Evaluation Performance of Building Structure with Response Spectrum Analysis using Software ETABS V 9.50 (Case Study : Solo Center Point Building)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

EVALUASI KINERJA STRUKTUR PADA GEDUNG BERTINGKAT DENGAN ANALISIS RESPON SPEKTRUM MENGGUNAKAN SOFTWARE ETABS V 9.50 ( STUDI KASUS : GEDUNG SOLO CENTER POINT ) Evaluation Performance of Building Structure with Response Spectrum Analysis using Software ETABS V 9.50 (Case Study : Solo Center Point Building)

SKRIPSI Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh :

ISMAILAH NUR ELLIZA I 0109043

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013 commit to user

i


digilib.uns.ac.id

commit to user

ii


digilib.uns.ac.id

commit to user

iii


digilib.uns.ac.id

MOTTO “Alloh SWT tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya” (QS.Al-Baqoroh:286)

Semua yang indah akan tepat pada waktuNya. Orang harus cukup tegar untuk memaafkan kesalahan, cukup pintar untuk belajar dari kesalahan dan cukup kuat untuk mengoreksi kesalahan. Semangat dan kerja keras adalah kunci keberhasilan yang dilandasi keyakinan dan doa

Tuhan menabulkan do’a kita dengan 3 cara : Apabila Tuhan Mengatakan YA maka kita akan mendapatkan apa yang kitamau Apabila Tuhan mengatakan TIDAK maka kita akan mendapatkan yang lebih baik Apabila Tuhan mangatakan Tunggu maka kita akan mendapatkan yang terbaik sesuai dengan kehendak-Nya Bagaimana sikap kita pada orang lain, akan mencerminkan sikap orang lain ke kita.

commit to user

iv


digilib.uns.ac.id

PERSEMBAHAN Assalamu’alaikum.Wr.Wb. Puji syukur saya panjatkan kepada ALLAH SWT atas rahmat dan hidayah-Nya. Nikmat iman dan sehat yang ALLAH SWT berikan kepada saya. Skripsi ini saya persembahkan sebagai ucapan terima kasih juga kepada: Ibu dan Bapak yang selalu mendukung, mendo’akan, membimbing, juga mendengarkan segala keluh kesah saya selama ini. Terimakasih ya Ibu, Bapak, segala pengorbanan yang kalian lakukan untukku hanya Allah SWT yg dapat membalasnya. Semoga Allah SWT selalu memberikan yang terbaik bagi kalian. Saya akan selalu berusaha untuk membahagiakan kalian sampai akhir hidup saya. Terima kasih pada si ade Nisa dan seluruh keluarga besar saya, yang telah memberi dukungan semangat dan doanya. Dosen pembimbing saya, Bapak Edy Purwanto dan Bapak Setiono terimakasih atas bimbingan, ilmu yang disampaikan pada saya dan menyemangati saya sehingga Tugas Akhir dapat terselesaiakan. Teman seperjuangan saya Dian Ayu Angling Sari dan Bagus Hendri S, yang saling bahu membahu, saling menyemangati, mendengarkan seluruh keluh kesahku, menikmati lembur di ces bersama sampai satpam “ngusir”,berbagi suka dan duka bersama,terima kasih maaf aku sering merepotkan. Semoga kenangan ini akan menjadi kenangan manis yang akan menjadi cerita indah buat anak-anak kita kelak dan tak lekang oleh waktu. Buat Mamahnya Ayu terima kasih banyak atas dukungannya selama ini maaf kalo selama ini sering merepotkan. Dede Kinanthi semoga jadi anak yang berbakti yaa, amin.Sekali lagi terima kasih telah menjadi pendukung kami “bertiga”,serasa punya keluarga baru di Solo. Teman sepermainan saya, Eir, Tyo, Tutut, Revy, Paska, Nisa, Nadya. Terimakasih atas dukungan dan bantuannya selama ini. Maaf kalo selama ini saya banyak nyusahin dan ngerepotin kalian. Kalo kita udah punya hidup masing – masing nanti, jangan pernah lupa keep contact. Buat para pejuang kloter satu Tutut, Revy, Alty, Syfa pejuang kloter selanjutnya semangat kawan mari kita susul perintis 09 Festy, ST. Semangat. Buat warga setia CES yang budiman, pak ketua Patrich, Ade Dewa, Fido, Satya, Adit kecil dan warga Ces lainnya terima kasih, maaf sering merepotkan dan sering rusuh di CES. commit to user

v


digilib.uns.ac.id

Buat para atlit badminton 09 terima kasih telah menjadi coach saya salam sehat selalu. Buat mba mba kos: mb Hyw, mb puu, mb lia, mb ayu ang telah menginspirasiku, terima kasih. Seluruh teman - teman Civil Engineering 2009 yang telah saya anggap keluarga. Terimakasih banyak. Mohon maaf atas semua kesalahan yang saya lakukan. Sukses untuk kita semua. Semua teman-teman dan sahabat saya dimanapun kalian berada saat ini, semoga silaturahmi kita selalu terjaga dengan baik. Wassalamu’alaikum.Wr.Wb.

commit to user

vi


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK Ismailah Nur Elliza, 2012. EVALUASI KINERJA STRUKTUR PADA GEDUNG BERTINGKAT DENGAN ANALISIS RESPON SPEKTRUM MENGGUNAKAN SOFTWARE ETABS V 9.50 (STUDI KASUS : GEDUNG SOLO CENTER POINT) Wilayah Indonesia terdiri daratan, lautan dan gunung-gunung maka dari itu Indonesia termasuk negara yang rawan terjadi gempa. Hal ini disebabkan Indonesia terletak pada pertemuan empat lempeng tektonik utama, yaitu lempeng Eurasia, Pasifik, Filipina dan Indo-Australia. Pengembangan infrastruktur yang sangat digemari pada zaman sekarang adalah gedung bertingkat karena semakin terbatasnya lahan yang tersedia. Dengan adanya kejadian gempa di Indonesia yang mengakibatkan kerugian sangat besar bagi bangunan, maka diperlukan pengembangan analisis gempa terhadap struktur. Ada 2 pendekatan yang digunakan untuk memperhitungkan beban lateral (gempa bumi) yang bekerja pada suatu struktur, yaitu analisis secara statik ekivalen dan analisis dinamik ( response spectrum atau time history ). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui keamanan gedung dilihat dari displacement, drift dan base shear. Hasil dari penelitian ini dianalis dengan kinerja struktur batas layan dan kinerja struktur batas ultimit. Metode yang digunakan adalah analisis dinamik response spektrum dengan menggunakan program ETABS V 9.50. Nilai displacement pada arah X adalah 0,1254 m dan pada arah Y adalah 0,1533 m. Maksimum total drift pada arah X adalah 0,0055 m dan pada arah Y adalah 0,0099 m, sehingga gedung aman terhadap kinerja batas ultimate (0,02h) dan kinerja batas layan {(0,03/R) x h}. Displacement pada gedung Solo Center Point tidak melampaui displacement maksimal dan aman terhadap gempa rencana. Kata kunci : Response spektrum,drift, displacement, base shear

commit to user

vii


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT Ismailah Nur Elliza, 2012. EVALUATION PERFORMANCE OF BUILDING STRUCTURE WITH SPECTRUM RESPONSE ANALYSIS USING SOFTWARE ETABS V 9.50 (CASE STUDY: SOLO BUILDING CENTER POINT) Indonesian territory consists of lands, oceans and mountains, that is why Indonesia becomes an earthquakes prone country. This because Indonesia is located at the confluence of four major tectonic plates, the Eurasian plate, the Pacific, the Philippines and Indo-Australia. The development of popular infrastructure in recent times is the high rise building due to the limited area. Because of the earthquakes in Indonesia, which resulted in huge losses for the building, it would require the development of seismic analysis of structures. There are two approaches used to calculate the lateral loads (earthquakes) on working structure, the equivalent static analysis and dynamic analysis (spectrum response or time history). The objecives of this study is to determine the safety of the building seen from the displacement, drift and base shear. The results of this study had been analyzed by the performance of the structure service ability limit the performance of the structure and performance of structures ultimit limit. The method used is the spectrum response dynamic analysis using ETABS program V 9.50. The value of displacement in the X direction is 0,1254 m and the Y direction is 0,1533 m. Maximum total drift in the direction of X is 0,0055 m and the Y direction is 0,0099 m, so that the building is safe for ultimate performance limit (0,02 h) and service ability performance limit {(0,03 / R) x h}. The displacement in Solo Center Point building does not exceed the maximum displacement and safe against earthquake plan. Keywords : Response Spectrum, drift, displacement,base shear

commit to user

viii


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat, hidayah , serta karuniaNya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “ EVALUASI KINERJA STRUKTUR PADA GEDUNG BERTINGKAT DENGAN ANALISIS RESPON SPEKTRUM MENGGUNAKAN SOFTWARE ETABS V 9.50 ( STUDI KASUS : GEDUNG SOLO CENTER POINT )”.

Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dengan adanya penulisan skripsi ini diharapkan dapat memberikan wacana dan manfaat khususnya bagi penulis sendiri dan bagi orang lain pada umumnya.

Atas bantuan dan kerjasama yang baik dari semua pihak hingga selesainya skripsi ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Univeritas Sebelas Maret Surakarta. 2. Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Edy Purwanto, ST, MT, dan Setiono, ST, MSc selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan arahan dalam menyusun laporan ini. 4. Ir. Rr. Rintis Hadiani, MT selaku pembimbing Akademik. 5. Rekan-rekan mahasiswa teknik sipil angkatan 2009 atas kerjasama dan bantuannya.

Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan sumbangan pemikiran bagi pembaca, karena banyak kekurangan yang masih harus diperbaiki. Kritik dan saran akan penulis terima untuk kesempurnaan tulisan ini.

Surakarta, Januari 2013

Penulis commit to user

ix


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .................................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................... iii MOTTO....................................................................................................................... iv PERSEMBAHAN ....................................................................................................... v ABSTRAK ................................................................................................................. vii KATA PENGANTAR................................................................................................ ix DAFTAR ISI................................................................................................................ x DAFTAR TABEL .................................................................................................... xiii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xv DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................ xvi DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL.......................................................................xvii

BAB 1 PENDAHULUAN ......................................................................................... 1 1.1. Latar Belakang Masalah ...................................................................................... 1 1.2. Rumusan Masalah ................................................................................................ 2 1.3. Batasan Masalah ................................................................................................... 3 1.4. Tujuan Penelitian.................................................................................................. 3 1.5. Manfaat Penelitian................................................................................................ 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ............................. 4 2.1. Tinjauan Pustaka .................................................................................................. 4 2.2. Dasar Teori ........................................................................................................... 8 2.2.1. Analisis Dinamik ....................................................................................... 8 2.2.2. Sistem dengan Banyak Kebebasan ......................................................... 13 2.2.2.1. Pembentukan Persamaan MDOF .............................................. 14 2.2.3. Konsep Perencanaan Gedung Tahan Gempa ........................................ 15 2.2.4. Prinsip dan Kaidah Perancangan ........................................................... 16 2.2.4.1. Prinsip Dasar Perencanaan, Perancangan dan Pelaksanaan .... 16 2.2.4.2. Sistem Struktur ........................................................................... 17 commit to user 2.2.4.3. Jenis Beban ................................................................................. 18 x


digilib.uns.ac.id

2.2.4.4. Kombinasi Pembebanan ............................................................ 24 2.2.4.5. Defleksi Lateral .......................................................................... 24 2.2.5. Ketentuan Umum Bangunan Gedung Dalam Pengaruh Gempa........... 25 2.2.5.1. Faktor Keutamaan ...................................................................... 25 2.2.5.2. Koefisien Modifikasi Respon ................................................... 28 2.2.5.3. Wilayah Gempa ........................................................................ 30 2.2.5.4. Jenis Tanah Setempat ............................................................... 31 2.2.5.5. Faktor Respon Gempa .............................................................. 32 2.2.5.6. Kategori Desain Gempa (KDG) .............................................. 34 2.2.5.7. Arah Pembebanan Gempa ........................................................ 36 2.3. Kinerja Struktur .................................................................................................. 36 2.3.1. Kinerja Batas Layan ................................................................................ 36 2.3.2. Kinerja Batas Ultimit ............................................................................... 37

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN .............................................................. 38 3.1. Data Struktur Gedung ........................................................................................ 38 3.2. Tahapan Analisis ................................................................................................ 39 3.2.1. Studi Literatur ......................................................................................... 40 3.2.2. Pengumpulan data .................................................................................... 40 3.2.3. Pemodelan 3D .......................................................................................... 41 3.2.4. Perhitungan Pembebanan ........................................................................ 42 3.2.5. Analisis Respon Spektrum ...................................................................... 43 3.2.6. Diagram Alir Pembuatan Grafik Respon Spektrum .............................. 44 3.2.7. Pembahasan Hasil Analisis Respon Spektrum Dari Program ETABS V 9.5 ........................................................................... 45

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN ........................................................... 47 4.1. Denah Solo Center Point ................................................................................... 47 4.2. Data Elevasi Gedung.......................................................................................... 48 4.3. Spesifikasi Material ............................................................................................ 49 4.3.1. Mutu Beton............................................................................................... 49 4.3.2. Mutu Baja Baja Tulangan ....................................................................... 50 commit to user

xi


digilib.uns.ac.id

4.3.3. Data Elemen Struktur .............................................................................. 50 4.3.3.1. Plat Lantai ................................................................................. 50 4.3.3.2. Balok .......................................................................................... 51 4.3.3.3. Kolom ........................................................................................ 52 4.4. Pembebanan........................................................................................................ 52 4.4.1. Beban Mati ............................................................................................... 52 4.4.2. Reduksi Beban Hidup (LR)...................................................................... 53 4.4.3. Perhitungan Berat Struktur Tiap Lantai ................................................ 53 4.4.4. Momen Inersia Massa Bangunan............................................................ 57 4.4.5. Beban Gempa ........................................................................................... 59 4.4.5.1. Faktor Respon Gempa ............................................................. 59 4.4.6. Data Gempa .............................................................................................. 59 4.4.7. Faktor Reduksi Gempa ............................................................................ 61 4.4.8. Tekanan Tanah Pada Dinding Basement................................................ 62 4.4.9. Tekanan ke Atas (Uplift) Pada Lantai dan Pondasi............................... 63 4.5. Hasil Analisis Displacement, Drift dan Base Shear dengan Beban Gempa... 64 4.5.1. Hasil Analisis Displacement akibat Beban Kombinasi ........................ 64 4.5.2. Hasil Analisis Base Shear akibat Beban Kombinasi ............................. 65 4.6. Hasil Kontrol Struktur Gedung ........................................................................ 66 4.6.1. Evaluasi Beban Gempa ........................................................................... 66 4.6.2. Kinerja Batas Layan ................................................................................ 67 4.6.3. Kinerja Batas Ultimit ............................................................................... 70 4.6.4. Kontrol Partisipasi Massa ....................................................................... 73 4.6.5. Level Kinerja Struktur (ATC-40) ........................................................... 74 4.7. Grafik Simpangan Struktur Terhadap Beban Gempa ...................................... 76

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 80 5.1. Kesimpulan ......................................................................................................... 80 5.2. Saran.................................................................................................................... 80

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 81 DAFTAR LAMPIRAN commit to user

xii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Beban Hidup Pada Lantai Gedung ......................................................... 20 Tabel 2.2. Berat Sendiri Bahan Bangunan ............................................................... 21 Tabel 2.3. Berat Sendiri Komponen Gedung........................................................... 23 Tabel 2.4 Kategori Resiko Bangunan Gedung dan Struktur lainnyan untuk beban gempa ........................................................................................................ 25 Tabel 2.5. Faktor Keutamaan Gempa dan Angin, ASCE 7-10 .............................. 28 Tabel 2.6. Parameter Sistem Struktur Beton Umum ............................................... 29 Tabel 2.7. Klasifikasi Situs ....................................................................................... 32 Tabel 2.8. Koefisien Situs, Fa ................................................................................... 33 Tabel 2.9. Kategori Lokasi Fv untuk Menentukan Nilai S 1 ................................... 33 Tabel 2.10. Kategori Desain Gempa (KDG) Berdasarkan Parameter Percepatan Perioda Pendek ........................................................................................ 35 Tabel 2.11. Kategori Desain Gempa (KDG) Berdasarkan Parameter Percepatan Perioda 1,0 detik ....................................................................................... 35 Tabel 2.12. Kategori Desain Gempa (KDG) dan Resiko Kegempaan .................. 36 Tabel 3.1. Deskripsi Gedung .................................................................................... 38 Tabel 4.1. Data Elevasi Gedung ............................................................................... 48 Tabel 4.2. Mutu Beton Gedung Solo Center Point ................................................. 49 Tabel 4.3. Tipe Balok ................................................................................................ 51 Tabel 4.4. Tipe Kolom .............................................................................................. 52 Tabel 4.5. Beban Mati Lantai Basement 2 ............................................................... 53 Tabel 4.6. Rekapitulasi Berat Struktur Per Lantai ................................................... 55 Tabel 4.7. Massa Bangunan ...................................................................................... 56 Tabel 4.8. Momen Inersia Lantai Banguan .............................................................. 58 Tabel 4.9. Data Tanah yang Digunakan Untuk Desain ........................................... 59 Tabel 4.10. Faktor Skala Spektrum Respon Gempa Rencana ................................ 61 Tabel 4.11. Parameter Sistem Struktur Beton Umum ............................................. 61 Tabel.4.12. Simpangan Horisontal (Displacement) Terbesar ................................. 64 Tabel 4.13. Base Shear Terbesar .............................................................................. 65 Tabel 4.14. Evaluasi Beban Gempa Arah X commit to dan userY ................................................ 66

xiii


digilib.uns.ac.id

Tabel 4.15. Kinerja Batas Layan Arah X (∆s) ......................................................... 67 Tabel 4.16. Kinerja Batas Layan Arah Y(∆s) .......................................................... 68 Tabel 4.17. Kinerja Batas Ultinit Arah X (∆m)....................................................... 70 Tabel 4.18. Kinerja Batas Ultinit Arah Y (∆m)....................................................... 71 Tabel 4.19. Hasil dari Modal Partisipasi Massa Rasio............................................ 73 Tabel 4.20. Batasan Rasio Drift Atap Menurut ATC-40. ....................................... 74 Tabel 4.21. Level Kinerja Struktur arah X ............................................................. 75 Tabel 4.22. Level Kinerja Struktur arah Y............................................................... 75

commit to user

xiv


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Tampak Gedung Solo Center Point .................................................... 2 Gambar 2.1. Kestabilan Struktur Portal ................................................................... 7 Gambar 2.2. Diagram Beban (P) - Waktu (t) ........................................................ 11 Gambar 2.3. Balok dengan Tumpuan Sederhana dengan Beban Merata p(x,t) .. 13 Gambar 2.4. Respons Struktur................................................................................ 13 Gambar 2.5. Defleksi Lateral.................................................................................. 24 Gambar 2.6. Peta Wilayah Gempa di Indonesia untuk S1 .................................... 30 Gambar 2.7. Peta Wilayah Gempa di Indonesia untuk Ss ..................................... 31 Gambar 2.8. Desain Respon Spektrum................................................................... 34 Gambar 3.1 Tampak Gedung Solo Center Point ................................................... 38 Gambar 3.2. Sistem koordinat yang digunakan dalam program ETABS ............ 42 Gambar 3.3. Diagram Alir Pembuatan Respon Spektrum .................................... 45 Gambar 3.4. Diagram Alir Analisis Respon Spektrum ......................................... 46 Gambar 4.1. Tampak Gedung Solo Center Point ................................................. 47 Gambar 4.2. Respon Spektrum Gedung Solo Center Point .................................. 60 Gambar 4.3. Data Tanah .......................................................................................... 62 Gambar 4.4. Beban Tekanan Tanah ........................................................................ 62 Gambar 4.5. Beban Uplift........................................................................................ 63 Gambar 4.6. Grafik Kontrol Kinerja Batas Layan Arah X dan Arah Y ............... 69 Gambar 4.7. Grafik Kontrol Kinerja Batas Ultimit Arah X dan Arah Y ............. 72 Gambar 4.8. Displacement Akibat Beban Gempa Arah X ................................... 76 Gambar 4.9. Displacement Akibat Beban Gempa Arah Y ................................... 77 Gambar 4.10. Story Drift Akibat Beban Gempa Arah X ...................................... 78 Gambar 4.11. Story Drift Akibat Beban Gempa Arah Y ...................................... 79

commit to user

xv


digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A

Langkah ETABS V 9.50

commit to user

xvi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL B

= Panjang gedung pada arah gempa yang ditinjau (m)

C

= Faktor respons gempa dari spektrum respons

Ct

= Koefisien pendekatan waktu getar alamiah untuk gedung beton bertulang menurut IBC 2006

Ec

= Modulus elastisitas beton

E

= Beban Gempa

e

= Eksentrisitas antara pusat masa lantai dan pusat rotasi

Fa

= Koefisien periode pendek

Fv

= Koefisien periode 1.0 detik

f’c

= Kuat tekan beton yang disyaratkan (MPa)

fy

= Mutu baja / kuat leleh yang disyaratkan untuk tulangan (Mpa)

fys

= Mutu tulangan geser/sengkang (Mpa)

g

= Percepatan gravitasi

Hn

= Tinggi gedung

I

= Faktor keutamaan

k

= Kekakuan struktur

M

= Momen

n

= Jumlah tingkat

N

= Nomor lantai tingkat paling atas

P-∆

= Beban lateral tambahan akibat momen guling yang terjadi oleh beban gravitasi yang titik tangkapnya menyimpan kesamping yang disebabkan oleh beban gempa lateral (N-mm)

q

= Beban merata (Kg/m2)

qD

= Beban mati merata (Kg/m2)

qL

= Beban hidup merata (Kg/m2)

R

= Faktor reduksi gempa representatif dari struktur gedung yang bersangkutan

SS

= Parameter respon spektra percepatan pada periode pendek

S1

= Parameter respon spektra percepatan pada periode 1 detikk commit to user

xvii

perpustakaan.uns.ac.id SS

digilib.uns.ac.id

= Lokasi yang memerlukan investigasi geoteknik dan analisis respon site spesifik

T

= Waktu getar gedung pada arah yang ditinjau (dt)

Teff

= Waktu getar gedung effektif (dt)

T1

= Waktu getar alami fundamental (dt)

V

= Gaya geser dasar (ton)

Vi

= Gaya geser dasar nominal (ton)

Vn

= Gaya geser gempa rencana (ton)

Wi

= Berat lantai tingkat ke-i, termasuk beban hidup yang sesuai (ton)

Wt

= Berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai (ton)

Zi

= Ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral (m)

D roof

= Displacement atap

ζ

= Koefisien pengali dari jumlah tingkat struktur gedung yang membatasi waktu getar alami fundamental struktur gedung, bergantung pada wilayah gempa

ξ (ksi)

= Faktor pengali dari simpangan struktur gedung akibat pengaruh gempa

rencana

pada

taraf

pembebanan

nominal

untuk

mendapatkan simpangan maksimum struktur gedung pada saat mencapai kondisi diambang keruntuhan γ (Gamma) = factor beban secara umum ∑(Sigma)

= Tanda penjumlahan

commit to user

xviii


digilib.uns.ac.id

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang Masalah

Wilayah Indonesia terdiri daratan, lautan dan gunung-gunung maka dari itu Indonesia termasuk negara yang rawan terjadi gempa. Hal ini disebabkan Indonesia terletak pada pertemuan empat lempeng tektonik utama, yaitu lempeng Eurasia, Pasifik, Filipina dan Indo-Australia.

Gempa bumi adalah getaran atau gerakan bergelombang pada kulit bumi akibat dari pergeseran tiba-tiba dari lapisan tanah di bawah permukaan bumi (lempeng bumi). Ketika pergeseran ini terjadi, maka timbul getaran yang disebut dengan gelombang seismic. Gelombang ini menjalar ke segala arah menjauhi pusat gempa. Getaran yang sampai ke permukaan bumi bisa bersifat merusak struktur bangunan serta menelan korban jiwa.

Gempa dahsyat yang melanda Indonesia yang telah menimbulkan korban terhadap manusia dan harta benda yang cukup besar diantaranya : • Gempa/Tsunami Aceh 26 Desember 2004 dengan besaran 9 Skala Richter • Gempa Nias 28 Maret 2005 dengan besaran 8,7 Skala Richter • Gempa Yogyakarta 26 Mei 2006 dengan besaran 5,9 Skala Richter • Gempa Padang tahun 2009 dengan besaran 7,6 Skala Richter • Gempa Mentawai tahun 2010 dengan besaran 7,2 Skala Richter

Dengan adanya kejadian gempa di Indonesia yang mengakibatkan kerugian sangat besar bagi bangunan, maka diperlukan pengembangan analisis gempa terhadap struktur. Ada 2 pendekatan yang digunakan untuk memperhitungkan beban lateral (gempa bumi) yang bekerja pada suatu struktur, yaitu analisis secara statik ekivalen dan analisis dinamik ( respon spektrum atau time history ). Analisis commit to user

1

2 digilib.uns.ac.id


dinamik sangat cocok digunakan untuk analisis struktur bangunan yang tidak beraturan, bertingkat banyak terhadap pengaruh gempa.

Dalam penelitian ini menggunakan analisis dinamik dengan metode analisis respon spektrum. Respon spektrum adalah suatu spektrum yang disajikan dalam bentuk grafik/plot antara periode struktur T, lawan respon-respon maksimum berdasarkan rasio redaman dan gempa tertentu. Dalam analisis respon spektrum hanya dipakai untuk menentukan gaya geser tingkat nominal dinamik akibat pengaruh gempa rencana. Gaya-gaya internal dalam unsur struktur gedung didapat dari analisis 3 dimensi berdasarkan beban gempa statik ekuivalen.

Gambar 1.1. Tampak Gedung Solo Center Point Sumber : PT. Mukti Adhi Sejahtera (2011)

1.2.

Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas maka rumusan masalah ini adalah bagaimana mengevaluasi struktur dengan analisis respon spektrum dilihat berdasarkan Displacement, drift dan base shear. commit to user

3 digilib.uns.ac.id


1.3.

Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini adalah: 1. Struktur yang digunakan adalah struktur beton. 2. Bangunan yang ditinjau bangunan bertingkat 19 lantai dan 2 basement. 3. Analisis struktur ditinjau dalam 3 dimensi menggunakan bantuan software ETABS v9.5 4. Analisa gaya gempa berdasarkan SNI 03-1726-2002 dengan peta gempa terbaru (Peta Hazard Gempa Indonesia 2010). 5. Sistem struktur yang direncanakan adalah : a. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus. b. Dual System (kombinasi sistem rangka pemikul momen dan sistem dinding struktural).

1.4.

Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis struktur gedung dengan analisis respon spektrum yang ditinjau berdasarkan displacement, drift dan base shear.

1.5.

Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah : 1.

Penelitian ini memberi manfaat terhadap ilmu pengetahuan khususnya dalam bidang teknik sipil.

2.

Mengembangkan pengetahuan mengenai penggunaan software ETABS v9.5 khususnya dalam desain struktur beton portal 3 dimensi.

3.

Memberikan pemahaman tentang analisis gempa dinamik.

commit to user

4 digilib.uns.ac.id


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1.

Tinjauan Pustaka

Gempa bumi merupakan getaran yang terjadi pada permukaan tanah yang dapat disebabkan oleh aktivitas tektonik, vulkanisme, longsoran termasuk batu, bahan peledak. Dari semua penyebab tersebut di atas, goncangan yang disebabkan oleh peristiwa tektonik merupakan penyebab utama kerusakan struktur dan perhatian utama dalam kajian tentang bahaya gempa. (Chen dan Lui, 2006)

Gempa bumi yang paling banyak terjadi di Indonesia adalah gempa bumi tektonik, yang merupakan jenis gempa yang menimbulan kerusakan paling luas. (Dewi dan Sudrajat, 2007)

Hal yang perlu diperhatikan adalah kekuatan bangunan yang memadai untuk memberikan kenyamanan bagi penghuninya terutama lantai atas. Semakin tinggi bangunan, defleksi lateral yang terjadi juga semakin besar pada lantai atas. (Mc.Cormak,1995)

Hal penting dari evaluasi berbasis kinerja adalah sasaran kinerja bangunan terhadap gempa dinyatakan secara jelas. Sasaran kinerja tersebut terdiri dari kejadian gempa rencana yang ditentukan (earthquake hazard), dan taraf kerusakan yang diijinkan atau level kinerja (performance level) dari bangunan terhadap kejadian gempa tersebut. (Dewobroto, 2006)

Evaluasi kinerja dapat memberikan informasi sejauh mana gempa akan mempengaruhi struktur bangunan gedung. Hal ini penting untuk evaluasi perilaku seismik struktur gedung pasca leleh. (Pranata, 2006) commit to user

4


5 digilib.uns.ac.id

Dinamik secara sederhana dapat didefinisikan sebagai perubahan waktu. Beban dinamik adalah setiap beban yang besarnya, arahnya atau posisinya berubah menurut waktu. Demikian juga, respons struktur terhadap beban dinamik, yaitu lendutan dan tegangan yang dihasilkan, juga perubahan waktu, atau sifat dinamik (Clough and Penzien, 1997).

Berdasarkan IBC 2006, tujuan desain bangunan tahan gempa adalah untuk mencegah terjadinya kegagalan struktur dan kehilangan korban jiwa, dengan kriteria sebagai berikut: a. Tidak terjadi kerusakan sama sekali pada gempa kecil. b. Ketika terjadi gempa sedang, diperbolehkan terjadi kerusakan arsitektural tetapi bukan merupakan kerusakan struktural. c. Diperbolehkan terjadinya kerusakan struktural dan non-struktural pada gempa kuat, namun kerusakan yang terjadi tidak sampai menyebabkan bangunan runtuh. d. Sistem sprinkler untuk proteksi kebakaran dan tangga keluar tetap utuh. Menurut SNI-1726-2002 pasal 1.3 dilakukannya perencanaan ketahanan gempa untuk struktur gedung bertujuan untuk : a. Menghindari terjadinya korban jiwa manusia oleh runtuhnya gedung akibat gempa yang kuat. b. Membatasi kerusakan gedung akibat gempa ringan sampai sedang, sehingga masih dapat diperbaiki. c. Membatasi ketidaknyamanan penghunian bagi penghuni gedung ketika terjadi gempa ringan sampai sedang d. Mempertahankan setiap saat layanan vital dari fungsi gedung. Menurut Applied Tecnology Council (ATC)-40, kriteria-kriteria struktur tahan gempa adalah sebagai berikut : 1. Immediate Occupancy (IO) Bila gempa terjadi, struktur mampu menahan gempa tersebut, struktur tidak mengalami kerusakan struktural dan tidak mengalami kerusakan non commitdipakai. to user struktural. Sehingga dapat langsung

6 digilib.uns.ac.id


2. Life Safety (LS) Struktur gedung harus mampu menahan gempa sedang tanpa kerusakan struktur, walaupun ada kerusakan pada elemen non-struktur. 3. Collapse Pervention (CP) Struktur harus mampu menahan gempa besar tanpa terjadi keruntuhan struktural walaupun struktur telah mengalami rusak berat, artinya kerusakan struktur boleh terjadi tetapi harus dihindari adanya korban jiwa manusia. Daniel L. Schodek (1999) menyatakan bahwa pada struktur stabil apabila dikenakan beban, struktur tersebut akan mengalami perubahan bentuk (deformasi) yang lebih kecil dibandingkan struktur yang tidak stabil. Hal ini disebabkan karena pada struktur yang stabil memiliki kekuatan dan kestabilan dalam menahan beban. Stabilitas merupakan hal yang sulit di dalam perencanaan struktur yang merupakan gabungan dari elemen-elemen. Untuk memperjelas mengenai stabilitas struktur akan diilustrasikan dalam Gambar 2.1. Δ

(a) Susunan kolom dan balok

(b) Ketidakstabilan terhadap beban horisontal

commit to user

7 digilib.uns.ac.id


(c) Tiga metode dasar untuk menjamin kestabilan struktur sederhana meliputi : penopang diagonal, bidang geser dan titik hubung kaku.

(d) Setiap metode yang dipakai untuk menjamin kestabilan pada struktur harus dipasang secara simetris. Apabila tidak, dapat terjadi efek torsional pada struktur. Gambar 2.1. Kestabilan Struktur Portal. Sumber : Daniel L. Schodek (1999)

Pada Gambar 2.1(a). struktur stabil karena struktur belum mendapatkan gaya dari luar, apabila suatu struktur dikenakan gaya horisontal maka akan terjadi deformasi seperti yang terlihat pada Gambar 2.1(b). Hal ini disebabkan karena struktur tidak mempunyai kapasitas yang cukup untuk menahan gaya horisontal dan struktur tidak mempunyai kemampuan untuk mengembalikan bentuk struktur ke bentuk semula apabila beban horisontal dihilangkan sehingga akan terjadi simpangan horisontal yang berlebihan yang dapat menyebabkan keruntuhan. Menurut Daniel L. Schodek (1999), terdapat beberapa cara untuk menjamin kestabilan struktur seperti pada Gambar 2.1(c). Cara pertama dengan menambahkan elemen struktur diagonal pada struktur, sehingga struktur tidak mengalami deformasi menjadi jajaran genjang seperti pada Gambar 2.1(b). Hal ini disebabkan karena dengan menambahkan elemen struktur diagonal gaya-gaya yang dikenakan pada struktur akan disebarkan keseluruh bagian termasuk ke elemen diagonal, gaya-gaya yang diterima masing-masing struktur akan berkurang sehingga simpangan yang dihasilkan lebih kecil. Cara kedua adalah dengan menggunakan dinding geser. Elemennya merupakan elemen permukaan bidang kaku, yang tentunya dapatcommit menahan akibat beban horisontal dan to deformasi user


8 digilib.uns.ac.id

simpangan horisontal yang akan dihasilkan akan lebih kecil. Cara ketiga adalah dengan mengubah hubungan antara elemen struktur sedemikian rupa sehingga perubahan sudut untuk suatu kondisi pembebanan tertentu. Hal ini dengan membuat titik hubung kaku diantara elemen struktur sebagai contoh meja adalah struktur stabil karena adanya titik hubung kaku di antara setiap kaki meja dengan permukaan meja yang menjamin hubungan sudut konstan di antara elemen tersebut, sehingga struktur menjadi lebih kaku. Dalam menentukan letak bresing maupun dinding geser hendaknya simetris. Hal ini untuk menghindari efek torsional.

2.2.

Dasar Teori

2.2.1.

Analisis Dinamik

Secara umum analisis struktur terhadap beban gempa dibagi menjadi dua macam, yaitu : 1.

Analisis beban statik ekuivalen adalah suatu cara analisis struktur dimana pengaruh gempa pada struktur dianggap sebagai beban statik horizontal yang diperoleh dengan hanya memperhitungkan respon ragam getar yang pertama. Biasanya distribusi gaya geser tingkat ragam getar yang pertama ini di sederhanakan sebagai segitiga terbalik.

2.

Analisis dinamik adalah analisis struktur dimana pembagian gaya geser gempa di seluruh tingkat diperoleh dengan memperhitungkan pengaruh dinamis gerakan tanah terhadap struktur. Analisis dinamik terbagi menjadi 2, yaitu : a. Analisis ragam respon spektrum dimana total respon didapat melalui superposisi dari respon masing-masing ragam getar. b. Analisis riwayat waktu adalah analisis dinamis dimana pada model struktur diberikan suatu catatan rekaman gempa dan respon struktur dihitung langkah demi langkah pada interval tertentu.

Analisis dinamik untuk perancangan struktur tahan gempa dilakukan jika diperlukan evaluasi yang lebih akurat dari gaya-gaya gempa yang bekerja pada commit to user struktur, serta untuk mengetahui perilaku dari struktur akibat pengaruh gempa.

9 digilib.uns.ac.id


Pada struktur bangunan tingkat tinggi atau struktur

dengan bentuk atau

konfigurasi yang tidak teratur. Analisis dinamik dapat dilakukan dengan cara elastis maupun inelastis. Pada cara elastis dibedakan Analisis Ragam Riwayat Waktu (Time History Modal Analysis), dimana pada cara ini diperlukan rekaman percepatan gempa dan Analisis Ragam Spektrum Respon (Respons Spectrum Modal Analysis), dimana pada cara ini respon maksimum dari tiap ragam getar yang terjadi didapat dari Spektrum Respon Rencana (Design Spectra). Pada analisis dinamis elastis digunakan untuk mendapatkan respon struktur akibat pengaruh gempa yang sangat kuat dengan cara integrasi langsung (Direct Integration Method). Analisis dinamik elastis lebih sering digunakan karena lebih sederhana. Untuk struktur gedung yang tidak beraturan yang tidak memenuhi struktur gedung beraturan, pengaruh gempa rencana terhadap struktur gedung tersebut harus ditentukan melalui analisis respon dinamik 3 dimensi. Untuk mencegah terjadinya respon struktur gedung terhadap pembebanan gempa yang dominan dalam rotasi dari hasil analisis vibrasi bebas 3 dimensi, paling tidak gerak ragam pertama (fundamental) harus dominan dalam translasi. (SNI 03-1726-2002) Analisis dinamik adalah untuk menentukan pembagian gaya geser tingkat akibat gerakan tanah oleh gempa dan dapat dilakukan dengan cara analisis ragam spektum respon. Pembagian gaya geser tingkat tersebut adalah untuk menggantikan pembagian beban geser dasar akibat gempa sepanjang tinggi gedung pada analisis beban statik ekuivalen. Pada analisis ragam spektum respon, sebagai spektrum percepatan respon gempa rencana harus dipakai diagram koefisien gempa dasar (C) untuk wilayah masing-masing gempa. Nilai C tersebut tidak berdimensi sehingga respon masing-masing ragam merupakan respon relatif. Untuk stuktur gedung tidak beraturan yang memiliki waktu-waktu getar alami yang berdekatan harus dilakukan dengan metoda yang dikenal dengan Kombinasi Kuadratik Lengkap (Complete Quadratic Combination atau CQC). Waktu getar alami harus dianggap berdekatan, apabila selisih nilainya kurang dari 15%. Untuk struktur gedung tidak beraturan yang memiliki waktu getar alami yang berjauhan, commit to user penjumlahan respon ragam tersebut dapat dilakukan dengan metoda yang dikenal

10 digilib.uns.ac.id


dengan Akar Jumlah Kuadrat (Square Root of the Sum of Squares atau SRSS) (SNI 03-1726-2002) Perbedaan antara Beban Statik dan Dinamik (Widodo 2000) Pada ilmu statika keseimbangan gaya-gaya didasarkan atas kondisi statik, artinya gaya-gaya tersebut tetap intesitasnya, tetap tempatnya dan tetap arah/ garis kerjanya. Gaya-gaya tersebut dikategorikan sebagai beban statik. Kondisi seperti ini akan berbeda dengan beban dinamik dengan pokok-pokok perbedaan sebagai berikut ini : a. Beban dinamik adalah beban yang berubah-ubah menurut waktu (time varying) sehingga beban dinamik merupakan fungsi dari waktu. b. Beban dinamik umumnya hanya bekerja pada rentang waktu tertentu. Untuk gempa bumi maka rentang waktu tersebut kadang-kadang hanya beberapa detik saja. Walaupun hanya beberapa detik saja namun beban angin dan beban gempa misalnya dapat merusakkan struktur dengan kerugian yang sangat besar. c. Beban dinamik dapat menyebabkan timbulnya gaya inersia pada pusat massa yang arahnya berlawanan dengan arah gerakan. d. Beban dinamik lebih kompleks dibanding dengan beban statik, baik dari bentuk fungsi bebannya maupun akibat yang ditimbulkan. Asumsi-asumsi kadang perlu diambil untuk mengatasi ketidakpastian yang mungkin ada pada beban dinamik. e. Karena beban dinamik berubah-ubah intensitasnya menurut waktu, maka pengaruhnya terhadap struktur juga berubah-ubah menurut waktu. Oleh karena itu penyelesaian problem dinamik harus dilakukan secara berulang-ulang bersifat penyelesaian tunggal ( single solution ), maka penyelesaian problem dinamik bersifat penyelesaian berulang-ulang (multiple solution). f. Sebagai akibat penyelesaian yang berulang-ulang maka penyelesaian struktur dengan beban dinamik akan lebih mahal dan lebih lama.

commit to user



Beban Statik

Beban Impak

Getaran Mesin

Getaran Gempa

Gambar 2.2. Diagram Beban (P) - Waktu (t) Sumber : www.mafiosodeciviliano.com (Mei,2011)

Beban dinamik menimbulkan respon yang berubah-ubah menurut waktu, maka struktur yang bersangkutan akan ikut bergetar atau ada gerakan. Dalam hal ini bahan akan melakukan resistensi terhadap gerakan dan pada umumnya dikatakan bahan yang bersangkutan mempunyai kemampuan untuk meredam getaran. Dengan demikian pada pembebanan dinamik, akan terdapat peristiwa redaman yang hal ini tidak ada pada pembebanan statik.

Menurut Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk bangunan gedung SNI 01-1726-2002, Struktur gedung ditetapkan sebagai struktur gedung beraturan, apabila memenuhi ketentuan sebagai berikut : 1.

Tinggi struktur gedung diukur dari taraf penjepitan lateral tidak lebih dari 10 tingkat atau 40 m.

2.

Denah struktur gedung adalah persegi panjang tanpa tonjolan dan kalaupun mempunyai tonjolan, panjang tonjolan tersebut tidak lebih dari 25% dari ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah tonjolan tersebut.

3.

Denah struktur gedung tidak menunjukkan coakan sudut dan kalaupun mempunyai coakan sudut, panjang sisi coakan tersebut tidak lebih dari 15% dari ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah sisi coakan tersebut.

4.

Sistem struktur gedung terbentuk oleh subsistem-subsistem penahan beban lateral yang arahnya saling tegak lurus dan sejajar dengan sumbu-sumbu utama orthogonal denah struktur gedung secara keseluruhan. commit to user



5.

Sistem struktur gedung tidak menunjukkan loncatan bidang muka dan kalaupun mempunyai loncatan bidang muka, ukuran dari denah struktur bagian gedung yang menjulang dalam masing-masing arah, tidak kurang dari 75% dari ukuran terbesar denah struktur bagian gedung sebelah bawahnya. Dalam hal ini, struktur rumah atap yang tingginya tidak lebih dari 2 tingkat tidak perlu dianggap menyebabkan adanya loncatan bidang muka.

6.

Sistem struktur gedung memiliki kekakuan lateral yang beraturan, tanpa adanya tingkat lunak. Yang dimaksud dengan tingkat lunak adalah suatu tingkat, di mana kekakuan lateralnya adalah kurang dari 70% kekakuan lateral tingkat di atasnya atau kurang dari 80% kekakuan lateral rata-rata 3 tingkat di atasnya. Dalam hal ini, yang dimaksud dengan kekakuan lateral suatu tingkat adalah gaya geser yang bila bekerja di tingkat itu menyebabkan satu satuan simpangan antar-tingkat.

7.

Sistem struktur gedung memiliki berat lantai tingkat yang beraturan, artinya setiap lantai tingkat memiliki berat yang tidak lebih dari 150% dari berat lantai tingkat di atasnya atau di bawahnya. Berat atap atau rumah atap tidak perlu memenuhi ketentuan ini.

8.

Sistem struktur gedung memiliki unsur-unsur vertikal dari sistem penahan beban lateral yang menerus, tanpa perpindahan titik beratnya, kecuali bila perpindahan tersebut tidak lebih dari setengah ukuran unsur dalam arah perpindahan tersebut.

9.

Sistem struktur gedung memiliki lantai tingkat yang menerus, tanpa lubang atau bukaan yang luasnya lebih dari 50% luas seluruh lantai tingkat. Kalaupun ada lantai tingkat dengan lubang atau bukaan seperti itu, jumlahnya tidak boleh melebihi 20% dari jumlah lantai tingkat seluruhnya.

Untuk struktur gedung beraturan, pengaruh gempa rencana dapat ditinjau sebagai pengaruh beban gempa statik ekuivalen, sehingga menurut standar ini analisisnya dapat dilakukan berdasarkan analisis statik ekuivalen.

commit to user



Struktur gedung yang tidak memenuhi ketentuan diatas, ditetapkan sebagai struktur gedung tidak beraturan. Untuk struktur gedung tidak beraturan, pengaruh Gempa Rencana harus ditinjau sebagai pengaruh pembebanan gempa dinamik, sehingga analisisnya harus dilakukan berdasarkan analisis respon dinamik.

2.2.2.

Sistem dengan Banyak Derajat Kebebasan (MDOF)

Pada kenyataan adalah sulit mendapatkan struktur yang hanya memiliki satu derajat kebebasan (Single Degree Of Freedom = SDOF) atau pendekatan yang diberikan oleh sistem SDOF mempunyai keandalan yang kurang memenuhi untuk beberapa struktur pada umumnya, sehingga pendekatan pada sistim MDOF akan lebih baik. (Paz, 1996). Sebagai contoh suatu struktur berupa balok diatas tumpuan sederhana (simple beam) seperti gambar 2.1.

P (x, t)

m (x) , EI (x)

Gambar 2.3. Balok dengan Tumpuan Sederhana dengan Beban Merata p (x, t)

Pendekatan diskrit struktur pada gambar 2.3. akan lebih baik jika derajat kebebasannya lebih dari satu, dan akibat dari beban yang bekerja p (x, t) akan timbul respons struktur sebagaimana terlihat pada gambar 2.4. V (x , t) V1 (t)

v

V2 (t)

V3 (t)

V4 (t)

: peralihan (displacement) Gambar 2.4. Respons struktur

kumpulan dari respons yang diskrit pada gambar 2.4. ini menggambarkan respons struktur yang lebih teliti daripada hanya ditinjau satu derajat kebebasan saja, dan tentunya masih banyak derajat kebebasan yang ditinjau hasil yang diperoleh commit to user semakin akurat.



2.2.2.1. Pembentukan Persamaan MDOF

Dengan memperhatikan gambar 2.4., maka pada tiap titik nodal mempunyai 3 (tiga) derajat kebebasan yang menyatakan : - perpindahan lateral (

)

- perpindahan rotasi (

)

- perpindahan longitudinal (

)

Selanjutnya pada tiap titik nodal, terdapat 4 tipe gaya yang bekerja yaitu : - gaya luar pi (t) - gaya pegas f Si - gaya redaman f Di - gaya inersia f Ii Gaya pegas, gaya redaman dan gaya inersia adalah gaya-gaya yang disebabkan adanya gerakan (motion). Pada titik nodal (i) akan selalu berlaku persamaan kesetimbangan : f Ii + f Di + f Si = pi (t)

(2.1)

dalam bentuk matik dapat ditulis : [ f Ii ] + [ f Di ] + [ f Si ] = { pi (t)}

(2.2)

masing-masing suku dari persamaan (2.1) adalah a.

[ f Si ] = koefisien pengaruh kekakuan 𝑓 𝑆𝑖 = 𝑘𝑖1 . 𝑢1 + 𝑘𝑖2 . 𝑢2 + 𝑘𝑖3 . 𝑢3 + … + 𝑘𝑖𝑛 . 𝑢𝑛 atau dalam bentuk matrik dapat ditulis [ f S ] = [ k ].{u}

(2.3)

dimana [ k ] : matrik kekakuan b.

[ f Di ] = koefisien pengaruh redaman 𝑓 𝐷𝑖 = 𝑐𝑖1 . 𝑢1 + 𝑐𝑖2 . 𝑢2 + 𝑐𝑖3 . 𝑢3 + … + 𝑐𝑖𝑛 . 𝑢𝑛 atau dalam bentuk matrik dapat ditulis 𝑓𝐷 = 𝑐 . 𝑢

(2.4)

dimana [ c ] : matrik redaman c.

[ f Ii ] = koefisien massa 𝑓𝐼𝑖 = 𝑚𝑖𝑖 . 𝑢𝑖

commit to user



atau dalam bentuk matrik dapat ditulis 𝑓𝐼 = 𝑚 . 𝑢

(2.5)

dimana [ m ] = matrik massa, yang berupa matrik diagonal. Dengan demikian keseimbangan total pada MDOF adalah 𝑚 𝑢 + 𝑐 𝑢 + 𝑘 𝑢 = 𝑝 𝑡

(2.6)

persamaan ini merupakan persamaan system MDOF.

2.2.3.

Konsep Perencanaan Gedung Tahan Gempa

Struktur tahan gempa adalah struktur yang tahan (tidak rusak dan tidak runtuh) apabila terlanda gempa, bukan struktur yang semata-mata (dalam perencanaan) sudah diperhitungkan dengan beban gempa (Tjokrodimulyo, 2007) Dalam perencanaan bangunan tahan gempa struktur yang didesain harus memenuhi kriteria sebagai berikut : a.

Di bawah gempa ringan (gempa dengan periode ulang 50 tahun dengan probabilitas 60% dalam kurun waktu umur gedung) struktur harus dapat berespon elastik tanpa mengalami kerusakan baik pada elemen structural (balok, kolom, pelat dan pondasi struktur) dan elemen non struktural (dinding bata, plafond dan lain lain).

b.

Di bawah gempa sedang (gempa dengan periode ulang 50-100 tahun) struktur bangunan boleh mengalami kerusakan ringan pada lokasi yang mudah diperbaiki yaitu pada ujung-ujung balok di muka kolom, yang diistilahkan sendi plastis, struktur pada tahap ini disebut tahap First Yield yang merupakan parameter penting karena merupakan batas antara kondisi elastik (tidak rusak) dan kondisi plastik (rusak) tetapi tidak roboh atau disingkat sebagai kondisi batas antara beban gempa ringan dan gempa kuat.

c.

Di bawah gempa kuat (gempa dengan periode ulang 200-500 tahun dengan probabilitas 20%-10% dalam kurun waktu umur gedung) resiko kerusakan harus dapat diterima tapi tanpa keruntuhan struktur. Jadi, kerusakan struktur pada saat gempa kuat terjadi harus didesain pada tempat-tempat tertentu sehingga mudah diperbaiki setelah gempa kuat terjadi. commit to user



2.2.4.

Prinsip dan Kaidah Perancangan

2.2.4.1. Prinsip Dasar Perencanaan, Perancangan dan Pelaksanaan

Prinsip-prinsip dasar perlu diperhatikan dalam perencanaan, perancangan dan pelaksanaan struktur bangunan beton bertulang tahan gempa yaitu : 1. Sistem struktur yang digunakan haruslah sesuai dengan tingkat kerawanan daerah dimana struktur bangunan tersebut berada terthadap gempa. 2. Aspek kontinuitas dan integritas struktur bangunan perlu diperhatikan. Dalam pendetailan penulangan dan sambungan-sambungan, unsur-unsur struktur bangunan harus terikat secara efektif menjadi satu kesatuan untuk meningkatkan struktur secara menyeluruh. 3. Konsistensi sistem struktur yang diasumsikan dalam desain dengan sistem struktur yang dilaksanakan harus terjaga. 4. Materi beton yang digunakan haruslah memiliki daya tahan yang tinggi dilingkungannya. 5. Unsur-unsur arsitektural yang memiliki masa yang besar harus terikat dengan kuat pada sistem portal utama dan harus diperhitungkan pengaruhnya terhadap sistem struktur. 6. Metode pelaksanaan, sistem quality control dan quality assurance dalam tahapan konstruksi harus dilaksanakan denagn baik dan harus sesuai dengan kaidah yang berlaku.

Hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa besarnya gaya gempa yang diterima struktur bangunan pada dasarnya dipengaruhi oleh karakteristik gempa yang tejadi, karakteristik tanah dimana bangunan berada dan karakteristik struktur bangunan. Karakteristik struktur bangunan yang berpengaruh diantaranya bentuk bangunan, massa bangunan, beban gravitasi yang bekerja, kekakuan dan lain-lain.

commit to user



2.2.4.2. Sistem Struktur

Ada 4 jenis sistem struktur dasar yang ditetapkan dalam peraturan perencanaan gempa Indonesia (SNI 03-1726-2002), yaitu : 1.

Sistem dinding penumpu, yaitu sistem struktur yang tidak memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Dinding penumpu atau sistem bresing memikul hampir semua beban gravitasi. Beban lateral dipikul dinding geser atau rangka bresing.

2.

Sistem rangka gedung, yaitu sistem struktur yang pada dasarnya memililki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul dinding geser atau rangka bresing.

3.

Sistem rangka pemikul momen, yaitu sistem struktur yang pada dasarnya memililki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur.

4.

Sistem ganda, yaitu sistem yang terdiri dari rangka ruang yang memikul seluruh beban gravitasi, pemikul beban lateral berupa dinding geser atau rangka bresing dengan rangka pemikul momen. Rangka pemikul momen harus direncanakan secara terpisah mampu memikul sekurang-kurangnya 25% dari seluruh beban lateral, dan kedua sistem harus direncanakan untuk memikul secara bersama-sama seluruh beban lateral dengan memperhatikan interaksi sistem ganda.

Selain 4 sistem struktur dasar tersebut, dalam SNI 03-1726-2002 juga mengenalkan 3 sistem struktur lain, yaitu sistem struktur gedung kolom kantilever (sistem struktur yang memanfaatkan kolom kantilever untuk memikul beban lateral), sistem interaksi dinding geser dengan rangka, dan subsistem tunggal (subsistem struktur bidang yang membentuk struktur gedung secara keseluruhan).

commit to user



2.2.4.3 Jenis Beban

Beban yang akan ditanggung oleh suatu struktur atau elemen struktur tidak selalu dapat diramalkan sebelumnya. Meski beban-beban tersebut telah diketahui dengan baik pada salah satu lokasi struktur tertentu, distribusi dari elemen yang satu ke elemen yang lain pada keseluruhan struktur masih membutuhkan asumsi dan pendekatan. Jenis beban yang biasa digunakan dalam bangunan gedung meliputi :

a. Beban Lateral, yang terdiri atas :

1) Beban Gempa Besarnya simpangan horisontal (drift) bergantung pada kemampuan struktur dalam menahan gaya gempa yang terjadi. Apabila struktur memiliki kekakuan yang besar untuk melawan gaya gempa maka struktur akan mengalami simpangan horisontal yang lebih kecil dibandingkan dengan struktur yang tidak memiliki kekakuan yang cukup besar. Berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 15.11.2.3, untuk mensimulasikan arah pengaruh Gempa Rencana yang sembarang terhadap struktur gedung baja, pengaruh pembebanan gempa dalam arah utama harus dianggap efektif 100% dan harus dianggap terjadi bersamaan dengan pengaruh gempa dalam arah tegak lurus pada arah utama tetapi efektifitasnya hanya sebesar minimal 30% tapi tidak lebih dari 70%.

2) Beban Angin Beban angin pada struktur terjadi karena adanya gesekan udara dengan permukaan struktur dan perbedaan tekanan dibagian depan dan belakang struktur. Beban angin tidak memberi konstribusi yang besar terhadap struktur dibandingkan dengan beban yang lainnya. Menurut Schodek (1999), besarnya tekanan yang diakibatkan angin pada suatu titik akan tergantung kecepatan angin, rapat massa udara, lokasi yang ditinjau pada stuktur, perilaku permukaan struktur, bentuk geometris struktur, dimensi struktur. commit to user



b.

Beban Gravitasi, yang terdiri atas :

1)

Beban Hidup

Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung dan ke dalamnya termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin serta peralatan yang tidak merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama masa hidup gedung tersebut, sehingga mengakibatkan perubahan pembebanan pada lantai dan atap. Beban hidup dapat menimbulkan lendutan pada struktur, sehingga harus dipertimbangkan menurut peraturan yang berlaku agar struktur tetap aman. Menurut Schueller (1998), beban yang disebabkan oleh isi benda-benda di dalam atau di atas suatu bangunan disebut beban penghunian (occupancy load). Beban ini mencakup beban peluang untuk berat manusia, perabot partisi yang dapat dipindahkan, lemari besi, buku, lemari arsip, perlengkapan mekanis dan sebagainya.

commit to user



Tabel 2.1. Beban Hidup Pada Lantai Gedung

No 1.

Lantai gedung Lantai dan tangga rumah tinggal, kecuali yang disebut dalam no 2.

Beban

Satuan

200

Kg/m2

125

Kg/m2

250

Kg/m2

Lantai tangga rumah tinggal sederhana dan gudang2.

gudang tidak penting yang bukan untuk took, pabrik atau bengkel.

3.

Lantai sekolah, ruang kuliah, kantor, took, toserba, restoran, hotel, asrama, dan rumah sakit.

4.

Lantai ruang olah raga.

400

Kg/m2

5.

Lantai dansa.

500

Kg/m2

400

Kg/m2

500

Kg/m2

300

Kg/m2

500

Kg/m2

250

Kg/m2

400

Kg/m2

800

Kg/m2

Lantai dan balkon dalam dari ruang-ruang untuk pertemuan yang lain dari yang disebut dalam no 1 6.

s/d 5, seperti masjid, gereja, ruang pagelaran, ruang rapat, bioskop dan panggung penonton dengan tempat duduk tetap.

7.

8.

9.

10.

Panggung penonton dengan tempat duduk tidak tetap atau untuk penonton berdiri. Tangga, bordes tangga dan gang dari yang disebut dalam no 3. Tangga, bordes tangga dan gang dari yang disebut dalam no 4,5,6 dan 7. Lantai ruang pelengkap dari yang disebut dalam no 3,4,5,6 dan 7. Lantai untuk pabrik, bengkel, gudang, perpustakaan, ruang arsip, took buku, took besi, ruang alat-alat dan

11.

ruang mesin harus direncanakan terhadap beban hidup yang ditentukan tersendiri dengan minimum.

12.

Lantai gedung parkir bertingkat : commit to user  Untuk lantai bawah

Dilanjutkan



Lanjutan No.

Lantai gedung

Beban

Satuan

400

Kg/m2

300

Kg/m2

 Untuk lantai tinggkat lainnya Balkon-balkon yang menjorok bebas keluar harus 13.

direncanakan terhadap beban hidup dari lantai yang berbatasan dengan minimum.

Sumber : Peraturan pembebanan Indonesia untuk bangunan gedung (Standar Nasional Indonesia 1983.hal.11)

2). Beban Mati Beban mati (DL) adalah berat dari semua bagian gedung yang bersifat tetap. Beban mati terdiri dari dua jenis, yaitu berat struktur itu sendiri dan superimpossed deadload (SiDL). Beban superimpossed adalah beban mati tambahan yang diletakkan pada struktur, dimana dapat berupa lantai (ubin/keramik), peralatan mekanik elektrikal, langit-langit, dan sebagainya. Perhitungan besarnya beban mati suatu elemen dilakukan dengan meninjau berat satuan material tersebut berdasarkan volume elemen. Berat satuan (unit weight) material secara empiris telah ditentukan dan telah banyak dicantumkan tabelnya pada sejumlah standar atau peraturan pembebanan.

Tabel 2.2. Berat Sendiri Bahan Bangunan No

Bahan Bangunan

Beban

Satuan

1

Baja

7850

Kg/m3

2

Batu alam

2600

Kg/m3

3

Batu belah, batu bulat, batu gunug ( berat tumpuk )

1500

Kg/m3

4

Batu karang ( berat tumpuk )

700

Kg/m3

5

Batu pecah

1450

Kg/m3

6

Besi tuang

7250

Kg/m3

7

Beton ( 1 )

2200

Kg/m3

8

Beton bertulang ( 2 )

2400

Kg/m3

9

Kayu ( kelas 1 ) ( 3 )

1000

Kg/m3

10

Kerikil, koral (kering udaracommit sampaitolembab, user tanpa diayak)

1650

Kg/m3

Dilanjutkan



Lanjutan No

Bahan Bangunan

Beban

Satuan

12

Pasangan batu belah, batu bulat, batu gunung

2200

Kg/m3

13

Pasangan batu cetak

2200

Kg/m3

14

Pasangan batu karang

1450

Kg/m3

15

Pasir ( kering udara sampai lembab )

1600

Kg/m3

16

Pasir ( jenuh air )

1800

Kg/m3

17

Pasir kerikil, koral ( kering udara sampai lembab )

1850

Kg/m3

18

Tanah, lempung dan lanau (kering udara sampai lembab)

1700

Kg/m3

19

Tanah, lempung dan lanau ( basah )

2000

Kg/m3

20

Timah hitam ( timbel )

1140

Kg/m3

Sumber : Peraturan pembebanan Indonesia untuk bangunan gedung (Standar Nasional Indonesia 1983)

commit to user



Tabel 2.3. Berat Sendiri Komponen Gedung No

Beban

Satuan

 Dari semen

21

Kg/m2

 Dari kapur, semen merah atau tras

17

Kg/m2

Aspal, termasuk bahan-bahan mineral penambah, per cm

14

Kg/m2

 Satu batu

450

Kg/m2

 Setengah batu

250

Kg/m2

 Tebal dinding 20 cm ( HB 20 )

200

Kg/m2

 Tebal dinding 10 cm ( HB 10 )

120

Kg/m2

 Tebal dinding 15 cm

300

Kg/m2

 Tebal dinding 10 cm

200

Kg/m2

11

Kg/m2

10

Kg/m2

40

Kg/m2

50

Kg/m2

bidang atap.

40

Kg/m2

9

Penutup atap seng gelombang ( BWG 24 ) tanpa gording

10

Kg/m2

10

Penutup lantai dari ubin semen Portland, teraso dan beton, tanpa adukan, per cmcommit tebal. to user

21

Kg/m2

1

2

Komponen gedung Adukan, per cm tebal :

tebal 3

4

Dinding pasangan bata merah :

Dinding pasangan batako :  Berlubang :

 Tanpa lubang

5

Langit-langit dan dinding ( termasuk rusuk-rusuknya, tanpa penggantung langit-langit atau pengaku ), terpadu dari :  Semen asbes ( eternity dan bahan lain sejenis ), dengan tebal maksimum 4mm.  Kaca, dengan tebal 3-4 mm.

6

Penggantung langit-langit ( dari kayu ), dengan bentang maksimum 5 m dan jarak s.k.s. minimum 0,80 m.

7

Penutup atap genting dengan reng dan usuk / kaso per m2 bidang atap.

8

Penutup atap sirap dengan reng dan usuk / kaso, per m2

Dilanjutkan



Lanjutan No

Komponen gedung

11

Semen asbes gelombang ( tebal 5 mm )

12

Ducting AC dan penerangan

Beban

Satuan

11

Kg/m2

30,6

Kg/m2

Sumber : Peraturan pembebanan Indonesia untuk bangunan gedung (Standar Nasional Indonesia 1983.hal.11-12)

2.2.4.4. Kombinasi Pembebanan

Menurut SNI 03-2847-2002 pasal 11.2, kombinasi beban yang dipakai dalam penelitian ini yaitu : a.

U = 1,4 D

b.

U = 1,2 D + 1,6 L

c.

U = 0,9 D + 1,0E

d.

U = 1,2 D + 1,0L + 1,0E

Dimana: U

= Kuat Perlu

D

= Beban Mati

L

= Beban Hidup

E

= Beban Gempa

2.2.4.5. Defleksi Lateral

Besarnya simpangan horisontal (drift) harus dipertimbangkan sesuai dengan peraturan yang berlaku, yaitu kinerja batas layan struktur dan kinerja batas ultimit. Mc.Cormac (1981) menyatakan bahwa simpangan struktur dapat dinyatakan dalam bentuk Drift Indeks seperti pada Gambar 2.1. F H

H

L

Gambar 2.5. Defleksi Lateral to user Sumber :commit Mc. Cormac (1981)

L



Drift Indeks dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.1 : Drift Indeks =

 h

(2.1)

Dimana :  = besar defleksi maksimum yang terjadi (m)

h = ketinggian struktur portal (m) Besarnya drift Indeks tergantung pada besarnya beban-beban yang dikenakan pada struktur. Berdasarkan AISC 2005, besarnya drift indeks berkisar antara 0,01 sampai dengan 0,0016. Kebanyakan, besar nilai drift indeks yang digunakan antara 0,0025 sampai 0,002.

2.2.5.

Ketentuan Umum Bangunan Gedung Dalam Pengaruh Gempa

2.2.5.1. Faktor Keutamaan

Untuk berbagai kategori gedung bergantung pada probabilitas terjadinya keruntuhan struktur gedung selama umur gedung yang diharapkan. Pengaruh gempa rencana terhadap struktur gedung harus dikalikan dengan suatu faktor keutamaan (I). Tabel 2.4. Kategori Resiko Bangunan Gedung dan Struktur lainnya Untuk Beban Gempa Jenis Pemanfaatan

Kategori Resiko

Gedung dan struktur lainnyan yang memiliki resiko rendah terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk tidak dibatasi untuk : I

- Fasilitas Pertanian. - Fasilitas sementara tertentu - Fasilitas gedung yang kecil Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam kategori resiko I,III,IV commit to user

II Dilanjutkan



Lanjutan

Kategori

Jenis Pemanfaatan

Resiko

Gedung dan struktur lainnya yang memiliki resiko tinggi terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan Gedung dan struktur lainnya, tidak termasuk kedalam kategori resiko IV, yang memiliki potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang

besar

dan/atau

gangguan

massal

terhadap

kehidupan

masyarakat sehari-hari bila terjadi kegagalan. Gedung dan struktur lainnyan, tidak termasuk kedalam kategori resiko IV, (termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fsilitas manufaktur, proses

penanganan

penyimpanan,

penggunaan

atau

III

tempat

penyimpanan bahan bakar berbahaya, bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya, atau bahan yang mudah meledak), yang mengandung bahan beracun atau peledak dimana jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang disyaratkan oleh instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat jika terjadi kebocoran. Gedung dan struktur lain yang ditunjukkan sebagai fasilitas yang penting, tetapi tidak dibatasi untuk : - Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang memiliki fasilitas bedah dan unit gawat darurat. - Fasilitas pemadam kebakaran, ambulance dan kantor polisi serta kendaraan darurat. - Tempat perlindungan terhadap gempa bumi, angin badai, dan

IV

tempat perlindungan darurat lainnya. - Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi dan fasilitas lainnya untuk tanggap darurat. - Pusat pembangkit energi dan fasilitas publik lainnya yang dibutuhkan pada saat keadaan darurat. - Struktur tambahan ( termasuk tidak dibatasi untuk, tower commit to user Dilanjutkan



Lanjutan Jenis Pemanfaatan

Kategori Resiko

- telekomunikasi, tangki penyimpan bahan bakar, tower pendingin, struktur stasiun listrik,tangki air pemadam kebakaran atau struktur rumah atau struktur pendukung air atau material atau peralatan pemadam kebakaran) diisyaratkan dalam kategori resiko IV untuk operasi pada saat keadaan darurat - Tower. - Fasilitas penampung air dan struktur pompa yang dibutuhkan untuk meningkatkan tekanan air pada saat memadamkan kebakaran - Gedung dan struktur lainnya yang memiliki fungsi yang penting terhadap sistem pertahanan nasional. Gedung dan struktur lainnya (termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas manufaktur, proses, penanganan , penyimpanan, penggunaan atau tempat penyimpanan bahan bakar berbahaya, bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya) yang mengandung bahan yang sangat beracun dimana jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang disyarakan oleh instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan bahaya bagi nasyarakat bila terjadi kebocoran. Gedung dan struktur lainnya yang mengandung bahan yang beracun, sangat beracun atau mudah meledak dapat dimasukkan dalam kategori resiko yang lebih rendah bilamana dapat dibuktikan dengan memuaskan dan berkekuatan hukum melalui kajian bahaya bahwa kebocoran bahan beracun dan mudah meledak tersebut tidak akan mengancam kehidupan masyarakat. Penurunan kategori resiko ini tidak diijinkan jika gedung atau struktur lainnya tersebut juga merupakan fasilitas yang penting. Gedung

dan

struktur

lainnya

yang

dibutuhkan

untuk

mempertahankan struktur bangunan lain yang masuk kedalam kategori resiko IV Sumber : RSNI 1726-2010

commit to user

IV



Tabel 2.5. Faktor Keutamaan Gempa dan Angin, ASCE 7-10 Kategori Resiko

Faktor Keutamaan

Faktor Keutamaan

Gempa (IE)

Angin (Iw)

I atau II

1,00

1,00

III

1,25

1,00

IV

1,50

1,00

Sumber : RSNI 1726-2010

2.2.5.2. Koefisien Modifikasi Respon.

Koefisien modifikasi respon, rasio antara beban gempa maksimum akibat pengaruh Gempa Rencana pada struktur gedung elastik penuh dan beban gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana pada struktur gedung daktail, bergantung pada faktor daktilitas struktur gedung tersebut, faktor reduksi gempa representatif struktur gedung tidak beratutan.

commit to user



Tabel 2.6. Parameter Sistem Struktur Beton Umum

R

Ωo

Cd

- Dinding geser beton bertulang khusus

5,0

2,5

5,0

- Dinding geser beton bertulang biasa

4,0

2,5

4,0

- Dinding geser beton polos didetail

2,0

2,5

2,0

- Dinding geser beton polos biasa

1,5

2,5

1,5

- Dinding geser pracetak menengah

4,0

2,5

4,0

- Dinding geser pracetak biasa

3,0

2,5

3,0

- Dinding geser beton bertulang khusus

6,0

2,5

5,0


5,0

2,5

4,5

- Dinding geser beton polos didetail

2,0

2,5

2,0

- Dinding geser beton polos biasa

1,5

2,5

1,5

- Dinding geser pracetak menengah

5,0

2,5

4,5

- Dinding geser pracetak biasa

4,0

2,5

4,0

- Rangka beton bertulang pemikul momen khusus

8,0

3,0

5,5

- Rangka beton bertulang pemikul momen menengah

5,0

3,0

4,5

- Rangka beton bertulang pemikul momen biasa

3,0

3,0

2,5

Tabel Sistem Struktur Beton Bertulang Penahan Gaya Seismik

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Sistem dinding penumpu (Bearing Wall System)

Sistem rangka bangunan (Building Frame Systems)

Sistem rangka pemikul momen (Moment Resisting Frame Systems)

Sistem ganda dengan rangka pemikul momen khusus (Dual Systems With Special Momen Frames) - Dinding geser beton bertulang khusus

7,0

2,5

5,5


6,0

2,5

5,0

Sistem ganda dengan rangka pemikul momen menengah (Dual Systems With Intermediate Momen Fram - Dinding geser beton bertulang khusus

6,5

2,5

5,0


5,5

2,5

4,5

Sistem interaktif dinding geser-rangka dengan rangka pemikul momen beton bertulang biasa dan dinding

(Shear Wall Frame Interactive System With Ordinary Reinforced Concrete Moment Frames and Ordina 4,5 7.

2,5

4,0

Sistem kolom kantilever didetail untuk memenuhi persyaratan untuk: (Cantievered Coloum Systems Det - Rangka beton bertulang pemikul momen khusus

2,50

1,25

2,50

- Rangka beton bertulang pemikul momen menengah

1,50

1,50

1,50

- Rangka beton bertulang pemikul momen biasa

1,00

1,50

1,00

Catatan : TB = Tidak Dibatasi; TD= Tidak Diijinkan commit to user Sumber : RSNI 1726-2010



2.2.5.3. Wilayah Gempa

Menurut peta hazard gempa Indonesia 2010, meliputi peta percepatan puncak (PGA) dan respon spektra percepatan di batuan dasar (SB) untuk perioda pendek 0.2 detik (Ss) dan untuk periode 1.0 detik (S1) dengan redaman 5% mewakili tiga level hazard gempa yaitu 500, 1000 dan 2500 tahun atau memiliki kemungkinan terlampaui 10% dalam 50 tahun, 10% dalam 100 tahun, dan 2% dalam 50 tahun. Definisi batuan dasar SB adalah lapisan batuan di bawah permukaan tanah yang memiliki memiliki kecepatan rambat gelombang geser (Vs) mencapai 750 m/detik dan tidak ada lapisan batuan lain di bawahnya yang memiliki nilai kecepatan rambat gelombang geser yang kurang dari itu. Pada Pererncanaan Gedung Solo Center Point digunakan wilayah gempa yang disusun berdasarkan peta respon spektrum percepatanuntuk periode pendek 0,2 detik di batuan dasar SB untuk probabilitas terlampaui 10% dalam 50 tahun (redaman 5%).

Gambar 2.6. Peta Wilayah Gempa di Indonesia untuk S1 Sumber : Peta hazard gempa Indonesia 2010

commit to user



Gambar 2.7. Peta Wilayah Gempa di Indonesia untuk SS Sumber : Peta hazard gempa Indonesia 2010

2.2.5.4. Jenis Tanah Setempat

Perambatan gelombang Percepatan Puncak Efektif Batuan Dasar (PPEBD) melalui lapisan tanah di bawah bangunan diketahui dapat memperbesar gempa rencana di muka tanah tergantung pada jenis lapisan tanah. Pengaruh gempa rencana di muka tanah harus ditentukan dari hasil analisis perambatan gelombang gempa dari kedalaman batuan dasar ke muka tanah dengan menggunakan gerakan gempa masukan dengan percepatan puncak untuk batuan dasar (SNI 03-17262002). RSNI Gempa 2010 menetapkan jenis-jenis tanah di Indonesia menjadi 4 kategori, yaitu Tanah Keras, Tanah Sedang, Tanah Lunak, dan Tanah Khusus.

commit to user



Tabel 2.7. Klasifikasi Situs

Kelas Situs SA (Batuan Keras) SB (Batuan) SC (Tanah Keras, Sangat Padat dan Batuan Lunak) SD ( Tanah Sedang)

SE (Tanah Lunak)

SF ( Tanah Khusus yang membutuhkan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons spesifiksitus yang mengikuti Pasal 6.9.1)

Kecepatan Rambat Gelombang (m/s) >1500 750 – 1500 350 – 750

N SPT (cohesionles soil layers)

Kuat geser niralir (kPa)

N/A N/A

N/A N/A

> 50

≥ 100

175-350 15 - 50 50 - 100 < 175 < 15 < 50 Atau setiap profil yang mengandung lebih dari 3m tanah dengan karakteristik sebagai berikut: 1. Indeks plastisitas, PI > 20 2. Kadar air, w ≥ 40 % 3. Kuat geser niralir šu < 25 kPa Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau lebih dari karakteristik berikut :  Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat beban gempa seperti mudah likuifaksi, lempung sangat sensitif, tanah tersementasi lemah  Lempung sangat organik dan/atau gambut (ketebalan H>3 m)  Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H>7,5m dengan indeks plastisitas PI>75)  Lapisan lempung lunak/medium kaku dengan ketebalan H> 35m dengan šu < 50 kPa

Keterangan : N/A = tidak dapat dipakai Sumber : RSNI 1726-2010

2.2.5.5. Faktor Respon Gempa

Faktor respon gempa dinyatakan dalam percepatan gravitasi, besarnya nilai faktor respon gempa diperoleh dari perhitungan SS dan S1.

commit to user



Tabel 2.8. Koefisien Situs, Fa Parameter Respons Spektral Percepatan Gempa MCER Kelas Situs

Terpetakan Pada Periode Pendek, T=0,2 detik, SS Ss ≤ 0,25

Ss = 0,5

Ss = 0,75

Ss = 1,0

Ss ≥ 1,25

SA

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

SB

1

1

1

1

1

SC

1,2

1,2

1,1

1

1

SD

1,6

1,4

1,2

1,1

1

SE

2,5

1,7

1,2

0,9

0,9

SSb

SF

Catatan : 1. Untuk nilai-nilai antara S1 dapat dilakukan interpolasi linier 2. SS= Situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons situs spesifik,lihat pasal 6.9.1 Sumber : RSNI 1726-2010

Tabel 2.9. Kategori Lokasi Fv untuk Menentukan Nilai S1 Kelas Situs

Mapped Maximum Consideret Earthquike Spectral Response Acceleration Parameter at 1-s periode S1 < 0,1

S1 = 0,2

S1 = 0,3

S1 = 0,4

S1 > 0.5

SA

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

SB

1

1

1

1

1

SC

1,7

1,6

1,5

1,4

1,3

SD

2,4

2

1,8

1,6

1,5

SE

3,5

3,2

2,8

2,4

2,4

SSb

SF

Catatan : 1. Untuk nilai-nilai antara S1 dapat dilakukan interpolasi linier 2. SS= Situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons situs spesifik,lihat pasal 6.9.1 Sumber : RSNI 1726-2010

commit to user



Gambar 2.8. Desain Respon Spektrum Sumber : Peta hazard gempa Indonesia 2010

Keterangan: SS = Parameter respon spektra percepatan pada perioda pendek, yang didapat dari Peta Wilayah gempa di Indonesia untuk SS. S1 = Parameter respon spektra percepatan pada perioda 1-detik, yang didapat dari Peta Wilayah gempa di Indonesia untuk S1. Fa = Parameter respon spektra percepatan untuk gempa maksimum yang ditinjau, bergantung pada kelas lokasi dan nilai SS. Fv = Parameter respon spektra percepatan untuk gempa maksimum yang ditinjau, bergantung pada kelas lokasi dan nilai S1. SDS= Parameter respon spektra percepatan desain. (2/3.Fa.SS) SD1= Parameter respon spektra percepatan desain. (2/3.Fv.S1) T = Periode

2.2.5.6. Kategori Desain Gempa (KDG)

Pengklasifikasian ini dikenakan pada struktur berdasar Kategori Resiko Banguan (KRB) dan tngkat kekuatan gerakan tanah akibat gempa yang diantisipasi dilokasi commit to user struktur banguan.



KDG : A B

Resiko gempa meningkat.

C

Persyaratan desain dan detailing gempa meningkat.

D E F

Kategori desain gempa dievaluasi berdasarkan parameter respon percepatan periode pendek dan berdasarkan parameter respon percepatan periode 1,0 detik.

Tabel 2.10.

Kategori Desain Gempa (KDG) Berdasarkan Parameter Percepatan

Perioda Pendek Nilai SDS

Kategori Resiko Bangunan (KRB) I atau II

III

IV

SDS < 0,167

A

A

A

0,167 < SDS < 0,33

B

B

B

0,330 < SDS < 0,50

C

C

C

0,500 < SDS

D

D

D

Sumber : RSNI (2010)

Tabel 2.11.

Kategori Desain Gempa (KDG) Berdasarkan Parameter Percepatan

Perioda 1,0 detik Nilai SD1

Kategori Resiko Bangunan (KRB) I atau II

III

IV

SD1 < 0,067

A

A

A

0,067 < SD1 < 0,133

B

B

B

0,133 < SD1 < 0,20

C

C

C

0,20 < SD1

D

D

D


commit to user



Tabel 2.12.

Kategori Desain Gempa (KDG) dan Resiko Kegempaan

Kode

RSNI 1726-10

Tingkat Resiko Kegempaan Rendah

Menengah

Tinggi

KDG

KDG

KDG

A,B

C

D,E,F

SRPMB/mM/K

SRPMM/K

SRPMK


2.2.5.7. Arah Pembebanan Gempa Dalam perencanaan struktur gedung, arah utama pengaruh gempa rencana harus ditentukan sedemikian rupa, sehingga memberi pengaruh terbesar terhadap unsurunsur 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 hanya 30%.

2.3. 2.3.1.

Kinerja Struktur Kinerja Batas Layan

Kinerja batas layan struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar-tingkat akibat pengaruh gempa rencana, yaitu untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan, di samping untuk mencegah kerusakan nonstruktur dan ketidaknyamanan penghuni. Simpangan antar-tingkat ini harus dihitung dari simpangan struktur gedung tersebut akibat pengaruh gempa nominal yang telah dibagi faktor skala. Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas layan struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak commit to user



boleh melampaui 0,03 kali tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm, R

bergantung yang mana yang nilainya terkecil.

2.3.2.

Kinerja Batas Ultimit

Kinerja batas ultimit struktur gedung ditentukan oleh simpangan dan simpangan antar-tingkat maksimum struktur gedung akibat pengaruh gempa rencana dalam kondisi struktur gedung di ambang keruntuhan, yaitu untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur gedung yang dapat menimbulkan korban jiwa manusia dan untuk mencegah benturan berbahaya antar gedung atau antar bagian struktur gedung yang dipisah dengan sela pemisah (sela delatasi). Simpangan dan simpangan antar tingkat ini harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa nominal, dikalikan dengan suatu faktor pengali ξ. a. Untuk struktur gedung beraturan : ξ

= 0,7 R

(2.3)

b. Untuk struktur gedung tidak beraturan : ξ

=

0,7 R Faktor Skala

(2.4)

dengan R adalah faktor reduksi gempa struktur gedung tersebut. Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas ultimit struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh melampaui 0,02 kali tinggi tingkat yang bersangkutan.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1.

Data Struktur Gedung

Pada penelitian ini dilakukan pada Solo Center Point yang berada didaerah Surakarta. Struktur gedung beton bertulang dengan ketinggian 19 lantai dan 2 basement. Fungsi utama bangunan adalah sebagai apartement, penthouse, condotel dan mall.

Tabel 3.1. Deskripsi Gedung Gedung Solo Center Point Dual System Sistem Struktur

Wall-frame beton bertulang

Fungsi Gedung

apartement, condotel dan mall

Jumlah Lantai

19

Tinggi Maksimum Gedung

80,15 m

Tinggi Lantai Tipikal

3,5 m

Jumlah Lantai Basement Tinggi Lantai Tipikal Basement

2 3m

Luas Total Gedung Termasuk Basement

178.050 m2

Kedalaman Basement

6m

Sumber : PT. Mukti Adhi Sejahtera (2011)

commit to user

38



Tampak Gedung Solo Center Point dapat dilihat pada Gambar 3.1.


3.2.

Tahapan Analisis

Metode penelitian ini menggunakan analisis respon spektrum. Analisis menggunakan program ETABS V 9.5.0 Untuk mewujudkan uraian diatas maka langkah analisis yang hendak dilakukan sesuai dengan prosedur yang telah ditetapkan.

commit to user



3.2.1.

Studi Literatur

Studi literatur dari jurnal dan buku yang terkait dalam analisis respon spektrum. Mempelajari semua yang berhubungan dengan analisis nonlinier respon spektrum. Buku acuan yang dipakai antara lain SNI 03-1726-2002 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Gedung, Peraturan pembebanan berdasarkan Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Rumah dan Gedung SNI 03-1727-1989, Federal Emergency Management Agency for Prestandard And Commentary For The Seismic Rehabilitation Of Buildings (FEMA-356), Uniform Building Code for Earthquake Design volume-2 (UBC,1997) dan jurnal-jurnal yang berkaitan dengan analisis respon spektrum. 3.2.2. Pengumpulan Data Pengumpulan data dan informasi bangunan Solo Center Point yang diteliti, baik data sekunder maupun data primer. Data yang didapat adalah Shop Drawing Apartemen Tuning. Data ini digunakan untuk pemodelan struktur 3D yang selanjutnya dianalisis dengan bantuan ETABS V 9.50. Data tanah yang digunakan berdasarkan data tanah yang sudah ada (Data Perancangan Gedung Solo Center Point). Shop Drawing digunakan untuk tahapan pemodelan yang sesuai dengan gambar yang ada sehingga analisis ini tidak menyimpang dari gambar yang ada. Semua struktur yang dimodelkan harus sesuai dengan Shop Drawing, untuk bangunan non striktural tidak dimodelkan karena tidak mempunyai pengaruh yang signifikan dalam pemodelan 3D ini. Data tanah digunakan untuk menentukan besarnya gaya tanah yang menekan dinding basement. Besarnya gaya tekan tanah mempengaruhi struktur bagunan yang

akan dianalisis, oleh sebab itu besarnya gaya tekan tanah ini perlu

diperhatikan dalam pemodelan 3D.

commit to user



3.2.3. Pemodelan 3D Pembuatan model struktur bangunan dengan pemodelan 3D sesuai dengan data dan informasi dari shop drawing Gedung Solo Center Point. 1.

System koordinat global dan lokal

Pemodelan ini dibuat sesuai dengan Shop Drawing yang ada. Perlu diketahui pembuatan model 3D yang ada pada program ETABS V 9.50 mempunyai aturan sistem koordinat global dan lokal. Sistem koordinat global adalah sistem koordinat 3 dimensi yang saling tegak lurus dan perjanjian tanda yang digunakan memenuhi kaidah aturan tangan kanan. Sistem ini memiliki 3 sumbu yang saling tegak lurus yaitu sumbu X,Y,Z. Arah koordinat dalam model struktur yang digunakan munggunakan nilai ± X, ± Y dan ± Z. Semua sistem koordinat dalam model struktur yang digunakan selalu didefinisikan dengan koordinat global baik secara langsung maupun secara tidak langsung. ETABS V 9.50 mengasumsikan bahwa sumbu global Z selalu merupakan sumbu vertikal, dimana sumbu global +Z merupakan sumbu vertikal yang memiliki arah ke atas. Bidang X-Y merupakan suatu bidang horizontal. Komponen-komponen struktur seperti joint, element, dan constraint memiliki sumbu lokal tersendiri untuk mendefinisikan properties, beban dan respon dari bagian struktur tersebut. Sumbu dari sistem koordinat lokal ini dinyatakan dengan sumbu 1, 2 dan 3. Secara umum sistem koordinat lokal dapat bervariasi untuk setiap joint, element, dan constraint. Sistem koordinat lokal elemen yang dipakai pada penelitian ini dinyatakan dengan sumbu lokal 1, sumbu lokal 2, dan sumbu lokal 3 di mana : a. Sumbu lokal 1 adalah arah aksial. b. Sumbu lokal 2 searah sumbu global +Z untuk balok dan searah sumbu global +X untuk kolom. c. Sumbu lokal 3 mengikuti kaidah aturan tangan kanan, di mana sumbu 3 tegak lurus dengan sumbu lokal 1 dan sumbu lokal 2. commit to user



Sumbu Z Global

Sumbu Lokal 1 Sumbu Lokal 3

Sumbu Y Global

Sumbu Lokal 2

Sumbu Lokal 2

Arah Putar Sumbu

Sumbu Lokal 3 Sumbu X Global

Sumbu Lokal 1

Gambar 3.2. Sistem koordinat yang digunakan dalam program ETABS. Sumber : Aplikasi Rekayasa Konstruksi Edisi Baru 2007, Wiryanto Dewobroto. 2.

Elemen-elemen portal dan pelat lantai

Tahapan awal yang dilakukan adalah mendefinisikan semua jenis dan ukuran penampang elemen portal yang digunakan. Setelah tahapan ini selesai, masingmasing elemen portal harus disesuaikan dengan jenis dan ukuran penampang yang dibuat. Tahapan kedua adalah pembuatan pelat yang merupakan satu kesatuan struktur bangunan. 3.

Diaphragm constraint

Tahapan ini dilakukan secara manual dalam ETABS V 9.50. Diaphragm Constraint ini menyebabkan semua joint pada satu lantai diberi batasan constraint bergerak secara bersamaan sebagai diafragma planar yang bersifat kaku (rigid) terhadap semua deformasi yang mungkin terjadi. Asumsi Diaphragm constraint sangat tepat untuk fenomena terbentuknya rigid floor di mana lantai struktur bergerak bersamaan ketika suatu struktur mengalami gempa.

3.2.4.

Perhitungan Pembebanan

Menghitung beban-beban yang bekerja pada struktur berupa beban mati, beban hidup. Beban mati yang dihitung berdasar pemodelan yang ada dimana beban sendiri didalam Program ETABS V 9.50 dimasukkan dalam load case dead, sedangkan berat sendiri tambahan yang tidak dapat dimodelkan dalam program ETABS V 9.50 dalam load case super dead. Perhitungan berat sendiri ini dalam program ETABS V 9.50 yang untuk dead adalah 1, sedangkan super dead adalah to secara user otomatis oleh program ETABS 0, dimana beban untuk dead telahcommit dihitung



V 9.50, sedangkan untuk beban super dead bebannya perlu dimasukkan secara manual sesuai dengan data yang ada.

Beban hidup yang dimasukkan dalam program ETABS V 9.50 dinotasikan dalam live. Beban hidup ini mendapatkan reduksi beban gempa. Beban hidup disesuaikan dengan peraturan yang ada. Perhitungan beban hidup ini dalam program ETABS V 9.50 yang untuk live adalah 0, di mana beban hidup perlu dimasukkan secara manual sesuai dengan data yang ada.

3.2.5.

Analisis Respon Spektrum

Menganalisis model struktur dengan respon spektrum untuk mendapat kurva respon spektrum sesuai wilayah gempa yang dianalisis dengan bantuan program ETABS V 9.50. Data yang dibutuhkan dalam analisis respon spektrum adalah fungsi bangunan, letak bangunan terhadap wilayah gempa, jenis tanah dan tipe struktur.

Data fungsi bangunan digunakan untuk mendapatkan nilai faktor keutamaan (I), letak bagunan terhadap wilayah gempa dan jenis tanah dipakai untuk mendapatkan nilai waktu getar alami (Tc) dan kurva respon spektrum gempa rencana sedangkan tipe struktur dipakai untuk mentukan faktor reduksi gempa.

commit to user



3.2.6.

Diagram Alir Pembuatan Grafik Respon Spektrum Mulai

Menentukan Letak Lokasi Pada Peta Hazard Gempa Indonesia 2010

Menentukan S1 dari Peta Hazard Gempa Indonesia 2010 (Gambar 2.4) Menentukan Ss dari Peta Hazard Gempa Indonesia 2010 (Gambar 2.5)

Menentukan Kategori Resiko Bangunan (Tabel 2.4)

Menentukan Faktor Keutamaan (Ie) pada Tabel 2.5

Menentukan Koefisien Situs (Site Coeficient) pada Tabel 2.7, Fa dan Fv - SDS = 2/3 . (Fa . Ss) - SD1 = 2/3 . (Fv . S1) - T0 = 0,2 . (SD1/SDS) - TS = SD1/SDS - Sa = SD1/T - Sa = SDS .{0,4+0,6(T/T0)} Plot dalam Bentuk Grafik

A

commit to user



A

Menentukan Kategori Desain Gempa (Seismic Design Seismic) pada Tabel 2.10, 2.11, 2.12

Mencari Faktor Modifikasi (R) pada Tabel 2.6

Menghitung Gaya Lateral Ekuivalen

Menghitung Berat Struktur Tiap Lantai

Menghitung Mass Moment of Inertia (MMI)

Selesai

Gambar 3.3. Diagram Alir Pembuatan Respon Spektrum

 Langkah-langkah dalam menentukan S1 dan Ss adalah : 1. Menentukan lokasi gedung yang kita tinjau pada Peta Hazard Gempa Indonesia 2010 (Gambar 2.4) untuk menentukan S1 2. Kemudian tergolong pada warna apakah lokasi yang kita tinjau itu, warna menunjukkan nilai dari S1 tersebut. Nilai tersebut masih dalam konstanta dikali dengan gravitasi (0,55g). 3. Lakukan langkah yang sama dalam menentukan nilai Ss .

commit to user



3.2.7.

Pembahasan Hasil Analisis Respon Spektrum dari Program ETABS V 9.50

Dari hasil analisis respon spektrum didapatkan nilal displacement, gaya geser dasar dan drift. Berdasarkan hasil analisis data dan pembahasan, maka dapat dibuat kesimpulan yang sesuai dengan tujuan penelitian. Mulai

Data struktur (Shop Drawing)

Membuat model geometri sruktur 3D sesuai data yang ada

Perhitungan Pembebanan : 1.Beban gravitasi (Beben mati dan beban hidup) 2. Beban gempa (Respon spectrum)

Analisis struktur dengan program ETABS 9.5

Hasil analisis struktur : 1.Displacement 2. Drift 3.Base Shear

Menentukan nilai maksimum displacement dan drift

Out Put 1. Grafik hubungan antara Displacement dengan ketinggian bangunan. 2. Grafik hubungan antara drift dengan tinggi per lantai

Selesai commit to user Gambar 3.4. Diagram Alir Analisis Respon Spektrum


digilib.uns.ac.id

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.

Kesimpulan

Setelah menganalisis struktur gedung Solo Center Point menggunakan metode response spectrum, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Berdasarkan analisis ragam spektrum respons pada arah X dan Y menghasilkan V > 0,8 V1 , maka dapat disimpulkan bahwa nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana memenuhi persyaratan SNI 03-1726-2002 Pasal 7.1.3. 2. Berdasarkan tinjauan displacement pada arah X = 0,1185 m dan arah Y = 0,1442 m, gedung Solo Center Point dinyatakan aman terhadap syarat evaluasi kinerja batas layan dan batas ultimate sesuai SNI 03-1726-2002. 3. Berdasarkan hasil analisis ragam spektrum respons terhadap level kinerja struktur sesuai ATC-40, pada arah X maupun arah Y nilai maksimum total drift menunjukan gedung yang dianalisis termasuk dalam kategori level Immediate Occupancy. Nilai maksimum total inelastik drift pada arah X menunjukan gedung yang dianalisis juga termasuk dalam kategori level Immediate Occupancy.

5.2.

Saran

Penulis mempunyai beberapa saran, bila di masa depan dilakukan penelitian lanjutan : 1. Analisis respon spektrum perlu dicoba pada gedung-gedung tinggi lainya untuk mendalami perilaku seismik gedung bertingkat banyak. 2. Penelitian ini dapat dikembangkan melalui penambahan metode analisis lainnya seperti analisis pushover dan modal pushover analysis serta memberi commit user metode yang akan digunakan. tambahan evaluasi kinerja yang sesuaitodengan

80



commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB 4 PEMBAHASAN 4.1.

Denah Solo Center Point


commit to user

47



4.2.

Data Elevasi Gedung

Tabel 4.1. Data Elevasi Gedung

No, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Lantai Basement 2 Basement 1 Lantai Dasar Lantai 1 Lantai 2 Lantai 3 Lantai 4 Lantai 5 Lantai 6 Lantai 7 Lantai 8 Lantai 9 Lantai 10 Lantai 11 Lantai 12 Lantai 13 Lantai 14 Lantai 15 Lantai 16 Lantai 17 Lantai 18 Lantai 19 Atap

Elevasi Tiap Lantai (m) -6,20 -3,40 0,00 +4,20 +8,20 +12,20 +16,20 +22,30 +25,80 +29,30 +32,80 +36,30 +39,80 +43,30 +46,80 +50,30 +54,80 +58,10 +61,40 +64,70 +68,00 +71,30 +75,30


commit to user

Tinggi Bangunan (m) 2,8 3,4 4,20 4,00 4,00 4,00 4,00 6,10 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 4,50 3,30 3,30 3,30 3,30 3,30 4,00



4.3.

Spesifikasi Material

4.3.1.

MutuBeton

Tabel 4.2. Mutu Beton Gedung Solo Center Point

Mutu Beton Gedung Solo Center Point

Fungsi

K

f’c

Ec*)

MPa

MPa

Balok Balok Induk

300

25,38

23886,9148

Balok Anak

300

25,38

23886,9148

Balok di dalam core

400

25,38

23886,9148

Balok penggantung Lift

400

33,84

27340,9144

Balok Tie beams

300

25,38

23886,9148

400

33,84

27340,9144

Core Wall

400

33,84

27340,9144

RC Wall

300

25,38

23886,9148

Shearwall lift

400

33,84

27340,9144

Pelat lantai

300

25,38

23886,9148

Pelat atap

300

25,38

23886,9148

Pelat basemen

300

25,38

23886,9148

Ground slab

300

25,38

23886,9148

400

33,84

27340,9144

-

30

25742,96

Kolom Kolom Wall

Pelat

Dinding Penahan Tanah Dinding Pondasi PondasiBorpile Sumber : PT. Mukti Adhi Sejahtera (2011)

commit to user



Contoh Perhitungan Konversi : f’c = (0,83 x K) / 9,81 Ec = 4700 f′c

Keterangan : Faktor gravitasi = 9,81 kg/dt2 Faktor konvers dari silinder ke kubus = 0,83

Balok Induk dengan K = 300  f’c = (0,83 x K) / 9,81 f’c = (0,83 x 300) / 9,81 f’c = 25,38 MPa  Ec = 4700 f′c Ec = 4700 25,38 Ec = 23886,9148 MPa

4.3.2.

Mutu Baja Tulangan

Mutu baja tulangan, fy = 400 MPa ( Ulir ) = 240 MPa ( Polos ) Tulangan geser d > 10 mm fy = 400 MPa d < 10 mm fy = 240 MPa Modulus elatisitas baja Es = 200.000 Mpa

4.3.3.

Data Elemen Struktur

4.3.3.1. Pelat Lantai  Tebal pelat basement 1

t = 35

 Tebal pelat basement 2

t = 22,5 cm

 Tebal Pelat Tipikal

t = 22,5 cm commit to user

cm



4.3.3.2. Balok Tipe balok yang dipakai sebagai berikut : Tabel 4.3. Tipe Balok No

Tipe

1

B.01

2

Dimensi

Dimensi

No

Tipe

150 x 300

20

B.20

350 x 700

B.02

150 x 500

21

B.21

350 x 1080

3

B.03

150 x 600

22

B.22

350 x 1600

4

B.04

150 x 700

23

B.23

400 x 450

5

B.05

200 x 400

24

B.24

400 x 600

6

B.06

200 x 500

25

B.25

400 x 700

7

B.07

200 x 600

26

B.26

400 x 800

8

B.08

200 x 700

27

B.27

400 x 850

9

B.09

250 x 500

28

B.28

400 x 900

10

B.10

250 x 600

29

B.29

400 x 950

11

B.11

250 x 700

30

B.30

400 x 1200

12

B.12

250 x 1200

31

B.31

450 x 700

13

B.13

300 x 500

32

B.32

450 x 900

14

B.14

300 x 600

33

B.33

450 x 1600

15

B.15

300 x 700

34

B.34

450 x 1800

16

B.16

300 x 750

35

B.35

500 x 600

17

B.17

300 x 950

36

B.36

500 x 700

18

B.18

300 x 1050

37

B.37

600 x 1200

19

B.19

350 x 600

(mm)


commit to user

(mm)



4.3.3.3. Kolom Tipe kolom yang dipakai sebagai berikut : Tabel 4.4. Tipe Kolom No

Tipe

1

K1

Dimensi (mm) 250 x 250

2

K2

300 x 300

3

K3

400 x 400

4

K4

400 x 617

5

K5

400 x 750

6

K6

400 x 834

7

K7

400 x 1691

8

K8

500 x 500

9

K9

500 x 875

10

K10

600 x 600

11

K11

600 x 900

12

K12

600 x 925

13

K13

600 x 1200

14

K14

603 x 508

15

K15

700 x 1025

16

K16

700 x 1200

17

K17

700 x 1875

18

K18

875 x 877


4.4.

Pembebanan

4.4.1.

Beban Mati

Beban Mati (Berat Sendiri) Bahan Bangunan dan Komponen Gedung Beton bertulang

: 2400

kg/m3

=

2,400

t/m3

Beton ringan

: 200

kg/m3

=

0,200

t/m3

Pasir (kering udara sampai lembab)

: 1600

kg/m3

=

1,600

t/m3

Adukan semen/spesi (untuk t=2 cm) : (2*21) kg/m2 commit to user Eternit / Plafond : 11 kg/m2

=

0,042

t/m2

=

0,011

t/m2



Penggantung langit-langit

:

7

kg/m2

=

0,007

t/m2

Dinding partisi (kaca)

:

10

kg/m2

=

0,010

t/m2

Penutup lantai (keramik)

:

24

kg/m2

=

0,024

t/m2

Pasangan Bata Merah

: 1700

kg/m3

=

1,700

t/m3

Pasangan Pre Cast

: 1200

kg/m3

=

1,200

t/m3

Koefisien Reduksi Beban Mati

:

=

0,9

Sumber : Peraturan pembebanan Indonesia untuk bangunan gedung (Standar Nasional Indonesia 1983.hal.11-12)

4.4.2.

Reduksi Beban Hidup (LR)

Reduksi beban hidup untuk gedung adalah : Peninjauan beban gravitasi 0,75 Peninjauan beban gempa

0,3

Reduksi beban hidup komulatif di lantai 1 adalah 0,4 n >= 8 4.4.3.

Perhitungan Berat Struktur Tiap Lantai

Hasil perhitungan berat per lantai disajikan dalam tabel berikut : 1. Lantai Basement 2 Tabel 4.5. Beban Mati Lantai Basement 2 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Unit Kolom Plat Balok Shear Wall Core Wall Pas Bata Plesteran Kolom Praktis Dinding Partisi Beton Ringan Pre Cast Keramik Spesi Keramik Plafond

Volume Berat sendiri 55,6774 m3 2,400 t/m3 500,8350 m3 2,400 t/m3 87,6394 m3 2,400 t/m3 15,9033 m3 2,400 t/m3 62,3522 m3 2,400 t/m3 - m3 1,700 t/m3 - m3 0,021 t/m3 - m3 2,400 t/m3 3 - m 0,010 t/m3 - m3 0,200 t/m3 - m3 1,200 t/m3 - m3 0,240 t/m3 - m3 0,042 t/m3 - m3 0,011 t/m3 commit to user Jumlah

Berat 133,6258 1202,0040 210,3346 38,1679 149,6453 1733,7776

ton ton ton ton ton ton ton ton ton ton ton ton ton ton ton



Beban hidup lantai basement 2 : Beban hidup lantai parkir

= luas lantai m2 x beban hidup lantai parkir t/m2 = 1247,43 m2 x 0,4 t/m2 = 498,97 ton

Reduksi beban hidup

= beban hidup lantai parkir x koefisien reduksi gempa pada bangunan apartemen = 498,97 ton x 0,3 = 149,6916 ton

Berat total basement 2

= 2017,0949 ton

commit to user



Perhitungan beban struktur untuk lantai berikutnya direkapitulasi pada tabel berikut ini :

Tabel 4.6. Rekapitulasi Berat Struktur Per lantai No.

Lantai

Beban Mati (Ton.f)

Beban Hidup (Ton.f)

Beban Total (Ton.f)

1

Basement 2

1733,7776

149,6916

1883,4692

2

Basement 1

2803,6790

149,6916

2953,3706

3

Lantai Dasar

3071,4513

302,4375

3373,8888

4

Lantai 1

3022,3983

255,3825

3277,7808

5

Lantai 2

2136,6311

252,8925

2389,5236

6

Lantai 3

2701,7277

252,2775

2954,0052

7

Lantai 4

3059,8720

215,745

3275,6170

8

Lantai 5

1735,6570

130,944

1866,6010

9

Lantai 6

1103,6077

77,8815

1181,4892

10

Lantai 7

1096,6200

77,8815

1174,5015

11

Lantai 8

1096,6200

77,8815

1174,5015

12

Lantai 9

1096,6200

77,8815

1174,5015

13

Lantai 10

1096,6200

77,8815

1174,5015

14

Lantai 11

1441,9794

77,8815

1519,8609

15

Lantai 12

1441,9794

77,8815

1519,8609

16

Lantai 13

1273,0551

77,8815

1350,9366

17

Lantai 14

1497,3985

83,445

1580,8435

18

Lantai 15

1497,3985

83,445

1580,8435

19

Lantai 16

1497,3985

83,445

1580,8435

20

Lantai 17

1497,3985

83,445

1580,8435

21

Lantai 18

1497,3985

83,445

1580,8435

22

Lantai 19

1612,3406

79,2105

1691,5511

23

Lantai Atap1

380,9704

6,1506

387,1210

24

Atap LMR

34,3836

0,54456

34,9282

commit to user



Tabel 4.7. Massa Bangunan No.

Lantai

Berat Bangunan (Ton.f)

g (m/s2)

Massa Bangunan (Ton)

1

Basement 2

1883,4692

9,81

18476,8326

2

Basement 1

2953,3706

9,81

28972,5660

3

Lantai Dasar

3373,8888

9,81

33097,8490

4

Lantai 1

3277,7808

9,81

32155,0293

5

Lantai 2

2389,5236

9,81

23441,2266

6

Lantai 3

2954,0052

9,81

28978,7908

7

Lantai 4

3275,6170

9,81

32133,8026

8

Lantai 5

1866,6010

9,81

18311,3562

9

Lantai 6

1181,4892

9,81

11590,4093

10

Lantai 7

1174,5015

9,81

11521,8597

11

Lantai 8

1174,5015

9,81

11521,8597

12

Lantai 9

1174,5015

9,81

11521,8597

13

Lantai 10

1174,5015

9,81

11521,8597

14

Lantai 11

1519,8609

9,81

14909,8355

15

Lantai 12

1519,8609

9,81

14909,8355

16

Lantai 13

1350,9366

9,81

13252,6880

17

Lantai 14

1580,8435

9,81

15508,0748

18

Lantai 15

1580,8435

9,81

15508,0748

19

Lantai 16

1580,8435

9,81

15508,0748

20

Lantai 17

1580,8435

9,81

15508,0748

21

Lantai 18

1580,8435

9,81

15508,0748

22

Lantai 19

1691,5511

9,81

16594,1166

23

Lantai Atap1

387,1210

9,81

3797,6572

24

Atap LMR

34,9282

9,81

342,6452

Jumlah

42262,2276

commit to user

414592,4531



4.4.4.

Inersia Massa Bangunan

Perhitungan mass moment of inertia (MMIcm) lantai bangunan pada lantai gedung ini termasuk dalam lantai bangunan yang tidak beraturan, maka menggunakan rumus sebagai berikut : (Computers and Structures, Inc, 2005)

MMIcm =

m (Ix + Iy ) A

Dimana : m = massa per lantai (ton) A

= luas per lantai (m2)

Ix

= inersia arah x (m4)

Iy

= inersia arah y (m4)

commit to user



Hasil perhitungan momen inersia lantai bangunan sebagai berikut: Tabel 4.8. Momen Inersia Lantai Bangunan Massa Luas Ix No. Lantai Perlantai 2 (m ) (m4) (Ton) 1 Basement 2 1247,43 18476,8326 770616,1686 2 Basement 1 1247,43 28972,5660 1001572,7464 3 Lantai Dasar 4032,5 33097,8490 964667,7118 4 Lantai 1 3405,1 32155,0293 868016,3095 5 Lantai 2 3371,9 23441,2266 1001097,1317 6 Lantai 3 3363,7 28978,7908 890402,3226 7 Lantai 4 2876,6 32133,8026 817931,9972 8 Lantai 5 1745,92 18311,3562 5132439,3830 9 Lantai 6 1038,42 11590,4093 22639,6494 10 Lantai 7 1038,42 11521,8597 21796,3002 11 Lantai 8 1038,42 11521,8597 21796,3002 12 Lantai 9 1038,42 11521,8597 21796,3002 13 Lantai 10 1038,42 11521,8597 21796,3002 14 Lantai 11 1038,42 14909,8355 21796,3002 15 Lantai 12 1038,42 14909,8355 21796,3002 16 Lantai 13 1038,42 13252,6880 21796,3002 17 Lantai 14 1112,6 15508,0748 24803,0764 18 Lantai 15 1112,6 15508,0748 24803,0764 19 Lantai 16 1112,6 15508,0748 24803,0764 20 Lantai 17 1112,6 15508,0748 24803,0764 21 Lantai 18 1112,6 15508,0748 24803,0764 22 Lantai 19 1056,14 16594,1166 5954,1300 23 Lantai Atap1 1025,1 3797,6572 5954,1300 342,6452 24 Atap LMR 90,76 756,3333

commit to user

Iy (m4)

MMi (Ton. m2)

2421905,3855 2252608,0207 2492361,2718 1625189,2940 1892828,9561 1910580,2070 1754029,7846 412086,1461 332826,8642 332491,0931 332491,0931 332491,0931 332491,0931 332491,0931 332491,0931 332491,0931 344786,1091 344786,1091 344786,1091 344786,1091 344786,1091 327244,7720 327244,7720 623,0203

47287372 75580968,2 28374512,9 23543831,1 20118383,5 24130893,6 28730762,7 58151451,4 3967568,42 3931019,86 3931019,86 3931019,86 3931019,86 5086927 5086927 4521542,63 5151551,97 5151551,97 5151551,97 5151551,97 5151551,97 5235235,31 1234391,98 5207,45878



4.4.5.

Beban Gempa

4.4.5.1. Jenis Tanah Setempat Tabel 4.9. Data Tanah yang Digunakan Untuk Desain Kedalaman (m) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Nilai SPT 14 17 20 48 > 60 35 36 37 44 56

Nilai hasil Test Penetrasi Standar rata-rata pada lapisan tanah setebal 20 m paling atas bernilai 15 < N < 50 maka sesuai dengan tabel 4 SNI 1726 2002 hal 15, jenis tanah ditetapkan sebagai tanah sedang.

4.4.6.

Data Gempa

Tanah Dasar

: Tanah Sedang (Kelas D)

Kategori Resiko Bangunan

: III (le = 1,25) ( Tabel 2.4. dan Tabel 2.5. )

Fungsi Bangunan

: Apartemen

Tebal Plat Basement 2

: 350 mm

Tebal Plat Basement 1

: 225 mm

Tebal Plat Lantai

: 150 mm

Tebal Plat Atap

: 150 mm

Tebal Shear Wall

: 400 mm

Tebal Core Wall

: 250 mm

Jumlah lantai

: 2 Basement + 19 lantai + 1 atap

Nilai S1

: 1,056

( Dari Gambar 2.6. )

Nilai SS

: 3,193

( Dari Gambar 2.7. )

commit to user

( Tabel 2.7. )



Nilai Fa dan Fv: Fa

=1

( Dari Tabel 2.8 )

Karena Ss = 3 193 dan termauk Ss ≥ 1,20 Fa

= 1

Nilai Fv Karena S1 = 1,056 dan termasuk S1 > 0,5 Fv

= 1,5

( Dari Tabel 2.9 )

Perhitungan Nilai SDS dan SD1 SDS

= 2/3 x Fa x SS

= 2/3 x 1,0 x 3,193

= 2,1287

SD1

= 2/3 x Fv x S1

= 2/3 x 1,5 x 1,056

= 1,056

Penentuan Respon Spektra dan KDG T0 = 0,2(SD1/ SDS)

= 0,0992

Dengan TS = (SD1/ SDS)

= 0,4961

Sa = SDS (0,4 + 0,6 (T/T0)) = 7,2389

Dari perhitungan gempa di atas maka didapat grafik

spectra response acceleration (g)

2,50

Respon Spektra

2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,51010,5 Periode T (sec)

commit to user Gambar 4.2. Respon Spektrum Gedung Solo Center Point



Menurut SNI 03-1726-2002 Pasal 7.2.1: nilai Ordinat dari Spektrum Respon Gempa Rencana harus dikalikan dengan faktor skala I/R, sedangkan nilai C dinyatakan dengan percepatan gravitasi, maka harus dikali juga dengan nilai percepatan gravitasi pada lokasi bangunan tersebut.

Tabel 4.10. Faktor Skala Spektrum Respon Gempa Rencana Percepatan Gempa RSPX RSPY

4.4.7.

Arah (Direction) U1 (100%) U2 (30%) U1 (30%) U2 (100%)

Faktor Skala 𝑰 (𝑹.g) 1,5328 0,4598 0,4598 1,5328

Faktor Reduksi Gempa

Faktor reduksi gempa diambil dari tabel nilai R = 8, Ω0 = 3 dan Cd = 5,5 RSNI 1726-2010, nilai faktor reduksi gempa dengan jenis sistem rangka penahan momen dengan rangka momen beton bertulang khusus adalah 8. Tabel 4.11. Parameter Sistem Struktur Beton Umum Tabel Sistem Struktur Beton Bertulang Penahan Gaya Seismik

R

Sistem dinding penumpu (Bearing Wall System) - Dinding geser beton bertulang khusus 5,0 - Dinding geser beton bertulang biasa 4,0 - Dinding geser beton polos didetail 2,0 - Dinding geser beton polos biasa 1,5 - Dinding geser pracetak menengah 4,0 - Dinding geser pracetak biasa 3,0 2. Sistem rangka bangunan (Building Frame Systems) - Dinding geser beton bertulang khusus 6,0 - Dinding geser beton bertulang biasa 5,0 - Dinding geser beton polos didetail 2,0 - Dinding geser beton polos biasa 1,5 - Dinding geser pracetak menengah 5,0 - Dinding geser pracetak biasa 4,0 3. Sistem rangka pemikul momen (Moment Resisting Frame Systems) - Rangka beton bertulang pemikul momen khusus 8,0 - Rangka beton bertulang pemikul momen menengah 5,0 - Rangka beton bertulang pemikul momen biasa 3,0 commit to user Sumber : RSNI 1726-2010

Ωo

Cd

2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5

5,0 4,0 2,0 1,5 4,0 3,0

2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5

5,0 4,5 2,0 1,5 4,5 4,0

3,0 3,0 3,0

5,5 4,5 2,5

1.



4.4.8.

Tekanan Tanah Pada Dinding Basement

Data tanah diambil dari Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil. Semua data tanah di seluruh tempat diasumsikan sama dengan data tanah yang ada.

0 γ

= 17,25 kN/m3

C

= 0,741 kg/cm2 = 74,1x103 kN/m2



= 21,679 o

γ

= 19,33 kN/m3

C

= 0,072 kg/cm2 = 7,20 x103 kN/m2



= 23,796o

-4

-6 M.A.T

-10

0

-4

Gambar 4.3. Data Tanah

Ka = tan2(45-21,679/2) = 0,1758

12,1302

Pa = 17,25x4x0,1758 = 12,1302 kN/m2 Ka = tan2(45-23,796/2) = 0,4250

12,1302

Pa = 19,33x2x0,4250 = 16,4305kN/m2

-6

Ka = tan2(45-23,796/2) = 0,4250 16,4305

-8

12,1302

-10

12,1302 16,4305 15,5805

Pa = (19,33-1)x2x0,4250 = 15,5805 kN/m2kNkN/m2kN/m2kN/m2 Ka = tan2(45-23,796/2) = 0,4250 Pa = (19,33-1)x2x0,4250 = 15,5805 kN/m2 Pw= 1x6 = 6 kN/m2

commit to user Gambar 4.4. Beban Tekanan Tanah



4.4.9.

Tekanan ke Atas (Uplift) Pada Lantai dan Pondasi

Kondisi geologi lapisan tanah di lokasi didominasi oleh lempung lanau dengan muka air tanah rata-rata pada kedalaman 6 m. Dalam desain lantai basement dan elemen-elemen horisontal sejenis lainnya yang berada di bawah tanah, tekanan ke atas air harus diambil sebesar tekanan hidrostatis penuh dan diterapkan di seluruh luasan. Besarnya tekanan hidrostatik harus diukur dari sisi bawah struktur. Bebanbeban ke atas lainnya harus diperhitungkan dalam desain tersebut. El = -6,2 m

Ground Slab

Uplift Pw = 1x6 = 6 kN/m2 Gambar 4.5. Beban Uplift

commit to user



4.5.

Hasil Analisis Displacement, Drift dan Base Shear Akibat Beban Kombinasi

Hasil analisis displacement, drift dan base shear dengan menggunakan program ETABS V.9.5.0 melalui beban gempa diperoleh nilai displacement, drift dan base shear terbesar. 4.5.1.

Hasil Analisis Displacement akibat Beban Kombinasi

Tabel 4.12. Simpangan Horisontal (Displacement) Terbesar No.

Lantai

UX (m)

UY (m)

1

Lantai Atap

0,1185

0,1442

2

Lantai 19

0,1137

0,1353

3

Lantai 18

0,1094

0,1278

4

Lantai 17

0,1050

0,1203

5

Lantai 16

0,1003

0,1128

6

Lantai 15

0,0953

0,1052

7

Lantai 14

0,0901

0,0977

8

Lantai 13

0,0826

0,0874

9

Lantai 12

0,0766

0,0797

10

Lantai 11

0,0705

0,0721

11

Lantai 10

0,0642

0,0647

12

Lantai 9

0,0579

0,0575

13

Lantai 8

0,0515

0,0505

14

Lantai 7

0,0450

0,0437

15

Lantai 6

0,0385

0,0371

16

Lantai 5

0,0327

0,0308

17

Lantai4 Mezz

0,0295

0,0274

18

Lantai4

0,0218

0,0219

19

Lantai 3

0,0155

0,0159

20

Lantai 2

0,0096

0,0101

21

Lantai 1

0,0044

0,0049

22

Lantai Dasar

0,0006

0,0009

23

Basement 1

0,0002

0,0003

24

Basement 2

0

0

Sumber : Etabs Table Point Displacement

commit to user



4.5.2.

Hasil Analisis Base Shear akibat Beban Kombinasi

Tabel 4.13. Base Shear Terbesar Lantai Base

Vx (kN) 37339,10

Vy (kN) 39740,23

Sumber : Etabs Table Support Reaction

4.6.

Hasil Kontrol Struktur Gedung

4.6.1.

Evaluasi Beban Gempa

Berdasarkan pasal 5.6 SNI 03-1726-2002 mengatakan bahwa untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel, nilai waktu getar alami fundamental T1 dari struktur gedung harus dibatasi, bergantung pada koefisien ζ untuk wilayah gempa tempat struktur gedung berada dan jumlah tingkatnya n menurut persamaan 𝑇1 < ζ. n, dengan nilai T1 = 1,056 (Sumber: Gambar 4.2) maka : 1,056 < 0,18 x 23 1,056 < 4,14 (memenuhi syarat)

Nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana dalam suatu arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari 80% nilai respons ragam yang pertama, maka perlu dievaluasi.

T1 = 1,056 C1 = 0,3125 (didapat dari grafik respon spektra) Maka, 𝑉1 =

𝐶1 × 𝐼 × 𝑊𝑡 𝑅

𝑉1 =

0,3125 × 1,25 × 42262,2276 = 2063,5853 𝑡 = 20635,853 𝑘𝑁 8

commit to user



Mencari Faktor Skala Faktor skala (FS) = V

0,8 𝑉1 𝑉𝑡

>

……………( SNI 03-1726-2002 Pasal 7.2.3)

> 1

…….( SNI 03-1726-2002 Pasal 7.1.3)

0,80 V1

Vx = 37339,10 kN

>

0,8 . 20635,853

Vx = 37339,10 kN

>

16508,6827 kN

Vy = 39740,23 kN

>

0,8 . 20635,853

Vy = 39740,23 kN

>

16508,6827 kN

……( Memenuhi Syarat )

…… ( Memenuhi Syarat )

Tabel 4.14. Evaluasi Beban Gempa Arah X dan Arah Y Lantai Base

Vx (kN) 37339,10

Vy (kN) Syarat (kN) 39740,23 16508,6827

Ket Aman

Analisis ragam spektrum respons pada arah X dan Y menghasilkan V > 0,8V1, maka dapat disimpulkan bahwa nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap pembebanan gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana pada arah X dan Y memenuhi persyaratan SNI 03-1726-2002 Pasal 7.1.3.

4.6.2.

Kinerja Batas Layan

Hasil dari analisis ragam spektrum respons dengan program ETABS kemudian dicek dengan kinerja batas layan sesuai SNI 03-1726-2002, dengan persyaratan sebagai berikut :

∆ 0,03 ≤ × ℎ𝑖 ≤ 30 𝑚𝑚 𝐹𝑆 𝑅 Dimana: R

= Koefisien Modifikasi Respons (Tabel 2.5)

Δ

= Simpangan Antar Tingkat

FS = Faktor Skala hi

= Tinggi Tingkat

commit to user



Tabel 4.15. Kinerja Batas Layan Arah X (∆𝑠) ∆s antar H ∆s arah No. Lantai tingkat X (m) X (m) (m) 1 Lantai Atap 4 0,1185 0,0048 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Lantai 19 Lantai 18 Lantai 17 Lantai 16 Lantai 15 Lantai 14 Lantai 13 Lantai 12 Lantai 11 Lantai 10 Lantai 9 Lantai 8 Lantai 7 Lantai 6 Lantai 5 Lantai4 Mezz Lantai4 Lantai 3 Lantai 2 Lantai 1 Lantai Dasar Basement 1 Basement 2

3,3 3,3 3,3 3,3 3,3 4,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 6,1 4 4 4 4 4,2 3,4 2,8 0

0,1137 0,1094 0,1050 0,1003 0,0953 0,0901 0,0826 0,0766 0,0705 0,0642 0,0579 0,0515 0,0450 0,0385 0,0327 0,0295 0,0218 0,0155 0,0096 0,0044 0,0006 0,0002 0,0000

0,0043 0,0044 0,0047 0,0050 0,0052 0,0075 0,0060 0,0061 0,0063 0,0063 0,0064 0,0065 0,0065 0,0058 0,0032 0,0077 0,0063 0,0059 0,0052 0,0038 0,0004 0,0002 0,0000

commit to user

Syarat ∆s (m) {(0.03/R)*H} 0,01500

Aman

0,01238 0,01238 0,01238 0,01238 0,01238 0,01688 0,01313 0,01313 0,01313 0,01313 0,01313 0,01313 0,01313 0,01313 0,02288 0,01500 0,01500 0,01500 0,01500 0,01575 0,01275 0,01050 0,00000

Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman

Ket.



Tabel 4.16. Kinerja Batas Layan Arah Y (∆𝑠) No.

Lantai

H (m)

∆s arah Y (m)

∆s antar tingkat Y (m)

1

Lantai Atap

4

0,1442

0,0089

Syarat ∆s (m) {(0.03/R)* H} 0,01500

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Lantai 19 Lantai 18 Lantai 17 Lantai 16 Lantai 15 Lantai 14 Lantai 13 Lantai 12 Lantai 11 Lantai 10 Lantai 9 Lantai 8 Lantai 7 Lantai 6 Lantai 5 Lantai 4 Mezz Lantai 4 Lantai 3 Lantai 2 Lantai 1 Lantai Dasar Basement 1 Basement 2

3,3 3,3 3,3 3,3 3,3 4,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 6,1 4 4 4 4 4,2 3,4 2,8 0

0,1353 0,1278 0,1203 0,1128 0,1052 0,0977 0,0874 0,0797 0,0721 0,0647 0,0575 0,0505 0,0437 0,0371 0,0308 0,0274 0,0219 0,0159 0,0101 0,0049 0,0009 0,0003 0,0000

0,0075 0,0075 0,0075 0,0076 0,0075 0,0103 0,0077 0,0076 0,0074 0,0072 0,0070 0,0068 0,0066 0,0063 0,0034 0,0055 0,0060 0,0058 0,0052 0,0040 0,0006 0,0003 0,0000

0,01165 0,01165 0,01165 0,01165 0,01165 0,01588 0,01235 0,01235 0,01235 0,01235 0,01235 0,01235 0,01235 0,01235 0,02153 0,01412 0,01412 0,01412 0,01412 0,01482 0,01200 0,00988 0,00000

commit to user

Ket. Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman



Kinerja Batas Layan

Lantai

B2 B1 Dasar 1 2 3 4 4 Mezz 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Atap

Syarat ∆s (m) ∆s antar tingkat Y (m) ∆s antar tingkat X (m)

Simpangan (m) 0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

Gambar 4.6. Grafik Kontrol Kinerja Batas Layan Arah X dan Arah Y

4.6.3.

Kinerja Batas Ultimit

Hasil dari analisis ragam spektrum respons dengan program ETABS kemudian dicek dengan kinerja batas ultimit sesuai SNI 03-1726-2002, dengan persyaratan sebagai berikut:

𝜉. ∆≤ 0,02. ℎ𝑖 Dimana: ξ

= Faktor Pengali (Persamaan 2.7)

Δ

= Simpangan Antar Tingkat

hi

= Tinggi Tingkat

commit to user



a.

Evaluasi Kinerja Batas Ultimit arah X

Untuk Gedung Tidak Beraturan ξ

0,7𝑅

=

ξx =

……………………( SNI 03-1726-2002 Pasal 8.2.1)

𝐹𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 𝑆𝑘𝑎𝑙𝑎

0,7𝑥𝑅 𝐹𝑆

=

0,7𝑥 8 1,1565

= 4,8422

Tabel 4.17. Kinerja Batas Ultimit Arah X (∆𝑚) No.

Lantai

1

Lantai Atap

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24


H (m)

∆m arah X (m)

∆m antar tingkat X (m)

4

0,1185

0,0048

ξ . ∆m antar tingkat X (m) 0,0232

3,3 3,3 3,3 3,3 3,3 4,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 6,1 4 4 4 4 4,2 3,4 2,8 0

0,1137 0,1094 0,1050 0,1003 0,0953 0,0901 0,0826 0,0766 0,0705 0,0642 0,0579 0,0515 0,0450 0,0385 0,0327 0,0295 0,0218 0,0155 0,0096 0,0044 0,0006 0,0002 0,0000

0,0043 0,0044 0,0047 0,0050 0,0052 0,0075 0,0060 0,0061 0,0063 0,0063 0,0064 0,0065 0,0065 0,0058 0,0032 0,0077 0,0063 0,0059 0,0052 0,0038 0,0004 0,0002 0,0000

0,0208 0,0213 0,0228 0,0242 0,0252 0,0363 0,0291 0,0295 0,0305 0,0305 0,0310 0,0315 0,0315 0,0281 0,0155 0,0373 0,0305 0,0286 0,0252 0,0184 0,0019 0,0010 0,0000

commit to user

Syarat ∆m (m)

Ket.

0,08

Aman

0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,09 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,12 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,07 0,06 0,00




b.

Evaluasi Kinerja Batas Ultimit arah Y

Untuk Gedung Tidak Beraturan ξ

=

ξy =

0,7𝑅

……………………( SNI 03-1726-2002 Pasal 8.2.1)

𝐹𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 𝑆𝑘𝑎𝑙𝑎 0,7𝑥𝑅 𝐹𝑆

=

0,7𝑥 8 1

= 5,60

Tabel 4.18. Kinerja Batas Ultimit Arah Y (∆𝑚) No.

Lantai

1

Lantai Atap

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24


H (m)

∆m arah Y (m)

∆m antar tingkat Y (m)

4

0,1442

0,0089

ξ . ∆m antar tingkat Y (m) 0,0498

3,3 3,3 3,3 3,3 3,3 4,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 6,1 4 4 4 4 4,2 3,4 2,8 0

0,1353 0,1278 0,1203 0,1128 0,1052 0,0977 0,0874 0,0797 0,0721 0,0647 0,0575 0,0505 0,0437 0,0371 0,0308 0,0274 0,0219 0,0159 0,0101 0,0049 0,0009 0,0003 0,0000

0,0075 0,0075 0,0075 0,0076 0,0075 0,0103 0,0077 0,0076 0,0074 0,0072 0,0070 0,0068 0,0066 0,0063 0,0034 0,0055 0,0060 0,0058 0,0052 0,0040 0,0006 0,0003 0,0000

0,0420 0,0420 0,0420 0,0426 0,0420 0,0577 0,0431 0,0426 0,0414 0,0403 0,0392 0,0381 0,0370 0,0353 0,0190 0,0308 0,0336 0,0325 0,0291 0,0224 0,0034 0,0017 0,0000

commit to user

Syarat ∆m (m)

Ket.

0,08

Aman

0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,09 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,12 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,07 0,06 0,00




Kinerja Batas Ultimate B1 1 3 4 Mezz

Lantai

6 Syarat ∆m (m) ∆m antar tingkat Y (m) ∆m antar tingkat X (m)

8 10 12 14 16 18 Atap 0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

Simpangan (m)

Gambar 4.7. Grafik Kontrol Kinerja Batas Ultimit Arah X dan Arah Y

Berdasarkan nilai kontrol batas layan dan batas ultimit struktur gedung sesuai SNI 03-1726-2002 yang ditampilkan dalam Tabel 4.15. - Tabel 4.17. menunjukan bahwa struktur gedung tersebut pada arah X maupun arah Y memenuhi dari batas yang disyaratkan.

commit to user



4.6.4.

Kontrol Partisipasi Massa

Tabel 4.19. Hasil dari Modal Partisipasi Massa Rasio Mode

Period

UX

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

1,778421 1,756257 1,28623 0,555847 0,46146 0,385762 0,302586 0,235935 0,19156 0,184191 0,136845 0,12731 0,110174 0,110171 0,108379 0,108376 0,106823 0,099098 0,095604 0,086127 0,086118 0,078572 0,077108 0,074378 0,072662 0,061091 0,05861 0,057683 0,055351 0,051775 0,047813 0,046069 0,044697 0,044191 0,044191

46,7343 1,4777 0,0001 17,3655 0,0776 0,1024 7,3284 0,1348 0,2315 2,7741 0,0801 2,7393 0 0 0,0006 0,0033 0,0158 1,0357 1,4909 0 0,0003 0,1114 0,0006 0,9469 0,3188 1,4519 0,2608 0,7755 0,5497 1,045 0,0262 0,0002 0,0612 0 0

UY

UZ

1,4552 0 43,9476 0 0,0376 0 0,0947 0 17,3313 0 3,692 0 0,1013 0 4,594 0 4,1888 0 0,557 0 2,2312 0 0,066 0 0 0 0 0 0,0001 0 0,0001 0 1,4196 0 1,5547 0 1,1739 0 0 0 0,0002 0 0,1069 0 0,0001 0 1,1588 0 2,6609 0 0,0006 0 0,0003 0 1,4264 0 0,256 0 0,7099 0 2,5698 0 0,0617 0 0,9908 0 0 0 0,0001 to user 0 commit

Sum UX 46,7343 48,212 48,2121 65,5776 65,6552 65,7576 73,086 73,2208 73,4524 76,2265 76,3066 79,046 79,046 79,046 79,0466 79,0498 79,0656 80,1013 81,5922 81,5922 81,5925 81,7039 81,7045 82,6514 82,9702 84,4221 84,6829 85,4584 86,0081 87,053 87,0793 87,0794 87,1406 87,1406 87,1406

Sum UY 1,4552 45,4028 45,4404 45,5351 62,8664 66,5585 66,6598 71,2539 75,4426 75,9996 78,2309 78,2969 78,2969 78,2969 78,2969 78,297 79,7166 81,2714 82,4453 82,4453 82,4455 82,5524 82,5524 83,7113 86,3722 86,3727 86,373 87,7994 88,0554 88,7653 91,3351 91,3968 92,3876 92,3876 92,3877

Sum UZ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Dilanjutkan

74 digilib.uns.ac.id Lanjutan


36 37 38 39 40 41 42

0,043191 0,043178 0,043164 0,042535 0,04252 0,042121 0,041298

0,1587 0,0209 0,0105 0,014 0,0664 4,7198 0,0001

0,7358 0,1321 0,0026 0,0003 0,0058 0,0076 0

0 0 0 0 0 0 0

87,2993 87,3201 87,3306 87,3446 87,411 92,1308 92,1309

93,1235 93,2556 93,2582 93,2585 93,2642 93,2719 93,2719

0 0 0 0 0 0 0

Sumber : Etabs Table Modal Partisipation Massa Ratio

Pada tabel 4.19. menunjukkan bahwa mode ke 27 mampu memenuhi syarat partisipasi massa (melampaui 90%) sesuai SNI 03-1726-2002 pasal 7.2.1. 4.6.5.

Level Kinerja Struktur (ATC-40)

Menurut ATC-40, batasan rasio drift adalah sebagai berikut :

Tabel 4.20. Batasan Rasio Drift Atap Menurut ATC-40. Perfomance Level Parameter Maksimum Total Drift Maksimum Total Inelastik Drift

IO

Damage Control

LS

0,01

0,01 s.d 0,02

0,02

0,005

0,005 s.d 0,015

No limit

Structural Stability 0,33

𝑉𝑖 𝑃𝑖

No limit

Sumber :Applied Technology Council, Seismic Evaluation and Retrofit Of Concrete Buildings,Report ATC-40,(Redwood City:ATC,1996),Table 8-4,p.8-19

Persamaan yang digunakan : Maksimal Drift =

𝐷𝑡 𝐻𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

Maksimal In-elastic Drift =

𝐷𝑡 −𝐷1 𝐻𝑡𝑜𝑡

Keterangan : Dt = displacement atap (paling atas) D1 = displacement lantai 1 (lantai diatas penjepitan lateral) commit to user



a.

Evaluasi kinerja arah X

Batasan rasio drift atap yang dievaluasi dengan analisis ragam spektrum respons pada gedung, dengan parameter maksimum total drift dan maksimum inelastik drift, maka : Tabel 4.21. Level Kinerja Struktur Arah X Dt (m) D1 (m) ht(m) Maksimum total drift (Dt / ht) Level kinerja Maksimum total inelastik drift {(Dt- D1)/ ht} Level kinerja b.

0,1185 0,0000 81,5 0,0015 Immediate Occupancy 0,0015 Immediate Occupancy

Evaluasi kinerja arah Y

Batasan rasio drift atap yang dievaluasi dengan analisis ragam spektrum respons pada gedung, dengan parameter maksimum total drift dan maksimum inelastik drift, maka :

Tabel 4.22. Level Kinerja Struktur Arah Y Dt (m) Db1(m) ht(m) Maksimum total drift (Dt / ht) Level kinerja Maksimum total inelastik drift {(Dt- D1)/ ht} Level kinerja

0,1442 0,0000 81,5 0,0018 Immediate Occupancy 0,0019 Immediate Occupancy

Hasil evaluasi level kinerja struktur sesuai Applied Technology Council 40 pada Tabel 4.21. dan Tabel 4.22., untuk nilai maksimum total drift dan nilai maksimum total inelastik drift pada arah X maupun Y termasuk dalam kategori level Immediate Occupancy (IO) yakni struktur bangunan aman, resiko korban jiwa dari kegagalan struktur tidak terlalu berarti, gedung tidak mengalami kerusakan berarti, dan dapat segera difungsikan/beroperasi kembali.

commit to user



4.7.

Grafik Simpangan Struktur Terhadap Beban Gempa

Displacement maksimum dan story drift maksimum akibat beban gempa dapat dilihat pada gambar-gambar di bawah ini :

Gambar 4.8. Displacement Akibat Beban Gempa Arah X

commit to user



Gambar 4.9. Displacement Akibat Beban Gempa Arah Y Dari gambar 4.8. dan 4.9. displacement pada lantai atap arah X = 0,1185 m dan arah Y = 0,1442 m.

commit to user



Gambar 4.10. Story Drift Akibat Beban Gempa Arah X

commit to user



Gambar 4.11. Story Drift Akibat Beban Gempa Arah Y

Dari gambar 4.10. dan 4.11. story drift pada lantai atap arah X = 0,0048m dan arah Y = 0,0089 m.

commit to user

Evaluation Performance of Building Structure with Response Spectrum Analysis using Software ETABS V 9.50 (Case Study : Solo Center Point Building)

Recommend Documents