Perubahan Nilai Simpangan Horisontal Bangunan Bertingkat Setelah Pemasangan Dinding Geser Pada Tiap Sisinya

Perubahan Nilai Simpangan Horisontal Bangunan Bertingkat Setelah Pemasangan Dinding Geser Pada Tiap Sisinya

The Change Of Drifts Value Of High Rise Building After The Shear Wall Installations On Each Of It Sides

TUGAS AKHIR Disusun untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar sarjana teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Disusun oleh : DIAN BUDHI WINANTO NIM. I 0105021

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010

Perubahan Nilai Simpangan Horisontal Bangunan Bertingkat Setelah Pemasangan Dinding Geser Pada Tiap Sisinya

The Change Of Drifts Value Of High Rise Building After The Shear Wall Installations On Each Of It Sides

TUGAS AKHIR Disusun untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar sarjana teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Disusun oleh : DIAN BUDHI WINANTO NIM. I 0105021 SKRIPSI Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan tim penguji pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Disetujui,

Pembimbing I

Pembimbing II

Ir. M u n a w a r HS NIP. 19470828 197603 1 001

Purnawan Gunawan, ST, MT NIP 19731209 199802 1 001

ABSTRAK Dian Budhi Winanto, 2010, Perubahan Nilai Simpangan Horisontal Bangunan Bertingkat Setelah Pemasangan Dinding Geser pada Tiap Sisinya, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Di seluruh dunia, gempa dapat terjadi ratusan kali setiap harinya. Suatu jaringan alat seismograph (alat untuk mencatat pergerakan tanah akibat gempa) yang terpasang di seluruh dunia, mendeteksi sekitar 1 juta gempa ringan terjadi setiap tahunnya. Gempa kuat di daerah pemukiman dapat menyebabkan banyak kerugian materi dan korban jiwa. Dalam 500 tahun terakhir, gempa telah menyebabkan jutaan korban jiwa di seluruh dunia, termasuk gempa yang terjadi akhir- akhir ini di beberapa daerah di Indonesia. Oleh karena itu pada daerah rawan gempa seperti Indonesia perlu dilakukan perencanaan yang menyeluruh terhadap desain bangunan tahan gempa. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi telah memunculkan salah satu solusi untuk meningkatkan kinerja struktur bangunan tingkat tinggi yaitu dengan pemasangan dinding geser dengan menggunakan komponen batas (boundary element) sebagai subsistem penahan beban lateral dari sistem struktur. Metode penelitian berupa analisis struktur baja 8 lantai dengan ukuran 30m x 50m tanpa dinding geser dan dengan dinding geser yang direncanakan sebagai pusat perdagangan. Perhitungan analisis struktur menggunakan perangkat lunak ETABS v.9.0. Hasil dari analisis ini adalah simpangan masing-masing tingkat, simpangan antar tingkat dan simpangan antar tingkat maksimum. Hasil analisis tersebut digunakan untuk mengontrol kinerja batas layan dan kinerja batas ultimit struktur. Hasil analisis menunjukan bahwa dengan penggunaan dinding geser dapat mengurangi simpangan horisontal (drift), simpangan antar tingkat dan waktu getar alami. Penggunaan dinding geser mampu mengurangi simpangan horisontal tingkat yaitu sebesar 83,96 % pada arah X dan 87,33 % pada Arah Y. Simpangan antar tingkat berkurang sebesar 79,33 % pada arah X dan 82,9 % pada Arah Y. Hal ini berarti bahwa penggunaan dinding geser dapat meningkatkan kekakuan, kekuatan dan stabilitas struktur. Kata kunci : Simpangan horisontal, dinding geser

ABSTRACT Dian Budhi Winanto, 2010, The Change Of Drifts Value Of High Rise Building After The Shear Wall Installations On Each Of It Sides. Civil Engineering Major Technique Faculty of Sebelas Maret University Surakarta. Earth quakes have been happened a hundreds everydays in all around of the world. An unit of seishmograph are installed to detect a million quakes that happen every days. This disaster can give a bad effect in matery and million death. In last of 500 years, quake caused a million death in all around of the world, so did in Indonesia at last. So in In the country like Indonesia need an over all quake resistant building design. The increase of science and technology knowing have been set a solution to increase the ability of high rise building with the installation of shear wall that use a boundary element as lateral resistant subsystem. Research methods using analysis of 8 floor steel structures with a size 30m x 50m without shearwalls and with shearwalls planned as a trade center. Calculation of structural analysis using ETABS software v.9.0. The results of this analysis is drift of each level, drift between the level and maximum drift between the level. The results of this analysis is used to control the limit performance counter and the limit performance ultimit of structure. Results of analysis showed that the use of shearwalls can reduce the drift of each level, drift between the level and time of natural vibration. The use of shear walls can reduce the level of the drift 83,96 % % in the X direction and 87,33 % in the Y direction. Drift between the level decreased 79,33 % in the X direction and 82,9 % in the Y direction. This means that the use of shear walls can increase the stiffness, strength and stability of the structure. Keywords : drift, shearwall

KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan.skripsi ini dengan baik. Adapun maksud dan tujuan penyusunan skripsi yang berjudul Perubahan Nilai Simpangan Horisontal Bangunan Bertingkat setelah Pemasangan Dinding Geser pada Tiap Sisinya adalah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam penyusunan skripsi ini, penulis banyak menerima bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu penyusun ucapkan terima kasih kepada : 1.

Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

2.

Pimpinan Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3.

Ir. Sofa Marwoto, selaku Dosen Pembimbing Akademik.

4.

Ir. Munawar HS, selaku Dosen Pembimbing Skripsi I.

5.

Purnawan Gunawan, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing Skripsi II.

6.

Kedua orang tua beserta keluarga penulis.

7.

Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Sipil angkatan 2005

8.

Semua pihak yang telah membantu penyusunan skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan keterbatasan dalam penyusunan skripsi ini, meski penulus telah berusaha maksimal. Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak, khususnya bagi penulis sendiri dan bagi semua civitas akademika Jurusan Teknik Fakultas Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta

Surakarta,

Januari 2010

Penyusun

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

i

HALAMAN PENGESAHAN

ii

HALAMAN MOTTO

iii

HALAMAN PERSEMBAHAN

iv

ABSTRAK

v

KATA PENGANTAR

vii

DAFTAR ISI

viii

DAFTAR NOTASI

xi

DAFTAR TABEL

xiii

DAFTAR GAMBAR

xv

BAB 1

PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang Masalah

1

1.2.

Rumusan Masalah

2

1.3.

Batasan Masalah

2

1.4.

Tujuan Penelitian

3

1.5. BAB 2

Manfaat Penelitian

3

DASAR TEORI 2.1.

Tinjauan Pustaka

4

2.2.

Konsep Dasar Perancangan

6

2.2.1.

Prosedur Desain

6

2.2.2.

Pembebanan

7

2.2.3.

Perancangan Tahan Gempa

8

2.2.4.

Simpangan Horisontal Drifts

17

2.3.

Dinding Geser Shear wall

17

2.3.1.

18

Perilaku Material Dan Elemen Dinding Geser Sebagai Struktur Beton

BAB 3

2.3.2.

Konsep Desain Dinding Geser

2.3.3.

Penulangan shear wall

2.3.4.

Jenis- Jenis Dinding Geser

18 19 22

METODOLOGI PENELITIAN 3.1.

3.2.

Model Struktur

23

3.1.1.

Model Struktur Tanpa Dinding Geser

23

3.1.2.

Model Struktur Dengan Dinding Geser

25

Metodologi Penelitian

26

3.2.1.

Metodologi Penelitian

26

3.2.2.

Tahapan Penelitian

26

3.2.3. BAB 4

Flowchart

ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1.

Analisis

29

4.2.

Struktur Gedung Tanpa Dinding Geser

29

4.2.1.

Permodelan Gedung

29

4.2.2.

Beban- beban

31

4.3.

4.4.

4.5.

Kontrol Stabilitas Gedung

44

4.3.1.

Kinerja Batas Layan Struktur Gedung

44

4.3.2.

Kinerja Batas Ultimit Struktur Gedung

45

Struktur Gedung Dipasang Shearwall

46

4.4.1

Permodelan

46

4.4.2

Beban Gempa

47

Kontrol Stabilitas Gedung

56

4.5.1.

Kinerja Batas Layan Struktur Gedung

56

4.5.2

Kinerja Batas Ultimit Struktur Gedung

57

4.6. Rekapitulasi 4.7. Kontrol Portal

BAB 5

28

57 59

4.7.1.

Kontrol Stabilitas Momen

59

4.7.2.

Kontrol terhadap axial

61

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1

Kesimpulan

62

5.2

Saran

62

DAFTAR PUSTAKA

xvii

LAMPIRAN

xviii

DAFTAR NOTASI A

: Luas dimensi profil batang

Am

: Percepatan respons maksimum

B

: Panjang gedung pada arah gempa yang ditinjau

C1

: Faktor respons gempa yang didapat dari spektrum respons gempa Rencana

di

: Simpangan tingkat

E

: Modulus elastisitas

En

: Beban gempa nominal

Fi

: Beban-beban gempa nominal statik ekuivalen yang menangkap pada pusat massa lantai tingkat

Fy

: Tegangan leleh profil batang

g

: Percepatan gravitasi

H

: Tinggi puncak bagian utama struktur

Hw

: Tinggi dinding geser

I

: Faktor keutamaan gedung

I1

: Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung

I2

: Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian umur gedung tersebut

kc

: Faktor panjang tekuk

L

: Lebar rangka berpenopang

Lb

: Panjang batang penopang diagonal

Le

: Panjang efektif dari penopang diagonal

Leq

: Pusat berat massa

Ln

: Beban hidup nominal

lw

: Lebar dinding geser

R

: Faktor reduksi gempa

Rn

: Kekuatan nominal struktur gedung

Ru

: Kekuatan ultimit struktur gedung

t

: Tebal penampang

T

: Waktu getar alami struktur gedung

T1

: Waktu getar alami fundamental

Tc

: Waktu getar alami sudut

TRayleigh

: Waktu getar alami fundamental yang ditentukan dengan rumus Rayleigh

V

: Beban geser dasar nominal statik ekuivalen

Wi

: Berat lantai tingkat

Wt

: Berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai

Zi

: Ketinggian lantai tingkat diukur dari taraf penjepitan lateral

 H1

: Geser tingkat akibat beban lateral



: Deformasi lateral

δm

: Simpangan antar tingkat



: Faktor reduksi kekuatan



: Faktor beban



: Koefisien yang membatasi waktu getar alami fundamental struktur

ξ

: Faktor pengali simpangan struktur antar tingkat akibat pembebanan gempa nominal pada kinerja batas ultimit

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Tabel 2.2 Tabel 2.3. Tabel 2.4.

Faktor Keutamaan (I) untuk berbagai kategori gedung dan bangunan Parameter daktilitas struktur gedung Klasifikasi Sistem Struktur, Sistem Pemikul Beban Gempa, Faktor Modifikasi Respons, R, dan faktor kuat cadang struktur, Ω0. Koefisien ζ yang membatasi waktu getar alami fundamental struktur

Tabel 4.1

Beban Angin pada Arah x dan Arah y

Tabel 4.2.

Berat Lantai 1

Tabel 4.3.

Berat Lantai 2-5

Tabel 4.4.

Berat Lantai 6

Tabel 4.5.

Berat Lantai 7

9 11 12 14 35 36 37 37 38

39

Tabel 4.6.

Berat Lantai 8

Tabel 4.7.

Beban Tereduksi

Tabel 4.8.

Distribusi Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen

Tabel 4.9.

Perhitungan T Rayleigh arah X

Tabel 4.10

Perhitungan T Rayleigh arah Y

Tabel 4.11

Simpangan Horisontal Arah X

Tabel 4.12

Simpangan Horisontal Arah Y

44

Tabel 4.13

Kontrol Gedung Arah X

45

Tabel 4.14.

Kontrol Gedung Arah Y

Tabel 4.15.

Berat Mati Lantai 1

45 47

Tabel 4.16.

Berat Mati Lantai 2-5

48

Tabel 4.17.

Berat Mati Lantai 6

Tabel 4.18.

Berat Mati Lantai 7

48 49

Tabel 4.19.

Berat Mati Lantai 8

Tabel 4.20.

Beban Tereduksi

Tabel 4.21.

Distribusi Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen

53

Tabel 4.22

Perhitungan T Rayleigh arah X

Tabel 4.23

Perhitungan T Rayleigh arah Y

54 54

Tabel 4.24

Distribusi Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen

55

Tabel 4.25

Simpangan Horisontal Arah X

56

Tabel 4.26

Simpangan Horisontal Arah y

56

Tabel 4.27

Kontrol Gedung Arah X

Tabel 4.28.

Kontrol Gedung Arah Y

57 57

40 42 39 43 44

50 51

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.

Kestabilan Struktur Portal

6

Gambar 2.2.

Faktor Respons Gempa berdasarkan Wilayah Gempa

9

Gambar 2.3.

Defleksi Lateral

10

Gambar 2.4

Kerjasama Struktur Rangka Dengan Dinding Geser

18

Gambar 3.1.

Denah struktur tanpa shearwall

22

Gambar 3.2.

Model 3 dimensi struktur tanpa shearwall

22

Gambar 3.3.

Denah struktur dengan shearwall

23

Gambar 3.4.

Model 3 dimensi struktur dengan shearwall

23

Gambar 3.5.

Diagram Alir

28

Gambar 4.1.

Denah struktur tanpa shear wall

31

Gambar 4.2.

Beban Angin

34

Gambar 4.3.

Respon Spektrum Gempa Rencana

41

Gambar 4.4.

Denah Gedung Dengan Shear Wall

46

Gambar 4.5.

Model 3 dimensi struktur dengan shearwal

46

Gambar 4.6.

Respon Spektrum Gempa Rencana

52

Gambar 4.7.

Diagram Perbandingan Nilai Simpangan Horisontal Portal X

58

Diagram Perbandingan Nilai Simpangan Horisontal Portal Y Gambar 4.8.

Nilai Zx Berdasarkan Profil Baja

58

Nomogram Untuk Mencari K Gambar 4.9.

59

Gambar 4.10.

61

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Masalah

Di seluruh dunia, gempa dapat terjadi ratusan kali setiap harinya. Suatu jaringan alat seismograph (alat untuk mencatat pergerakan tanah akibat gempa) yang terpasang di seluruh dunia, mendeteksi sekitar 1 juta gempa ringan terjadi setiap tahunnya. Gempa kuat di daerah pemukiman dapat menyebabkan banyak kerugian materi dan korban jiwa. Dalam 500 tahun terakhir, gempa telah menyebabkan jutaan korban jiwa di seluruh dunia, termasuk gempa yang terjadi akhir- akhir ini di beberapa daerah di Indonesia.

Persiapan-persiapan yang memadai seperti pendidikan atau sosialisasai mengenai bahaya gempa, perancangan keselamatan saat terjadi gempa, perkuatan struktur bangunan yang sudah berdiri dan desain struktur bangunan tahan gempa, dapat mengurangi jumlah korban jiwa dan kerusakan infrastruktur yang disebabkan oleh gempa.

Semakin tinggi bangunan semakin rawan bangunan tersebut dalam menahan gaya lateral, terutama gaya gempa. Gaya lateral ini dapat menyebabkan simpangan horisontal. Jika nilai simpangan ini melebihi batas aman, tentu saja bangunan dapat runtuh. Oleh karena itu pada daerah rawan gempa seperti Indonesia perlu dilakukan perencanaan yang menyeluruh terhadap desain bangunan tahan gempa. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi telah memunculkan salah satu solusi untuk meningkatkan kinerja struktur bangunan tingkat tinggi yaitu dengan pemasangan dinding geser dengan menggunakan komponen batas (boundary element) sebagai subsistem penahan beban lateral dari sistem struktur. Dinding geser dipasang untuk menambah kekakuan struktur dan menyerap gaya geser yang besar seiring dengan semakin tingginya struktur. Komponen batas berfungsi untuk menahan gaya vertikal dari tributrary area dinding geser, sehingga panel dinding geser dapat menjadi lebih tipis.

Untuk membuktikan perubahan nilai simpangan horisontal, maka diperlukan adanya suatu penelitian lebih lanjut. Penelitian ini mencoba untuk membandingkan besarnya drift struktur baja tahan gempa akibat pembebanan angin dan gempa pada stuktur baja sebelum dan sesudah dipasang shearwall. Gedung dapat dikatakan aman apabila nilai simpangan tidak melampaui kinerja batas layan gedung dan kinerja batas ultimit.

1.2

Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang dapat diambil dari uraian diatas adalah bagaimana perubahan drift struktur baja tahan gempa akibat pembebanan aksial maupun lateral karena pemasangan dinding geser.

1.3

Batasan Masalah

Batasan Masalah dalam penelitian ini adalah : a. Penelitian berupa analisis gedung struktur baja dengan tambahan pengaku dinding geser b. Perletakan Dinding geser tidak simetris c.

Struktur bangunan dianalisis terhadap gaya gempa di Zone 4 berdasarkan SNI-17262002 pada tanah keras.

d. Peraturan yang digunakan selain SNI-1726-2002, antara lain : LRFD dan SNI 1729 BAJA. e.

Analisis struktur ditinjau dalam 3 dimensi menggunakan bantuan software ETABS v.9.0

1.4

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perubahan drift struktur baja tahan gempa akibat pembebanan lateral (beban angin atau beban gempa) dan beban gravitasi (beban hidup dan beban mati) pada stuktur baja sebelum dan sesudah dipasang shearwall.

1.5

Manfaat Penelitian

a. Manfaat teoritis Pengembangan ilmu pengetahuan di bidang teknik sipil khususnya dalam struktur portal 3 dimensi baja dengan penambahan shearwall dalam pengaruhnya terhadap nilai simpangan horisontal (drift).

b. Manfaat praktis

Dengan mengetahui pengaruh penggunaan shear wall, diharapkan dapat digunakan sebagai salah satu alternatif penyelesaian terhadap struktur bangunan bertingkat pada suatu wilayah dengan kekuatan gempa tertentu.

BAB 2 DASAR TEORI

2.1

Tinjauan Pustaka

Pada dasarnya setiap system struktur pada suatu bangunan merupakan penggabungan berbagai elemen struktur secara tiga dimensi yang cukup rumit. Fungsi utama dari sistem struktur adalah memikul secara aman dan efektif beban yang bekerja pada bangunan serta menyalurkannya ke tanah melalui fondasi. Beban yang bekerja pada bangunan terdiri dari beban vertikal, horisontal, dan beban lain. Hal yang penting pada struktur bangunan tinggi adalah stabilitas dan kemampuannya untuk menahan gaya lateral, baik yang disebabkan oleh angin dan gempa bumi. Beban angin lebih terkait pada dimensi ketinggian bangunan, sedangkan beban gempa lebih terkait pada masa bangunan.(Jimmy, 2004)

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 sulit di dalam perencanaan struktur yang merupakan gabungan dari elemen-elemen. Untuk memperjelas mengenai kestabilitas struktur akan diilustrasikan dalam Gambar 2.1

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 (drift) yang berlebihan yang dapat menyebabkan keruntuhan. Menurut 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 brerkurang sehingga simpangan yang dihasilkan lebih kecil. Cara kedua adalah dengan menggunakan dinding geser. Elemennya merupakan elemen permukaan bidang kaku, yang tentunya dapat menahan deformasi akibat beban horisontal dan 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.

Δ

(a) Susunan kolom dan balok

(b) Ketidakstabilan terhadap beban horizontal

(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

2.2

Konsep Dasar Perancangan

2.2.1. Prosedur Desain Prosedur desain dapat dianggap terdiri dari dua bagian, yaitu : desain fungsional dan kerangka kerja struktural. Secara garis besar, prosedur desain secara iteratif dapat digambarkan sebagai berikut : a. Perencanaan. Penenetuan fungsi –fungsi yang akan dilayani oleh struktur yang bersangkutan b. Konfigurasi struktur pendahuluan. Susunan dari elemen- elemen yang akan melayani fungsi pada langkah 1. c. penentuan beban – beban yang harus dipikul d. pemilihan batang pendahuluan e. Analisis f.

Evaluasi

g. redesain

h. Keputusan akhir

2.2.2. Pembebanan Gedung menerima beban-beban, bukan hanya beban secara lateral. Namun, beban gravitasi. Untuk itu beban tersebut harus dijabarkan dan dikelompokkan untuk memudahkan analisis. a. Beban – beban Beban –beban yang akan ditanggung oleh suatu struktur atau elemen struktur tidak selalu dapat diramalkan dengan tepat sebelumnya. Bahakan, jika beban-beban tersebut telah diketahui dengan baik pada salah satu lokasi pada sebuah struktur tertentu, distribusi bebannya dari elemen yang satu ke elemen yang lain pada keseluruhan struktur biasanya masih membutuhkan asumsi dan pendekatan. Dalam bagian-bagian ini akan dibicarakan beberapa jenis beban yang paling dikenal. Adapun beban yang bekerja pada struktur antara lain : 1) Beban mati Beban mati merupakan beban gaya berat pada suatu posisi tertentu. Beban ini disebut demikian karena bekerja terus menerus menuju arah bumi pada saat struktur telah berfungsi. 2) Beban mati tambahan Beban mati tambahan merupakan beban yang disebabkan oleh elemen – elemen tambahan non struktural pada suatu gedung, seperti: plafond, partisi, tembok pasangan bata, instalasi listrik, dan lain lain. 3) Beban hidup

Beban gravitasi yang bekerja pada saat struktur telah berfungsi, namun berveriasi dalam besar dan lokasinya, disebut beban hidup. Contohnya adalah beban orang, furnitur, perkakas yang dapat bergerak, kendaraan, dan barang- barang yang disimpan. 4) Beban hidup atap atap memikul beberapa beban hidup antara lain : beban hujan dan beban perawatan. Untuk beban hujan berdasarkan SNI besarnyan sebesar 0,1 t/m2 sedangkan untuk beban perawatan sebesar 0,02 t/m2 5) beban angin 6) Beban Gempa

b. Kombinasi Pembebanan Berdasarkan pembebanan yang ada maka digunakan kombinasi dengan Persamaan 2.1 – 2.6: 1) 1,4 DL

(2.1)

2) 1,2 DL + 1,6 LL + 0,5 La

(2.2)

3) 1,2 DL + 1,6 La + 0,5 LL

(2.3)

4) 1,2 DL + 1,3 WL + 0,5 LL + 0,5 La

(2.4)

5) 1,2 DL + 0,8 LL ± 2.8 E

(2.5)

6) 0,9 DL ±2,8 E

(2.6)

Keterangan: DL

:

adalah beban mati yang disebabkan oleh berat elemen struktur dan beban tetap pada struktur.

LL

:

adalah pengaruh beban hidup akibat pengguna gedung dan peralatan bergerak.

La

:

adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak.

WL

:

adalah beban angin.

E

:

adalah beban gempa yang ditentukan menurut SNI 03-1726-2002.

2.2.3. Perancangan Tahan Gempa Tujuan perencanaan struktur adalah untuk menghasilkan suatu struktur yang stabil, cukup kuat, mampu-layan, awet, dan memenuhi tujuan-tujuan lainnya seperti ekonomi dan kemudahan pelaksanaan.

a. Gempa rencana dan kategori gedung

Gempa Rencana ditetapkan mempunyai perioda ulang 500 tahun, agar probabilitas terjadinya terbatas pada 10% selama umur gedung 50 tahun. Sehingga diharapkan, struktur gedung secara keseluruhan masih berdiri, walaupun sudah berada dalam kondisi di ambang keruntuhan. b. Keutamaan gedung

Untuk berbagai kategori gedung, bergantung pada probabilitas terjadinya keruntuhan struktur gedung selama umur gedung dan umur gedung tersebut yang diharapkan, pengaruh Gempa Rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu Faktor Keutamaan I menurut Persamaan 2.7 : I

=

I1 I2

(2.7)

di mana I1 adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung, sedangkan I2 adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian umur gedung tersebut. Faktor-faktor Keutamaan I1, I2 dan I ditetapkan menurut Tabel 2.1

Tabel 2.1

Faktor Keutamaan I untuk berbagai kategori gedung dan bangunan Faktor Keutamaan Kategori gedung

I1

I2

I

Gedung umum seperti untuk penghunian,

1,0

1,0

1,0

Monumen dan bangunan monumental

1,0

1,6

1,6

Gedung penting pasca gempa seperti rumah

1,4

1,0

1,4

Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya

1,6

1,0

1,6

Cerobong, tangki di atas menara

1,5

1,0

1,5

Catatan : Untuk semua struktur bangunan gedung yang ijin penggunaannya diterbitkan sebelum berlakunya Standar ini maka Faktor Keutamaam, I, dapat dikalikan 80%.

c. Daktilitas struktur bangunan dan pembebanan gempa nominal

Faktor daktilitas struktur gedung  adalah rasio antara simpangan maksimum struktur gedung akibat pengaruh Gempa Rencana pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan m dan simpangan struktur gedung pada saat terjadinya pelelehan pertama y, nilai  harus lebih besar atau sama dengan satu. Nilai  didapatkan dari Persamaan 2.8 :

1,0   

m  m y

(2.8)

Dalam persamaan di atas  = 1,0 adalah nilai faktor daktilitas untuk struktur gedung yang berperilaku elastik penuh, sedangkan

m adalah nilai faktor

daktilitas maksimum yang dapat dikerahkan oleh sistem struktur gedung yang bersangkutan. Apabila Ve adalah pembebanan maksimum akibat pengaruh Gempa Rencana yang dapat diserap oleh struktur gedung elastik penuh dalam kondisi di ambang keruntuhan dan Vy adalah pembebanan yang menyebabkan pelelehan pertama di dalam struktur gedung, maka dengan asumsi bahwa struktur gedung daktail dan struktur gedung elastik penuh akibat pengaruh Gempa Rencana menunjukkan

simpangan maksimum m yang sama dalam kondisi di ambang keruntuhan, maka berlaku Persamaan 2.9, yaitu :

Vy



Ve 

(2.9)

di mana  adalah faktor daktilitas struktur gedung. Apabila Vn adalah pembebanan gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana yang harus ditinjau dalam perencanaan struktur gedung, maka berlaku Persamaan 2.10, yaitu : Vn



Vy f1



Ve R

(2.10)

di mana f1 adalah faktor kuat lebih beban dan bahan yang terkandung di dalam struktur gedung dan nilainya ditetapkan seperti dalam persamaan 2.11 sebesar :

f1  1,6

(2.11)

dan R disebut faktor reduksi gempa menurut Persamaan 2.12 adalah sebagai berikut : (2.12)

1,6  R   f1  R m

Dalam pers.(6) R = 1,6 adalah faktor reduksi gempa untuk struktur gedung yang berperilaku elastik penuh, sedangkan Rm adalah faktor reduksi gempa maksimum yang dapat dikerahkan oleh sistem struktur yang bersangkutan. Dalam Tabel 2.2 dicantumkan nilai R untuk berbagai nilai  yang bersangkutan, dengan ketentuan bahwa nilai  dan R tidak dapat melampaui nilai maksimumnya. Tabel 2.2 Parameter daktilitas struktur gedung Taraf kinerja struktur Elastik penuh



R

1,0

1,6

1,5 2,0

2,4 3,2

2,5

4,0

Taraf kinerja struktur

Daktail parsial

Daktail penuh



R

3,0

4,8

3,5

5,6

4,0

6,4

4,5

7,2

5,0

8,0

5,3

8,5

Nilai faktor daktilitas struktur gedung  di dalam perencanaan struktur gedung dapat dipilih menurut kebutuhan, tetapi tidak boleh diambil lebih besar dari nilai faktor daktilitas maksimum m yang dapat dikerahkan oleh masing-masing sistem atau subsistem struktur gedung. Dalam Tabel 2.3 ditetapkan nilai m yang dapat dikerahkan oleh beberapa jenis sistem dan subsistem struktur gedung, berikut faktor reduksi maksimum Rm yang bersangkutan.

Tabel 2.3. Klasifikasi Sistem Struktur, Sistem Pemikul Beban Gempa, Faktor

Modifikasi Respons, R, dan faktor kuat cadang struktur, Ω0.

Apabila dalam arah pembebanan gempa akibat pengaruh Gempa Rencana sistem struktur gedung terdiri dari beberapa jenis subsistem struktur gedung yang berbeda, faktor reduksi gempa representatif dari struktur gedung itu untuk arah pembebanan gempa tersebut, dapat dihitung sebagai nilai rata-rata berbobot dengan gaya geser dasar yang dipikul oleh masing-masing jenis subsistem sebagai besaran pembobotnya menurut persamaan : 

R

 Vs  Vs / R s

(2.13)

di mana Rs adalah nilai faktor reduksi gempa masing-masing jenis subsistem struktur gedung dan Vs adalah gaya geser dasar yang dipikul oleh masing-masing jenis subsistem struktur gedung tersebut, dengan penjumlahan meliputi seluruh jenis subsistem struktur gedung yang ada. Metoda ini hanya boleh dipakai, apabila rasio antara nilai-nilai faktor reduksi gempa dari jenis-jenis subsistem struktur gedung yang ada tidak lebih dari 1,5. Untuk jenis subsistem struktur gedung yang tidak tercantum dalam Tabel 2.2, nilai faktor daktilitasnya dan faktor reduksi gempanya harus ditentukan dengan cara-cara rasional, misalnya dengan menentukannya dari hasil analisis beban dorong statik (static push-over analysis). d. Waktu Getar Alami Waktu

getar

alami

struktur

gedung

dapat

dihitung

dengan

rumus-rumus

pendekatan sebagai berikut : 1)

Untuk struktur-struktur gedung berupa portal-portal tanpa unsur pengaku yang dapat membatasi simpangan :

2)

T = 0.085. H0.75

untuk portal baja

(2.14)

T = 0.060. H0.75

untuk portal beton

(2.15)

Untuk struktur gedung yang lain : T = 0.090. H. B(-0,5)

dimana : T : waktu getar gedung pada arah yang ditinjau (detik) B : panjang gedung pada arah gempa yang ditinjau (meter)

(2.16)

H : tinggi puncak bagian utama struktur (meter)

e. Pembatasan Waktu Getar Alami Fundamental Pemakaian struktur bangunan gedung yang terlalu fleksibel sebaiknya dihindari dengan membatasi nilai waktu getar fundamentalnya. Pembatasan waktu getar fundamental dari suatu struktur gedung dimaksudkan untuk: 1) Untuk mencegah Pengaruh P-Delta yang berlebihan. 2) untuk mencegah simpangan antar-tingkat yang berlebihan pada taraf pembebanan gempa yang menyebabkan pelelehan pertama, yaitu untuk menjamin kenyamanan penghunian dan membatasi kemungkinan terjadinya kerusakan struktur akibat pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan, maupun kerusakan nonstruktural. 3) untuk mencegah simpangan antar-tingkat yang berlebihan pada taraf pembebanan gempa maksimum, yaitu untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur yang menelan korban jiwa manusia; 4) untuk mencegah kekuatan (kapasitas) struktur terpasang yang terlalu rendah, mengingat struktur gedung dengan waktu getar fundamental yang panjang menyerap beban gempa yang rendah (terlihat dari Diagram Spektrum Respons), sehingga gaya internal yang terjadi di dalam unsur-unsur struktur menghasilkan kekuatan terpasang yang rendah. 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

(2.17)

di mana koefisien ζ ditetapkan menurut Tabel 2.4. Tabel 2.4. Koefisien  yang membatasi waktu getar alami fundamental struktur Wilayah Gempa



1

0,20

2

0,19

3

0,18

4

0,17

5

0,16

6

0,15

Sumber : SNI-1726-2002 hal. 24

f. 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. Berdasarkan SNI 031729-2002 pasal 15.11.2.3 menyatakan 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 tadi tetapi efektifitasnya hanya sebesar minimal 30% tapi tidak lebih dari 70%. Gaya gempa terletak di pusat massa lantai-lantai tingkat.

g. Faktor Respons Gempa

Nilai respons gempa rencana dihitung dengan menggunakan Gambar 2.2

Wilayah Gempa 4

0.85

C 0.70

0.85 (Tanah lunak) T

C

0.60

0.42 (T anah sedang) T

C

0.30 (Tanah keras) T

C 0.34 0.28 0.24

0

0.2

0.5 0.6

1.0

2.0

T

3.0

Gambar 2.2 Faktor Respons Gempa berdasarkan Wilayah Gempa

h. Beban Gempa Nominal Statik Ekuivalen Besarnya beban geser nominal statik ekuivalen (V) yang terjadi di tingkat dasar dapat dihitung menurut Persamaan 2.18 V

C1 I Wt R

(2.18)

di mana C1 adalah nilai Faktor Respons Gempa yang didapat dari Spektrum Respons Gempa Rencana menurut Gambar 2.4 untuk waktu getar alami fundamental T1, sedangkan Wt adalah berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai. Beban geser dasar nominal V menurut Persamaan 2.18 harus dibagikan sepanjang tinggi struktur gedung menjadi beban-beban gempa nominal statik ekuivalen Fi yang menangkap pada pusat massa lantai tingkat ke-i menurut Persamaan 2.19

Fi 

W j .Z j

V

n

W .Z i

(2.19)

i

i 1

i.

Analisis Ragam Spektrum Respons

Suatu cara analisis untuk menentukan respons dinamik struktur gedung 3 dimensi yang berperilaku elastik penuh terhadap pengaruh suatu gempa melalui suatu metoda analisis yang dikenal dengan analisis ragam spektrum respons, di mana respons dinamik total struktur gedung tersebut didapat sebagai superposisi dari respons dinamik maksimum masing-masing ragamnya yang didapat melalui spektrum respons Gempa Rencana.

Apabila untuk analisis 3D sumbu-sumbu koordinat diambil sejajar dengan arah sumbusumbu utama denah struktur, kemudian dilakukan analisis vibrasi bebas, maka pada struktur gedung beraturan gerak ragam pertama akan dominan dalam translasi dalam arah salah satu sumbu utamanya, sedangkan gerak ragam kedua akan dominan dalam translasi dalam arah sumbu utama lainnya. Dengan demikian, struktur 3D gedung beraturan praktis berperilaku sebagai struktur 2D dalam masing-masing arah sumbu utamanya. pengaruh gempa pada struktur gedung beraturan dengan menerapkan metoda Analisis Ragam dapat dianggap seolah-olah berupa beban gempa statik ekuivalen yang dihitung sebagai respons dinamik ragam fundamentalnya saja.

j. Kinerja Struktur Gedung 1) 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 non-struktur 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 boleh melampaui 1 = 0,03/R kali tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm, bergantung yang mana yang nilainya terkecil. 2) Kinerja Batas Ultimit Kinerja batas ultimit struktur gedung ditentukan oleh simpangan dan simpangan antartingkat 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 (delatasi). Simpangan dan simpangan antar-tingkat ini

harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa nominal, dikalikan dengan suatu faktor pengali ξ sebagai berikut :

a)

Untuk struktur gedung beraturan didefinisikan dalam Persamaan 2.20 ξ = 0.7 R

b)

(2.20)

Untuk struktur gedung tidak beraturan factor pengali didapatkan melalui Persamaan 2.21



0.7.R FaktorSkala

(2.21)

di mana 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.

2.2.4. Simpangan Horisontal Drifts Besarnya sinpangan horisontal (drift) harus dipertimbangkan sesuai dengan peraturan yang berlaku, yaitu untuk kinerja batas layan struktur dan kinerja batas ultimit. Menurut McCormac (1981 ) menyatakan bahwa simpangan strukutur dapat dinyatakan dalam bentuk Drift Indeks. Simpangan horisontal dapat terjadi karena adanya gaya lateral, seperti terlihat pada Gambar 2.4 Δ

Gambar 2.4. Defleksi Lateral

2.3. Dinding Geser Shear wall

Berdasarkan SNI 1726 2002 dinding geser dibedakan menjadi 2 macam : a. Dinding Geser Beton Bertulang Kantilever

Dinding geser beton bertulang kantilever merupakan suatu subsistem struktur

gedung yang fungsi utamanya adalah untuk memikul beban geser akibat pengaruh Gempa Rencana, yang runtuhnya disebabkan oleh momen lentur (bukan oleh gaya geser) dengan terjadinya sendi plastis pada kakinya, di mana nilai momen lelehnya dapat mengalami peningkatan terbatas akibat pengerasan regangan. Rasio antara tinggi dan lebar dinding geser tidak boleh kurang dari 2 dan lebar tersebut tidak boleh kurang dari 1,5 m. b. Dinding Geser Beton Bertulang Berangkai dinding geser beton bertulang berangkai suatu subsistem struktur gedung yang fungsi utamanya adalah untuk memikul beban geser akibat pengaruh Gempa Rencana, yang terdiri dari dua buah atau lebih dinding geser yang dirangkaikan oleh balok-balok perangkai dan yang runtuhnya terjadi dengan sesuatu daktilitas tertentu oleh terjadinya sendi-sendi plastis pada ke dua ujung balok-balok perangkai dan pada kaki semua dinding geser, di mana masing-masing momen lelehnya dapat mengalami peningkatan hampir sepenuhnya akibat pengerasan regangan. Rasio antara bentang dan tinggi balok perangkai tidak boleh lebih dari 4.

2.3.1. Perilaku Material Dan Elemen Dinding Geser Sebagai Struktur Beton Modulus Young atau modulus elastisitas beton (Ec) bisa diambil sebesar 4700

f ' c MPa, dimana f’c merupakan kuat tekan beton dalam Mpa. Nilai

regangan beton pada tegangan maksimum kira-kira 0,002 untuk semua mutu beton. Bentuk penurunan percabangan kurva tegangan-regangan bervariasi sesuai tulangan melintang yang terpasang.

2.3.2. Konsep Desain Dinding Geser Dalam menahan gaya, dinding geser bekerja sama dengan komponen rangka struktur agar mampu menahan gaya lateral maupun gaya lain yang bekerja secara optimum. Kerja sama struktur tersebut adalah sebagai berikut : a. sistem rangka gedung yaitu sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul dinding

geser atau rangka bressing. Untuk sistem rangka gedung dengan dinding geser beton bertulang sebagai elemen penahan beban lateral memiliki nilai R = 5,5. b. sistem ganda, yang terdiri dari: 1) rangka ruang yang memikul seluruh beban gravitasi, 2) 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, 3) kedua sistem harus direncanakan untuk memikul secara bersama-sama seluruh beban lateral dengan memperhatikan interaksi /sistem ganda. Kerjasama anatara struktur rangka dengan dindin geser dapat dilihat dalam Gambar 2. 5 berikut

Gambar 2.5 kerjasama struktur rangka dengan dinding geser

2.3.3. Penulangan shear wall Menurut konsep gaya dalam, dinding geser didesain berdasarkan gaya dalam yang terjadi akibat beban gempa. Gaya dalam yang terjadi berupa Vu dan Mu menjadi dasar desain dalam konsep ini. Konsep desain dinding geser berdasarkan gaya dalam mengacu pada SNI Beton 2847-2002. Geser rencana dinding struktur diperoleh dari analisa beban lateral dengan load factor yang sesuai sedangkan kuat geser nominal, Vn dinding struktural harus memenuhi Persamaan 2.22:

Vn  acv ( f ' c   n f y )

(2.22)

Di mana : acv adalah luas penampang total dinding struktural. Sedangkan, nilai koefisien α

c

berdasarkan Persamaan 2.23 dan 2.24 koefisien α c = ¼ untuk

α c = 1/6 untuk

hw

lw

hw

lw

≥ 1,5

(2.23)

≥2

(2.24)

dimana hw adalah tinggi sedangkan lw merupakan lebar dari shear wall. ρn merupakan rasio penulangan horizontal. Kuat geser nominal sistem dinding struktural yang secara bersama-sama memikul beban lateral tidak boleh diambil melebihi Persamaan 2.25, yaitu

Vn  2 a cv 3

f 'c ,

(2.25)

dan kuat geser nominal tiap dinding individual tidak boleh diambil melebihi Persamaan 2.26, yaitu

Vn  5 a cp 6

(2.26)

f 'c

dengan acp adalah luas penampang dinding yang ditinjau. Dinding juga harus mempunyai tulangan geser tersebar yang memberikan tahanan dalam dua arah orthogonal pada bidang dinding. Apabila rasio

hw

lw

tidak melebihi 2, rasio penulangan vertikal ρv tidak

boleh kurang daripada rasio penulangan horisontal ρn. Komponen batas atau boundary element pada dinding harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: a. Komponen batas harus menerus secara horizontal dari sisi serat tekan terluar sejarak tidak kurang daripada (c – 0,1 ) dan c/2. b. Pada daerah penampang berflens, komponen batas harus mencakup lebar efektif flens pada sisi tekan dan harus menerus setidak-tidaknya 300 mm kedalam web.

c. Tulangan transversal komponen batas khusus harus memenuhi persyaratan berikut: 1)

Rasio volumetrik tulangan spiral atau sengkang cincin, ρs, tidak boleh kurang dari Persamaan 2.27:

 s  0,12( f ' c / f yh )

(2.27)

Dimana f’c merupakan mutu beton sedangkan fyh merupakan kuat leleh baja. 2)

Luas total penampang sengkang tertutup persegi Ash tidak boleh kurang dari Persamaan 2.28:

Ash  0,09( shc f ' c / f yh )

(2.28)

Dimana s merupakan spasi sengkang, hc merupakan tinggi.

d. Tulangan transversal harus berupa sengkang tunggal atau tumpuk. Tulangan pengikat silang dengan diameter dan spasi yang sama dengan diameter dan spasi sengkang tertutup bisa digunakan. Tiap ujung tulangan pengikat silang harus terkait pada tulangan longitudinal terluar.

e. Tulangan transversal harus diletakan dengan spasi tidak lebih daripada satu perempat dari dimensi terkecil komponen struktur, enam kali diameter tulangan longitudinal, dan sx sesuai dengan Persamaan 2.29 berikut ini:

s x  100 

350  hx 3

(2.29)

Dimana hx merupakan jarak vertical. Nilai tidak perlu lebih besar daripada 150 mm dan tidak perlu lebih kecil daripada 100 mm.

f. Tulangan pengikat silang tidak boleh dipasang dengan spasi lebih daripada 350 mm dari sumbu ke sumbu dalam arah tegak lurus sumbu komponen struktur (boundary element). g. Tulangan transversal komponen batas khusus pada dasar dinding struktural harus dipasang menerus ke dalam fondasi setidak-tidaknya sejarak panjang penyaluran tulangan utama terbesar pada komponen batas khusus tersebut kecuali bila komponen batas tersebut berhenti pada fondasi telapak atau pelat,

yang mana tulangan transversal komponen batas khusus tersebut harus dipasang hingga setidak-tidaknya sejauh 300 mm ke dalam fondasi telapak atau pelat. h.

Tulangan horizontal pada badan dinding harus diangkur di dalam inti terkekang dari komponen batas tersebut agar dapat mengembangkan kuat lelehnya, fy.

i.

Penulangan pada dinding geser dapat dilihat dalam Gambar 2.6 berikut :

Lw 2 LAYERS IF T> 10" OR Vu > CONCRETE SHEAR CAPACITY

Hw

T

REINF > 0.25% OF GROSS AREA UNLESS Vu < 1/2 CONCRETE CAPACITY

Av > Ah FOR Hw/Lw < 2.0

SPACING < 18"

Gambar 2.6 Penulangan dinding geser 2.3.4. Jenis- Jenis Dinding Geser Jenis dinding geser biasanya dikategorikan berdasarkan geometrinya yaitu: a. Flexural wall, dinding geser yang memiliki rasio

hw

lw

≥ 2 , dimana desain

dikontrol oleh lentur sehingga memiliki rasio perbandingan M/V yang tinggi. b. Squat wall, dinding geser yang memiliki rasio

hw

lw

≤ 1 atau 2, dimana desain

dikontrol oleh geser sehingga memiliki rasio perbandingan M/V yang rendah. c. Coupled shear wall dimana momen yang terjadi pada dasar dinding dikonversikan menjadi gaya tarik tekan yang bekerja pada coupled beam-nya.

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1

Model Struktur

3.1.1 Model Struktur Tanpa Shearwall Metode penelitian ini menggunakan metode analisis perancangan. Model gedung yang akan dianalisis berupa gedung 8 lantai termasuk atap. Ukuran denah 30 m x 50 m. Tinggi antar lantai 5 m. Fungsi gedung digunakan sebagai pusat perdagangan. Struktur yang digunakan dalam gedung ini adalah struktur baja. Gaya gempa diberikan di pusat massa tiap lantai. Analisis yang digunakan menggunakan analisis 3 dimensi menggunakan bantuan software ETABS v.9.0. Denah gedung selengkapnya seperti dalam Gambar 3.1.

50.00 5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

7.00

8.00

void 8.00

7.00

a) denah lantai 1-7

5.00

5.00

5.00

5.00

50.00 5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

7.00

8.00

30.00

8.00

7.00

b) denah lantai 8 Gambar 3.1 Denah struktur tanpa shearwall Agar bentuk fisik gedung bertingkat ini terlihat lebih jelas, maka dibuat permodelan tiga dimensi seperti Gambar 3.2

Gambar 3.2 Model 3 dimensi struktur tanpa shearwall

3.1.2 Model Struktur dengan Shearwall Jika gedung 8 lantai tersebut tidak aman, maka perlu pemasangan shear wall. Adapun shear wall akan dipasang pada setiap sisi gedung. Denah dari bangunan tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.3

50.00 5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

7.00

8.00

void

30.00

8.00

7.00

5.00

5.00

5.00

5.00

Gambar 3.3 Denah struktur dengan shearwall untuk permodelan gedung yang telah dipasang shear wall dalam bentuk tiga dimensi dapat dilihat pada Gambar 3.4

Gambar 3.4 Model 3 dimensi struktur dengan shearwal

3.2

Metodologi Penelitian

3.2.1 Metodologi Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan analisis perancangan, kemudian dibandingkan untuk memperoleh kesimpulan

3.2.2 Tahapan Penelitian Untuk mewujudkan uraian diatas maka langkah analisis yang hendak dilakukan adalah sebagai berikut : Mencari data-data yang mendukung perancangan struktur, seperti; denah struktur, geometri, model struktur, dan beban yang akan digunakan

a. Melakukan pemodelan struktur 3 dimensi tanpa shearwall dan menentukan dimensi profil yang akan dipakai

b. Menghitung, dan menentukan jenis beban antara lain beban mati, beban hidup, beban gempa dan beban angin, kemudian meletakkan beban pada model struktur tanpa shearwall.

c. Melakukan analisis struktur terhadap model struktur tanpa shearwall dengan bantuan software ETABS v.9.0 untuk mengetahui besarnya nilai story displacement pada tiap-tiap lantai gedung.

d. Melakukan kontrol struktur terhadap model struktur tanpa shearwall untuk mengetahui apakah struktur aman atau tidak berdasar kinerja batas layan dan kinerja batas ultimit struktur.

e. Melakukan pemodelan struktur 3 dimensi dengan shearwall. f. Menghitung, dan menentukan jenis beban antara lain beban mati, beban hidup, beban gempa dan beban angin, kemudian meletakkan beban pada model struktur dengan shearwall

g. Melakukan analisis struktur terhadap model struktur dengan shearwall dengan bantuan software ETABS v.9.0 untuk mengetahui besarnya nilai story displacement pada tiap-tiap lantai gedung.

h. Melakukan kontrol struktur terhadap model struktur untuk mengetahui apakah struktur aman atau tidak berdasar kinerja batas layan dan kinerja batas ultimit struktur.

i.

Melakukan analisis data dan pembahasan model struktur sebelum dan sesudah dipasang shearwall untuk mendapatkan hubungan antara variabel-variabel yang diteliti dalam penelitian ini.

j.

Mengambilan kesimpulan. Pada tahap ini, dengan berdasarkan hasil analisis data dan pembahasan, dibuat suatu kesimpulan yang sesuai dengan tujuan penelitian.

3.2.3.Flowchart Untuk membantu proses analisis tidak keluar dari batasan masalah maka perlu adanya suatu diagram alir kerja, yang dapat dilihat dalam Gambar 3. 5

Mulai

Data Yang Dibutuhkan Analisis Gedung 3 dimensi Tanpa Shear wall

Analisis Gedung 3 dimensi Setelah Pemasangan Shear wall

Nilai Rotasi Untuk Menentukan Sistem Rangka Pemikul

Nilai Rotasi Untuk Menentukan Sistem Rangka Pemikul

Perhitungan Beban Gempa

Perhitungan Beban Gempa

Analisis Gedung 3 dimensi Tanpa Shear wall

Analisis Gedung 3 dimensi Setelah Pemasangan Shear wall

Drifts x dan Drifts y

Drifts x dan Drifts y

Kontrol Gedung

Kontrol Gedung

Selesai

Gambar 3.5 Diagram Alir

BAB 4

ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1. Analisis Dalam Tahap analisis semua parameter, baik berupa beban maupun struktur akan diterjemahkan dalam bentuk tiga dimensi Etabs. Software etabs yang akan digunakan adalah etabs v9.0. Etabs akan menganalisis setiap input yang ada baik berupa beban dari luar berupa beban lateral dan aksial maupun beban struktur itu sendiri. Kemudian Etabs akan mengeluarkan output berupa momen, displacements, drifts, dan output lain yang mampu disajikan oleh etabs. Selanjutnya output etabs berupa drifts akan digunakan sebagai acuan penarikan kesimpulan dalam analisis struktur ini.

4.2. Struktur Gedung Tanpa Shear wall Gedung merupakan satu kesatuan sistem. Salah satu sistem tersebut adalah sistem struktur. Struktur gedung tanpa shear wall berarti struktur tersebut tidak diberi pengaku. Dengan kata lain struktur baja yang digunakan dalam sistem struktur tidak mendapat bantuan untuk menahan simpangan horisontal. 4.2.1. Permodelan Gedung Gedung yang akan dianalisis merupakan gedung 8 lantai. Adapun data dari gedung tersebut antara lain : a.

Panjang (arah y)

: 50 m

b.

Lebar (arah x)

: 30 m

c.

Tinggi antar lantai : 5 m

d.

Void dari lantai 1 sampai 6 sedangkan untuk lantai 7 dan 8(atap) tanpa void.

Pada tahap ini gedung akan dianalisis secara 3 dimensi sebelum gedung dipasang shear wall. Dari analisis ini akan didapatkan drift yang kemudian dapat digunakan sebagai acuan untuk mengontrol kemampuan layan gedung tersebut. Denah gedung sebelum pemasangan dinding geser selengkapnya dapat dilihat dalam Gambar 4.1.

50.00 5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

7.00

8.00

void 8.00

7.00

a) denah lantai 1-7

50.00 5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

7.00

8.00

30.00

8.00

7.00

b) denah lantai 8 Gambar 4.1 Denah struktur tanpa shear wall 4.2.2. Beban- beban Adapun beban-beban yang bekerja pada gedung adalah sebagai berikut :

a.

Beban Mati Beban mati yang akan dimasukkan dalam analisis etabs terdiri dari dua beban, yaitu : beban struktur disebut dead, sedangkan beban mati tambahan atau beban komponen didefinisikan sebagai super dead loads. Berikut beban tambahan komponen gedung yang digunakan antara lain : Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen

b.

Baja

: 7850 kg/m3 = 7,850 t/m3

Beton

: 2200 kg/m3 = 2,200 t/m3

Beton bertulang

: 2400 kg/m3 = 2,400 t/m3

Pasir

: 1800 kg/m3 = 1,800 t/m3

Adukan semen

: 21 kg/m2/cm = 0,021 t/m2/cm

Eternit

:

11 kg/m2 = 0,011 t/m2

Penggantung langit-langit

:

7 kg/m2 = 0,007 t/m2

Penutup lantai (keramik)

:

Berat aspal

:1400 kg/m2

= 0,014 t/m2 (per 1 cm tebal)

Pasangan batu bata

: 250 kg/ m2

= 0,25 t/ m2

Partisi

: 20 kg/ m2

= 0,02 t/ m2

17 kg/m2 = 0,015 t/m2(tebal1 cm)

Beban hidup Gedung akan difungsikan sebagai toserba atau pusat perbelanjaan. Berdasarkan SNI 03-1727-1989 tabel 2 besar beban hidup adalah 250 kg/m2. Besar beban hidup di lantai atap berdasarkan SNI 03-1727-1989 pasal 2.1.2.b adalah 100 kg/m2.

c.

Beban hidup atap

: 100 kg/m2 = 0,100 t/m2

Beban air hujan

:

Beban hidup lantai ( toserba )

: 250 kg/m2 = 0,250 t/m2

Koefisien reduksi ( toserba )

: 0,8

20 kg/m2 = 0,020 t/m2

Kombinasi Pembebanan Kombinasi pembebanan yang digunakan sebagai berikut: 1) 1,4 DL 2) 1,2 DL + 1,6 LL + 0,5 La 3) 1,2 DL + 1,6 La + 0,5 LL 4) 1,2 DL + 1,3 WL + 0,5 LL + 0,5 La 5) 1,2 DL + 0,8 LL ± 2.8 E 6) 0,9 DL ±2,8 E

Keterangan: DL

:

adalah beban mati yang disebabkan oleh berat elemen struktur dan beban tetap pada struktur.

LL

:

adalah pengaruh beban hidup akibat pengguna gedung dan peralatan bergerak.

La

:

adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak.

WL

:

adalah beban angin.

E

:

adalah beban gempa yang ditentukan menurut SNI 03-1726-2002.

4.2.3. perhitungan beban a. Beban Mati pada Plat 1) Beban Lantai 1, 2, 3, 4, 5, 6 , dan 7 Beban spesi

= 0,021 t/m2 × 2= 0,042 t/m2

Pasir Urug

= 1,6 x 0,02

= 0,032

t/m2

Beban keramik

= 1,7 × 0,01

= 0,017

t/m2

= 0,007

t/m2

= 0.042

t/m2

Penggantung (bentang 5 m)

= 0,011

t/m2

Beban instalasi listrik (asumsi)

= 0,007

t/m2 +

Beban plafond Adukan semen

= 0.021×2

qD

= 0,160

t/m2

2) Beban Lantai 8 (atap) = 0,042

t/m2

Beban plafond

= 0,007

t/m2

Penggantung (bentang 5 m)

= 0,011

t/m2

Beban instalasi listrik (asumsi)

= 0,007

t/m2 +

= 0,067

t/m2

Beban aspal (tebal 3 cm)

= 3 × 0,014

qD b. Beban Angin Kecepatan angin, V Pangin

=

= 80 km/jam = 22,2222 m/dt

V 2 22, 2222 2 = 30,8642 kg/m2 = 6,4462.10-3 kip/ft2  16 16

Koefisien angin tekan = 0,9

Bidang luar berupa dinding vertikal yang berada di pihak angin (PPIUG hal 23) L

= Jarak antar lantai = 5m = 16,4042 ft

qW

= Koefisien angin tekan × Pangin × Jarak antar portal = 0,9 × 6,4462.10-3 × 16,4042 = 0,0952 kip/ft W9 5.0 m

5.0 m

W8 5.0 m

5.0 m

W7

5.0 m

5.0 m

W6 5.0 m

Wq

5.0 m

W5

5.0 m

5.0 m

W4 5.0 m

5.0 m

W3

5.0 m

5.0 m

W2 5.0 m

7.0 m

A

8.0 m

B

8.0 m

C

5.0 m

W1

7.0 m

D

7.0 m

E

A

8.0 m

B

8.0 m

C

7.0 m

D

E

5.0 m

5.0 m 5.0 m

5.0 m h9 h8

5.0 m h7 h6

5.0 m h5 h4

5.0 m h3 h2

5.0 m

7.0 m

A

8.0 m

B

8.0 m

C

7.0 m

D

E

Gambar 4.2. Beban Angin Beban angin terdistribusi sepanjang tinggi gedung. Beban angin berupa beban titik seperti terlihat dalam Gambar 4.2. beban angin bekerja separuhnya pada tepi gedung. Mw

= ½ × qW × h92 = ½ × 0,0952 × 131,23322 = 819,7745 kip.ft

Σ h2

= h92 + h82 + h72 + h62 + h52 + h42 + h32 + h22 + h12 = 402 + 352 + 302 + 252 + 202 + 152 + 102 + 52 + 02 = 5100 m2 = 54895,6120 ft2

W8 

M w  h9 819,7745 131,2332   1,9597 kip 54895,6120  h2

W7 

M w  h8 819,7745  114,8291   1,7148 kip 54895,6120  h2

W6 

M w  h7 819,7745  98, 4249   1,4698 kip 54895,6120  h2

W5 

M w  h6 819,7745  82,0208   1,2248 kip 54895,6120  h2

W4 

M w  h5 819,7745  65,6166   0,9799 kip 54895,6120  h2

W3 

M w  h4 819,7745  49,2125   0,7350 kip 54895,6120  h2

W2 

M w  h3 819,7745  32,8083   0,4899 kip 54895,6120  h2

W1 

M w  h2 819,7745  16,4042   0,2450 kip 54895,6120  h2

Beban beban di atas merupakan beban titik. Beban ini bekerja sepanjang tinggi bangunan, adapun beban tersebut dapat lebih jelas seperti dalam Tabel 4.1 Tabel 4.1. Beban Angin Beban Angin Arah x (kip) W8 1,9597 W7 1,7148 W6 1,4698 W5 1,2248 W4 0,9799 W3 0,735 W2 0,4899 W1 0,245 c. Beban Gempa beban gempa merupakan salah satu beban lateral yang bekerja selain beban angin. Adapun besar kecilnya gempa bergantung pada berat suatu gedung, baik beban mati maupun beban hidup yang ada di dalam gedung tersebut. 1) Berat Mati Total Gedung a) Lantai 1

Beban yang ada pada lantai 1 antara lain beban struktur, berupa: plat, kolom, maupun balok. Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit plafond juga menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 5 m di baawah plat lantai 1 dan 2,5 m di atas plat lantai 1. Kalkulasi beban – beban tersebut dapat dilihat dalam Tabel 4.2 Tabel 4.2 Berat Lantai 1

Plat Balok anak Balok induk Kolom W Spesi Pasir urug Keramik ( 1 cm) Plafond Penggantung (5 m) Inst listrik (asumsi) Dinding pas Bata

Berat Jenis 2,4000 0,0998 0,1788 0,2712 0,0210 1,6000 0,0170 0,0110 0,0070 0,0070 0,4500

Tebal (m) 0,12

Tinggi (m)

Panjang (m)

Luas (m²) 1180

160 512 7,5 1180 1180 1180 1180 1180 1180

0,02

7,5

160

Total

Berat (ton) 339,84 15,97 91,55 111,87 49,56 37,76 20,06 12,98 8,26 8,26 540,00 1236,11

b) Lantai 2-5 Beban yang ada pada lantai 2 sampai 5 antara lain beban struktur, berupa: plat, kolom, maupun balok. Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit plafond juga menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 2,5 m di bawah dan 2,5 m di atas plat lantai yang ditinjau. Kalkulasi beban – beban tersebut dapat dilihat dalam Tabel 4.3

Tabel 4.3 Berat Lantai 2 -5

Plat

Berat Tebal Tinggi Jenis (m) (m) 2,4000 0,12

Balok anak

0,0998

160

15,97

Balok induk Kolom W

0,1788 0,2712

512

91,55 74,58

5

Panjang (m)

Luas( m²) 1180

Berat (ton) 339,84

Spesi

0,0210

1180

49,56

Pasir urug

1,6000

1180

37,76

Keramik ( 1 cm)

0,0170

1180

20,06

Plafond Penggantung (5 m) Inst listrik (asumsi)

0,0110 0,0070 0,0070

1180 1180 1180

12,98 8,26 8,26

Dinding pas Bata

0,4500 Total

0,02

5

160

360,00 1018,82

c) Lantai 6 Beban yang ada pada lantai 6 antara lain beban struktur, berupa: plat, kolom, maupun balok. Ada beberapa brace yang dipasang untuk mengrangi lendutan pada balok induk lantai 6. Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit plafond juga menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 2,5 m di bawah plat lantai tinjauan dan 2,5 m di atas plat lantai tinjauan. Kalkulasi beban – beban tersebut dapat dilihat dalamTabel 4.4 Tabel 4.4 Berat Lantai 6

Plat

Berat Jenis 2,4000

Tebal (m) 0,12

Tinggi (m)

Panjang (m)

Luas (m²) 1180

Balok anak

0,0998

160

15,97

Balok induk Kolom W

0,1788 0,2712

512

91,55 74,58

Spesi Pasir urug

0,0210 1,6000

Keramik ( 1 cm) Plafond

5

Berat (ton) 339,84

1180 1180

49,56 37,76

0,0170 0,0110

1180 1180

20,06 12,98

Penggantung (5 m)

0,0070

1180

8,26

Inst listrik (asumsi)

0,0070

1180

8,26

Dinding pas Bata Struktur Tambahan

0,4500 0,0984

0,02

5 Total

160 70,711

360,00 6,96 1025,78

d) Lantai 7 Beban yang ada pada lantai 7 antara lain beban struktur, berupa: plat, kolom, maupun balok. Ada beberapa brace yang dipasang untuk mengrangi lendutan pada balok induk lantai 7. Pada lantai 7, plat tidak lagi bervoid. Di atas plat lantai 7 dipasang tiga kolom tambahan. Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit plafond juga menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 2,5 m

di bawah plat lantai tinjauan dan 2,5 m di atas plat lantai tinjauan. Kalkulasi beban – beban tersebut dapat dilihat dalamTabel 4.5 Tabel 4.5 Berat Lantai 7 Berat Jenis

Tebal (m)

Tinggi (m)

Panjang (m)

0,12

Luas (m²)

Berat (ton)

Plat

2,4000

1180

339,84

Balok anak

0,0998

160

15,97

Balok induk Kolom W

0,1788 0,2712

512 2,5

91,55 37,29

Kolom W

0,2712

2,5

37,29

Spesi Pasir urug Keramik ( 1 cm)

0,0210 1,6000 0,0170

Plafond

1180 1180 1180

49,56 37,76 20,06

0,0110

1180

12,98

Penggantung (5 m)

0,0070

1180

8,26

Inst listrik (asumsi) Dinding pas. Bata

0,0070 0,4500

1180

8,26 360,00

Struktur Tambahan Total

0,0984

0,02

5

160 14,1422

1,39 1020,22

e. Lantai 8 beban yang ada di lantai 8 sama seperti lantai yang lain. Namun, beban berupa keramik dan spesi tidak ada. Beban berupa lapisan aspal setebal 3 cm merupakan beban yang ada di lantai 8 sebagai lapisan kedap air untuk mengantisipasi air di waktu hujan. Kalkulasi beban beban tersebut dapat dilihat dalam Tabel 4.6.

Tabel 4.6 Berat Lantai 8 Berat Jenis

Tebal (m)

Tinggi (m)

Panjang Luas (m) (m²)

0,12

1500

Berat (ton)

Plat

2,4000

Balok anak

0,0998

160

15,97

Balok induk Kolom W Aspal

0,1788 0,2712 0,0140

512

91,55 37,29 63,00

2,5 3

1500

432,00

Plafond

0,0110

1500

16,50

Penggantung (5 m)

0,0070

1500

10,50

Inst. listrik (asumsi)

0,0070

1500

10,50

Dinding pas. Bata

0,4500

2,5

160

180,00

Total

857,31

2) Beban Hidup Gedung a) Lantai 1- 6 q

= 0,250 t/m2

WL

= 0,25 ×{(15×30×2)+(7×20 × 2)}m2

(Tabel 2, SNI 03-1727-1989) = 295 ton

b) Lantai 7 = 0,250 t/m2

q

(Tabel 2, SNI 03-1727-1989)

= 0,25 ×(50 ×30)m2

WL

= 375 ton

c) Lantai 8 (atap) Beban hidup lantai = (50 × 30) × 0,100

= 150 ton

Beban air hujan

= 30 ton

= (50 × 30) × 0,02

3) Beban Tereduksi Pada perencanaan balok induk dan portal (beban vertikal/gravitasi), untuk memperhitungkan peluang terjadinya nilai beban hidup yang berubah-ubah, beban hidup merata tersebut dapat dikalikan dengan koefisien reduksi. Reduksi Beban Hidup pada perencanaan balok induk dan portal (beban horisontal/gempa dan angin), dapat dikalikan dengan faktor reduksi. Nilai faktor reduksi beban hidup ini tergantung pada fungsi bangunan tersebut. Gedung yang direncanakan berfungsi sebagai pusat perbelanjaan. Besar beban tereduksi tersebut dapat dilihat dalam Tabel 4.7 sebagai berikut.

Tabel 4.7. Beban Tereduksi Lantai 8 7 6 5 4

beban beban hidup 0.8 × beban hidup mati (ton) (ton) (ton) 857,31 180 144 1020,22 375 300 1025,78 295 236 1018,82 295 236 1018,82 295 236

Beban mati + 0.8 × beban hidup (ton) 1001,31 1320,22 1261,78 1254,82 1254,82

3 2 1 base Total

1018,82 1018,82 1236,11 0

295 295 295 0

236 236 236 0

1254,82 1254,82 1472,11 0 10074,72

4) Beban Geser Dasar Nominal Statik Ekuivalen Diketahui bangunan untuk perdagangan / fasilitas umum terletak pada tanah sedang dan berdiri pada zona gempa IV. Faktor Keutamaan Gempa I1 = 1,0 Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung, (perniagaan) SNI-1726-2002 Tabel 1 I2 = 1,0 Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian umur gedung (perniagaan) SNI-1726-2002 Tabel 1 I = I1 I2

= 1,0 (perniagaan) SNI-1726-2002 Tabel 1

5) Faktor Reduksi Gempa (R) Untuk sistem rangka pemikul momen biasa, Faktor Reduksi Gempa, R = 4,5 Nilai ini didapatkan berdasarkan nilai rotasi sekurang-kurangnya 0,01 rad (SNI 1729 baja) dari analisis struktur sebelum diberi beban gempa.

6) Waktu Getar Alami Fundamental (T1) Rumus empiris memakai metode A dari UBC section 1630.2.2 Dengan tinggi gedung (H) = 40 m Ct

= 0,085

T1

= Ct. (H)0,75 = 0,085 × 400,75 = 1,352 detik

Kontrol pembatas T sesuai pasal 5.6 SNI-1726-2002 hal. 27 ξ

= 0,17 (wilayah gempa 4)

n

=8

T

=ξ.n

T

= 0,17 × 8 = 1,36 detik

Kontrol T1 < ξ . n

1,352 < 1,36 , dipakai T1 = 1,352 detik

7) Faktor Respons Gempa Setelah dihitung waktu getar dari struktur bangunan maka harga dari Faktor Respon Gempa C dapat ditentukan dari Diagram Spektrum Respon Gempa Rencana dapat dilihat pada Gambar 4.3. Dari grafik respon spektrum gempa rencana dengan waktu getar alami fundamental (T1) sebesar 1,352 detik terletak pada zona gempa 4 dengan jenis tanah keras maka diperoleh nilai C1 sebesar 0,222. Wilayah Gempa 4

0.85

C 0.70

0.85 (Tanah lunak) T

C

0.60

0.42 (Tanah sedang) T

C

0.30 (Tanah keras) T

C 0.34 0.28 0.24

0

0.2

0.5 0.6

1.0

2.0

3.0

T

Gambar 4.3 Respon Spektrum Gempa Rencana

8) Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen (V) Besarnya beban gempa statik ekuivalen bergantung pada nilai C, I keutamaan gedung, dan R reduksi. Nialai R didapatkan dari hasil analisis gedung sebelum diberikan beban gempa. Nilai R ini didapatkan dari nilai rotasi struktur gedung. Rotasi gedung sebesar sekurang-kurangnya 0,01, maka struktur rangka yang digunakan adalah sistem rangka pemikul momen khusus (SRPMK). Besarnya nilai V beban gempa statik ekuivalen adalah sebagai berikut:

Vi 

Ci  I  Wt R

Vi 

0,222  1  9852,231  485,185ton 4,5

9) Pembagian Beban Geser Nominal Sepanjang Tinggi Gedung Rasio tinggi gedung dengan lebar ukuran gedung terbebani gempa:

H 40   0,80 L x 50 Karena H/Lx < 3, maka beban geser dasar nominal V harus dibagikan sepanjang tinggi struktur gedung sehingga menjadi beban-beban gempa nominal static ekuivalen Fi yang menangkap pada pusat massa lantai iap tingkat ke i. Dengan rumus dibawah ini didapat Fi seperti di Tabel 4.8.

Fi 

WixZi

V

n

 Wi.Zi i n

Tabel 4.8. Distribusi Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen Lantai 8 7 6 5 4 3 2 1 base

Zi(m) 40 35 30 25 20 15 10 5 0

Wi(ton) 1001,31 1320,22 1261,78 1254,82 1254,82 1254,82 1254,82 1472,11 0

Wi×Zi(ton m) 40052,58 46207,55 37853,46 31370,60 25096,48 18822,36 12548,24 7360,57 0,000 219311,851

Fi x(ton) 90,73 104,67 85,74 71,06 56,85 42,64 28,42 16,67 0

Fiy(ton) 63,51 73,27 60,02 49,74 39,79 29,85 19,90 11,67 0

Setelah didapatkan besar gaya F, maka dilakukan analisis etabs 9.0 menghasilkan output berupa simpangan horisontal d. Kemudian dilakukan analisis terhadap T rayleigh berdasarkan nilai d, Analisis terhadap T Rayleigh arah x n

W d i

T1  6.3

2 i

i 1

n

g  Fi d i i 1

Untuk analisis T rayleigh data – data yang digunakan dapat dilihat dalam Tabel 4.9 berikut: Tabel 4.9. Perhitungan T Reyleigh arah X Lantai 8 7 6 5 4 3 2 1 base

T1  6.3

Wi (ton) 1001,31 1320,22 1261,78 1254,82 1254,82 1254,82 1254,82 1472,11 0

di x (m) 0,115 0,114 0,106 0,092 0,074 0,053 0,031 0,011 0

di x ² (m²) 0,013 0,013 0,011 0,009 0,005 0,003 0,001 0,000 0

Wi × di x ² 13,19 17,04 14,22 10,71 6,90 3,53 1,19 0,17 0 66,95

Fix (ton) 90,73 104,67 85,74 71,06 56,85 42,64 28,42 16,67 0

Fix × di x (ton m) 10,41 11,89 9,10 6,56 4,22 2,26 0,88 0,18 0 45,50

375,172  3,78 det 9.8 x106,429

Kontrol waktu getar alami fundamental T1 < 1.2 T1 Rayleigh 1,352 < 4,53

maka dipakai T sebesar 1,352 detik

Sedangkan untuk arah y adalah seperti dalam Tabel 4.10 sebagai berikut : Tabel 4.10. Perhitungan T Rayleigh arah Y Lantai Wi(ton) di y(m) di y ²(m²) Wi × di x ² Fiy(ton) Fiy × di y(ton m) 8 1001,31 0,153 0,024 23,53 63,51 9,74 7 1320,22 0,150 0,023 29,84 73,27 11,01 6 1261,78 0,140 0,020 24,79 60,02 8,41 5 1254,82 0,123 0,015 19,11 49,74 6,14 4 1254,82 0,102 0,010 13,15 39,79 4,07 3 1254,82 0,078 0,006 7,63 29,85 2,33 2 1254,82 0,051 0,003 3,28 19,90 1,02 1 1472,11 0,023 0,001 0,79 11,67 0,27 base 0 0 0 0 0 0 122,128 42,99

T1  6.3

202,842  3,87 det 9.8 x54,873

Kontrol waktu getar alami fundamental T1 < 1,2 T1 Rayleigh 1,352 < 4,64 maka dipakai T sebesar 1,352 detik

4.3 Kontrol Stabilitas Gedung

Gedung akan dikontrol berdasarkan nilai simpangan horizontal tingkat dan simpangan horizontal antar tingkat. Dari hasil analisis etabs 9 didapatkan output berupa simpangan horizontal seperti dalam Tabel 4.11 dan 4.12. Tabel 4.11. Simpangan Horisontal Arah X Lantai 8 7 6 5 4 3 2 1 base

di x (m) 0,115 0,114 0,106 0,092 0,074 0,053 0,031 0,011 0

δm (m) 0,001 0,007 0,014 0,018 0,021 0,022 0,020 0,011

Tabel 4.12. Simpangan Horisontal Arah Y Lantai 8 7 6 5 4 3 2 1 base

di y(m) 0,153 0,150 0,140 0,123 0,102 0,078 0,051 0,023 0

δm (m) 0,003 0,010 0,017 0,021 0,024 0,027 0,028 0,023

4.3.1. Kinerja Batas Layan Struktur Gedung Untuk mengetahui bahwa struktur portal bidang ini aman atau tidak berdasar kinerja batas layan, maka simpangan antar tingkat ( δm ) dibatasi dengan perhitungan sebagai berikut :

m 

0,03 H R

m 

0,03 5 0,222

δm < 0,333 atau δm < 0,03 m, maka diambil δm < 0,03 m 4.3.2. Kinerja Batas Ultimit Struktur Gedung

Untuk mengetahui bahwa struktur portal bidang ini aman atau tidak berdasar kinerja batas ultimit, maka simpangan antar tingkat maksimum ( δm x ξ ) dibatasi dengan perhitungan sebagai berikut : δm x ξ < 0,02 H δm x 0,7 R < 0,02 H δm x 0,7 x 4,5 < 0,02 x 5 3,15 δm < 0,1 m Untuk kontrol batas layan dan batas ultimit dapat dilihat dalam Tabel 4.13 dan 4.14. berikut : Tabel 4.13 Kontrol Batas Layan dan Ultimit Gedung Arah X Lantai 8 7 6 5 4 3 2 1 base

di x (m) 0,115 0,114 0,106 0,092 0,074 0,053 0,031 0,011 0

δm (m) 0,001179 0,007463 0,013776 0,018217 0,021119 0,022239 0,0202 0,010599

δm < 30mm (Batas layan) aman aman aman aman aman aman aman aman

3.15 × δm < 0.1 m (batas ultimit) aman aman aman aman aman aman aman aman

Tabel 4.14 Kontrol Batas Layan dan Ultimit Gedung Arah Y Lantai 8 7 6 5 4 3 2 1 base

di y(m) 0.153309 0.150337 0.140174 0.12341 0.102382 0.077957 0.051159 0.023145 0

δm (m) 0.002972 0.010163 0.016764 0.021028 0.024425 0.026798 0.028014 0.023145

δm < 30mm (Batas layan) aman aman aman aman aman aman aman aman

3.15 × δm < 0.1 m (batas ultimit) aman aman aman aman aman aman aman aman

4.4 Struktur Gedung Dipasang Shearwall Setelah nilai simpangan horisontal didapatkan dari analisis gedung tanpa shear wall , langkah selanjutnya adalah melakukan analisis untuk mendapatkan nilai simpangan horisontal pada gedung yang telah dipasang shear wall. Dengan adanya shear wall ini diharapkan struktur lebih baik lagi untuk menahan beban lateral. 4.4.1. Permodelan Gedung yang digunakan tetap sama namun dipasang shearwall pada tiap sisi gedung dengan ketebalan 15 cm. Denah gedung yang telah dipasang shear wall dapat dilihat dalam Gambar 4.4 berikut 50.00 5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

7.00

8.00

void

30.00

8.00

7.00

Gambar 4.4 Denah Gedung Dengan Shear Wall untuk permodelan

gedung yang

telah dipasang

shear wall dalam

bentuk tiga

dimensi dapat

dilihat pada

Gambar 4.5

Gambar 4.5. Model 3 dimensi struktur dengan shearwal 4.4.2. Beban Gempa Untuk mencari besar beban gempa maka dilakukan perhitungan beban mati dan beban hidup gedung tersebut a. Beban mati gedung 1) Lantai 1 Beban yang ada pada lantai 1 antara lain beban struktur, berupa: plat, shear wall, kolom, maupun balok. Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit plafond juga menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 5 m di baawah plat lantai 1 dan 2,5 m di atas plat lantai 1. Kalkulasi beban – beban tersebut dapat dilihat Tabel 4.15 Tabel 4.15 berat mati lantai 1 Berat Tebal Tinggi Panjang Luas Berat Jenis (m) (m) (m) (m²) (ton) 2,4 0,12 1180 339,84 0,100 160 15,97 0,179 512 91,55 0,271 7,5 111,87 0,021 1180 49,56 1,6 0,02 1180 37,76 0,017 1180 20,06 0,011 1180 12,98 0,007 1180 8,26 0,007 1180 8,26 0,45 7,5 160 540,00 2,4 0,15 7,5 69 186,30 Total 1422,41

Plat Balok anak Balok induk Kolom W Spesi Pasir urug Keramik ( 1 cm) Plafond Penggantung (5 m) Inst listrik (asumsi) Dinding pas Bata Shearwall

2) Lantai 2-5 Beban yang ada pada lantai 2 sampai 5 antara lain beban struktur, berupa: plat, shear wall, kolom, maupun balok, Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit plafond juga menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 2,5 m di bawah sampai 2,5 m di atas plat lantai yang ditinjau. Kalkulasi beban – beban tersebut dapat dilihat dalamTabel 4. 16. Tabel 4.16 berat mati lantai 2-5 Berat Jenis

Tebal (m)

Tinggi (m)

Panjang (m)

Luas (m²)

Berat (ton)

Plat Balok anak Balok induk Kolom W Spesi Pasir urug Keramik ( 1 cm) Plafond Penggantung (5 m) Inst. listrik (asumsi) Dinding pas. Bata Shearwall

3)

2.4 0.100 0.179 0.271 0.021 1.6 0.017 0.011 0.007 0.007 0.45 2.4

0.12

1145 160 512 5 1145 1145 1145 1145 1145 1145

0.02

0.15 Total

5 5

160 69

329.76 15.97 91.55 74.58 48.09 36.64 19.47 12.60 8.02 8.02 360.00 124.20 1128.88

lantai 6

Beban yang ada pada lantai 6 antara lain beban struktur, berupa: plat, kolom, shear wall, maupun balok. Ada beberapa brace yang dipasang untuk mengrangi lendutan pada balok induk lantai 6. Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit plafond juga menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 2,5 m di bawah sampai 2,5 m di atas plat lantai yang ditinjau. Kalkulasi beban – beban yang ada pada lantai 2 sampai 5 tersebut dapat dilihat dalam Tabel 4. 17.

Tabel 4.17 Berat Mati Lantai 6

Plat Balok anak Balok induk Kolom W Spesi Pasir urug Keramik ( 1 cm) Plafond Penggantung (5 m)

Berat Tebal Tinggi Panjang Luas Berat Jenis (m) (m) (m) (m²) (ton) 2,4 0,12 1145 329,76 0,100 160 15,97 0,179 512 91,55 0,271 2,5 37,29 0,021 1145 48,09 1,6 0,02 1145 36,64 0,017 1145 19,47 0,011 1145 12,60 0,007 1145 8,02

Inst listrik (asumsi) Dinding pas Bata

0,007 0,45

Shearwall Struktur Tambahan

2,4 0,0984

1145 0,15

5

160

5

69 70,711

Total

8,02 360,00 124,20 6,96 1098,55

4) lantai 7 Beban yang ada pada lantai 7 antara lain beban struktur, berupa: plat, kolom, shear wall, maupun balok. Ada beberapa brace yang dipasang untuk mengurangi lendutan pada balok induk lantai 7. Pada lantai 7, plat tidak lagi bervoid. Di atas plat lantai 7 dipasang tiga kolom tambahan. Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit plafond juga menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 2,5 m di bawah sampai 2,5 m di atas plat lantai 7. Kalkulasi beban – beban tersebut dapat dilihat dalam Tabel 4. 18. Tabel 4.18 Berat Mati Lantai 7

Plat Balok anak Balok induk Kolom W Kolom W Spesi Pasir urug Keramik ( 1 cm) Plafond Penggantung (5 m) Inst listrik (asumsi) Dinding pas Bata Shearwall Struktur Tambahan 5)

Berat Tebal Tinggi Panjang Luas Berat Jenis (m) (m) (m) (m²) (ton) 2,4 0,12 1145 329,76 0,100 160 15,97 0,179 512 91,55 0,271 2,5 37,29 0,271 2,5 37,29 0,021 1145 48,09 1,6 0,02 1145 36,64 0,017 1145 19,47 0,011 1145 12,60 0,007 1145 8,02 0,007 1145 8,02 0,45 5 160 360,00 2,4 0,15 5 69 124,20 0,0984 70,711 6,96 Total 1135,84

lantai 8

Beban yang ada di lantai 8 sama seperti lantai yang lain. Namun, beban berupa keramik dan spesi tidak ada. Beban berupa lapisan aspal setebal 3 cm merupakan beban yang ada di lantai 8 sebagai lapsan kedap air untuk mengantisipasi air di waktu hujan. Beban yang ditinjau adalah plat lantai sampai 2,5 m di bawah plat lantai tersebut. Kalkulasi beban beban tersebut dapat dilihat dalam Tabel 4. 19. Tabel 4.19 Berat Mati Lantai 8

Berat Jenis Plat Balok anak Balok induk Kolom W Aspal Plafond Penggantung (5 m) Inst listrik (asumsi) Dinding pas Bata Shearwall Struktur Tambahan

Tebal Tinggi (m) (m) 2,4 0,12 0,100 0,179 0,158 0,014 3 0,011 0,007 0,007 0,45 2,4 0,15 0,0984 Total

Panjang (m) 160 512 5

5 5

160 69 14,1422

Luas Berat (m²) (ton) 1500 432,00 15,97 91,55 43,44 1500 63,00 1500 16,50 1500 10,50 1500 10,50 360,00 124,20 1,39 1169,05

b. Beban Hidup Gedung 1) Lantai 1- 6 q

= 0,250 t/m2

WL

= 0,25 ×{(15×30×2)+(7×20 × 2)}m2 = 295 ton

(Tabel 2, SNI 03-1727-1989)

2) Lantai 7 q WL

= 0,250 t/m2

(Tabel 2, SNI 03-1727-1989) 2

= 0,25 ×(50 ×30)m

= 375 ton

3) Lantai 8 (atap) Beban hidup lantai

= (50 × 30) × 0,100

= 150 ton

Beban air hujan

= (50 × 30) × 0,02

= 30 ton

c. Beban Tereduksi Pada perencanaan balok induk dan portal (beban vertikal/gravitasi), untuk memperhitungkan peluang terjadinya nilai beban hidup yang berubah-ubah, beban hidup merata tersebut dapat dikalikan dengan koefisien reduksi. Reduksi Beban Hidup pada perencanaan balok induk dan portal (beban horisontal/gempa dan angin), dapat dikalikan dengan faktor reduksi. Nilai factor reduksi beban hidup ini tergantung pada fungsi bangunan tersebut. Gedung yang direncanakan berfungsi sebagai pusat

perbelanjaan. Besar beban tereduksi tersebut dapat dilihat dalam faktor beban hidup = 0,8 (Tabel 4 SNI 03-1727-1989), dapat dilihat dalam Tabel 4.20 Tabel 4.20. Beban Tereduksi Lantai

8 7 6 5 4 3 2 1 base Total

beban beban mati hidup (ton) (ton) 1169,05 180 1135,84 375 1098,55 295 1128,88 295 1128,88 295 1128,88 295 1128,88 295 1422,41 295 0 0

0.8 × beban hidup (ton) 144 300 236 236 236 236 236 236 0

Beban mati + 0.8 × beban hidup (ton) 1313,05 1435,84 1334,55 1364,88 1364,88 1364,88 1364,88 1658,41 0 11201,40

d, Beban Geser Dasar Nominal Statik Ekuivalen Diketahui bangunan untuk perdagangan atau fasilitas umum terletak pada tanah sedang dan berdiri pada zona gempa IV. Faktor Keutamaan Gempa I1 = 1,0 Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung, (perniagaan) SNI-1726-2002 Tabel 1 I2 = 1,0 Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian umur gedung (perniagaan) SNI-1726-2002 Tabel 1 I =

I1 I2

= 1,0 (perniagaan) SNI-1726-2002 Tabel 1

e. Faktor Reduksi Gempa (R) Untuk sistem rangka pemikul momen biasa, Faktor Reduksi Gempa, R = 4,2 Nilai ini didapatkan berdasarkan nilai rotasi sekurang-kurangnya 0,01 rad dan sifat struktur baja yang bekerja sama dengan struktur dinding geser, maka digunakan sistem ganda (SNI 1729 baja) dari analisis struktur sebelum diberi beban gempa.

f. Waktu Getar Alami Fundamental (T1) Rumus empiris memakai metode A dari UBC section 1630.2.2 Dengan

tinggi gedung (H)

= 40 m

Ct

= 0,085 = Ct. (H)0,75

T1

= 0,085 × 400,75 = 1,352 detik Kontrol pembatas T sesuai pasal 5.6 SNI-1726-2002 hal. 27 ξ

= 0,17 (wilayah gempa 4)

n

=8

T

=ξ.n = 0,17 × 8 = 1,36 detik

Kontrol T1 < ξ . n 1,352 < 1,36 , dipakai T1 = 1,352 detik

g. Faktor Respons Gempa Dari grafik respon spektrum gempa rencana dengan waktu getar alami fundamental (T1) sebesar 1,352 detik terletak pada zona gempa 4 dengan jenis tanah keras maka diperoleh nilai C1 sebesar 0,222 Wilayah Gempa 4

0.85

C 0.70

0.85 (Tanah lunak) T

C

0.60

0.42 (Tanah sedang) T

C

0.30 (Tanah keras) T

C 0.34 0.28 0.24

0

0.2

0.5 0.6

1.0

2.0

3.0

T

Gambar 4.6 Respon Spektrum Gempa Rencana

h. Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen (V) Perhitungan beban geser dasar nominal statik ekuivalen (V) berdasarkan Persamaan berikut:

Vi 

Ci  I  Wt R

Vi 

0,222  1  11201,4  591,79ton 4,2

i. Pembagian Beban Geser Nominal Sepanjang Tinggi Gedung

Rasio tinggi gedung dengan lebar ukuran gedung terbebani gempa:

H 40   0,80 Lx 50 Karena H/Lx < 3, maka beban geser dasar nominal V harus dibagikan sepanjang tinggi struktur gedung sehingga menjadi beban-beban gempa nominal static ekuivalen Fi yang menangkap pada pusat massa lantai iap tingkat ke i. Dengan rumus dibawah ini didapat Fi seperti di Tabel 4.21.

WixZi

Fi 

V

n

 Wi.Zi in

Tabel 4.21. Distribusi Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen Lantai Zi Wi Wi×Zi Fi x(ton) Fiy(ton) 8 40 1313,05 52522,11 126,02 88,21 7 35 1435,84 50254,47 120,58 84,40 6 30 1334,55 40036,58 96,06 67,24 5 25 1364,88 34122,10 81,87 57,31 4 20 1364,88 27297,68 65,50 45,85 3 15 1364,88 20473,26 49,12 34,39 2 10 1364,88 13648,84 32,75 22,92 1 5 1658,41 8292,07 19,90 13,93 base 0 0 0 0 0 246647,12 Setelah didapatkan besar gaya F, maka dilakukan analisis etabs 9.0 menghasilkan output berupa simpangan horisontal d. Kemudian dilakukan analisis terhadap T rayleigh berdasarkan nilai d, Untuk analisis T rayleigh data – data yang digunakan dapat dilihat dalam Tabel 4.22 dan 4.23 berikut: n

W d i

T1  6.3

2 i

i 1

n

g  Fi d i i 1

Tabel 4.22. Perhitungan T Reyleigh arah X Lantai 8 7

Wi

di x

di x ²

1313,05 0,012104 0,000146507 1435,84 0,01059 0,000112148

Wi × di x ²

Fix(ton)

0,1924 0,1610

126,02 120,58

Fix × dix(tonm) 1,53 1,28

6 5 4 3 2 1 base

T1  6.3

1334,55 1364,88 1364,88 1364,88 1364,88 1658,41 0

0,00882 0,006963 0,005111 0,003364 0,001836 0,000654 0

7,77924E-05 4,84834E-05 2,61223E-05 1,13165E-05 3,3709E-06 4,27716E-07 0

0,1038 0,0662 0,0357 0,0154 0,0046 0,0007 0,0000 0,5798

96,06 81,87 65,50 49,12 32,75 19,90 0

0,85 0,57 0,33 0,17 0,06 0,01 0 4,792702

0,5798  0,7 det ik 9.8 x 4,792

Kontrol waktu getar alami fundamental T1 < 1.2 T1 Rayleigh 1,352 > 0,84

maka dipakai T sebesar 0,84 detik

Tabel 4.23. Perhitungan T Reyleigh arah y Lantai

Wi

8 7 6 5 4 3 2 1 base

1313,05 1435,84 1334,55 1364,88 1364,88 1364,88 1364,88 1658,41 0

T1  6.3 T1 <

di y

di y ²

0,013571 0,000184172 0,011645 0,000135606 0,0096 0,00009216 0,007511 5,64151E-05 0,005461 2,98225E-05 0,003552 1,26167E-05 0,001906 3,63284E-06 0,000664 4,40896E-07 0 0

Wi × di y² 0,2418 0,1947 0,1230 0,0770 0,0407 0,0172 0,0050 0,0007 0,0000 0,7001

Fiy 88,21 84,40 67,24 57,31 45,85 34,39 22,92 13,93 0

Fiy × di y 1,20 0,98 0,65 0,43 0,25 0,12 0,04 0,01 0 3,68

0,7001  0,877 det ik Kontrol waktu getar alami fundamental 9.8 x3,68 1,2 T1 Rayleigh

1,352 > 1,05 maka dipakai T sebesar 1,05 detik 0,847<1,05 untuk perhitungan C digunakan T yang paling kritis yaitu 0,84 detik

j. Faktor Respons Gempa Dari grafik respon spektrum gempa rencana dengan waktu getar alami fundamental (T1) sebesar 0,84 detik terletak pada zona gempa 4 dengan jenis tanah keras maka diperoleh nilai C1 sebesar 0,43

k. Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen (V)

Perhitungan beban geser dasar nominal statik ekuivalen (V) berdasarkan Persamaan berikut:

Ci  I  Wt R 0,43  1 Vi   11201,4  1143,06ton 4,2

Vi 

l. Pembagian Beban Geser Nominal Sepanjang Tinggi Gedung Rasio tinggi gedung dengan lebar ukuran gedung terbebani gempa:

H 40   0,80 L x 50 Karena H/Lx < 3, maka beban geser dasar nominal V harus dibagikan sepanjang tinggi struktur gedung sehingga menjadi beban-beban gempa nominal static ekuivalen Fi yang menangkap pada pusat massa lantai iap tingkat ke i. Dengan rumus dibawah ini didapat

Fi 

WixZi

V

n

Fi seperti di tabel 4.24.

 Wi.Zi

Tabel 4.24. Distribusi Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen

in

Lantai 8 7 6 5 4 3 2 1 base

Zi 40 35 30 25 20 15 10 5 0

Wi Wi×Zi Fi x (ton) Fiy (ton) 1313,05 52522,11 243,41 170,39 1435,84 50254,47 232,90 163,03 1334,55 40036,58 185,54 129,88 1364,88 34122,10 158,13 110,69 1364,88 27297,68 126,51 88,56 1364,88 20473,26 94,88 66,42 1364,88 13648,84 63,25 44,28 1658,41 8292,07 38,43 26,90 0 0,00 0 0 246647,12

4.5 Kontrol Stabilitas Gedung Gedung akan dikontrol berdasarkan nilai simpangan horizontal tingkat dan simpangan horizontal antar tingkat. Dari hasil analisis etabs 9 didapatkan output berupa simpangan horizontal seperti dalam Tabel 4.25 dan 4.26. Tabel 4.25. Simpangan Horisontal Arah X Lantai 8 7 6 5

di x (m) 0,023379 0,020456 0,017036 0,013448

δm (m) 0,002923 0,00342 0,003588 0,003575

4 3 2 1 base Tabel 4.26. Lantai 8 7 6 5 4 3 2 1 base

0,009873 0,003375 0,006498 0,002952 0,003546 0,002283 0,001263 0,001263 0 Simpangan Horisontal Arah y di y(m) 0,026213 0,022492 0,018542 0,014508 0,010548 0,00686 0,003681 0,001283 0

δm (m) 0,003721 0,003950 0,004034 0,003960 0,003688 0,003179 0,002398 0,001283 0

4.5.1. Kinerja Batas Layan Struktur Gedung Untuk mengetahui bahwa struktur portal bidang ini aman atau tidak berdasar kinerja batas layan, maka simpangan antar tingkat ( δm ) dibatasi dengan perhitungan sebagai berikut :

m 

0,03 H R

m 

0,03 5 0,222

δm < 0,333 atau δm < 0,03 m, maka diambil δm < 0,03 m

4.5.2. Kinerja Batas Ultimit Struktur Gedung Untuk mengetahui bahwa struktur portal bidang ini aman atau tidak berdasar kinerja batas ultimit, maka simpangan antar tingkat maksimum ( δm x ξ ) dibatasi dengan perhitungan sebagai berikut : δm x ξ < 0,02 H δm x 0,7 R < 0,02 H δm x 0,7 x 4,5 < 0,02 x 5 3,15 δm < 0,1 m

Untuk kontrol batas layan dan batas ultimit dapat dilihat dalam Tabel 4.27 dan 4.28. berikut : Tabel 4.27 Kontrol Batas Layan dan Ultimit Gedung Arah X Lantai 8 7 6 5 4 3 2 1 base

di x (m)

δm (m)

0,023379 0,020456 0,017036 0,013448 0,009873 0,006498 0,003546 0,001263 0

0,002923 0,003420 0,003588 0,003575 0,003375 0,002952 0,002283 0,001263 0

δm < 30mm (Batas layan) aman aman aman aman aman aman aman aman

3.15 × δm < 0.1 m (batas ultimit) aman aman aman aman aman aman aman aman

Tabel 4.28 Kontrol Batas Layan dan Ultimit Gedung Arah Y Lantai 8 7 6 5 4 3 2 1 base

di y(m) 0,026213 0,022492 0,018542 0,014508 0,010548 0,00686 0,003681 0,001283 0

δm (m) 0,003721 0,003950 0,004034 0,003960 0,003688 0,003179 0,002398 0,001283 0

δm < 30mm (Batas layan) aman aman aman aman aman aman aman aman

3.15 × δm < 0.1 m (batas ultimit) aman aman aman aman aman aman aman aman

Penggunaan dinding geser mampu mengurangi simpangan horisontal tingkat yaitu sebesar 83,96 % pada arah X dan 87,33 % pada Arah Y. Simpangan antar tingkat berkurang sebesar 79,33 % pada arah X dan 82,9 % pada Arah Y.

4.6 Rekapitulasi Setelah masing-masing nilai simpangan horizontal baik dari gedung tanpa shear wall maupun gedung yang telah dipasang shear wall didapatkan. Maka akan terlihat perbandingan besarnya nilai simpangan horizontal yang terjadi pada gedung tersebut. Perbandingan tersebut dapat terlihat dalam Gambar 4.7 dan 4.8

Gambar 4. 7 Diagram Perbandingan Nilai Simpangan Horisontal Portal X

Gambar 4.8 Diagram Perbandingan Nilai Simpangan Horisontal Portal y

4.7

Kontrol Portal

Dengan adanya gaya-gaya yang bekerja, maka pada balok dan kolom akan timbul reaksi dari struktur. Reaksi tersebut dapat berupa beban aksial maupun momen-momen yang ada. Untuk itu perlu adanya suatu control, apakah momen ataupun gaya gaya yang lain dapat ditanggung oleh struktur tersebut.

4.7.1 Kontrol Stabilitas Momen Berdasarkan hasil analisis Etabs Nonlinier v.9

M2

= 129,337 kip.ft

M1

= 90,569 kip.ft

Mmax = 106,632 kip.ft Dari tabel LRFD 4-20 untuk profil W12x120 dapat dilihat dalam Tabel 4.9 berikut diperoleh data sebagai berikut:

Tabel 4.9 Nilai Zx Berdasarkan Profil Baja Lb

= 22,9659ft = 275,5908 inch

Lp

= 13,0 ft = 156 inch

Lr

= 75,5 ft = 906 inch

Fl

= fy – fr = 36 – 10 = 26 ksi

Sehingga Lp < Lb < Lr, maka: Mr

= (Fy - Fr) × Sx = (36 - 10) × 163 = 4238 kip inch = 353,167 kip.ft

Mp

= Fy × Zx = 36 × 186 = 6696 kip.inch = 558 kip.ft

2

M  M  = 1,75  1,05   1   0,3   1   2,3 ………………...(LRFD 6-197)  M2   M2 

Cb

2

 90,569   90,569    0,3     2,3  129,337   129,337 

= 1,75  1,05  

= 2,632 ≥ 2,3 (tidak memenuhi) Cb

=

=

1 M  0,6  0,4   1   M2 

 2,5 ……………………………..…...(LRFD 6-197)

1  2,5  90,569  0,6  0,4     129,337 

= 3,126 ≥ 2,5 (tidak memenuhi) Digunakan Cb = 1,0

275,5908  156  Mn  1,0   558   (558  353,167 )  906  156  = 525,338 kip.ft ≤ 558 kip.ft Dipakai Mn = Mp = 558kip.ft ØMn

= 0,9 × Mn = 0,9 × 558 = 502,2 kip.ft

Kontrol :

Mu 1 Mn 106,632 1 502,2 0,2123 kip.ft ≤ 1 ..........(OK!) Jadi profil bisa menahan momen.

  558 

4.7.2

Kontrol terhadap axial

Berdasarkan hasil analisis Etabs Nonlinier v.9 Pu

= 682,4 kip

Lkolom

= 16,405ft

= 196,854 inch

Lbalok

= 22,966ft

= 275.591 inch

Profil yang digunakan : Kolom

= W21x182dengan Ix = 4730 in4, Ag = 53,6 in2, ry = 3,00 in

Balok

= W12x120 dengan Ix = 1070 in4 , Ag = 35,3 in2, ry = 3,13 in,

I   c  Lc GA=  Ig  L  g

  4730       196,854   = 6,19   1070      275,591   

GB = 0 (karena Jepit) Untuk mencari nilkai K digunakan Nomogram seperti Gambar 4.10.

Gambar 4.10. Nomogram Untuk Mencari K K

= 1,58 (dari nomogram LRFD halaman 6-186)

K . Lx ry λC

=

=

1,58  196 ,854 = 103,676 3,00

K . Lx Fy …………………..……………...……...(LRFD 2-22)  ry  2 .E

= 103,676×

36 = 1,16  . 29000 2

Pada LRFD halaman 6-149 untuk λC = 0,72diproleh

C . Fcr = 0,484 Fy

maka C . Fcr = 36 x 0,484= 17,424 ksi ØC Pn

= ØC .Fcr x Ag

= 17,424 x 53,6 = 933,9264 kip

Pu 682,4  = 0,73 > 0,2  C Pn 933,9264 Maka

Pu 8Mu  1 2C Pn 9Mn

682,4 8.106,632  1 2  933,9264 9.502,2 0,55  1.........(OK )

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.

Kesimpulan

Hasil analisis menunjukan bahwa dengan penggunaan dinding geser dapat mengurangi simpangan horisontal (drift), simpangan antar tingkat dan waktu getar alami.

Penggunaan

dinding geser mampu mengurangi simpangan horisontal tingkat yaitu

sebesar 83,96 % pada arah X dan 87,33 % pada Arah Y. Simpangan antar tingkat berkurang sebesar 79,33 % pada arah X dan 82,9 % pada Arah Y. Hal ini berarti bahwa penggunaan dinding geser

dapat meningkatkan kekakuan, kekuatan dan stabilitas

struktur.

5.2.

Saran

Berdasarkan hasil penelitian, saran yang perlu dikembangkan dalam penelitian ini adalah : 1.

Perletakan dinding geser simetris.

2. Denah gedung dirancang tidak beraturan sehingga bisa memberikan efek dinamis dan pengaruh P-Δ. 3.

Perlu dilakukan analisis struktur gedung tidak berpenopang dan berpenopang dengan analisis gempa Response Spectrum atau Time History untuk mengetahui efek dari pembebanan gempa secara dinamis.

4. Perlu dilakukan analisis kolom untuk mengetahui kapasitas bedasarkan besarnya momen. 5. Perlu dilakukan analisis balok untuk mengetahui besarnya defleksi yang terjadi. 6. Perlu analisis sambungan

DAFTAR PUSTAKA

AISC. 1995. Load & Resistance Factor Design. 2nd Ed. USA: American Institute of Steel Construction, Inc. Anonim (a). 2002. SNI 03-1726-2002 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung. BSN. Bandung. Anonim(b). 2002. SNI 03-2729-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. Bandung: BSN. Anonim(c). 2002. SNI 03-2847-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Bandung: BSN. Anonim(d). 1989. SNI 03-1727-1989 Tata Cara Perhitungan Pembebanan Untuk Bangunan Rumah dan Gedung. Bandung: BSN. Handayani , C.D . 2007. Perubahan Drift yang Tejadi pada Struktur Gedung Tahan Gempa dengan Diamond Bracing. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta McCormac, J.C. 2002. Desain Beton Bertulang Jilid 2. Jakarta : Erlangga Salmon, C.G., dan Johnson, J.E . 1991. Struktur Baja: Disain dan Perilaku. Edisi kedua. Jakarta: Erlangga Schodek, D.L.. 1999. Struktur. Edisi kedua. Jakarta: Erlangga. Yuliari, E dan Suhelda . 2008. Evaluasi Perbandingan Konsep Desain Dinding Geser Tahan Gempa Berdasarkan SNI Beton. Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Teknologi Bandung.