 30x50 = 0,3 x 0,5 x 65 x 8 x 2400 = 93.321 kg - Balok arah x 30x50 = 0,3 x 0,5 x 22 x 4 x 2400 = 62.208 kg - Platfond, ducting AC = 7,2 x 7,2 x 24 x 34 = 52.876 kg - Dinding partisi = 7,2 x 7,2 x 3,6 x 24 x 150 = 223.280 kg + Total beban mati lantai Lantai 9 dan 10 880.026,18 kg Beban Hidup - Beban hidup perkantoran = 7,2 x 7,2 x 24 x 250 = 583.200 kg Total beban hidup lantai basement = 583.200 kg Total beban mati dan beban hidup (W9 dan W10) = 880.026,18 kg + 583.200 kg = 1.383.226,18 kg f. Berat Lantai Atap Beban mati - Plat lantai 12 cm = 7,2 x 7,2 x 6 x 0,12 x 2400 = 89.580 kg - Kolom 40x40 = 0,4 x 0,4 x 3,6 x 12 x 2400 = 19.354 kg - Balok arah y 30x50 = 0,3 x 0,5 x 43 x 2 x 2400 = 31.144 kg - Balok arah x 30x50 = 0,3 x 0,5 x 7,2 x 7 x 2400 = 18.144 kg + Total beban mati lantai Lantai atap 158.181 kg Beban Hidup - Beban hidup perkantoran = 7,2 x 7,2 x 6 x 250 = 77.760 kg Total beban hidup lantai basement = 77.760 kg Total beban mati dan beban hidup (W11) = 158.181 kg + 77.760 kg = 235.941,12 kg
Berikut gaya statik ekivalen yang bekerja pada setiap lantai, yang dapat di tabelkan sebagai berikut : Tabel 1 Gaya Statik Ekivalen Tiap Lantai FX Tin gka t
11 (at ap)
Wi (kg)
1.383. 226,10
Hi (m)
45, 5
1.383. 226,10
41, 5
9
1.508. 325,70
37, 5
8
1.508. 325,70
33, 5
7
1.508. 325,70
29, 5
6
1.508. 325,70
25, 5
5
1.508. 325,70
21, 5
4
2.180. 253,70
17, 5
3
2.092. 677,70
13, 5
2
2.092. 677,70
9,5
1
1.707. 199,20
4,5
10
18.616 .830,3 0
Wi.h i
62. 936 .79 1 57.4 03.8 86 56.5 62.2 14 50.5 28.9 11 44.4 95.6 08 38.4 62.3 05 32.4 29.0 03 38.1 54.4 40 28.2 51.1 49 19.8 80.4 38 7.68 2.39 6,4 431. 311. 387
(kg )
V
(kg)
Ju ml ah joi n tia p la nt ai (n)
FX tiap joint (kg)
Ar ah X 10 0%
Ar ah Y 30 %
92. 511 ,65
1091 93,3 6
40 ,0 0
23 50, 2
70 5, 06
84. 378 ,76 83. 141 ,57 74. 273 ,14 65. 404 ,70 56. 536 ,27 47. 667 ,83 56. 083 ,73 41. 526 ,75 29. 222 ,53 11. 292 ,46
193. 572, 12 276. 713, 69 350. 986, 83 416. 391, 53 472. 927, 80 520. 595, 64 576. 679, 37 618. 206, 12 647. 428, 65 658. 721, 11
40 ,0 0 40 ,0 0 40 ,0 0 40 ,0 0 40 ,0 0 40 ,0 0 51 ,0 0 51 ,0 0 57 ,0 0 53 ,0 0
21 38, 94 21 02, 03 18 71, 67 16 35, 55 14 10, 95 11 80, 59 10 77, 29 78 3,3 45 47 6,6 03 22 1,3 76
64 1, 68 63 0, 61 56 1, 5 49 0, 67 42 3, 29 35 4, 18 32 3, 19 23 5 14 2, 98 66 ,4 13
Tabel 2 Rekapitulasi Perbandingan Momen Kapasitas Balok pada lapangan dan analisis SAP
TIPE BAL OK BI1 40X6 0 BI3 30X5 0 BI5 25X5 0 BI6 20X3 0 BA1 30X5 0 BA2 25X4 0 B02 30X5 0 B03 40X4 0 B14 25X4 0 B04 25X5 0
TUMPUAN
LAPANGAN
analisi s SAP
AKT UAL
analisi s SAP
AKT UAL
21976 2766, 40 44235 7391, 00 22445 2417, 00 76933 007,0 0 24635 4662, 00 11842 7466, 20
54747 9529, 74 23167 2130, 55 22428 9089, 54 35885 623,0 0 23167 2130, 55 13643 4413, 33 23167 2130, 55 20009 4656, 64 13195 7951, 65 17616 6451, 65
20128 8145, 00 51285 678,0 0
42996 2546, 16 23167 2130, 55 22428 9089, 54 35885 623,0 0 23167 2130, 55 13643 4413, 33
38787 52,63 13880 20,95 23718 6929, 20 41850 20,87
59911 65,61 30296 774,9 8 29579 058,8 1 94307 44,72
KONTROL TUM PUA N
LAPA NGA N
OK
OK
Not OK
OK
Not OK
OK
Not OK
OK
Not OK
OK
OK
OK
-
-
OK
-
-
-
OK
-
89649 69,90
10327 3831, 04
Not OK
OK
-
-
OK
-
KESIMPULAN Berdasarkan hasil pembahasan pada Bab IV dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu: 1. Dari hasil analisa elemen struktur dengan analisa numerik, dapat disimpulkan pada konstruksi struktur yang ada sekarang tidak terdapat kegagalan yang artinya struktur mampu memikul beban yang diberikan. 2. Kontrol dimensi balok pada perhitungan dikategorikan aman. Hal ini dikarenakan nilai ρ yang diperoleh dalam analisis perhitungan tidak lebih besar dari ρmaks sehingga tidak perlu dilakukan revisi penampang. DAFTAR PUSTAKA
Peraturan Pembebanan Indonesia 1989.
Badan Standar Nasional, Beban Minimum untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain (SNI 1727:2013). Badan Standar Nasional, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Gedung dan Non Gedung (SNI 1726:2012). Badan Standar Nasional, Persyaratan Beton Strutural untuk Bangunan Gedung (SNI 2847:2013). Badan Standar Nasional, Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002). Nawy, Edward G. 2010. Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar. PT. Refika Aditama. Bandung. Chu-Kia Wang,Charles G. Salmon. 1990. Desain Beton Bertulang Edisi Keempat. Erlangga. Jakarta. Sunggono KH. 1995. Buku Teknik Sipil, Nova. Bandung. Paz, M. 2004.Structural Dynamic Theory and Computation Fifth Edition. Springer. Suharjanto.2013.Rekayasa Gempa. Amara Books. Yogyakarta.
