perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
EVALUASI KINERJA STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT DENGAN ANALISIS DINAMIK TIME HISTORY MENGGUNAKAN ETABS STUDI KASUS : HOTEL DI KARANGANYAR Performance Evaluation of Multistoried Building Structure with Dynamic Time History Analysis Using ETABS Case Study: Hotel in Karanganyar
SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh :
WANDRIANTO S. ANGGEN I 1111094
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014 commit to user
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRAK Wandrianto S. Anggen, 2014. Evaluasi Kinerja Struktur Gedung Bertingkat dengan Analisis Dinamik Time History Menggunakan ETABS (Studi Kasus Hotel di Karanganyar). Skripsi. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Percepatan gempa di muka tanah adalah parameter gempa yang memberikan dampak langsung pada struktur. Percepatan gempa bersifat dinamik, begitu juga dengan respon struktur yang ditimbulkan. Analisis dinamik time history dapat merepresentasikan sifat dinamik percepatan gempa dan respon struktur, sehingga metode analisis ini dapat memberikan gambaran dan informasi respon struktur yang lebih lengkap. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kinerja struktur berdasarkan nilai drift dan interstory drift oleh pengaruh gempa rencana dan gempa aktual. Studi kasus dalam penelitian ini adalah hotel bertingkat di Karanganyar, dimana model struktur dibuat dalam 3D dengan program ETABS. Pada level gempa rencana digunakan analisis dinamik time history dan analisis statik ekuivalen sebagai pembanding. Gempa aktual juga diterapkan dengan analisis dinamik time history pada beragam nilai percepatan gempa. Analisis time history pada level gempa rencana menggunakan akselerogram 7 gempa aktual pilihan, dimana ratarata respon spektrum dari gempa aktual tersebut nilai percepatannya harus berdekatan dengan rata-rata respon spektrum gempa rencana pada periode 0,2T – 1,5T. Data akselerogram diskalakan menurut kondisi tanah setempat dengan kekuatan gempa probabilitas terlampaui 2% selama 50 tahun. Pada level gempa aktual dengan analisis dinamik time history, akselerogram tidak diskalakan dan kombinasi pembebanan hanya untuk mensimulasikan arah percepatan gempa. Hasil analisis akibat gempa rencana adalah struktur aman dan masuk kategori immediate occupancy. Hasil analisis akibat gempa aktual adalah Elcentro: struktur tidak aman pada Lt 1 – Lt Atap, struktur masuk kategori damage control, Northridge: struktur tidak aman pada Lt 10 dan Lt Atap, namun masih pada kategori immediate occupancy, dan Mentawai: struktur aman dan masuk kategori immediate occupancy. Kata kunci: percepatan gempa, respon struktur, analisis time history, analisis statik ekuivalen, kinerja struktur.
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT Wandrianto S. Anggen, 2014. Performance Evaluation of Multistoried Building Structure with Dynamic Time History Analysis Using ETABS (Case Study: Hotel in Karanganyar). Bachelor Thesis. Civil Engineering Department, Engineering Faculty, Sebelas Maret University.
Earthquake acceleration at ground level is a parameter of the earthquake that has direct impact on the structure. Earthquake acceleration is dynamic, as well as structural response caused. Dynamic time history analysis can represent the dynamic of earthquake acceleration and structure response, so this analysis method can provide more complete overview and information of structure response. This study aims to determine the structure performance based on the value of drift and interstory drift by the influence of design earthquake and actual earthquake. The case study in this research is a multi-storey hotel in Karanganyar, where the model structure is created in 3D with ETABS. Design earthquake level using time history dynamic analysis and equivalent static analysis as a comparison. The actual earthquake was also applied using dynamic time history analysis on a variety of earthquake accelerations value. Time history analysis at design earthquake using 7 selected actual earthquake accelerograms, where the average of response spectrum’s value should be match to the average of response spectrum design in the period 0.2 T - 1.5 T. Accelerogram data scaled according to local soil conditions with probability magnitude exceeded 2 % for 50 years. Actual earthquake using dynamic time history analysis, accelerogram not scaled and loading combination only to simulate earthquake acceleration directions. Analysis results due to design earthquake: safe structure and categorized as immediate occupancy. Analysis results due to actual earthquake of Elcentro: unsafe structure at Story 1St - Roof Story, structure categorized as damage control, Northridge: unsafe structure at Story 10th and Roof Story, but still categorized as immediate occupancy, and Mentawai: safe structure and categorized as immediate occupancy. Key words: earthquake acceleration, structural response, time history analysis, equivalent static analysis, structure performance.
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR Skripsi yang berjudul “EVALUASI BERTINGKAT
DENGAN
KINERJA STRUKTUR GEDUNG
ANALISIS
DINAMIK
TIME
HISTORY
MENGGUNAKAN ETABS” ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penulisan skripsi ini menjadi sarana pembelajaran menuangkan ilmu yang telah diperoleh dari perkuliahan dan dari berbagai referensi kedalam bentuk tulisan ilmiah. Diharapkan skripsi ini dapat memberikan sumbangsih mengenai bahasan Analisis Struktur dengan Pengaruh Gempa dan menjadi referensi yang berguna bagi rekan mahasiswa yang menaruh minat khusus pada bidang struktur.
Atas bimbingan dan kerjasama dari semua pihak hingga selesainya skripsi ini, diucapkan terima kasih kepada: 1. Pimpinan serta staf fakultas dan jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Dosen Pembimbing I Skripsi: Agus Setiya Budi, ST, MT 3. Dosen Pembimbing II Skripsi: Purnawan Gunawan, ST, MT 4. Dosen Pembimbing Akademik: Dr. Ir. Rr. Rintis Hadiani, MT 5. Dosen Pengampu Rekayasa Gempa: Ir. A. Mediyanto, MT 6. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil angkatan 2011 transfer
Akhir kata, semoga skripsi ini dapat memberikan sumbangan pemikiran bagi pembaca dan jika ada kekurangan, kritik dan saran akan diterima untuk kesempurnaan penulisan skripsi ini.
Surakarta, Mei 2014
commit to user
viii
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..............................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN ...............................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................
iii
HALAMAN MOTTO ............................................................................
iv
HALAMAN PERSEMBAHAN .............................................................
v
ABSTRAK..............................................................................................
vi
KATA PENGANTAR ............................................................................
viii
DAFTAR ISI .........................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR .............................................................................
xiii
DAFTAR TABEL .................................................................................
xv
DAFTAR NOTASI & SIMBOL ...........................................................
xviii
DAFTAR PERSAMAAN .......................................................................
xx
DAFTAR LAMPIRAN .........................................................................
xxii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah ...................................................................
1
1.2. Rumusan Masalah ............................................................................
4
1.3. Batasan Masalah ..............................................................................
4
1.4. Tujuan Penelitian .............................................................................
5
1.5. Manfaat Penelitian ...........................................................................
5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA & DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka ...............................................................................
6
2.2. Dasar Teori ......................................................................................
7
2.2.1. Gempa Bumi .......................................................................
7
2.2.2. Percepatan Maksimum Permukaan Tanah.............................
8
2.2.3. Analisis Struktur Dengan Aspek Kegempaan .......................
11
2.2.4. Dinamika Struktur ...............................................................
15
2.2.5. Dasar Sistem Struktur .......................................................... commit to Lateral user .................................. 2.2.6. Respon Struktur Akibat Beban
21
ix
24
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2.3. Aspek Gedung dan Tanah Setempat Terhadap Kegempaan .............
25
2.3.1. Gempa Rencana ...................................................................
25
2.3.2. Kategori Resiko Struktur Bangunan .....................................
25
2.3.3. Faktor Keutamaan ...............................................................
27
2.3.4. Koefisien Modifikasi Respon ...............................................
27
2.3.5. Klasifikasi Situs....................................................................
28
2.3.6. Zonasi Gempa Indonesia .....................................................
30
2.3.7. Percepatan Puncak di Permukaan Tanah ..............................
30
2.3.8. Desain Respon Spektral .......................................................
31
2.3.9. Periode Getar Alami Struktur ...............................................
36
2.3.10. Geser Dasar Seismik ............................................................
37
2.4. Pembebanan Pada Struktur ...............................................................
39
2.4.1. Jenis Beban Pada Struktur ....................................................
39
2.4.2. Kombinasi Pembebanan .......................................................
42
2.5. Evaluasi Kinerja Struktur .................................................................
45
2.5.1. Evaluasi Kinerja Struktur Menurut SNI-1726-2002 ...............
45
2.5.2. Level Kinerja Struktur Menurut ATC-40 ................................
46
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Umum ............................................................................................. 3.1.1
48
Deskripsi Gedung ...............................................................
48
3.1.2. Pembebanan Struktur ...........................................................
57
3.2. Tahapan Penelitian ............................................................................
58
3.2.1 Pengumpulan Data ..............................................................
58
3.2.2. Studi Literatur .....................................................................
59
3.2.3. Pemodelan Struktur ..............................................................
59
3.2.4. Perhitungan Aspek Gedung dan Tanah Setempat .................
59
3.2.5. Analisis Statik Ekuivalen (Gempa Rencana) .........................
62
3.2.6. Analisis Time History (Gempa Rencana) ..............................
62
3.2.7. Analisis Time History (Gempa Aktual) .................................
70
3.2.8. Evaluasi Kinerja Struktur......................................................
73
3.2.9. Perhitungan Parameter Respon ............................... commit to Spektral user
75
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
3.2.10. Analisis Metode Statik Ekuivalen (Gempa Rencana) ............
76
3.2.11. Perhitungan PGAM ...............................................................
77
3.2.12. Analisis Metode Time History (Gempa Rencana)..................
78
3.2.13. Analisis Metode Time History (Gempa Aktual) ....................
79
BAB 4 ANALISIS STRUKTUR DAN PEMBAHASAN 4.1. Perhitungan Pembebanan Struktur .................................................... 4.1.1
80
Perhitungan Beban Mati Tambahan ....................................
80
4.1.2. Perhitungan Beban Hidup ....................................................
85
4.1.3
Beban Sendiri Struktur (DL+SIDL) ....................................
87
4.1.4. Beban Per Tingkat Total ......................................................
90
4.2. Aspek Gedung dan Tanah Setempat ................................................
91
4.2.1
KRB dan Faktor Keutamaan ...............................................
91
4.2.2. Koefisien Modifikasi Respon ...............................................
91
4.2.3. Klasifikasi Situs ...................................................................
91
4.2.4 Parameter Percepatan Respon Spektral ...............................
92
4.2.5. Perioda Getar Alami Struktur ...............................................
95
4.2.6. Geser Dasar Seismik ............................................................
97
4.2.7
Perhitungan Geser Dasar Seismik ........................................
98
4.3. Analisis Struktur Dengan Beban Gempa Rencana .............................
99
4.3.1
Analisis Statik Ekuivalen ......................................................
99
4.3.2
Analisis Time History (gempa rencana) ................................
105
4.3.3
Hasil Analisis Statik Ekuivalen .............................................
109
4.3.4
Hasil Analisis Time History (gempa rencana) .......................
113
4.3.5
Level Kinerja Struktur ATC-40 (gempa rencana) .................
120
4.3.6
Pembahasan Hasil Analisis Dengan Gempa Rencana ............
121
4.4. Analisis Time History Dengan Beban Gempa Aktual.........................
127
4.4.1
Hasil Analisis Time History (gempa aktual) ..........................
127
4.4.2
Evaluasi Kinerja Batas Layan (gempa aktual) .......................
128
4.4.3
Evaluasi Kinerja Batas Ultimate (gempa aktual) ...................
130
4.4.4
Level Kinerja Struktur ATC-40 (gempa aktual) ....................
132
commit to user
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan .......................................................................................
134
5.2. Saran
136
.............................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
commit to user
xii
