BAB V ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Pada bagian ini akan dianalisis periode struktur, displacement, interstory drift, momen kurvatur, parameter aktual non linear, gaya geser lantai, dan distribusi sendi plastis pada struktur akibat beban gempa kuat pada portal beton bertulang yaitu portal dengan sistem struktur balok kolom dan flat slab dengan core wall. Analisis yang digunakan adalah analisis dengan metode spektrum kapasitas (capacity spektrum) dengan menggunakan bantuan software ETABS versi 9.0.0.
5.1 PERIODE ALAMI STRUKTUR
Periode alami struktur mencerminkan tingkat kefleksibelan struktur tersebut. Pada tugas akhir ini, nilai periode alami struktur dibatasi oleh Peraturan UBC (Unified Building Code) 1997 dan Peraturan IBC (International Building Code) 2003.
Menurut UBC 1997, nilai periode struktur bangunan dibatasi oleh formula di bawah ini:
T
Ct x (hn )3 / 4
(5.1)
Keterangan : Ct = 0.0731 untuk Tipe Struktur Rangka Penahan Momen (MRF) beton bertulang hn = Tinggi total struktur (m) Sedangkan menurut IBC 2003, nilai periode struktur bangunan dibatasi oleh formula di bawah ini : 1. Ta = 0.1 N ( untuk beton bertulang atau baja) 2. Ta = Ct hnx ( untuk struktur Rangka Penahan Momen –MRF )
Tugas Akhir
V-1
Pada tugas akhir ini digunakan sistem struktur ganda (dual system), sehingga batasan nilai periode struktur adalah: Trata-rata = Tmax
Ta1 Ta 2 2
= Cu x Ta
(5.2)
Tabel 5. 1 Koefisien untuk perhitungan batasan periode struktur Disain Respon Spektra pada saat t=1 detik, SD1
Koefisien Cu
t 0.4 0.30 0.20 0.15 0.10 d 0.05
1.40 1.40 1.50 1.60 1.70 1.70
Sumber : ASCE 7-02 (IBC 2003) Tabel 9.5.5.3.1
Nilai Ct dan x didapatkan dari tabel di bawah ini : Tabel 5. 2 Nilai parameter Ct dan x untuk berbagai tipe struktur Ct 0.028 0.02 0.03 0.02
Tipe Struktur Struktur Rangka Penahan Momen dari material baja Struktur Rangka Penahan Momen dari material beton Rangka baja Eksentris Sistem struktur lainnya
x 0.80 0.90 0.75 0.75
Sumber : ASCE 7-02 (IBC 2003) Tabel 9.5.5.3.2
Perhitungan
besarnya periode alami struktur menggunakan persamaan (5.1) dan
(5.2), dilakukan pada sistem struktur balok kolom dan sistem struktur flat slab, sehingga didapatkan hasil seperti pada tabel di bawah ini :
Tabel 5. 3 Periode struktur dan batasannya Tipe struktur
Balok kolom Shear Wall
Flat Slab dengan Shear Wall
Tugas Akhir
Jumlah lantai 5 10 20 30 5 10 20 30
T1 (detik)
T avg
UBC 1997 IBC 2003 0.6403 0.66 1.72 3.12 0.6499 0.69 1.80 3.74
0.6403 0.66 1.72 3.01 0.6499 0.69 1.80 3.74
0.64 0.66 1.72 3.06 0.65 0.69 1.80 3.74
Batasan Periode menurut Peraturan UBC 1997 IBC 2003 0.65 1.08 1.81 4.31 0.65 1.08 1.81 4.31
0.80 1.53 2.94 4.31 0.80 1.53 2.94 4.31
Ket OK OK OK OK OK OK OK OK
V-2
Berdasarkan tabel (5.3) dapat dilihat bahwa periode alami struktur berada di dalam batas yang diizinkan oleh Peraturan UBC 1997 dan IBC 2003. Dengan terpenuhinya aturan batasan periode struktur ini, maka struktur bangunan dikatakan cukup kaku dan tidak terlalu fleksibel.
Pada desain struktur bangunan ini, penulis berusaha untuk merencanakan dimensi struktur balok kolom dan flat slab sedemikian rupa sehingga masing-masing tipe struktur memiliki periode struktur yang hampir sama. Tujuannya adalah agar ketika membandingkan kinerja kedua sistem struktur tersebut, ada satu acuan yang sama, yakni nilai periode struktur bangunan yang cukup dekat.
5.2 GAYA GESER DASAR SISTEM STRUKTUR BALOK KOLOM DAN FLAT SLAB
Gaya geser dasar (base shear) menunjukkan pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana dalam arah masing-masing sumbu utama denah struktur tersebut. Melalui informasi gaya geser dasar ini, dapat dilihat besar pengaruh gempa terhadap struktur secara keseluruhan. 5.2.1 Bangunan 5 Lantai
Gaya Geser Dasar Flat Slab vs Balok Kolom 5 lantai (UBC 1997 dan IBC 2003) 80,000 70,000
Vb (KN)
60,000 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 0 0
20 FS IBC 2003 PP BK IBC 2003
40 BK IBC 2003 PP BK UBC 1997
60
80 UBC 1997 PP FS IBC 2003
100
120 disp. (m m )
Vb BK UBC 1997 PP FS UBC 1997
Gambar 5. 1 Gaya geser dasar pada sistem struktur fat slab vs balok kolom 5 lantai
Tugas Akhir
V-3
5.2.2 Bangunan 10 Lantai
Gaya Geser Dasar Flat Slab vs Balok Kolom 10 lantai (UBC 1997 dan IBC 2003) 350,000 300,000
Vb (KN)
250,000 200,000 150,000 100,000 50,000 0 0
100
200
300
400
500
600
700
800
disp. (m m ) FS IB C 2003
FS UB C 1997
B K IB C 2003
B K UB C 1997
Gambar 5. 2 Gaya geser dasar pada sistem struktur flat slab vs balok kolom 10 lantai
5.2.3 Bangunan 20 Lantai
Gaya Geser Dasar Flat Slab vs Balok Kolom 20 lantai (UBC 1997 dan IBC 2003) 140,000 120,000
Vb (KN)
100,000 80,000 60,000 40,000 20,000 0 0
200 BK IBC 2003
400 BK UBC 1997
600
800 FS IBC 2003
1000 FS UBC 1997
1200 Disp. (mm)
Gambar 5. 3 Gaya geser dasar pada sistem struktur flat slab vs balok kolom 20 lantai
Tugas Akhir
V-4
5.2.4 Bangunan 30 Lantai
Gaya Geser Dasar Flat Slab vs Balok kolom 30 lantai (IBC 2003 dan UBC 1997) 70,000 60,000
Vb (KN)
50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 0 0
200 BK UBC 1997
400 BK IBC 2003
600 FS UBC 1997
800 FS IBC 2003
1000 Disp. (m m )
Gambar 5. 4 Gaya geser dasar pada sistem struktur flat slab vs balok kolom 30 lantai
Pada perencanaan pembebanan gempa untuk aturan UBC 1997 dengan lokasi studi wilayah dengan zona 3 (pada peraturan UBC 1997) atau setara dengan wilayah gempa 6 pada SNI-1726-2002, dengan percepatan batuan di dasar tanah adalah 0.3 g, digunakan nilai Cv= 0.45, Ca= 0.33, R (faktor reduksi gempa rencana) = 8.5, Wt yaitu berat total gedung termasuk beban hidup yang sesuai dan I adalah faktor keutamaan gedung, yang di ambil sama dengan 1 untuk kasus ini.
Dari keempat kurva di atas, kesemua kurva menunjukkan bahwa nilai gaya geser dasar dengan sistem struktur balok kolom menghasilkan nilai yang lebih besar bila dibandingkan dengan sistem struktur flat slab. Hal ini dapat dijelaskan melalui penerapan rumus gaya geser dasar dari UBC 1997, yakni :
V
Cv I W RT
(5.3)
Keterangan : Cv = 0.45 (untuk wilayah zona gempa 3 pada peraturan UBC 1997) I
= 1 (faktor keutamaan gedung untuk struktur yang berfungsi untuk apartemen, tempat tinggal) (Sumber : Tabel 16-K : Occupancy category, UBC 1997)
Tugas Akhir
V-5
R =
Faktor reduksi beban gempa rencana = 8.5 (untuk bangunan sistem ganda yang menggunakan dinding geser dan SRPMK) (Sumber : Tabel 16-N : Structural System, UBC 1997)
T =
Periode alamiah struktur (detik)
W=
Beban mati struktur termasuk beban mati tambahan (Pasal 16.30.1.1, UBC 1997).
Berat struktur balok kolom lebih besar bila dibandingkan dengan sistem struktur flat slab. Hal ini dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Sehingga nilai Vb akan membesar
seiring dengan membesarnya berat struktur. Tabel 5. 4 Berat struktur balok kolom vs flat slab No
Sistem struktur
Jumlah lantai
1
Balok kolom dengan dinding geser
2
Flat Slab dengan dinding geser
5 10 20 30 5 10 20 30
Berat struktur (KN) UBC 1997 IBC 2003 46,560.63 45,765.94 169,517.84 171,812.59 370,770.59 370,770.59 494,124.20 455,845.16 22,857.86 22,857.86 97,904.89 97,904.89 226,740.17 226,740.17 290,667.08 290,667.08
Tabel 5. 5 Gaya geser disain berdasarkan Peraturan UBC 1997 dan IBC 2003 Gaya geser dasar (KN) jumlah lantai UBC 1997 Balok kolom IBC 2003 UBC 1997 Flat slab IBC 2003
5 3,849.72 4,020.51 1,862.01 1,978.39
10 20 30 13,597.69 11,412.23 8,381.24 14,643.12 12,125.49 8,522.95 7511.884373 6,668.83 4114.837 7981.377147 7085.63 4372.015
Nilai gaya geser dasar nominal tidak mengalami peningkatan atau pun penurunan secara teratur berdasarkan jumlah lantai (lihat tabel 5.5). Hal ini disebabkan oleh dua faktor yang berpengaruh di dalam perhitungan dari rumus (5.3) yakni variabel Cv (koefisien respons gempa) dan W (berat struktur).
Berdasarkan periode struktur, semakin tinggi bangunan maka periode struktur akan semakin besar. Dengan membesarnya nilai periode struktur, maka menurut kurva
Tugas Akhir
V-6
desain respons spektrum pada gambar (5.5), nilai C akan mengecil secara hiperbolik. Sehingga semakin tinggi struktur maka nilai gaya geser dasarnya akan semakin mengecil secara teratur.
D IS A IN R E S P O N S S P E C T R A Z O N A G E M P A 3 , T A N A H L U N A K (U B C 1 9 9 7 ) C (g )
2 .5 C A = 0 .8 3
C v / T = 0 .4 5 / T C A = 0 .3 3
0 .1
0 .6 T ( D e tik )
Gambar 5. 5 Desain respons spektrum
Namun, pada kenyataannya nilai gaya geser dasar tidak berubah secara beraturan. Hal ini disebabkan oleh parameter yang kedua yakni perubahan berat struktur yang bertambah seiring dengan bertambahnya ketinggian struktur bangunan.
Oleh karena itu, dapat dipahami mengapa nilai gaya geser dasar struktur bangunan tidak bertambah secara teratur meskipun ketinggian struktur terus bertambah.
5.3 INTERSTORY DRIFT
Interstory drift adalah besarnya simpangan antar tingkat pada suatu struktur akibat
beban lateral gempa rencana dalam hal ini adalah gempa dengan percepatan di dasar batuan 0.3 g. Simpangan antar tingkat pada struktur perlu ditinjau untuk kenyamanan dan keamanan penggunaan struktur gedung tersebut.
Tugas Akhir
V-7
Pada kinerja struktur gedung dengan peraturan UBC 1997, simpangan antar tingkat dikontrol oleh respons maksimum inelastik struktur yaitu : 0.7 R 's
'M
(5.4)
Keterangan : R = faktor reduksi beban gempa ' s = respons perpindahan desain.
Untuk periode struktur, T < 0.7”, ' s d 0.025h , dengan h = tinggi antar lantai Untuk periode struktur, T > 0.7”, ' s d 0.02h , dengan h = tinggi antar lantai
Sedangkan menurut Peraturan IBC 2003, interstory drift dibatasi untuk sistem struktur beton bertulang maksimum adalah 0.02 h (diambil dari ASCE 7-02/ IBC 2003 tabel 9.5.2.8), dengan h adalah tinggi antar lantai.
Berikut ini disajikan perhitungan interstory drift untuk sistem struktur bangunan balok kolom dan flat slab menurut peraturan UBC 1997 dan IBC 2003. Tabel 5. 6 Interstory drift struktur bangunan 5 lantai hi Lt. 5 4 3 2 1 0
(m) 18.40 14.80 11.20 7.60 4.00 0.00
5 lt BK UBC 1997 PP Push Max 0.19% 0.51% 0.22% 0.58% 0.22% 0.60% 0.21% 0.56% 0.16% 0.44% 0.00% 0.00%
Story Drift 5 lt BK IBC 2003 5 lt FS UBC 1997 PP Push Max PP Push Max 0.26% 0.51% 0.41% 0.51% 0.30% 0.58% 0.40% 0.58% 0.31% 0.60% 0.37% 0.60% 0.29% 0.56% 0.28% 0.56% 0.22% 0.44% 0.14% 0.44% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%
ǻmax UBC 1997 5 lt FS IBC 2003 PP Push Max 0.41% 0.68% 0.41% 0.67% 0.37% 0.61% 0.28% 0.48% 0.14% 0.24% 0.00% 0.00%
(m)
%
0.09 0.09 0.09 0.09 0.1 0
2.50% 2.50% 2.50% 2.50% 2.50%
Keterangan
ǻmax IBC 2003 (m)
OK OK OK OK OK OK
0.072 0.072 0.072 0.072 0.08 0
Keterangan
%
2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00%
OK OK OK OK OK OK
Tabel 5. 7 Interstory drift struktur bangunan 10 lantai Lt.
hi
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
(m) 36.40 32.80 29.20 25.60 22.00 18.40 14.80 11.20 7.60 4.00 0.00
10 lt BK UBC 1997 PP Push Max 0.13% 0.97% 0.17% 1.12% 0.20% 1.22% 0.23% 1.33% 0.22% 1.29% 0.23% 1.30% 0.24% 1.31% 0.23% 1.27% 0.21% 1.13% 0.13% 0.68%
Tugas Akhir
Story Drift 10 lt BK IBC 2003 10 lt FS UBC 1997 PP Push Max PP Push Max 0.13% 0.97% 0.26% 2.07% 0.18% 1.12% 0.28% 2.18% 0.20% 1.22% 0.29% 2.28% 0.23% 1.33% 0.30% 2.37% 0.22% 1.29% 0.30% 2.41% 0.23% 1.30% 0.29% 2.38% 0.24% 1.31% 0.27% 2.24% 0.23% 1.27% 0.23% 1.92% 0.21% 1.13% 0.19% 1.54% 0.13% 0.68% 0.09% 0.91%
ǻmax UBC 1997 10 lt FS IBC 2003 PP Push Max 0.26% 2.08% 0.28% 2.20% 0.29% 2.30% 0.30% 2.38% 0.30% 2.42% 0.29% 2.40% 0.27% 2.25% 0.23% 1.93% 0.18% 1.54% 0.09% 0.91%
(m)
%
0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.1
2.50% 2.50% 2.50% 2.50% 2.50% 2.50% 2.50% 2.50% 2.50% 2.50%
Keterangan
ǻmax IBC 2003
OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK
Keterangan
%
(m) 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.08
2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00%
V-8
OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK
Tabel 5. 8 Interstory drift struktur bangunan 20 lantai Lt. 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
20 lt BK UBC 1997 PP Push Max 0.20% 0.69% 0.22% 0.76% 0.23% 0.78% 0.24% 0.80% 0.26% 0.85% 0.28% 0.89% 0.30% 0.92% 0.29% 0.91% 0.30% 0.92% 0.30% 0.92% 0.30% 0.91% 0.31% 0.91% 0.30% 0.89% 0.30% 0.86% 0.28% 0.81% 0.25% 0.74% 0.23% 0.67% 0.20% 0.58% 0.17% 0.45% 0.10% 0.25% 0.00% 0.00%
Story Drift 20 lt BK IBC 2003 20 lt FS UBC 1997 PP Push Max PP Push Max 0.18% 0.63% 0.49% 1.64% 0.20% 0.70% 0.50% 1.67% 0.22% 0.73% 0.51% 1.69% 0.23% 0.77% 0.51% 1.70% 0.26% 0.82% 0.51% 1.71% 0.28% 0.88% 0.51% 1.71% 0.30% 0.92% 0.51% 1.70% 0.30% 0.91% 0.50% 1.68% 0.31% 0.93% 0.49% 1.65% 0.31% 0.93% 0.48% 1.62% 0.31% 0.92% 0.46% 1.58% 0.31% 0.92% 0.45% 1.53% 0.31% 0.89% 0.42% 1.46% 0.30% 0.86% 0.40% 1.37% 0.29% 0.81% 0.36% 1.26% 0.26% 0.74% 0.32% 1.14% 0.23% 0.67% 0.28% 0.98% 0.20% 0.57% 0.23% 0.79% 0.16% 0.45% 0.16% 0.57% 0.10% 0.25% 0.07% 0.26% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%
ǻmax UBC 1997 20 lt FS IBC 2003 PP Push Max 0.49% 1.59% 0.50% 1.63% 0.51% 1.66% 0.51% 1.68% 0.52% 1.70% 0.52% 1.71% 0.52% 1.71% 0.51% 1.69% 0.51% 1.67% 0.49% 1.64% 0.48% 1.59% 0.46% 1.54% 0.44% 1.47% 0.41% 1.38% 0.37% 1.27% 0.33% 1.14% 0.28% 0.98% 0.23% 0.79% 0.17% 0.57% 0.07% 0.26% 0.00% 0.00%
(m)
%
0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.08 0.00
2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00%
ǻmax IBC 2003
Keterangan
OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK
0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.08 0
Keterangan
%
(m)
2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.00% 2.22%
OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK
Tabel 5. 9 Interstory drift struktur bangunan 30 lantai Lt. 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
30 lt BK UBC 1997 PP Push Max 0.26% 0.47% 0.27% 0.49% 0.28% 0.50% 0.28% 0.51% 0.29% 0.52% 0.29% 0.53% 0.29% 0.53% 0.29% 0.53% 0.28% 0.53% 0.29% 0.54% 0.29% 0.54% 0.30% 0.55% 0.30% 0.55% 0.30% 0.55% 0.29% 0.54% 0.29% 0.53% 0.29% 0.53% 0.28% 0.50% 0.27% 0.48% 0.25% 0.46% 0.24% 0.44% 0.23% 0.42% 0.22% 0.40% 0.21% 0.37% 0.19% 0.33% 0.17% 0.29% 0.15% 0.25% 0.13% 0.21% 0.11% 0.16% 0.07% 0.09% 0.00% 0.00%
Story Drift 30 lt BK IBC 2003 30 lt FS UBC 1997 PP Push Max PP Push Max 0.42% 0.71% 0.75% 1.19% 0.43% 0.74% 0.76% 1.20% 0.44% 0.75% 0.76% 1.21% 0.45% 0.76% 0.77% 1.21% 0.46% 0.78% 0.77% 1.21% 0.47% 0.78% 0.77% 1.22% 0.47% 0.79% 0.77% 1.22% 0.48% 0.79% 0.77% 1.21% 0.47% 0.79% 0.76% 1.21% 0.47% 0.78% 0.76% 1.20% 0.46% 0.76% 0.75% 1.18% 0.44% 0.74% 0.74% 1.17% 0.40% 0.69% 0.72% 1.15% 0.36% 0.64% 0.71% 1.12% 0.33% 0.61% 0.69% 1.09% 0.30% 0.56% 0.66% 1.05% 0.28% 0.53% 0.63% 1.00% 0.26% 0.50% 0.60% 0.96% 0.24% 0.46% 0.58% 0.92% 0.22% 0.43% 0.55% 0.87% 0.20% 0.39% 0.52% 0.83% 0.19% 0.37% 0.49% 0.78% 0.17% 0.33% 0.45% 0.72% 0.16% 0.30% 0.41% 0.66% 0.14% 0.27% 0.37% 0.59% 0.13% 0.23% 0.32% 0.52% 0.11% 0.20% 0.27% 0.44% 0.09% 0.16% 0.21% 0.35% 0.08% 0.12% 0.15% 0.24% 0.05% 0.07% 0.06% 0.11% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%
ǻmax UBC 1997 30 lt FS IBC 2003 PP Push Max 0.71% 1.13% 0.72% 1.14% 0.73% 1.15% 0.74% 1.16% 0.74% 1.18% 0.75% 1.19% 0.75% 1.19% 0.76% 1.20% 0.76% 1.20% 0.76% 1.20% 0.75% 1.19% 0.74% 1.18% 0.73% 1.16% 0.72% 1.14% 0.70% 1.11% 0.68% 1.07% 0.65% 1.03% 0.62% 0.98% 0.59% 0.94% 0.57% 0.90% 0.53% 0.85% 0.50% 0.80% 0.46% 0.74% 0.42% 0.68% 0.38% 0.61% 0.33% 0.53% 0.28% 0.45% 0.22% 0.35% 0.15% 0.25% 0.06% 0.11% 0.00% 0.00%
(m)
%
0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.08 0.00
2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2%
Keterangan
ǻmax IBC 2003 (m)
OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK
0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.072 0.08 0
Dari hasil perhitungan di atas menunjukkan bahwa semua interstory drif sistem struktur balok kolom dan flat slab telah memenuhi persyaratan peraturan UBC 1997 dan IBC 2003.
Selain itu dari data di atas, penulis dapat mengambil kesimpulan bahwa interstory drift dari sistem struktur flat slab lebih besar dibandingkan dengan interstory drift
sistem struktur balok kolom. Hal ini dapat dijelaskan bahwa kekakuan sistem struktur flat slab lebih kecil bila dibandingkan dengan sistem struktur balok kolom, sehingga
sebagai kompensasinya, displacement antar lantai menjadi lebih besar.
Tugas Akhir
V-9
%
2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2%
5.4 LEVEL KINERJA STRUKTUR
Deformasi lateral struktur pada kondisi kinerja (performance point) perlu diperiksa terhadap batasan maksimum deformasi yang ditetapkan oleh ATC-40. ATC-40 mensyaratkan batasan maksimum deformasi struktur untuk berbagai level kinerja struktur, seperti disajikan pada tabel 5.10 di bawah ini. Maksimum total drift adalah interstory drift pada kondisi performance point. Sedangkan maksimum inelastik drift
adalah maksimum total drift di atas kondisi titik leleh. Tabel 5. 10 Batasan deformasi menurut ATC-40 Level kinerja struktur Interstory Drift limit Maksimum total drift Maksimum inelastic drift
IO
DC
LS
SS
0.01 0.005
0.01-0.02 0.005-0.015
0.02 no limit
0.33 Vi/Pi no limit
Keterangan : IO = Immediate occupancy DC = Damage Control LS = Life safety SS = Structural Stability Vi = Gaya lateral Total di lantai ke-i Pi = Gaya Gravitasi total pada lantai ke-i
Berikut ini disajikan level kinerja struktur masing-masing sistem : 5.4.1 Bangunan 5 Lantai (kondisi PP) Tabel 5. 11 Level kinerja sistem struktur 5 lantai Performance Level sistem stuktur 5 lantai D/H (max total drift) BK UBC 1997 = 0.20% - Balok kolom UBC 1997 D/H (max total drift) BK IBC 2003 = - Balok kolom IBC 2003 0.20% D/H (max total drift) FS UBC 1997 = - Flat Slab UBC 1997 0.32% D/H (max total drift) FS IBC 2003 = 0.32% - Flat Slab IBC 2003 Keterangan: maksimum total drift = interstory story drift pada kondisi perpindahan Performance Point
Tugas Akhir
IO IO IO IO
V-10
Story Drift Model 5 Lantai kondisi Performance Point 5 4.5 4 3.5
Story
3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0.00%
0.20% PP BK-UBC97
0.40% PP BK-IBC2003
0.60% PP FS-UBC97
0.80% PP FS-IBC2003
1.00% Drift (%) 1.20% Immediate Occupancy
Gambar 5.6 Kurva story drift terhadap level kinerja
5.4.2 Bangunan 10 Lantai (kondisi PP)
Tabel 5. 12 Level Kinerja sistem struktur Performance Level D/H (max total drift) BK UBC 1997 = 0.21% - Balok kolom UBC 1997 D/H (max total drift) BK IBC 2003 = 0.20% - Balok kolom IBC 2003 D/H (max total drift) FS UBC 1997 = 0.25% - Flat Slab UBC 1997 D/H (max total drift) FS IBC 2003 = 0.25% - Flat Slab IBC 2003 Keterangan: maksimum total drift = interstory story drift pada kondisi perpindahan Performance Point
IO IO IO IO
Story Drift Model 10 Lantai Kondisi Performance Point 10 9 8 7
Story
6 5 4 3 2 1 0 0.00%
0.20% PP BK-UBC97
0.40% PP BK-IBC2003
0.60% PP FS-UBC97
0.80% PP FS-IBC2003
1.00% Imediate Occupancy
1.20%
Drift
Gambar 5. 7 Kurva story drift terhadap level kinerja
Tugas Akhir
V-11
5.4.3 Bangunan 20 Lantai (kondisi PP)
Tabel 5. 13 Level kinerja sistem struktur Performance Level D/H (max total drift) BK UBC 1997 = 0.18% - Balok kolom UBC 1997 D/H (max total drift) BK IBC 2003 = 0.26% - Balok kolom IBC 2003 D/H (max total drift) FS UBC 1997 = 0.41% - Flat Slab UBC 1997 0.42% D/H (max total drift) FS IBC 2003 = - Flat Slab IBC 2003 Keterangan: maksimum total drift = interstory story drift pada kondisi perpindahan Performance Point
IO IO IO IO
Story Drift Model 20 Lantai Kondisi Performance Point 20 18 16 14
Story
12 10 8 6 4 2 0 0.00%
0.20% PP BK-UBC97 PP FS-IBC2003
0.40%
0.60% PP BK-IBC2003 Imemediat e Occupancy (IO)
0.80% PP FS-UBC97
1.00%
1.20% Drift
Gambar 5. 8 Kurva story drift terhadap level kinerja
5.4.4 Bangunan 30 Lantai (kondisi PP)
Tabel 5. 14 Level kinerja sistem struktur 30 lantai Performance Level D/H (max total drift) BK UBC 1997 = 0.25% - Balok kolom UBC 1997 D/H (max total drift) BK IBC 2003 = - Balok kolom IBC 2003 0.31% D/H (max total drift) FS UBC 1997 = 0.59% - Flat Slab UBC 1997 D/H (max total drift) FS IBC 2003 = 0.58% - Flat Slab IBC 2003 Keterangan: maksimum total drift = interstory story drift pada kondisi perpindahan Performance Point
Tugas Akhir
IO IO IO IO
V-12
Story Drift Model 30 Lantai Kondisi Performance Point
30
25
Story
20
15
10
5
0 0
0.002
0.004
PP BK-UBC97 PP FS-IBC2003
0.006
0.008
PP BK-IBC2003 Immediate Occupancy
0.01
PP FS-UBC97
0.012
Drift
Gambar 5. 9 Kurva story drift terhadap level kinerja
Dari tabel dan gambar di atas didapatkan bahwa level kinerja sistem struktur flat slab dan balok kolom berada pada level yang sama yakni level Immediate occupancy (IO) ketika dibebani oleh beban gempa kuat (0.3 g). Hal ini menunjukkan bahwa flat slab memiliki kemampuan yang cukup baik untuk memikul beban gempa sampai ketinggian 30 lantai.
5.5 PERPINDAHAN LANTAI (DISPLACEMENT)
Berikut ini disajikan displacement struktur masing-masing sistem pada kondisi PP : Displacement kondisi Performance Point Model 5 Lantai 5
4
Story
3
2
1
0 0
0.05 PP BK-UBC 97
0.1
0.15
PP BK-IBC 2003
0.2 PP FS-UBC 1997
0.25
0.3
0.35 Disp (%)
PP FS-IBC 2003
Gambar 5. 10 Displacement kondisi PP model 5 lantai balok kolom (BK) dan flat slab (FS)
Tugas Akhir
V-13
Displacement kondisi Performance Point Model 10 Lantai 10 9 8 7
Story
6 5 4 3 2 1 0 0
0.05
0.1
PP BK-UBC 97
0.15
0.2
PP BK-IBC 2003
0.25
PP FS-UBC 1997
0.3 Disp (%)
PP FS-IBC 2003
Gambar 5. 11 Displacement kondisi PP model 10 lantai balok kolom (BK) dan flat slab (FS)
Displacement kondisi Performance Point Model 20 Lantai 20 18 16 14
Story
12 10 8 6 4 2 0 0
0.05 PP BK-UBC 97
0.1
0.15
0.2
PP BK-IBC 2003
0.25
0.3
PP FS-UBC 1997
0.35
0.4
PP FS-IBC 2003
0.45 Disp (%)
Gambar 5. 12 Displacement kondisi PP model 20 lantai balok kolom (BK) dan fat slab (FS)
Tugas Akhir
V-14
Displacement kondisi Performance Point Model 30 Lantai
30 28
Story
26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0
0.1 PP BK-UBC 97
0.2
0.3
PP BK-IBC 2003
0.4
0.5
PP FS-UBC 1997
0.6 PP FS-IBC 2003
0.7 Disp (%)
Gambar 5. 13 Displacement kondisi PP model 30 lantai balok kolom (BK) dan flat slab (FS)
Tabel 5. 15 Displacement struktur bangunan balok kolom
Jumlah lantai 5 10 20 30
į roof kondisi PP (mm) Balok Kolom UBC 1997 IBC 2003 36.14 50.43 72.37 72.31 182.70 182.55 266.64 329.80
Maksimum displacement (mm) 368 728 1448 2168
Tabel 5. 16 Displacement struktur bangunan flat slab
Jumlah lantai 5 10 20 30
į roof kondisi PP (mm) Flat Slab UBC 1997 IBC 2003 58.11 58.56 90.11 90.11 294.57 299.53 630.72 630.71
Maksimum displacement (mm) 368 728 1448 2168
Dari tabel dan gambar yang telah disajikan di atas dapat diambil kesimpulan bahwa displacement aktual struktur bangunan balok kolom dan flat slab telah memenuhi
kriteria Peraturan UBC 1997 dan IBC 2003. Hal ini dibuktikan melalui nilai
Tugas Akhir
V-15
displacement aktual masing-masing tipe struktur berada di bawah nilai displacement
maksimumnya. Dari tabel di atas, penulis pun dapat mendapatkan informasi bahwa displacement sistem struktur flat slab selalu lebih besar bila dibandingkan dengan sistem struktur balok kolom.
Berikut ini adalah grafik yang membandingkan perpindahan lantai atas pada sistem struktur flat slab dengan acuan perpindahan lantai pada sistem struktur balok kolom. Tujuan dari grafik ini adalah untuk memvisualisasikan perbedaan kinerja struktur balok kolom dan flat slab ditinjau dari displacement nya. X roof PP balok kolom vs Flat slab dengan Peraturan UBC 1997
X roof Flat Slab (mm)
700
T=3.4"
600 500 400
T=1.76"
300 200 100
T=0.68" T=0.65"
0 0
100
200
300 400 500 X roof Balok kolom (mm)
x balok kolom vs Flat Slab
600
700
titik acuan, jika x roof BK = FS
Gambar 5. 14 Deformasi kondisi PP pada sistem struktur flat slab vs balok kolom
Tugas Akhir
V-16
X roof PP balok Kolom vs Flat Slab dengan Peraturan IBC 2003 700
T=3.4"
X roof Flat Slab (mm)
600 500 400
T=1.76"
300 200
T=0.68"
100
T=0.65"
0 0
100
200
300
400
500
600
700
X roof Balok Kolom (mm) x roof balok kolom vs Flat Slab
Titik acuan, jika x roof BK=FS
Gambar 5. 15 Deformasi kondisi PP pada sistem struktur flat slab vs balok kolom
X roof Max balok kolom vs Flat Slab dengan Peraturan UBC 1997
X roof Flat Slab (mm)
1200
T=1.76"
1000 800
T=3.4"
T=0.68"
600 400
T=0.65"
200 0 0
200
400 600 800 X roof Balok Kolom (mm)
x balok kolom vs Flat Slab
1000
1200
titik acuan, jika x roof BK=FS
Gambar 5. 16 Deformasi kondisi runtuh pada sistem struktur flat slab vs balok kolom
Tugas Akhir
V-17
X roof Max Balok Kolom vs Flat Slab dengan Peraturan IBC 2003 1200
T=1.76"
X roof Flat Slab
1000 800
T=3.4"
T=0.68"
600 400 200
T=0.65"
0 0
200
400 600 800 X roof Balok kolom (mm)
x roof balok kolom vs Flat Slab
1000
1200
titik acuan, jika x roof BK=FS
Gambar 5. 17 Deformasi kondisi runtuh pada sistem struktur flat slab vs balok kolom
Dari grafik di atas, didapatkan informasi bahwa pada kondisi performance point, displacement struktur balok kolom dan flat slab cukup dekat sampai dengan 10
lantai.
Setelah 10 lantai perbedaan displacement antar kedua sistem struktur ini
membesar, yang menunjukkan bahwa struktur di atas 10 lantai lebih baik menggunakan sistem struktur balok kolom.
Pada kondisi menjelang runtuh (kondisi maksimum), displacement kedua sistem struktur cukup dekat sampai 5 lantai saja, sedangkan setelah 5 lantai perbedaan displacement nya semakin membesar.
Berikut ini merupakan kurva yang memvisualisasikan perbandingan displacement flat slab terhadap balok kolom. Tujuan dari kurva ini adalah untuk menunjukkan
seberapa dekat tingkat kekakuan struktur flat slab bila dibandingkan dengan struktur balok kolom. Apabila titik-titik yang di plot semakin dekat ke garis y=1, maka kekakuan struktur flat slab semakin mendekati kekakuan struktur balok kolom.
Tugas Akhir
V-18
Grafik X BK/X FS vs Periode Struktur dengan Peraturan UBC 1997 kondisi Performance Point 1.2 1
T=0.68"
X BK/ X FS
0.8
T=0.65"
0.6
T=1.76" T=3.4"
0.4 0.2 0 0
0.5
1 titik acuan
1.5 2 2.5 Periode struktur, T (det) x BK/x FS untuk PP
3
3.5
4
Linear (titik acuan)
Gambar 5. 18 Deformasi sistem struktur balok kolom / flat slab kondisi PP (UBC 1997)
Grafik X BK/X FS vs Periode Struktur dengan Peraturan IBC 2003 kondisi Performance Point 1.2
X BK/ X FS
1
T=0.65"
0.8
T=0.68" T=1.76"
0.6
T=3.4"
0.4 0.2 0 0
0.5
1 titik acuan
1.5 2 2.5 Periode struktur, T (det) x BK/x FS untuk PP
3
3.5
4
Linear (titik acuan)
Gambar 5. 19 Deformasi sistem struktur balok kolom / flat slab kondisi PP (IBC 2003)
Tugas Akhir
V-19
Grafik X BK/X FS vs Periode Struktur dengan Peraturan UBC 1997 kondisi Runtuh (max) 1.2
T=0.65"
1 X BK/ X FS
0.8 0.6
T=1.76"
T=0.68 0.4
T=3.4"
0.2 0 0
0.5
1
titik acuan
1.5 2 2.5 Periode struktur, T (det) x BK/x FS untuk kondisi max
3
3.5
4
Linear (titik acuan)
Gambar 5. 20 Deformasi sistem struktur balok kolom / flat slab kondisi maksimum (UBC 1997)
Grafik X BK/X FS vs Periode Struktur dengan Peraturan IBC 2003 kondisi Runtuh (max) 1.2
T=0.65"
X BK/ X FS
1 0.8 0.6
T=0.68"
T=1.76"
T=3.4"
0.4 0.2 0 0
0.5 titik acuan
1
1.5 2 2.5 Periode struktur, T (det) x BK/x FS untuk kondisi max
3
3.5
4
Linear (titik acuan)
Gambar 5. 21 Deformasi sistem struktur balok kolom / flat slab kondisi maksimum (IBC 2003)
Dari grafik di atas didapatkan informasi bahwa untuk kondisi performance point, perbandingan antara displacement sistem struktur balok kolom cukup dekat dengan displacement sistem struktur flat slab sampai 10 lantai (rasio
X BK | 0.8 s/d.0.86 dari X FS
skala 1). Sedangkan setelah 10 lantai perbandingan displacement balok kolom dengan
Tugas Akhir
V-20
flat slab semakin mengecil yang berarti semakin menjauhi garis y=1 (rasio
X BK | X FS
0.42 s/d.0.62 dari skala 1).
Untuk kondisi menjelang keruntuhan (kondisi maksimum), didapatkan informasi bahwa perbandingan antara displacement sistem struktur balok kolom cukup dekat dengan displacement sistem struktur flat slab sampai 5 lantai (rasio
X BK | 1 dari X FS
skala 1). Sedangkan setelah 5 lantai perbandingan displacement balok kolom dengan flat slab semakin mengecil yang berarti semakin menjauhi garis y=1 lantai (rasio X BK | 0.48 sd.0.57 dari skala 1). X FS
5.6 PARAMETER AKTUAL NON LINIER
Parameter aktual non linier yang ditinjau pada tugas akhir ini difokuskan pada parameter daktilitas (µ) dan faktor reduksi kekuatan gempa (R). Daktilitas adalah kemampuan suatu struktur gedung untuk mengalami simpangan pasca-elastik yang besar secara berulang kali dan bolak-balik akibat beban gempa di atas beban gempa rencana yang menyebabkan terjadinya pelelehan pertama, sambil mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang cukup, sehingga struktur gedung tersebut tetap berdiri walaupun sudah berada dalam kondisi di ambang keruntuhan. Sedangkan nilai reduksi kekuatan gempa (R) mengukur daktilitas dan faktor kekuatan lebih (overstrength factor) dari sistem struktur (UBC 1997 dan IBC 2003).
Berikut ini disajikan hasil perhitungan parameter aktual non linier dari µ dan R.
Tugas Akhir
V-21
Tabel 5. 17 Parameter aktual non linier struktur bangunan 5 lantai Balok kolom UBC 1997 IBC 2003 3,849.72 4,020.51
Flat Slab UBC 1997 IBC 2003 Satuan 1,862.01 1,978.39 KN
Vy
19,947.83
19,982.70
7,824.69
Vm
29,171.78
29,180.39
12,665.52 12,665.52
Ve
71,099.74
72,828.68
20,128.12 20,128.12
dm
37
37
59
59
mm mm
Parameter Vb
7,824.69
dy
25
25
35.5
35.5
f1
5.18
4.97
4.2
4.2
f2 f µ R
1.46 7.58 1.48 7.67
1.46 7.26 1.48 7.36
1.62 6.8 1.66 7.0
1.62 6.4 1.66 6.6
KN KN KN
Tabel 5. 18 Parameter aktual non linier struktur bangunan 10 lantai Balok kolom Parameter UBC 1997 IBC 2003 Vb 13,597.69 14,643.12 Vy 45,540.22 35,638.36
Flat Slab UBC 1997 IBC 2003 Satuan 7,511.88 7,981.38 KN 40,958.79 40,616.64
KN
Vm
87,875.59
52,698.54 52,452.35
KN
Ve
154,160.64 204,865.75 63,851.02 63,851.02
KN
87,576.16
dm
76
71
91
91
mm
dy
35
25
70
70
mm
f1
3.35
2.43
5.45
5.09
f2 f µ R
1.93 6.46 2.17 7.3
2.46 5.98 2.84 6.9
1.29 7.02 1.30 7.1
1.29 6.57 1.30 6.6
Tabel 5. 19 Parameter aktual non linier struktur bangunan 20 lantai
Parameter Vb
Flat Slab UBC 1997 IBC 2003 Satuan 6,668.83 7,085.63 KN
Vy
35,167.18
32,675.64
42,696.14
41,541.72
KN
Vm
66,883.12
65,805.99
37,615.50
37,030.39
KN
Ve
110,463.09 108,475.10 114,655.16 110,992.69
dm
Tugas Akhir
Balok kolom UBC 1997 IBC 2003 11,412.23 12,125.49
187
187
340
KN
340
mm mm
dy
80
75
300
303
f1
3.08
2.69
6.40
5.86
f2 f µ R
1.90 5.86 2.34 7.2
2.01 5.43 2.49 6.72
1.14 5.64 1.13 7.3
1.12 6.58 1.12 6.6
V-22
Tabel 5. 20 Parameter aktual non linier struktur bangunan 30 lantai
Balok kolom Flat Slab Parameter UBC 1997 IBC 2003 UBC 1997 IBC 2003 Satuan Vb 5,969.31 8,522.95 4,114.84 4,372.01 KN Vy 20,892.38 13,038.23 26,844.76 26,844.76 KN Vm 51,509.60 36,090.80 21,813.58 21,827.86 KN Ve 60,341.80 47,042.35 68,893.17 68,494.36 KN dm
267
331
781.20
770.35
mm
dy
85
85
635
632.475
mm
f1
2.49
1.53
6.52
6.14
f2 f µ R
2.47 6.15 3.14 7.8
2.77 4.23 3.89 6
1.23 8.03 1.25 8.1
0.81 7.55 1.22 7.5
Dari tabel yang disajikan di atas dapat diambil kesimpulan bahwa nilai daktilitas dari sistem struktur balok kolom membesar dari bangunan 5 lantai sampai 30 lantai. Hal ini menunjukkan bahwa bangunan 30 lantai lebih baik dalam memanfaatkan sifat daktil dari tulangan dibandingkan dengan bangunan 5 lantai yang cenderung lebih kaku/rigid.
Sedangkan untuk sistem struktur flat slab memiliki nilai daktilitas yang lebih kecil dari sistem struktur balok kolom. Nilai ini konsisten untuk bangunan yang ditinjau dengan menggunakan peraturan UBC 1997 maupun IBC 2003.
Hal ini dapat dijelaskan secara analitis melalui rumus sebagai berikut : x max xy
P
Ve Vy
R
Ve atau R Vn
(5.5)
P x f1
1.6 d R d P f1 d Rm
(5.6) (5.7)
Dalam pers. (5.7) R = 1.6 adalah untuk faktor reduksi gempa untuk struktur gedung yang berprilaku elastik penuh, sedangkan Rm adalah faktor reduksi gempa maksimum yang dapat dikerahkan oleh sistem struktur yang bersangkutan menurut pasal 4.3.4 SNI 03-1726-2002 hal. 10.
Tugas Akhir
V-23
Nilai daktilitas amat dipengaruhi oleh besarnya nilai Ve dan Vy juga dipengaruhi oleh banyaknya sendi plastis yang terjadi. Semakin banyak sendi plastis yang terjadi berarti semakin banyak tempat disipasi energi dari struktur. Hal ini menunjukkan kemampuan struktur semakin besar untuk menyerap energi gempa.
Struktur balok kolom memiliki jumlah sendi plastis yang lebih banyak bila dibandingkan dengan jumlah sendi plastis pada flat slab. Sehingga daktilitas struktur balok kolom pun lebih besar bila dibandingkan dengan struktur flat slab. Hal ini dapat dibuktikan melalui analisis parameter aktual non linier pada tugas akhir ini.
Hasil output berupa nilai daktilitas sudah sesuai dengan pers (2.21) dn nilai faktor reduksi beban gempa sudah sesuai dengan pers (5.7)
Nilai faktor reduksi beban gempa sistem struktur balok kolom dan flat slab telah memenuhi ketentuan SNI 03-1726-2002, yaitu nilai R lebih besar dari 1.6 dan lebih
kecil dari R disain dalam hal ini untuk sistem daktail penuh adalah 8.5 untuk UBC 1997 dan 8 untuk IBC 2003
5.6 ANALISIS
KERUNTUHAN
STRUKTUR DALAM
PUSHOVER
ANALYSIS
Metode analisis beban beban dorong statik (pushover analysis) yang digunakan pada tugas akhir ini adalah Displacement-Controlled Analysis yang berarti ketika proses mendefinisikan model di ETABS struktur dibebani secara perlahan dengan perpindahan lantai tingkat teratas sebagai kontrolnya. Nilai kontrol yang diambil pada tugas akhir ini adalah 2% dari tinggi total bangunan. Metode ini sangat berguna jika beban lateral yang bekerja tidak diketahui secara mendetil.
Tugas Akhir
V-24
Gambar 5. 22 Level kinerja struktur
Untuk dapat menentukan level kinerja dari suatu struktur dapat dilakukan dengan melihat sendi plastis yang terjadi. Berikut ini disajikan proses terjadinya sendi plastis pada struktur bangunan 30 lantai. Sedangkan gambar untuk struktur bangunan 5, 10, dan 20 lantai dapat dilihat pada lampiran. Keterangan sendi plastis :
Keterangan Level kinerja struktur : IO LS CP
: Immediate Occupancy : Live Safety : Collapse Prevention
Warna sendi plastis yang terjadi menerangkan di mana level sendi plastis pada kurva kapasitas. Pada tugas akhir ini keruntuhan terjadi pada saat lebih dari satu sendi plastis melampaui titik C. Hal ini disebabkan struktur tidak memiliki daktilitas yang cukup tinggi untuk lebih banyak mendisipasi energi dalam sendi plastisnya
Tugas Akhir
V-25
Bangunan 30 lantai
Wilayah pertama kali terjadi sendi plastis
Gambar 5. 23 Konfigurasi sendi plastis struktur sistem balok kolom 30 lantai (UBC 1997)
Tugas Akhir
V-26
Gambar 5. 24 Konfigurasi sendi plastis struktur sistem balok kolom 30 lantai (IBC 2003)
Tugas Akhir
V-27
Gambar 5. 25 Konfigurasi sendi plastis struktur sistem flat slab 30 lantai (UBC 1997)
Tugas Akhir
V-28
Gambar 5. 26 Konfigurasi sendi plastis struktur sistem flat slab 30 lantai (IBC 2003)
Tugas Akhir
V-29
Sendi plastis pada struktur gedung terjadi ketika kapasitas momen elastis suatu elemen struktur (balok, kolom) telah terlewati oleh gaya luar akibat beban yang bekerja. Material beton memiliki karakteristik kuat terhadap beban aksial tekan dan lemah terhadap beban aksial tarik. Sehingga sendi plastis untuk material beton, paling mungkin terjadi karena telah terlewatinya kapasitas tarik elemennya.
Prinsip desain elemen untuk struktur balok kolom adalah strong column-weak beam, yaitu sendi plastis harus terjadi di balok sebelum terjadi di kolom.
Di dalam tugas akhir ini, penulis mengambil contoh untuk model 30 lantai (gambar 5.23). Penulis memperhatikan posisi sendi plastis yang pertama kali muncul pada model yang dikerjakan dengan bantuan ETABS versi 9.0.0, hasilnya adalah sendi plastis terjadi pertama kali di lantai-lantai atas dari struktur bangunan (wilayah terjadi tarikan terbesar pada struktur akibat beban luar horizontal misal beban gempa, lihat gambar 5.23). Hal ini membuktikan bahwa sendi plastis terjadi pertama kali pada elemen yang telah terlewati kapasitas tariknya.
5.7 MOMEN KURVATUR
Pada tugas akhir ini ditampilkan hasil perhitungan momen kurvatur dari struktur bangunan balok kolom dan flat slab 30 lantai, sedangkan untuk struktur 5, 10, dan 20 lantai dapat dilihat pada Lampiran. Struktur yang ditinjau adalah kolom paling kiri di lantai paling dasar dari struktur bangunan dengan dimensi kolom 1200 x 1500 mm.
Berikut ini ditampilkan posisi elemen kolom yang ditinjau pada perhitungan momen kurvatur ini. Kolom yang ditinjau adalah kolom pada portal ketiga dan terletak paling kiri dari sistem struktur bangunan 5, 10, 20, maupun 30 lantai.
Tugas Akhir
V-30
posisi elemen kolom yang ditinjau, C3 Gambar 5. 27 Posisi elemen kolom yang ditinjau untuk menghitung Momen kurvatur, C3
M- Kurvatur elemen kolom C3 Sistem Struktur Balok-Kolom 30 Lantai (IBC 2003)
30000
M 3 (KN.m)
25000 20000 15000 10000 5000 0 0
0.0005
0.001 Kurvatur
0.0015
0.002 M3 aktual
0.0025
0.003 0.0035 Kurvatur (rad/m)
Gambar 5. 28 Momen kurvatur elemen kolom C3 sistem BK 30 lantai (IBC 2003)
Tugas Akhir
V-31
M-Kurvatur elemen kolom C3 Sistem Struktur Balok Kolom 30 Lantai (UBC1997) 25000
M3 (KN.m)
20000
15000
10000
5000
0 0
0.0005
0.001
0.0015
0.002
0.0025
0.003
Kurvatur (rad/m) Kurvatur
M3 aktual
Gambar 5. 29 Momen kurvatur elemen kolom C3 sistem BK 30 lantai (UBC 1997) Momen Kurvatur elemen kolom C3 Struktur Flat Slab 30 Lantai (IBC 2003)
30000
M3 (KN.m)
25000 20000 15000 10000 5000 0 0
0.0005
0.001
0.0015
0.002
Kurvatur
0.0025
0.003
0.0035
0.004
Kurvatur (rad/m)
M3 aktual
Gambar 5. 30 Momen kurvatur elemen kolom C3 sistem FS 30 lantai (IBC 2003) M- Kurvatur elemen kolom C3 Sistem Struktur Flat Slab 30 Lantai (UBC 1997) 30000 25000
M3 (KN.m)
20000 15000 10000 5000 0 0
0.0005
0.001 Kurvatur
0.0015
0.002
0.0025 M3 aktual
0.003
0.0035
0.004
Kurvatur (rad/m)
Gambar 5. 31 Momen kurvatur elemen kolom C3 sistem FS 30 lantai (UBC 1997)
Tugas Akhir
V-32
Dari hasil perhitungan momen kurvatur di atas dapat diketahui bahwa semakin tinggi struktur bangunan, maka besarnya nilai momen yang bekerja pada kolom paling kiri tersebut akan semakin membesar. Hal ini terjadi karena lengan momen dari struktur bangunan meningkat seiring dengan pertambahan tinggi bangunan. Dengan gaya horizontal yang didesain tetap, maka variabel yang berpengaruh terhadap nilai momen yang bekerja pada kolom adalah lengan momennya.
Selain itu, dari data grafik momen-kurvatur ini, dapat pula diketahui nilai momen ultimate pada elemen yang ditinjau. Nilai momen ultimate ini bila terlampaui oleh beban luar yang bekerja padanya, maka akan menyebabkan elemen tersebut mengalami elastisitas yang oleh ETABS ditandai dengan adanya sendi plastis.
Tugas Akhir
V-33