Lap PDP OK_REV - Universitas IBA
advertisement
i Kode/Rumpun Ilmu : 421/TeknikSipil LAPO RAN AKHIR TINJAUAN KAPAS ITAS DAN TINGKAT KINERJA S TRUKTUR BAJA BANGUNAN PENJEMURAN KARET PT. MARDEC S IGER WAYKAN AN AKIBAT BEBAN GEMPA Tahun ke 1 dari re ncana 1 tahun T im Pengusul : Ketua NIDN : SAPTA , S.T., M.T. : 0205096901 Anggota NIDN : SARI FARLIANTI, S.T., M.T. : 0231077801 UNIVERSITAS IBA O KTO BER 2015 ii iii RINGKASAN Bangunan penjemuran karet adalah bangunan bertingkat, yang digunakan pada pabrik Karet (Crumb Rubber Factory), dimana bangunan ini digunakan untuk penjemuran lembaran karet (rubber sheet) yang digantung pada masing-masing lantai dengan menggunakan penggantung kayu dalam jumlah tertentu, pada perinsipnya bangunan ini digunakan untuk mengeringkan karet dalam bentuk lembaran sehingga bentuk dan posisi bangunan ditentukan berdasarkan arah angin. Pada penelitian ini struktur bangunan penjemuran karet pada PT. Mardec Siger Waykanan terbuat dari struktur Baja Profile Wide Flange (WF) yang merupakan portal terbuka tanpa ada sekat dinding pada setiap lantainya. Dilihat dari letak geografis berdasarkan peta hazard gempa Indonesia 2010, lokasi bangunan tersebut terletak daerah rawan gempa, sedangkan bila dilihat dari histories bangunan tersebut dibangun pada tahun 2008, yang mana peraturan perencanaan bangunan tahan gempa masih mengacu pada SNI 03-1726-2002 yang mengacu pada UBC97, sedangkan pada saat ini perencanaan bangunan tahan gempa mengacu pada SNI 03-1726-2012 yang mengacu pada ASCE-10. Berdasarkan uraian diatas penulis mencoba melakukan kajian atau review design terhadap struktur bangunan tersebut dengan menggunakan standar perencanaan bangunan tahan gempa mengacu pada SNI 03-1726-2012, dengan tujuan untuk mengetahui kapasitas dan tingkat kinerja dari bangunan tersebut pada saat terjadi gempa kuat yang melampui beban gempa rencana. Dari hasil analisa didapatkan kondisi struktur bangunan mengalami kelebihan tegangan pada penampang (section overstressed) pada kolom dengan Strength Ratio 2,231 > 1 dengan kapasitas nominal beban gempa dasar rencana kurang dari 519,25kN dan drift antar lantai maksimum arah x sebesar 540,08mm > drift izin sebesar 90mm dan arah y sebesar 118,76mm > drift izin sebesar 90mm, sehingga perlu diadakan perkuatan pada rangka struktur dengan menambahkan Bresing Konsentrik pada Rangka Struktur pada arah melintang (arah y) dan memanjang (arah x). Dengan adanya perkuatan pada Rangka Struktur Strength Ratio menjadi 0,942 < 1 dengan kapasitas nominal beban gempa dasar rencana sebesar 991,760kN dan drift antar lantai maksimum arah x 9,98mm < Drift izin 90mm dan arah y sebesar 21,94mm. Dari hasil analisa non-linier struktur eksisiting mengalami keruntuhan pada kolom pada saat beban gempa dasar mencapai 664,42kN dan perpindahan lantai 444,90mm pada arah x dengan Tngkat Kinerja Collapse (C), untuk bangunan dengan perkuatan mengalami keruntuhan pada bresing pada saat beban gempa dasar mencapai 1.997,452kN pada arah y dengan perpindahan lantai atas sebesar 25,457mm tanpa indikasi keruntuhan pada balok maupun kolom sampai beban gempa dasar mencapai 4.007,23kN dan perpindahan lantai atas arah y sebesar 223,38mm dimana kinerja struktur balok dan kolom adalah Life Safety (LS). Kata kunci : Kapasitas, Tingkat Kinerja, Bresing Konsentrik, Drift, Gempa Kuat. iv PRAKATA Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan ijin Nya sehingga kami dapat menyusun laporan penelitian ini yang berjudul “ T injauan Kapasitas dan Tingkat Kinerja Struktur Baja Bangunan Penjemuran Karet PT.Mardec Siger Waykanan Akibat Beban Gempa”. Penulis menyadari bahwa laporan penelitian ini masih jauh dari sempurna, untuk itu kritik dan saran yang membangun sangatlah diharapkan untuk kesempurnaan penelitian ini dan pelaksanan penelitian selanjutnya. Akhir kata, semoga laporan kemajuan penelitian ini bermamfaat bagi kita khusunya bagi penulis pribadi. Pelembang, Oktober 2015 ` T im Peneliti v DAFTAR ISI HALAMAN SAMPUL ……………………………………………........….. i HALAMAN PENGESAHAN……………………………….......………… ii RINGKASAN ................................................................................................. iii PRAKAT A ..................................................................................................... iv DAFT AR ISI .................................................................................................. v DAFT AR T ABEL .......................................................................................... vi DAFT AR GAMBAR ..................................................................................... viii BAB 1. PENDAHULUAN………..…………………………………......…. 1 BAB 2. T INJAUAN PUSTAKA………………………………..........……. 2 BAB 3. T UJUAN DAN MAMFAAT PENELITIAN .........….……….......... 33 BAB 4. MET ODE PENELITIAN ................................................................. 33 BAB 5. ANALISA DAN PEMBAHASAN ................................................... 36 BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 89 DAFT AR PUSTAKA………………………………………. ………........…. 90 LAMPIRAN A. DESAIN PERKUATAN B. MODEL PERKUATAN C. PUBLIKASI JURNAL vi DAFTAR TABEL T abel 2.1. Sifat Mekanis Baja Struktur (sumber SNI 03-1729 hal.11) ................ 3 T abel 2.2. Kriteria Kinerja .................................................................................... 21 T abel 2.3. T ingkat Eartquake Hazard .................................................................. 22 T abel 2.4. Deformation Limits .............................................................................. 30 T abel 2.5. Kriteria Penerimaan Rotasi Sendi Plastis terhadap Lentur pada Balok ..................................................................................................... 32 T abel 2.6. Kriteria Penerimaan Rotasi Sendi Plastis terhadap Lentur pada Kolom ................................................................................................... 32 T abel 5.1. Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respons Percepatan Gempa periode Pendek ...................................................... 49 T abel 5.2. Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respons Percepatan Gempa periode 1 detik ....................................................... 50 T abel 5.3 Modal Partisipasi Massa (Output SAP2000) ....................................... 51 T abel 5.4 Perioda Getar Bebas Struktur (Output SAP2000) ............................ 52 T abel 5.5 Base Reaction (Output SAP2000) ..................................................... 53 T abel 5.6 Defleksi dan Simpangan Antar Lantai SRPMK Arah x ....................... 57 T abel 5.7 Defleksi dan Simpangan Antar Lantai SRPMK Arah y ....................... 57 T abel 5.8 Modal Partisipasi Massa SRBK (Output SAP2000) ............................ 63 T abel 5.9 Modal Participation Ratios SRBK (Output SAP2000) ........................ 63 T abel 5.10 Perioda Getar Bebas Struktur dengan Bracing (Output SAP2000).... 63 T abel 5.11 Distribusi beban gempa perlantai ....................................................... 64 T abel 5.12 Base Reaction Struktur dengan Bracing (Output SAP2000) ......... 64 T abel 5.13 Defleksi dan Simpangan Antar Lantai Arah x ................................... 67 T abel 5.14 Defleksi dan Simpangan Antar Lantai Arah y ................................... 67 T abel 5.15 Koefisien Stabilitas Arah x ................................................................ 67 T abel 5.16 Koefisien Stabilitas Arah y ................................................................ 68 T abel 5.17 Faktor Pembesarn Torsi ...................................................................... 68 T abel 5.18 Data Kapasitas dan Distribusi Sendi Plastis SRPM arah Portal y...... 71 T abel 5.19 Data Kurva Kapasitas Arah y SRPMK .............................................. 72 vii T abel 5.20 Data Kapasitas dan Distribusi Sendi Plastis arah Portal x Struktur Eksisting ............................................................................................. 73 T abel 5.21 Data Kurva Kapasitas Arah x SRPMK ............................................... 74 T abel 5.22 Kapasitas Struktur SRBK Arah y ........................................................ 78 T abel 5.23 Data Kurva Kapasitas Arah x SRBKK ............................................... 79 T abel 5.24 Kapasitas Struktur SRBKK Arah x .................................................... 81 T abel 5.25 Data Kurva Kapasitas Arah x SRBKK ............................................... 82 T abel 5.26 Ringkasan Hasil Analisa Kondisi Linier ............................................. 83 T abel 5.27 Perpindahan Lantai VS Geser Dasar Arah x ....................................... 84 T abel 5.28 Ringkasan Kondisi Non-Linier Arah x ................................................ 84 T abel 5.29 Perpindahan Lantai VS Geser Dasar Arah y ....................................... 85 T abel 5.30 Ringkasan Kondisi Non-Linier Arah y ................................................ 85 viii DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 T ampilan Muka Program SAP2000 ............................................. 3 Gambar 2.2 Pilihan Model Struktur ................................................................. 4 Gambar 2.3 Pilihan Material ............................................................................. 4 Gambar 2.4 Pilihan Properties Penampang ...................................................... 4 Gambar 2.5 Input Penampang Komponen Struktur .......................................... 5 Gambar 2.6 Pendefinisian Beban ...................................................................... 6 Gambar 2.7 Pendefinisian Load Cases .............................................................. 7 Gambar 2.8 Input Kombinai Beban .................................................................. 8 Gambar 2.9 Input Beban Gravitasi .................................................................... 8 Gambar 2.10 Input Beban Terpusat ................................................................... 9 Gambar 2.11 Input Beban Merata ...................................................................... 9 Gambar 2.12 Definisi Pola Beban ...................................................................... 10 Gambar 2.13 Input Pola Beban ELF dengan IBC 2006 ...................................... 10 Gambar 2.14 Input Pola Beban ELF dengan User Defined ................................ 11 Gambar 2.15 Input Kurva Renspon Spektrum .................................................... 12 Gambar 2.16 Input Fungsi Respon Spekturm ..................................................... 12 Gambar 2.19 Input Data Beban Gempa Menggunakan Respon Spektrum Desain ............................................................................................ 13 Gambar 2.18 Input Time History Function ......................................................... 14 Gambar 2.19 Input Data Beban Time History Function ..................................... 14 Gambar 2.20 Menu Input Panel Zone ................................................................. 15 Gambar 2.21 Menu Run Analisa Struktur ........................................................... 16 Gambar 2.22 Proses Run Analysis ...................................................................... 16 Gambar 2.23 Menu Pilihan Output Diagram Gaya-gaya Luar ........................... 17 Gambar 2.24 Menu Input Faktor Reduksi Kekuatan .......................................... 17 Gambar 2.25 Menu Pemilihan Kombinasi Beban ............................................... 18 Gambar 2.26 (a). Global Respon dan (b) Level Kinerja Struktur Akibat Beban Gempa ........................................................................................... 20 Gambar 2.27 Perfomance Objective ................................................................... 23 ix Gambar 2.28 Pendefinisian Kasus Beban ........................................................... 24 Gambar 2.29 Penentuan Sendi Plastis Pada Balok ............................................. 25 Gambar 2.30 Data Sendi Plastis Pada Balok ....................................................... 25 Gambar 2.31 Penentuan Sendi Plastis Pada Kolom ............................................ 26 Gambar 2.32 Data Sendi Plastis Pada Kolom .................................................... 26 Gambar 2.33 Penentuan Sendi Plastis Pada Bresing ........................................... 27 Gambar 2.34 Data Sendi Plastis Pada Bresing .................................................... 27 Gambar 2.35 Kurva Kapaitas .............................................................................. 28 Gambar 2.36 Perfomance Point (ATC 40) ......................................................... 28 Gambar 2.37 Pendefinisikan Parameter Pushover ATC40 .................................. 29 Gambar 2.38 Parameter Capacity Spectrum ATC40 ........................................... 29 Gambar 2.39 KurvaBeban–Deformasi (ATC40) ................................................ 31 Gambar 2.40 Component Perfomance Based (ATC40) ...................................... 31 Gambar 2.41 Definisi Perputaran Untuk Evaluasi (FEMA 356) ........................ 32 Gambar 4.1 Diagram Alur Perencanaan Komponen Struktur 34 Gambar 4.2 Diagram Alur Pushover Analysis 35 Gambar 4.3 Diagram Alur Kriteria Penerimaan 35 Gambar 4.4 Lokasi Penelitian 36 Gambar 5.1 Bangunan Penjemuran Karet 37 Gambar 5.2 (a) Lembaran Karet Siap Jemu (b) Konfigurasi Kayu Penggantung pada Bangunan Penjemuran Karet......................... 37 Gambar 5.3 Gambar Konfigurasi Pondasi Bangunan Penjemuran Karet........... 38 Gambar 5.5 Konfigurasi balok dan kayu penggantung Lt. 1 sd. Lt. 4 Bangunan Penjemuran Karet .......................................................... 39 Gambar 5.5 Konfigurasi balok dan kayu penggantung Lt. 1 sd. Lt. 4 Bangunan Penjemuran Karet .......................................................... 39 Gambar 5.6 Gambar Potongan A-A Bangunan Penjemuran Karet ................... 40 Gambar 5.7 Gambar Potongan B-B Bangunan Penjemuran Karet .................... 40 Gambar 5.8 Gambar Potongan C-C Penjemuran Karet ..................................... 41 Gambar 5.9 Gambar Potongan D-D Bangunan Penjemuran Karet .................... 41 Gambar 5.10 Model Struktur 3 Dimensi ............................................................ 42 x Gambar 5.11Tampak Melintang Bangunan ...................................................... 43 Gambar 5.12 Konfigurasi Beban Penjemuran Karet .......................................... 43 Gambar 5.13 Konfigurasi Beban Lembaran Karet ............................................. 44 Gambar 5.14 Peta Satelit Lokasi Penelitian ....................................................... 45 Gambar 5.15 Peta Satelit Bangunan yang ditinjau ............................................. 46 Gambar 5.16 Peta Zonasi Gempa periode pendek (SS), dengan probilitas keruntuhan 2% dalam kurun waktu 50 Tahun (peta hazard gempa Indonesia) .......................................................................... 47 Gambar 5.17 Peta Zonasi Gempa periode satu detik (S1 ) ), dengan probilitas keruntuhan 2% dalam kurun waktu 50 Tahun (peta hazard gempa Indonesia) ...................................................... 48 Gambar 5.18 Variable-variable gempa hasil Desain Spektra Indonesia ........... 49 Gambar 5.19 Grafik Respon Spektra Desain hasil Desain Spektra Indonesia ...................................................................................... 48 Gambar 5.20 Grafik Respon Spektra Desain T ereduksi ..................................... 48 Gambar 5.21 P-M Interaksi Rasio Akibat Beban Gravitasi ................................ 50 Gambar 5.22 P-M Interaksi Rasio < 1 Akibat Beban Gravitasi .......................... 55 Gambar 5.23 P-M Interaksi Rasio > 1 pada Kolom Akibat Beban Gravitasi dan Gempa .................................................................................. 56 Gambar 5.24 Model Persfektif pemasangan bracing 58 Gambar 5.25 Model Pemasangan Bracing pada Rangka A, F dan J .................. 58 Gambar 5.26 Model Pemasangan Bracing pada Rangka B, C, D, E, G, H dan 59 Gambar 5.27 Model Pemasangan Bracing pada Rangka 1 sd. 6........................ 59 Gambar 5.28 Lokasi pemasangan bracing pada portal arah x dan y pada Lt.1&2 ........................................................................................... 60 Gambar 5.29 Lokasi pemasangan bracing pada portal arah x dan y pada Lt. 3&4 ............................................................................................... 60 Gambar 5.30 P-M Interaksi Rasio < 1, Akibat Beban Gravitasi Setelah di Pasang Bracing Pada arah y (Rangka F) ....................................... 61 Gambar 5.31 P-M Interaksi Rasio Akibat Beban Gravitasi Setelah di Pasang Bracing Pada Portal arah x ............................................................ 62 Gambar 5.32. Input Beban Gempa Statik Ekuivalen .......................................... 65 xi Gambar 5.33. P-M Interaksi Rasio < 1, Akibat Beban Gravitasi Dan Gempa Setelah di Pasang Bracing Pada arah y (Rangka F) ...................... 65 Gambar 5.34 P-M Interaksi Rasio Akibat Beban Gravitasi Dan Gempa Setelah di Pasang Bracing Pada Portal arah x (Rangka 2) ............ 66 Gambar 5.35 Distribusi Sendi Plastis Step 6 arah y Struktur Eksisting (SRPM)........................................................................................... 70 Gambar 5.36 Kurva Kapasitas arah y Struktur Eksisting (SRPM)...................... 70 Gambar 5.37 Performance Point Arah y Struktur Eksisting (SRPM).................. 71 Gambar 5.38 Distribusi sendi plastis Step 8 portal arah x Struktur Eksisting 72 (SRPM)........................................................................................... Gambar 5.39 Kurva Kapasitas Arah x Struktur Eksisiting (SRPM).................... 73 Gambar 5.40 Performance Point Arah x Struktur Eksisting (SRPMK).............. 74 Gambar 5.41 Distribusi Sendi Plastis pada Step 2 arah y Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK).......................... 76 Gambar 5.42 Distribusi Sendi Plastis pada Step 3 arah y Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK).......................... 76 Gambar 5.43 Distribusi Sendi Plastis pada Step 4 arah y Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK).......................... 77 Gambar 5.44 Kurva Kapasitas Arah y Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik...................................................................................... 77 Gambar 5.45 Kurva Perfomance Point Arah y Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik (SRBK)........................................................... 78 Gambar 5.46 Pushover arah x pada Step 3 Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK) ..................................................... 80 Gambar 5.47 Pushover arah x pada step 6 Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK) ....................................................... 80 Gambar 5.48 Kurva Kapasitas Arah Portal x Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK)........................................... 80 Gambar 5.49 Kurva Perfomance Point Arah x Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik (SRBK)........................................................... 81 Gambar 5.50 Kurva Kapasitas Bangunan Eksisting Arah x................................ 86 xii Gambar 5.51. Kurva Kapasitas Bangunan diperkuat Arah x............................... 86 Gambar 5.52 Kurva Kapasitas Bangunan Eksisting Arah y ............................... 87 Gambar 5.53 Kurva Kapasitas Bangunan diperkuat Arah y ............................... 88 Gambar 5.54 Perpindahan Lantai ........................................................................ 88 Gambar 5.54 Perpindahan Antar Tingkat ........................................................... 89 1 BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Be lakang Pada penelitian ini struktur bangunan penjemuran karet pada PT . Mardec Siger Waykanan terbuat dari struktur Baja Profile Wide Flange (WF), dimana bangunan ini dibangun pada tahun 2008 dan digunakan tahun 2009, dilihat dari historis bangunan yang dibangun pada tahun 2008 berarti perencanaan struktur bangunan penjemuran karet tersebut masih menggunakan stndar peraturan perencanaan gempa SNI 02-1726-2002 yamg mengacu pada UBC 97 yang menggunkan gempa periode 500 tahun (10% terlampaui dalam 50 tahun umur bangunan), sedangkan peraturan gempa SNI 03-1726-2012 yang mengacu pada peraturan-peraturan gempa modern seperti ASCE 7-10 dan IBC 2000 yang menggunakan gempa 2500 tahun (2% terlampaui dalam 50 tahun umur bangunan). Bila dilihat dari lokasi pabrik karet PT . Mardec Siger Waykanan terletak di Provinsi Lampung Kabupaten Waykanan dan bila dilihat dari letak geografis pada peta hazard gempa Indonesia 2010 terletak pada daerah rawan gempa. Berdasarkan dari uraian diatas mencoba untuk mengkaji atau meninjau ulang perencanan bangunan penjemuran karet tersebut dengan menggunakan peraturan gempa yang baru dengan tujuan untuk mengetahui kapasitas struktur tersebut dan meninjau tingkat kinerja bangunan tersebut apabila terjadi gempa kuat yang melampui beban gempa rencana. 1.2. Rumusan masalah Berdasarkan dari latar belakang diatas maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Apakah bila dilakukan Review Design dengan mengacu pada SNI 03-1726 2012 struktur bangunan eksisting masih memenuhi kapasitas yang direncanakan. 2. Bagaimanan kondisi bangunan (tingkat kinerja bangunan) bila terjadi gempa kuat yang melampui beban gempa rencana sesuai peraturan gempa yang baru yaitu SNI 03-17262012 2 1.3. Tujuan Penelitian Sebagaimana uraian diatas penelitian ini bertujuan untuk : 1. Mengetahui kapasitas daripada struktur bangunan penjemuran karet dengan menggunakan beban gempa sesuai dengan peraturan gempa yang baru yaitu SNI 03-1726-2012 (linier condition) dan, 2. Mengetahui tingkat kinerja dari struktur bangunan tersebut bila terjadi gempa kuat yang melampui beban gempa rencana (non-linier condition). 1.4. Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup studi yang dilakukan yaitu : 1. Struktur bangunan penjemur karet dimodelkan sebagai struktur baja tiga dimensi yang kemudian dianalisa dengan menggunakan program analisa struktur SAP2000 Ver.14 dengan mengacu pada peraturan baja AISC-LRFD93 (built in SAP2000), SNI 03-1729-2002 dan peraturan gempa SNI 03-17262012. 2. Analisa kondisi Linier mengacu pada AISC-LRFD93 (built in SAP2000), SNI 03-1729-2002 dan SNI 03-1726-2012, dengan pembebanan yang ditinjau hanya akibat berat sendiri struktur bangunan, beban rubber sheet dan beban gempa. 3. Analisa tingkat kinerja menggunakan metode Spektrum Kapasitas AT C40. 4. Membuat kurva respon struktur akibat beban gempa, berupa kurva kapasitas kurva respon spektrum untuk menentukan tingkat kinerja struktur bangunan. BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Analisa linie r (Linier Analysis Prosedure) Analisa linier didefinisikan sebagai suatu metode pendekatan analisis statik linier daripada struktur, apabila struktur menerima beban statik seperti beban vertikal (gravity load) akibat beban tetap atau beban hidup, horizontal (lateral load) akibat beban angin atau gempa dimana kondisi struktur masih berprilaku elastik (linier condition). 3 Analisa dan disain struktur pada penelitian ini menggunakan program bantu analisa struktur SAP2000 dengan mengacu pada standar peraturan yang ada di program SAP2000 yaitu AISC-LRFD 93, yang kemudian disesuiakan dengan peraturan SNI 03-1729-2002, seperti faktor pembebanan, faktor tahanan (reduksi kekuatan) dan kombinasi pembebanan. 2.1.1. Tampilan Muka SAP2000 Pada saat pertama kali kita membuka program SAP2000 tampilan yang kita lihat adalah seperti pada gambar 2.1, yang perlu diperhatikan sebelum kita memulai menginput data terlebih dahulu kita tentukan unit-satuan yang akan kita gunakan dalam analisa dan desain struktur. Menu Input Data Unit-Satuan Gambar 2.1 Tampilan Muka Program SAP2000 2.1.2. Pe ne ntuan Mode l Struktur Pada tahap awal desain yang perlu kita tentukan adalah model daripada struktur yang akan tinjau, karena pemilihan model yang kita pilih sangat menentukan perilaku struktur dari hasil analisa. Model struktur yang kita tentukan semakin mendekati keadaan sesunggunya akan menghasilkan perhitungan yang akan mendekati keadaan sesungguhnya yang terjadi pada perilaku struktur yang ditinjau. 4 Gambar 2.2 Pilihan Model Struktur 2.1.3. Pe nde finisian profe rtie s Mate rial Setelah kita menentukan model struktur yang akan kita analisa, kemudian kita input properties material (gbr. 2.3) dari material yang digunakan pada struktur sebenarnya dan kita definisikan frame propertiesnya (gbr. 2.4) dengan memasukan dimensi daripada frame yang kita tinjau (gbr. 2.5). Gambar 2.3 Pilihan Material Gambar 2.4 Pilihan Properties Penampang 5 Gambar 2.5 Input Penampang Komponen Struktur Berdasarkan SNI 03-1729-2002 Pas. 5.1 Sifat mekanis baja struktural yang digunakan dalam perencanaan harus memenuhi persyaratan minimum yang diberikan pada T abel 2.1 Sifat-sifat mekanis lainnya baja struktural untuk maksud perencanaan ditetapkan sebagai berikut: - Modulus elastisitas : E = 200.000 Mpa - Modulus geser : G = 80.000 Mpa - Nisbah poisson : μ = 0,3 - Koefisien pemuaian : α = 12 x 10-6 /oC T abel 2.1 Sifat Mekanis Baja Struktur (sumber SNI 03-1729 hal.11) Selain itu baja struktural menurut SNI 03-1729-2002 ps.5.2.1 dapat digunakan apabila ada laporan uji material baja di pabrik yang disahkan oleh lembaga yang berwenang dapat dianggap sebagai bukti yang cukup untuk memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam standar ini. Untuk baja yang tidak 6 teridentifikasi menurut SNI 03-1729-2002 ps.5.2.2 boleh digunakan selama memenuhi ketentuan berikut ini: 1) Bebas dari cacat permukaan; 2) Sifat fisik material dan kemudahannya untuk dilas tidak mengurangi kekuatan dan kemampuan layan strukturnya; 3) Ditest sesuai ketentuan yang berlaku. T egangan leleh ( f y ) untuk perencanaan tidak boleh diambil lebih dari 170 MPa sedangkan tegangan putusnya ( fu ) tidak boleh diambil lebih dari 300 MPa. 2.1.4. Pe nde finisian Be ban Sebelum melakukan input beban yang bekerja pada struktur perlu dilkukan pendefinisian daripada beban yang akan diinput, perlu mendapat perhatian pada waktu pendefinisian selain daripada berat sendiri struktur self weight multiplier =0 karena pada program Sap2000 berat sendiri dihitung secara otomatis oleh program sehingga self weight multiplier =1. Gambar 2.6 Pendefinisian Beban 2.1.5. Pe nde finisian Kasus Be ban (define load case) Pendefinisian load case merupakan suatu cara yang dilakukan untuk mengelompokan beban-beban dalam beberapa kasus pembebanan. Sepeti halnya beban akibat berat sendiri struktur didefinisikan sebagai “ BERAT SENDIRI” dan beban akibat rubber sheet didefinisikan sebagai “ RUBBER SHEET ” dan lain sebagainya. 7 Gambar 2.7 Pendefinisian Load Cases Untuk mengetahui pengaruh antara load case satu dengan yang lainnya, maka pada setiap load case yang ada dapat dilakukan kombinasi seperti terlihat pada gambar 2.8. Pada proses perencanaan umumnya melakukan kombinasi terhadap static load cases dengan mengalikan masing-masing static load cases dengan faktor beban yang telah ditetapkan dalam standar peraturan yang ada. Didalam SNI 03-1729 ps. 6.2.2 kombinasi pembebanan sebagai berikut : 1. 1,4D (2.1.5-1) 2. 1,2D + 1,6 L + 0,5 (La atau H) (2.1.5-2) 3. 1,2D + 1,6 (La atau H) + (γ L L atau 0,8W) (2.1.5-3) 4. 1,2D + 1,3 W + γ L L + 0,5 (La atau H) (2.1.5-4) 5. 1,2D ± 1,0E + γ L L (2.1.5-5) 6. 0,9D ± (1,3W atau 1,0E) (2.1.5-6) Keterangan: D = beban mati L = beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk Kejut. La = beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak H = beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air W = beban angin 8 E = beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03–1726–1989, atau penggantinya dengan, γL = 0,5 bila L< 5 kPa, dan γL = 1 bila L≥ 5 kPa. Kekecualian : Faktor beban untuk L di dalam kombinasi pembebanan pada persamaan 2.1.5-3, 2.1.5-4, dan 2.1.5-5 harus sama dengan 1,0 untuk garasi parkir, daerah yang digunakan untuk pertemuan umum, dan semua daerah di mana beban hidup lebih besar daripada 5 kPa Gambar 2.8 Input Kombinasi Beban 2.1.6. Input Be ban Langkah yang harus dilakukan dalam menginput beban adalah dengan memilih elemen batang yang akan dibebani terlebih dahulu, selanjutnya menu toolbar Assign lalu pilih Frame Load kemudian pilih type pembebanan seperti yang terlihat pada gambar 2.9 sampai dengan gambar 2.11 dibawah ini. Gambar 2.9 Input Beban Gravitasi 9 Gambar 2. 10 Input Beban Terpusat Gambar 2.11 Input Beban Merata Untuk pembebanan gempa berdasarkan SNI 03-1726-2012 terdapat tiga prosedur analisis beban lateral yaitu, 1. Analisis Gaya Lateral Ekivalen (ELF) 2. Analisis Ragam Spektrum (MSA) 3. Analisis Riwayat Waktu (THA) 1. Statik Ekuivalen Batasan Prosedur ELF : • Berlaku hanya untuk struktur “Regular” dengan : 0,6537 0,68267 3,5. 2,288 10 • Kekakuan tingkat-tingkat yang berdekatan tidak berbeda > 30% • Kekuatan tingkat-tingkat yang berdekatan tidak bebeda > 20% • Massa pada tingkat-tingkat yang berdekatan tidak berbeda > 50% Didalam program SAP2000 Ver.14 dapat dilakukan secara otomatis dengan dua cara sbb.: a. Mendefinisikan pola beban dengan cara mengklik Define > Load Pattern kemudian akan tampil menu seperti pada gambar 2.12 lalu definisikan beban gempa dan pilih peraturan yang ingin digunakan dalam studi ini digunakan IBC 2006 pada pilihan Auto Lateral Load Pattern kemudian akan tampil menu seperti pada gambar 2.13. Gambar 2.12 Definisi Pola Beban Gambar 2.13 Input Pola Beban ELF dengan IBC 2006 11 b. Mendefinisikan pola beban dengan cara mengklik Define > Load Pattern kemudian akan tampil menu seperti pada gambar 2.12 lalu definisikan beban gempa dan pilih User Coefficient pada pilihan Auto Lateral Load Pattern kemudian akan tampil menu seperti pada gambar 2.14. Gambar 2.14 Input Pola Beban ELF dengan User Defined 2. Analisis Ragam Spektrum Analisa ragam spektrum dapat dilakukan secara otomatis dengan peogram SAP2000 Ver.14 sebagai berikut: a. Klik Define > Functions kemudian akan tampil menu seperti pada gambar 2.15 lalu pilih From File Auto Pada Choose Function Type to Add kemudian klik Add New Function > Browse untuk mengambil File Respon spektrum yang telah kita siapkan sebelumnya pada File Folder dalam format T ext File (*.txt) lalu klik Open > Display Graph, kemudian akan tampil menu seperti pada gambar 2.16. b. Agar respon spektrum dapat digunakan sebagai beban, maka perlu mendefinisikan kurva respon sepektrum dengan cara mengklik pada menu Define > Load Case > Add New Load Case, akan tampil menu seperti pada gambar 2.17. lalu pilih Response Spectrum pada Load Case Type dan lengkapi pilihan kasus pembebanan pada Loads Applied. 12 Gambar 2.15 Input Kurva Renspon Spektrum Gambar 2.16 Input Fungsi Respon Spekturm 13 Gambar 2.19 Input Data Beban Gempa Menggunakan Respon Spektrum Desain 3. Time History Analysis Pendefisian Analisa Beban Time History pada SAP2000 Ver.14, sama seperti langkah-langkah yang dilakukan pada Analisis Ragam Spektrum, hanya pada pilihan Functions pilih Time History akan tampil menu seperti pada gambar 2.18, lalu lakukan Browse File pada File Folder yang berisikan rekaman Riwayat Waktu Gempa klik Display Graph > OK. Agar Time History Funtions dapat digunakan sebagai beban, maka perlu mendefinisikan kurva respon sepektrum dengan cara mengklik pada menu Define > Load Case > Add New Load Case, akan tampil menu seperti pada gambar 2.19. lalu pilih Time History pada Load Case Type dan lengkapi pilihan kasus pembebanan pada Loads Applied. 14 Gambar 2.18 Input Time History Function Gambar 2.19 Input Data Beban Time History Function Pembebanan gempa yang terpilih kemudian di input kedalam menu kombinasi beban sebagaimanan terlihat pada gambar 2.8 diatas. 15 2.1.7. Analisa Struktur dan De sain Struktur Analisa struktur adalah suatu proses menentukan respon daripada struktur akibat beban-beban yang bekerja pada struktur tersebut berupa gaya-gaya dalam (momen, shear, axial) dan deformasi (deplection dan rotation). Beban-beban yang bekerja pada struktur pada saat analisa merupakan beban terfaktor dan gaya dalam yang dihasilkan merupakan gaya-gaya terfaktor (Mu, Vu dan Pu), sedangkan untuk penentuan deformasi beban-beban yang bekerja pada struktur adalah tanpa faktor beban. Untuk proses analisa struktur dan disain struktur terhadap komponen-komponen struktur (balok, panel zone dan kolom) dilakukan secara otomatis oleh program SAP2000, daerah panel zone direncanakan analisis rangka stabilitas daerah panel tidak diperhitungkan untuk Assign Panel Zone klik Joint pada gambar struktur yang ada pada layar lalu pilih menu Assign pada Toolbar Pilih Joint lalu pilih Panel Zone akan tampil seperti pada gambar 2.18 Langkahlangkah yang dilakukan dalam proses analisa dan disain struktur dengan menggunakan program SAP2000 sebagai berikut: - Apabila properties material, elemen-elemen balok dan kolom, beban-beban dan kombinasi pembebanan telah diinput sebagaimana telah dijelakan diatas, kemudian dari menu toolbar pilih analyze lalu pilih Run Analysis, maka akan tampil menu seperti pada gbr. 2.21 lalu klik Run Now maka program akan melakukan analisa struktur seperti pada gambar 2.22 guna untuk mendapatkan gaya-gaya terfaktor yang bekerja pada struktur berupa Mu, Vu dan Pu. Gambar 2.20 Menu Input Panel Zone 16 Gambar 2.21 Menu Run Analisa Struktur Gambar 2.22 Proses Run Analysis - Untuk melihat diagram gaya-gaya dalam pilih menu Display pada Toolbar kemudian pilih Show Force/stresses lalu pilih menu Frame/Cable maka akan tampil menu seperti pada gambar 2.23. 17 Gambar 2.23 Menu Pilihan Output Diagram Gaya-gaya Luar - Setelah proses analisa struktur selesai kemudian dilanjutkan ke desain struktur dengan cara mengkelik menu Design pada Toolbar dan pilih Steel Frame Design, karena standar disain yang kita gunakan didalam program SAP2000 menggunakan AISC-LRFD 99, maka kita perlu menyesuikan dengan SNI 031729-2002 dengan cara pilih menu View/Refresh References, kemudian akan muncul seperti terlihat pada gambar 2.24 lalu kita sesuaikan dengan standar peraturan yang kita gunakan khusunya faktor reduksi, φ. Gambar 2.24 Menu Input Faktor Reduksi Kekuatan 18 - T ahapan akhir sebelum sebelum melakukan memulai desain pilih kombinasi beban yang kita inginkan dengan cara pada menu Steel Frame Design pilih Delect Design Combos kemudian akan tampil menu seperti pada gambar 2.25. Gambar 2.25 Menu Pemilihan Kombinasi Beban - Lalu lakukan disain/cek struktur dengan memilih Start Design/Check of Structure pada menu Steel Frame Design. Untuk proses analisa struktur dan disain struktur terhadap komponenkomponen struktur (balok, panel zone dan kolom) dilakukan secara otomatis oleh program SAP2000. 2.1.8. Pe me riksaan Struktur Kondisi Linie r Sebelum melakukan analisa non-linier perlu dilakukan pemeriksaan kondisi struktur seperti: • Pe me riksaan De fle ksi dan Simpangan Antar Tingkat Berdasarkan SNI 03-1726 2012 Ps. 7.8.6 menyatakan bahwa defleksi pada pusat masa ditingkat x (δx) harus ditentukan dengan persamaan berikut : .δ δ Dimana, δ = defleksi pada pusat masa hasil analisa struktur (output SAP2000) = faktor pembesar defleksi = faktor keutamaan gempa 19 SNI 03-1726 2012 Ps. 7.12.1 (tabel 16 simpangan antar lantai ijin) menyatakan bahwa semua struktur lainnya untuk kategori resiko I dan II simpangan antar tingkat yang diijinkan ∆a = 0,020 h sx . SNI 03-1726 2012 Ps. 7.12.1.1.menyatakan bahwa untuk sisitem penahan gempa yang terdiri dari hanya rangka momen pada struktur yang dirancang untuk kategori desain gempa D,E dan F, simpangan antar tingkat desain (∆) tidak boleh melebihi ∆a/ρ untuk semua tingkat dan ρ harus ditentukan berdasarkan Ps. 7.3.4.2 SNI 03-1726 2012. • Pe me riksaan Stabilitas Struktur SNI 03-1726 2012 Ps. 7.8.7, menyatakan pengaruh P-delta pada geser dan momen tingkat, gaya dan momen elemen struktur yang dihasilkan, dan simpangan antar lantai tingkat yang timbul oleh pengaruh ini tidak di syaratkan untuk diperhitungkan bila koefisien stabilitas ( θ ) memenuhi kriteria berikut: θ ≤ 0,10 . ∆. θ .ℎ . Dan tidak boleh melebihi: 0,5 ≤ 0,25 β. θ Dimana, Pi = Beban desain vertikal pada tingkat diatas level i Vi = Geser total tingkat ke-i β = Rasio geser perlu terhadap kapasitas geser tingkat yang ditinjau (boleh diambil = 1) • Pe me riksaan Torsi Bangunan Berdasarkan SNI 03-1726 2012 Ps. 7.8.4.3, faktor pembesaran torsi ditentukan sebagai berikut: 20 " 1,2. δ ! δ Dimana, δ #$ #$ 'δ 2 δ & % ( 2.2. Pe rencanaan Gempa Berbasis Kinerja (Non-Linier Analysis Prosedure) Perfomance Base Design adalah suatu metodologi dimana kriteria struktur diekspresikan untuk mencapai tujuan kinerja struktur pada saat terjadi gempa kuat (AT C-40). Definisi dari Tujuan Kinerja adalah pencapaian level kinerja struktur yang ditentukan oleh Defomasi Strukturdibawah beban gempa yang ditentukan oleh “ maksimum perpindahan struktur dan elemen struktur yang dapat diterima dengan besaran beban gempa kuat yang ditinjau”. Level Kinerja adalah pembatasan derajat kerusakan yang ditentukan oleh kerusakan fisik struktur dan elemen struktur sehingga tidak membahayakan keselamatan pengguna gedung (Gambar 2.26 b). Gambar 2.26 (a). Global Respon dan (b) Level Kinerja Struktur Akibat Beban Gempa T ingkat kerusakan struktural dan non-struktural yang terjadi merupakan tolak ukur dari kinerja struktur. Berdasarkan NEHRP (National Earthquake 21 Hazards Reduction Program), kinerja suatu bangunan dibagi menjadi beberapa tingkat (Gambar 2.26. (b)) dan dapat dijelaskan lebih terperinci pada T abel 2.2. TabeL 2.2 Kriteria Kinerja LEVEL KINERJA (NEHRP) PENJELASAN Operational Tidak ada kerusakan struktur dan non-stuktur, bangunan tetap berfungsi, kerusakan < 5% Tidak ada kerusakan yang berarti pada struktur, dimana kekuatan dan kekakuannya lebih kurang hampir sama dengan kondisi sebelum gempa. Komponen non-struktur mengalami kerusakan minor, bangunan tetap dapat berfungsi dan tidak terganggu dengan masalah perbaikan, kerusakan < 15% Terjadi kerusakan komponen struktur, kekakuan berkurang, tetapi masih mempunyai ambang yang cukup terhadap keruntuhan, komponen nonstruktur mengalami kerusakan, dan dapat dipakai kembali setelah perbaikan, kerusakan < 30% Terjadi kerusakan komponen struktur dan non- struktur, kekuatan dan kekakuannya sangat berkurang, kondisinya hampir runtuh, kecelakaan akibat keruntuhan material yang rusak sangat mungkin terjadi, perbaikan bangunan sulit dilakukan, kerusakan >> 30% Immediate Occupancy Life safety Collapse P revention Perencanaan tahan gempa berbasis kinerja (perfomance-based seismic design) dapat diterapkan pada struktur bangunan baru maupun perkuatan bangunan yang sudah ada, proses perencanaan tahan gempa berbasis kinerja dimulai dengan membuat model bangunan (dalam hal ini struktur bangunan yang telah didesain berdasarkan peraturan yang berlaku) yang kemudian melakukan simulasi kinerjanya terhadap berbagai kejadian gempa. Setiap simulasi memberikan informasi tingkat kerusakan (level of damage), ketahanan struktur, sehingga dapat diperkirakan berapa besar keselamatan (life), kesiapan pakai (occupancy) dan kerugian harta benda (economic loss) yang terjadi. Sehingga kita dapat mengatur ulang resiko kerusakan yang dapat diterima sesuai dengan resiko biaya yang dikeluarkan. Sasaran kinerja (perfomance objective) terdiri dari kejadian gempa rencana yang ditentukan (eartquake hazard), dan tingkat kerusakan yang di izinkan atau level kinerja (perfomance level) dari bangunan terhadap kejadian gempa tersebut. Dalam analisa struktur tahan gempa tahap yang paling penting adalah melakukan analisa non-linier daripada struktur sistem struktur yang telah kita rencanakan atau bangunan existing (bangunan dengan perkuatan), dengan tujuan 22 untuk mengetahui sejauh mana struktur tersebut berperilaku dalam mempertahankan kekuatan dan kekakuannya selama terjadi beban gempa kuat yang mungkin terjadi. Sebelum kita memasuki tahap tersebut tentunya yang perlu kita lakukan adalah melakukan proses analisis sebagai-berikut: • Penentuan sistem struktur yang digunakan pada perencanaan • Menentukan perfomance objective daripada struktur tersebut • Penentuan gaya gempa eksternal dan internal (linier analysis sistem) • Perencanaan komponen struktur 2.3. Sistem Struktur dan Perfomance Objective Penentuan sistem struktur pada SNI 03-1726-2002 ditentukan berdasarkan tingkat resiko gempa (rendah, moderat dan tinggi) yang dibagi dalam enam wilayah gempa, untuk wilayah 1 dan 2 tingkat resikonya rendah, wilayah 3 dan 4 tingkat resikonya moderat/sedang dan wilayah 5 dan 6 tingkat resikonya tinggi. Pada studi ini untuk menentukan respon spektra dan kategori desain gempa (KDG) kita menggunakan peraturan SNI 03-1726-2012 dengan “ Peta Hazard Gempa Indonesia 2010”, yang mana penentuan sistem struktur kemudian ditentukan berdasarkan Kategori Desain Gempa (KDG), kemudian langkah selanjutnya yang kita ambil adalah penentuan perfomance level, yaitu kita tentukan pergerakan tanah (ground motion) berdasarkan probabilitas terjadinya gempa dalam kurun waktu 50 tahun (Tabel 2.3) dan target perfomance saat disain (Gambar 2.26 b) Tabel 2.3 Tingkatan Eartquake Hazard Earthquake Hazard Level (NEHRP 2003-FEMA 273) Probabilitas Perioda Ulang Frekuensi 50% dalam kurun waktu 50 tahun 72 tahun 20% dalam kurun waktu 50 tahun 225 tahun Kadang-kadang(occasional) 10% dalam kurun waktu 50 tahun 474 tahun Jarang (Rare) 2% dalam kurun waktu 50 tahun 2475 tahun Sering (frequent) Sangat jarang(Very Rare) 23 Gambar 2.27 Perfomance Objective 2.4. Me tode Spektrum Kapasitas Salah satu metode yang dapat digunakan dalam perencanaan tahan gempa berbasis kinerja (perfomance-based seismic design) adalah Spectrum Capacity Method (CSM) yang merupakan metoda utama AT C 40. Dalam metode ini menghasilkan dua buah kurva yaitu kurva kapasitas dan kurva respon spektrum yang mana kedua kurva ini diplot kedalam kurva ADRS (accelaration displacement response spectrum ) Kurva kapasitas atau kurva pushover menggambarkan hubungan antara besarnya perpindahan puncak (atap), )* , dan gaya geser dasar gempa rencana, Vb , yang merupakan respon daripada struktur secara global (MDOF) dari hasil analisa dengan menggunakan beban dorong (Push Over Analysis), sedangkan kurva respon spektrum menggambarkan hubungan antara respon spektra percepatan, +,, dan waktu getar, T, yang merupakan respon spektrum (SDOF) daripada gempa rencana. Agar kedua kurva tersebut dapat diplot dalam satu kurva ADRS, maka harus dilakukan konversi terhadap masing-masing kurva tersebut, sebagai berikut. Pushover Analysis didefinisikan sebagai suatu metode pendekatan analysis static non-linier daripada struktur, dimana pada analisa ini pembebanan yang bekerja pada struktur terus ditingkatkan sampai sktruktur melampaui pasca elastik (elasto plasctic) dan terus ditingkatkan sampai mencapai keruntuhan. 24 Pada penelitian ini untuk menganalisa kondisi non-linier akibat beban gempa yang terdistribusi pada tiap-tiap lantai digunakan metode pushover analysis dengan menggunakan program bantu analisa struktur SAP2000 Ver. 14. Hasil dari pushover analysis yang merupakan respon struktur digambarkan sebagai kurva kapasitas yaitu hubungan beban dasar dan perpindahan lantai pada suatu titik yang ditinjau (titik masa lantai atas). 2.2.1. Pe nde finisian Kasus Be ban T ahap awal analisa non-linier dengan menggunakan program SAP2000 adalah pendefinisian beban seperti terlihat pada gambar 2.28 dengan mengklik Modify/Show Load Case . Gambar 2.28 Pendefinisian Kasus Beban 2.2.2. Pe ne ntuan Se ndi Platis Berdasarkan hirarki disain kapasitas, terbentuknya sendi plastis pada struktur rangka pemikul momen disyaratkan hanya boleh terjadi akibat lentur pada ujung-ujung balok dan ujung kolom pada daerah perletakan. Sebagai indikator terbentuknya sendi plastis, maka kita tentukan terjadinya sendi plastis pada balok seperti terlihat gambar 2.29, sendi plastis pada kolom seperti terlihat pada gambar 2.31 dan sendi plastis pada bresing seperti terlihat pada gambar 2.33. Dengan mengklik elemen balok yang telah kita input sebelumnya kemudian pilih Assign pada Toolbar lalu pilih Frame dan pilih Hinge lalu akan tampil Menu seperti pada gambar 2.29, lalu tentukan relative distance = 0 (ujung awal balok) kemudian klik add akan muncul Auto Hinge Assignment Data 25 seperti pada gambar 2.30 kemudian pilih From Table in Fema 356 dan Table 5-6 (Steel Beams-Flexur) kemudian klik OK. kemudian ulangi langkah diatas dengan memlilih relative distance=1 (ujung akhir balok) lalu klik OK. Gambar 2.29 Penentuan Sendi Plastis Pada Balok Gambar 2.30 Data Sendi Plastis Pada Balok Untuk penentuan sendi plastis pada kolom lakukan sperti langkah diatas dengan mengklik elemen kolom akan muncul menu seperti pada gambar 2.31, tentukan relative distance = 0 ( ujung awal kolom) kemudian klik add akan muncul Auto Hinge Assignment Data seperti pada gambar 2.32 kemudian pilih From Table in Fema 356 dan Table 5-6(steel columns-flexure) lalu klik OK, 26 kemudian ulangi langkah diatas dengan memlilih relative distance=1 (ujung akhir kolom) kemudian klik OK. Gambar 2.31 Penentuan Sendi Plastis Pada Kolom Gambar 2.32 Data Sendi Plastis Pada Kolom Sedangkan untuk penentuan sendi plastis pada bresing klik elemen bresing kemudian lakukan seperti langkah diatas kemudian dengan memilih From Table 27 in Fema 356 dan Table 5-6 (steel brace-axial) kemudian klik Ok, lakukan untuk relative distance 0 dan 1, (lihat gambar 2.33 dan 2.34). Gambar 2.33 P enentuan Sendi P lastis P ada Bresing Gambar 2.34 Data Sendi P lastis P ada Bresing 2.5. Kurva Kapasitas Kurva kapasitas merupakan kurva hubungan beban dan perpindahan, pada gambar 2.35 menunjukan kurva hasil analisa pushover. Hubungan Load dan displacement, titik A pada kurva merupakan kapasitas beban dasar rencana yang bekerja pada struktur disederhanakan dengan skala pendekatan daripada kedua 28 sumbu daripada kurva kapasitas, dimana pada titik ini merupakan titik leleh dimana komponen struktur (balok dan kolom) mencapai batas elastic (titik leleh), kemudian titik B yang merupakan titik perubahan kekakuan akibat penambahan beban, yang ditentukan dengan perhitungan model matematik berdasarkan jumlah sendi plastis yang terjadi pada struktur yang mewakili segmen AB, kemudian beban ditingkatkan lagi dengan skala tertentu sampai mencapai titik C dan titik D merupakan titik akhir kurva yang menunjukan struktur diambang keruntuhan. Gambar 2.35 Kurva Kapaitas 2.6. Perfomance Point Perfomance point adalah titik pertemuan kurva kapasitas struktur (Capacity Spectum) dari hasil pushover analysis dan kurva respon spektrum tereduksi (Demand Spectrum)) dalam format ADRS (lihat gambar 2.36) yang menggambarkan kapasitas struktur dalam menahan beban gempa rencana. Gambar 2.36 Perfomance Point (ATC 40) 29 Metode Spektrum Kapasitas dikerjakan secara otomatis dalam program SAP2000, data yang perlu dimasukan cukup melakukan input kurva Respon Spektrum Rencana sebagai berikut, pilih menu Define lalu pilih Pushover Parameter Sets dan ATC 40 Capacity Spectrum, kemudian akan tampil tabel menu seperti pada gambar 2.37, kemudian klik Add New Parameter untuk menampilkan Parameter Capacity Spectrum ATC40 seperti pada gambar 2.38 kemudian lakukan input sesuai dengan data Respon Spectrum Elastis dengan redaman sebesar 5%. Gambar 2.37 Pendefinisikan Parameter Pushover ATC40 Gambar 2.38 Parameter Capacity Spectrum ATC40 30 2.6 Krite ria Pe ne rimaan Tingkat Kine rja Perfomance level atau tingkat kinerja merupakan suatu kondisi yang menggambarkan kinerja struktur bangunan pada saat terjadi gempa rencana. Kriteria penerimaan dari tingkat kinerja adalah batasan-batasan yang harus dipenuhi oleh struktur secara global maupun lokal, agar struktur tersebut dapat dikategorikan sebagai struktur yang mempunyai tingkat kinerja tertentu. • De formasi Late ral Deformasi lateral pada titik kinerja adalah sebagai titik kontrol tehadap batas deformasi yang direncanakan terhadap tingkat kinerja, dimana gaya geser dasar pada titik kinerja (target perpindahan), -. , tidak boleh kurang dari 80% dari gaya geser dasar efektif pada saat leleh, -/, yang dihitung pada saat menentukan 01. Didalam AT C 40 kriteria penerimaan tingkat kinerja struktur secara global diberikan pada tabel berikut. Tabel 2.4 Deformation Limits Interstory Drif t Limit Perf omance Level Immidiate Occupancy Damage Control Lif e Saf ety Maximum Total drift 0,01 0,01 – 0,02 0,02 Maximum Inelastic Drift 0,005 0,005-0,015 No limit Structural Stability 0,03 No limit Sumber: ATC 40 Catatan: 1. Vi adalah total gaya geser lateral pada lantai ke-i 2. P i adalah total beban gravitasi (termasuk beban mati dan beban hidup) pada lantai ke-i • Be ban dan De formasi Jika kurva hubungan Beban-Deformasi dari hasil eksperimental tidak ada, maka dapat digunakan kurva beban-deformasi seperti pada Gambar 2.39, yang didefinisikan dalam T abel 2.5 dan 2.6 (built in SAP2000) sebagai berikut: 31 Gambar 2.39 KurvaBeban–Deformasi (ATC40) Pada kurva diatas menggambarkan respon linier dari titik A (komponen tidak terbebani) sampai titik B (titik leleh) akibat beban lateral, kemudian kekakuan komponen menurun, ini terlihat dari respon linier titik B ke titik C, pada saat mencapai titik C ketahanan dalam menahan beban lateral menurun secara tiba-tiba pada titik D, akan tetapi komponen struktur masih bertahan sampai titik E kemudian runtuh. 2 sama dengan atau 3 adalah gaya pada komponen dan 245 sama ( atau 3( ,adalah kekuatan yang tersedia dari komponen. Pada balok dan pada saat leleh, ∆adalah perpindahan elastis plastis total, dan∆ 7adalah dengan kolom,6adalah rotasi elastis plastis total dari balok atau kolom, 67 adalah rotasi perpindahan saat leleh. Pada daerah panel, θy adalah sudut deformasi geser dalam radian. T ingkat kinerja yang direncanakan pada komponen struktur (balok dan kolom) terletak antara titik B dan C, yang mana dapat dijelaskan pada Gambar 2.40 dan T abel 2.5 dan 2.6 sebagai berikut: Gambar 2.40 Component Perfomance Based (ATC40) 32 Tabel 2.5 Kriteria Penerimaan Rotasi Sendi Plastis terhadap Lentur pada Balok Parameter Reinf orced Concrete B eams ; < ;′ ; >,? - >@ ABC′D Plastic Rotation 9: a ≤ 0,0 ≤3 0,025 ≤ 0,0 ≥6 0,002 ≥ 0,5 ≤3 0,002 ≥ 0,5 ≥6 0,015 Keterangan: = Gaya geser desain Sumber: ATC40 Residual Strength Plastic Rotation Limit 9: Perf omance Level b c IO LS CP 0,050 0,040 0,030 0,020 0,200 0,200 0,200 0,200 0,005 0,005 0,005 0,005 0,020 0,010 0,010 0,005 0,025 0,002 0,002 0,015 Tabel 2.6 Kriteria Penerimaan Rotasi Sendi Plastis terhadap Lentur pada Kolom Parameter Reinf orced Concrete Columns : EF C′D - >@ ABC′D Plastic Rotation 9: a ≤ 0,1 ≤3 0,020 ≤ 0,1 ≥6 0,015 ≥ 0,4 ≤3 0,015 ≥ 0,4 ≥6 0,010 Keterangan: 1. = Beban aksial desain 2. = Gaya geser desain Sumber: ATC40 Residual Strength Plastic Rotation Limit 9: Perf omance Level b c IO LS CP 0,030 0,025 0,025 0,015 0,200 0,200 0,200 0,200 0,005 0,005 0,000 0,000 0,010 0,010 0,005 0,005 0,020 0,015 0,015 0,010 Gambar 2.41 Definisi Perputaran Untuk Evaluasi (FEMA 356) Gambar 2 . 4 1 menyatakan putaran pada balok, titik rotasi harus dihitung berdasarkan salah-satu kriteria berikut: • Menambahkan rotasi leleh,9/,ke rotasi plastis, 9:, atau • Mengambil sama dengan besarnya story drift. 33 BAB 3. TUJUAN DAN MAMFAAT PENELITIAN Adapun tujuan dan mamfaat dari penelitian ini adalah: 1. Penelitian ini diharapkan jadi bahan masukan bagi buku ajar dibidang ilmu teknik sipil, dan menjadi bahan referensi yang akan ditulis dalam jurnal ilmiah T EKNIKA terbitan Fakultas T eknik Universitas IBA 2. Bagi pemerintah memberikan informasi untuk pemberian izin mendirikan bangunan (IMB) perlu adanya dokumen perhitungan struktur yang dapat menjamin bahwa struktur bangunan tersebut aman bagi lingkungan disekitarnya terhadap yang mungkin terjadi akibat beban bekerja pada bangunan selama masa layannya khusunya beban gempa. 3. Bagi pemilik bangunan, memberikan informasi kondisi bangunan apabila terjadi gempa kuat sehingga dapat diambil tindakan pencegahan kerusakan pada bangunan dengan memberikan perkuatan yang diperlukan pada bangunan. BAB 4. METO DE PENELITIAN 4.1. Diagram Alir Penelitian Metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat dari diagram alir seperti pada gambar 4.1 sampai dengan gambar 4.3. dengan sebagai berikut: 1. Kumpulkan dan struktur dan data beban 2. T entukan model struktur yang ditinjau mendekati model sesungguhnya 3. Input data struktur data beban dengan menggunakan program SAP2000 4. Lakukan Analisa struktur kondisi linier untuk mendapatkan respon struktur berupa gaya-gaya dalam dan deformasi yang terjadi pada struktur 5. Kontrol kondisi struktur apakah memenuhi persyaratan pada kondisi linier jika ya lanjutkan ke analisa kondisi non-linier, jika tidak lakukan perkuatan pada struktur 6. Kontrol ulang kondisi struktur apakah memenuhi persyaratan pada kondisi linier jika ya lanjutkan ke analisa kondisi non-linier, jika tidak ulangi prosedur 5 sampai memenuhi kondisi linier 34 7. Lakukan analisa non-linier terhadap struktur eksisting tanpa perkuatan dan struktur yang telah diperkuat 8. Berdasarkan analisa non-linier tentukan perfomance objective struktur 9. Lakukan analisa dan pembahasan 10. Rekomendasi. Gambar 4.1. Diagram Alur Perencanaan Komponen Struktur 35 Gambar 4.2. Diagram Alur Pushover Analysis Gambar 4.3. Diagram Alur Kriteria Penerimaan 36 4.2. Lokasi Pe ne litian Lokasi Penelitian dilakukan pada pabrik karet (Crumb Rubber Factory) PT . Mardec Siger Waykanan yang belokasi di Jln. Lintas Sumatera tepatnya di Desa Gunung Sangkaran Kecamatan Belambangan Umpu Kabupaten Waykanan Provinsi Lampung dapat dilihat pada gambar 4.4. Lokasi Gambar 4.4. Lokasi Penelitian BAB 5. ANALISA DAN PEMBAHASAN Berdasarkan data-data yang didapat yaitu data material serta gambar eksisting bangunan, denah dan potongan struktur bangunan kemudian dilakukan perhitungan pembebanan struktur sebagai data input pembebanan dengan menggunakan program bantu analisa struktur SAP2000 Ver. 14. Didalam bab ini akan diuraikan mengenai informasi bangunan penjemuran, perhitungan beban gravitasi dan gempa, analisa struktur kondisi linier maupun non-linier, alternatif perkuatan pada bangunan eksisting serta pembahasan dari hasil analisa. 37 5.1 De skripsi Bangunan Penjemuran Lembaran Karet Struktur bangunan bangunan penjemur lembaran karet yang ditinjau pada penelitian ini terbuat dari struktur baja profile WF, dengan lebar 22,5m dan panjang 45m, jarak antar kolom 4,5m arah bentang pendek maupun arah bentang panjang, dengan tinggi tingkat pertama 4,5m (pedestal 1m) dan lantai 2, 3 dan 4 tingginya 4,5m. Kapasitas rencana bangunan direncanakan dapat menjemur ±800 ton lembaran karet dalam kondisi basah. Pemodelan struktur pada penelitian ini, struktur dimodelkan sebagai rangka pemikul momen dengan perletakannya diasumsikan sebagai jepit pada base plate. Gambar 5.1. Bangunan Penjemuran Karet (a) (b) Gambar 5.2. (a) Lembaran Karet Siap Jemur (b) Konfigurasi Kayu Penggantung pada Bangunan Penjemuran Karet Lembaran karet yang berbentuk selendang/handuk setelah melalui proses penimbangan kemudian di jemurkan pada bangunan penjemuran karet dengan 38 cara menggantungkan lembaran karet tersebut pada penggantung kayu/sento berukuran 5cm x 7cm (terlihat pada gambar 5.2) dengan jarak antar sento 10cm centre to centre sehingga jarak bersih antar sento adalah 5cm. Tebal dari lembaran karet variatif berkisar antara 2-2,5cm sehingga penjemuran hanya dapat dilakukan berkelang dalam satu batang kayu penggantung. Lama penjemuran lembaran karet 10 hari sampai dengan 12 hari. Penataan ruang bangunan penjemuran karet terbagi dalam beberapa ruangan yaitu ruang jemur karet, jalan lorry untuk distribusi lembaran karet dan ruang elevator untuk mengangkut lembaran karet kemasing-masing lantai. Jumlah kamar ditentukan berdasarkan lembar bentang antar kolom arah melintang dan memanjang, dimana jarak antar kolom 4,5m sehingga satu kamar ukurannya 4,5mx4,5m. Jumlah kayu penggantung untuk satu kamar 43 batang, sehingga lembaran yang dapat dijemur dalam satu kamar berjumlah 172 lembar karet. Gambar 5.3. Gambar Konfigurasi Pondasi Bangunan Penjemuran Karet 39 Gambar 5.4. Gambar Konfigurasi Tie Beams Bangunan Penjemuran Karet Gambar 5.5. Konfigurasi balok dan kayu penggantung Lt. 1 sd. Lt. 4 Bangunan Penjemuran Karet 40 Gambar 5.6. Gambar Potongan A-A Bangunan Penjemuran Karet Gambar 5.7. Gambar Potongan B-B Bangunan Penjemuran Karet 41 Gambar 5.8. Gambar Potongan C-C Penjemuran Karet Gambar 5.9. Gambar Potongan D-D Bangunan Penjemuran Karet 42 5.2 Data Struktur Sebagaimana telah dijelaskan pada uraian sebelumnya struktur yang digunakan pada konstruksi bangunan kamar jemur ini menggunakan struktur baja dengan Sifat-sifat mekanis sebagai berikut: - Modulus elastisitas : E = 200.000 Mpa - Modulus geser : G = 76.923 Mpa - Nisbah poisson : μ = 0,3 - Koefisien pemuaian : α = 12 x 10-6 /oC Konfigurasi komponen-komponen struktur tersusun sebagai berikut : - Balok portal melintang (bentang pendek) digunakan WF200.100.5,5.8 pada lantai 1 sd. 4 dengan bentang 4,5m. - Balok portal memanjang (bentang panjang) digunakan WF200.100.5,5.8 pada lantai 1 sd. 4 dengan bentang 4,5m. - Kolom sudut, tepi dan tengah pada lantai dasar digunakan WF250.125.6.9 dengan tinggi kolom antar tingkat 3,5m. - Kolom sudut, tepi dan tengah pada lantai 1 sd. 4 digunakan WF250.125.6.9 dengan tinggi kolom antar tingkat 4,5m. 5.3 Pe rmodelan Struktur Melihat dari kondisi fisik struktur bangunan, pada penelitian ini struktur dimodelkan sebagai Rangka Pemikul Momen. Gambar 5.10. Model Struktur 3 Dimensi 43 Gambar 5.11. Model Rangka Struktur Arah y Gambar 5.12. Model Rangka Struktur Arah x 44 5.4 Data Beban Struktur direncanakan untuk menahan beban tetap akibat berat dari komponen-komponen dan beban sementara akbat lembaran karet. Gambar 5.13. Konfigurasi Beban Penjemuran Karet 5.4.1 Be ban Te tap Beban tetap berupa beban akibat komponen-komponen struktur yaitu balok, kolom dan kayu penggantung (sento 5/7). - Berat Sendiri Kolom IWF250.125.6.9 - = 0,29 kN/m’ Batang arah sumbu-x a. Berat sendiri balok IWF200.100.5,5.8 = 0,21 kN/m’ b. Berat CNP125.20.20 2,3mm - = 0,46 kNm’ Batang arah bentang memanjang a. Berat sendiri balok IWF200.100.5,5.8= 0,21 kN/m’ b. Berat kayu 5/7 = 0,46 kN/m’ 45 Rekap beban : Untuk berat baja profile IWF dan C-Chanel diinput pada program sehingga secara otomatis beratnya dihitung oleh program. Untuk berat beban kayu diperhitungkan sebagai berikut, - Berat Kayu 5/7 DL = 0,46 kN/m’ + = 0,46 kN/m’ (ut. Balok interior) 1/2DL = 0,23 kN/m’ (ut. Balok eksterior) 5.3.2 Be ban Le mbaran Kare t Perhitungan Beban Rubber Sheet berdasarkan rencana penjemuran: - Berat per sheet = 27 kg (kondisi basah) - Lebar per sheet = 50 cm - T ebal sheet = 2 - 2,5 cm - Lebar Gap = 5 cm (tidak dapat menjemur 2 sheet berhimpitan) - T otal kayu 5/7cm = 42 batang per ruang 4,5 x 4,5m - Gambar 5.14. Konfigurasi Beban Lembaran Karet 46 Dari gambar 5.12 diatas satu kayu 5x7 cm terdapat : ±189 rubber sheets/ruang @27kg (kondisi basah)= 5.103 kg Dalam satu lantai terdapat 50 ruang–2 ruang ut. Lift= 48 ruang T otal berat rubber sheet 4 lantai = 979,776 T on ( kondisi Basah) Dalam satu kamar ada 5.103kg/(4,5mx4,5m) = 252 kg/m2 = 2,47 kN/m2 L = 2,47 kN/m2 x 1,5 m = 3,71 kg/m' (Beams Interior) 1/2.L = 1,85 kN/m' (Beams Exterior) 5.3.3 Parame te r Be ban Ge mpa Lokasi penelitian berada di Jalan Lintas T engah Sumatera tepanya di Desa Gunung Sangkaran Kecamatan Blambangan Umpu Kabupaten Waykanan Propinsi Lampung. Berdasarkan peta dan satelit terletak pada -4,48454 o Lintang Selatan dan 104,4551 o Bujur T imur. Gambar 5.15. Peta Satelit Lokasi Penelitian Bangunan yang ditinjau merupakan bangunan penjemuran karet PT. Mardec Siger Waykanan, merupakan bangunan 4 lantai yang berfungsi sebagai tempat menjemur karet dalam bentuk selendang. Kondisi tanah merupakan tanah pasir berbatuan dimana diklasifikasikan sebagai tanah sedang. 47 Gambar 5.16. Peta Satelit Bangunan yang ditinjau Dengan menggunakan Desain Spektra Indonesia di situs www.puskim.pu.go.id didapatkan variable-variable gempa sebagai berikut : • Respon Spektra Percepatan Gempa periode pendek (gbr. 5.15) (S s) = 0,622 (g) • Respon Spektra Percepatan Gempa periode 1 detik (gbr. 5.16) (S 1 ) = 0,292 (g) • Faktor amplifikasi gempa periode pendek Fa = 1,302 • Faktor amplifikasi gempa periode 1 detik Fv = 1,817 • Respon Spektra Percepatan Gempa permukaan periode pendek S MS = 0,810 . g • Respon Spektra Percepatan Gempa permukaan periode 1 detik S M1 = 0,530 . g • Respon Spektra Percepatan Desain Gempa periode pendek S DS = 0,540 . g • Respon Spektra Percepatan Desain Gempa permukaan periode 1 detik S D1 = 0,353 . g 48 0,622.g Gambar 5.17. Peta Zonasi Gempa periode pendek (S S), dengan probilitas keruntuhan 2% dalam kurun waktu 50 Tahun (peta hazard gempa Indonesia) 0,292.g Gambar 5.18. Peta Zonasi Gempa periode satu detik (S 1) ), dengan probilitas keruntuhan 2% dalam kurun waktu 50 Tahun (peta hazard gempa Indonesia) 49 Sumber : www.puskim.go,id Gambar 5.19. Variable-variable gempa hasil Desain Spektra Indonesia Gambar 5.20. Grafik Respon Spektra Desain hasil Desain Spektra Indonesia • Kategori Desain Seismik Tabel 5.1. Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respons Percepatan Gempa periode Pendek Kategori Resiko Nilai S DS S DS < 0,167 0,167 < S DS < 0,33 0,33 < S DS < 0,5 0,5 ≤ S DS Sumber : SNI 03-1726-2012 I atau II atau III A B C D IV A B C D 50 Tabel 5.2. Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respons Percepatan Gempa periode 1 detik Kategori Resiko Nilai S D1 I atau II atau III A B C D S D1 < 0,067 0,067 < S D1 < 0,133 0,133 < S D1 < 0,20 0,20 ≤ S D1 Sumber : SNI 03-1726-2012 • IV A B C D Sistem Struktur Pemikul Beban Gempa Berdasarkan tabel 5.1 dan 5.2 kategori desain seismik (KDS) lokasi yang ditinjau termasuk Kategori Resiko D, dimana tingkat resiko seismik tinggi sehingga pilihan sistem struktur adalah SRPMK. Koefisien Desain dan Faktor-faktor Sistem Penahan Gempa SRPMK R =8 Ωo = 3 Cd = 5,5 Spektral Percepatan (g) GH IJ⁄ L 0,08 0,07 GHM IJ⁄ L 0,06 0,05 Sa • 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0 1 2 3 T (detik) Sumber : hasil analisa Gambar 5.21. Grafik Respon Spektra Desain Tereduksi 4 5 51 • Batasan Periode berdasarkan SNI 03-1726-2012 : Batas Bawah : N 0,0724 ℎ( O N .ℎ( ( 18 m 0,8 ( 0,731 detik (Batas Bawah) Batas Atas : P 1,4 P. P. P. 0,731 1,0235 detik Dari hasil analisa getar bebas dengan menggunakan program SAP2000 didapatkan hasil data perioda getar bebas pada T abel 5.3. Tabel 5.3 Modal Partisapsi Massa (Output SAP2000) StepNum Period SumUX SumUY 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4,004 1,899 1,878 1,384 0,903 0,752 0,585 0,580 0,334 0,318 0,313 0,224 0,815 0,815 0,815 0,917 0,963 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 0,000 0,000 0,785 0,785 0,785 0,785 0,785 0,898 0,898 0,898 0,955 0,955 Partisipasi massa pada tabel diatas pada step ke-8 telah memenuhi syarat, dimana partisipasi massa > 80% baik arah x maupun arah y. 52 Tabel 5.4 Perioda Getar Bebas Struktur SRPMK (Output SAP2000) Mode 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 • Period Sec 4,00 1,90 1,88 1,38 0,90 0,75 0,59 0,58 0,33 0,32 0,31 0,22 Frequency Cyc/sec 0,25 0,53 0,53 0,72 1,11 1,33 1,71 1,73 3,00 3,15 3,19 4,47 CircFreq rad/sec 1,57 3,31 3,35 4,54 6,96 8,35 10,73 10,84 18,83 19,78 20,07 28,06 Nilai periode getar bebas, T = 4,00 detik > T = 1,0235 detik. • Eigenvalue rad2/sec2 2,46 10,95 11,19 20,61 48,40 69,78 115,18 117,55 354,43 391,41 402,89 787,41 1,0235 detik, gunakan Koefisien Geser Dasar Gempa Dengan menggunakan Grafik Respon Spektra Desain didapat : GHM QJ R • 0,353 8 1,0235 Q R 1 0,0431 Gaya Geser Dasar Gempa (Base Shear) Untuk peritungan gaya geser dasar gempa digunakan berat beban mati ditambah 25% beban hidup: . TN Dari hasil analisa struktur menggunakan SAP2000 didapatkan, Wt = 12.047,645 kN Maka didapat Base Shear sebesar, 519,25 kN 53 Tabel 5.5 Base Reaction SRPMK (Output SAP2000) Global FX Global FY (kN) (kN) 123,13 0 Gempa Respon Spektrum, Ex 0 245,30 Gempa Respon Spektrum, Ey 519,25 0 Gempa Statik, Ex 0 519,25 Gempa Statik,Ey OutputCase Dari hasil diatas nilai base reaction respon spektrum, Vdinamik < 0,8 Vstatik bila tetap ingin menggunakan respon spektrum , maka nilai respon spektrum desain perlu dikoreksi agar memenuhi Vdinamik ≥ 0,8 Vstatik , akan tetapi dalam penelitian ini tetap menggunakan gempa statik. 5.3.4 Kombinasi Be ban Kombinasi pembebanan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. 1,4D 2. 1,2D + 1,0 L (Rubber Sheet) + 1,6 P (beban hidup pada Atap) 3. 1,2D + 1,0 (L+P) + 1,0 E 4. 0,9D + 1,0 E Berdasarkan SNI 03-1726-2012 kombinasi beban gempa KDS C, D, E, dan F harus dirancang berdasarkan beban seismik sebagai berikut ; • Untuk penggunaan pada kombinasi 3, E didefinisikan sebagai E = Eh + Ev Dimana, E h = ρ . QE = 1,3 . QE Ev = 0,2 . SDS . D = 0,108 . D • Untuk penggunaan pada kombinasi 4, E didefinisikan sebagai E = Eh - Ev Sehingga menjadi, 1. 1,2D + 1,0 (L+P) ± 1,0 (1,3 Ex + 0,108 D) ± 0,3 (1,3 Ey + 0,108 D) 2. 1,2D + 1,0 (L+P) ± 0,3 (1,3 Ex + 0,108 D) ± 0,1 (1,3 Ey + 0,108 D) 3. 0,9D ± 1,0 (1,3 Ex - 0,108 D) ± 0,3 (1,3 Ey - 0,108 D) 4. 1,2D ± 0,3 (1,3 Ex - 0,108 D) ± 0,1 (1,3 Ey - 0,108 D) 54 Kombinasi beban yang digunakan pada studi ini adalah sebagai berikut, 1. 1,4D 2. 1,2D + 1,0 L (Rubber Sheet) + 1,6 P (beban hidup pada Atap) 3. 1,3404 D + 1,0 (L+P) + 1,30 Ex + 0,39 Ey 4. 1,2756 D + 1,0 (L+P) + 1,30 Ex - 0,39 Ey 5. 1,1244D + 1,0 (L+P) - 1,30 Ex + 0,39 Ey 6. 0,7680D + 1,0 (L+P) - 1,30 Ex - 0,39 Ey 7. 1,3404D + 1,0 (L+P) + 0,39 Ex + 1,30 Ey 8. 1,1244D + 1,0 (L+P) + 0,39 Ex - 1,30 Ey 9. 1,2756D + 1,0 (L+P) - 0,39 Ex + 1,30 Ey 10. 0,7680D + 1,0 (L+P) - 0,39 Ex - 1,30 Ey 11. 0,7596D + 1,0 (L+P) + 1,3 Ex + 0,39 Ey 12. 0,8244D + 1,0 (L+P) + 1,3 Ex - 0,39 Ey 13. 0,9756D + 1,0 (L+P) - 1,3 Ex + 0,39 Ey 14. 1,0404D + 1,0 (L+P) - 1,3 Ex - 0,39 Ey 15. 0,7596D + 1,0 (L+P) + 0,39 Ex + 1,30 Ey 16. 0,9756D + 1,0 (L+P) + 0,39 Ex - 1,30 Ey 17. 0,8244D + 1,0 (L+P) - 0,39 Ex + 1,30 Ey 18. 1,0404D + 1,0 (L+P) - 0,39 Ex - 1,30 Ey 5.5 Analisa Struktur Kondisi Linier Analisa struktur kondisi linier dilakukan untuk mengetahui rasio demand terhadap Capacity (Mu/∅Mn dan Pu/∅Pn) struktur pada saat menerima beban yang bekerja pada struktur tersebut akibat beban gravitasi maupun kombinasi dari beban gravitasi dan beban lateral akibat gempa yang dimungkinkan akan terjadi dengan probilitas dan kurun waktu tertentu. Struktur dinyatakan terpenuhi kapasitasnya bila rasio dari demand/Capacity atau di dalam Program SAP2000 dinyatakan dalam P-M Interaksi Rasio < 1 begitupun sebaliknya struktur dinyatakan tidak memenuhi syarat kekuatannya, bila P-M Interaksi Rasio > 1, bila ini terjadi lakukan perbaikan terhadap komponen strukturnya dan bila tidak memungkinkan lakukan perkuatan. 55 Apabila ternyata syarat kekuatannya telah terpenuhi, maka selanjutnya lakukan pemeriksaan terhadap depleksi, simpang antar tingkat, stabiltas struktur dan torsi bangunan. Gambar 5.22. P-M Interaksi Rasio < 1 Akibat Beban Gravitasi Berdasarkan hasil analisa struktur yang dilakukan pada struktur dengan menggunakan program bantu SAP2000 Ver.14, didapatkan struktur rangka baja yang hanya dibebani dengan beban gravitasi (Kombinasi 1 dan 2) memenuhi persyaratan kekuatan dimana rasio demand tehadap capacity kurang daripada 1 kondisi ini dapat terlihat pada gambar 5.22, dimana Strength Ratio untuk kolom sebesar 0,887 < 1 dan balok 0,256 < 1. 56 Gambar 5.23. P-M Interaksi Rasio > 1 pada Kolom Akibat Beban Gravitasi dan Gempa Namun setelah dilakukan pemeriksaan dengan memasukan beban gempa rencana yaitu kombinasi 3 sampai dengan 18 didapatkan hasil yang tidak memenuhi persyaratan kekuatan, dimana rasio demand tehadap capacity > 1 terjadi pada kolom kondisi ini dapat terlihat lihat pada gambar 5.23, dimana Strength Ratio untuk kolom sebesar 2,231 > 1, sedangkan Strength Ratio pada balok sebesar 0,592 < 1, artinya balok masih mampu menahan beban gempa nominal rencana. 57 5.5.1 Pe meriksaan Defleksi dan Simpangan Antar Tingkat Tabel 5.6 Defleksi dan Simpangan Antar Lantai SRPMK Arah x Lantai Tinggi Tinggi Tingkat (hsx) (mm) 1 Atap 17.000 3 12.500 2 8.000 1 3.500 Sumber : hasil analisa (mm) 2 4.500 4.500 4.500 3.500 δ xe δx ∆x ρ ∆ a/ρ (mm) 3 267,01 221,61 145,13 49,35 (mm) 4 1468,53 1218,86 798,24 271,44 (mm) 5 249,67 420,62 526,80 271,44 (mm) 6 90 90 90 70 Kontrol ∆ x≤ ∆ a / ρ 7 No No No No Tabel 5.7 Defleksi dan Simpangan Antar Lantai SRPMK Arah y Lantai Tinggi (mm) 1 Atap 17.000 3 12.500 2 8.000 1 3.500 Sumber : hasil analisa Tinggi Tingkat (hsy) δ ye δy ∆y ρ ∆ a/ρ (mm) 2 4.500 4.500 4.500 3.500 (mm) 3 60,19 48,43 29,96 8,95 (mm) 4 331,03 266,34 164,76 49,25 (mm) 5 64,69 101,59 115,51 49,25 (mm) 6 90 90 90 70 Kontrol ∆ x≤ ∆ a / ρ 7 Ok No No Ok Dari hasil analisa diatas dapat ditarik kesimpulan sementara, struktur yang ditinjau tidak mampu menahan beban gempa nominal, yaitu gempa dengan beban geser dasar elastis dibagi dengan faktor renduksi, sebesar R dan faktor keutamaan, sebesar I e. Sebagai alternatif penulis mencoba-coba dengan memasang bracing pada portal arah y maupun arah x, dimana dari hasil optimalisasi yang dilakukan penulis dengan menggunakan berbagai model dan komponen perkuatan didapatkanlah model struktur rangka bresing konsentrik (SRBK) dengan menggunakan material IWF100.100.6.8 seperti terlihat pada gambar 5.24 sd. 5.26 berikut. 58 Gambar 5.24. Model Persfektif pemasangan bracing Gambar 5.25. Model Pemasangan Bracing pada Rangka A, F dan J 59 Gambar 5.26. Model Pemasangan Bracing pada Rangka B, C, D, E, G, H dan I Gambar 5.27. Model Pemasangan Bracing pada Rangka 1 sd. 6 60 Gambar 5.28. Lokasi pemasangan bracing pada portal arah x dan y pada Lt. 1 & 2 Gambar 5.29. Lokasi pemasangan bracing pada portal arah x dan y pada Lt. 3 & 4 61 Gambar 5.30. P-M Interaksi Rasio < 1, Akibat Beban Gravitasi Setelah di Pasang Bracing Pada arah y (Rangka F) T erlihat pada gambar 5.30 dan 5.31 hasil analisa struktur rangka bresing konsentrik yang hanya dibebani dengan beban gravitasi (Kombinasi 1 dan 2) memenuhi persyaratan kekuatan dimana rasio demand tehadap capacity < 1 (Strength Ratio Max. Kolom= 0,853, Balok= 0,252 dab Bresing= 0,103). Gambar 5.31. P-M Interaksi Rasio Akibat Beban Gravitasi Setelah di Pasang Bracing Pada Portal arah x 63 5.5.2 Kontrol Hasil Analisa Struktur • Partisipasi Massa Tabel 5.8 Modal Partisapsi Mass Ratios SRBK (Output SAP2000) StepNum 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Period Sec 0,595 0,402 0,397 0,318 0,216 0,216 0,212 0,209 0,208 0,204 0,204 0,197 SumUX SumUY 0,000 0,000 0,524 0,712 0,712 0,712 0,712 0,712 0,712 0,712 0,712 0,712 0,767 0,767 0,767 0,767 0,767 0,767 0,850 0,850 0,850 0,850 0,850 0,850 Tabel 5.9 Modal Load Participation Ratios SRBK (Output SAP2000) ItemType Item Static P ercent Dynamic P ercent Acceleration Acceleration Acceleration UX UY UZ 96,7092 99,2784 0 71,1585 85,0452 0 Hasil analisa menunjukan bahwa akselerasi statik arah x dan y mempunyai Modal Load Participation Ratios > 90% . Tabel 5.10 Perioda Getar Bebas Struktur dengan Bracing (Output SAP2000) StepNum Period Sec Frequency Cyc/sec 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0,595 0,402 0,397 0,318 0,216 0,216 0,212 0,209 0,208 0,204 0,204 0,197 1,682 2,491 2,518 3,143 4,631 4,632 4,710 4,775 4,799 4,891 4,891 5,070 12 CircFreq Eigenvalue rad/sec rad2/sec2 10,566 15,648 15,821 19,746 29,098 29,101 29,592 30,003 30,151 30,728 30,730 31,857 111,650 244,870 250,300 389,910 846,690 846,850 875,690 900,170 909,100 944,230 944,310 1014,800 64 • Nilai periode getar bebas, T = 0,595 detik < T = 0,731 detik. • ( 0,731 detik, gunakan Koefisien Desain dan Faktor-faktor Sistem Penahan Gempa SRBKK (T abel 9 SNI 03-1726-2012) R =6 Ωo = 2 Cd = 5 • Koefisien Geser Dasar Gempa Dengan menggunakan Grafik Respon Spektra Desain didapat : GHM QJ R • 0,353 6 0,731 Q R 1 0,081 Gaya Geser Dasar Gempa (Base Shear) Dari hasil analisa struktur menggunakan SAP2000 didapatkan, Wt = 12.243,97 kN (DL+0,25L) Maka didapat Base Shear sebesar, . TN ( 991,75 kN Tabel 5.11 Distribusi beban gempa perlantai Lantai 4 3 2 1 0 hx (m) 17 12,5 8 3,5 0 Wx (kN) 3165,50 2994,88 3007,20 3011,99 64,40 Komulatif (kN) 3.165,50 6.160,38 9.167,58 12.179,57 12.243,97 Wx.hx (kN) 17,00 12,50 8,00 3,50 41,00 Csx 0,41 0,30 0,20 0,09 V (kN) 991,76 Fx (kN) 411,22 302,37 193,51 84,66 991,76 k = faktor untuk mode yang lebih tinggi = 0,5T+0,75 = 1,115 Tabel 5.12Base Reaction SRBK (Output SAP2000) OutputCase Text Estatik x Estatik y DL+0,25L GlobalFX KN GlobalFY KN GlobalFZ KN -991,76 0,00 0,00 0,00 -991,76 0,00 0,00 0,00 12.243,96 Vi (kN) 411,22 713,58 907,10 991,76 65 Gambar 5.32. Input Beban Gempa Statik Ekuivalen Gambar 5.33. P-M Interaksi Rasio < 1, Akibat Beban Gravitasi Dan Gempa Setelah di Pasang Bracing Pada arah y (Rangka F) Gambar 5.34 P-M Interaksi Rasio Akibat Beban Gravitasi Dan Gempa Setelah di Pasang Bracing Pada Portal arah x (Rangka 2 dan 5) 67 T erlihat dari gambar 5.33 dan 5.34. diatas pada rangka arah x dan arah y Demand/Capacity < 1, dimana nilai strength Ratios pada balok = 0,49; kolom = 0,942 ; dan pada bresing = 0,937, dimana artinya struktur rangka arah dan arah y mampu menahan beban nominal gempa rencana yang mungkin terjadi. Selanjutnya dilakukan pemeriksaan defleksi dan simpangan antar tingkat, stabilitas struktur serta torsi bangunan . Tabel 5.13 Defleksi dan Simpangan Antar Lantai Arah x Lantai Tinggi Tinggi Tingkat (hsx) (mm) 1 Atap 17.000 3 12.500 2 8.000 1 3.500 Sumber : hasil analisa (mm) 2 4.500 4.500 4.500 3.500 δ xe δx ∆x ρ ∆ a/ρ (mm) 3 4,90 3,70 1,70 0,46 (mm) 4 24,49 18,48 8,49 2,32 (mm) 5 6,01 9,98 6,17 2,32 (mm) 6 5,15 3,95 1,95 0,46 Kontrol ∆ x≤ ∆ a / ρ 7 Ok Ok Ok Ok Tabel 5.14 Defleksi dan Simpangan Antar Lantai Arah y Lantai Tinggi Tinggi Tingkat (hsy) δ ye δy ∆y ρ ∆ a/ρ (mm) 2 4.500 4.500 4.500 3.500 (mm) 3 11,58 9,33 5,72 1,33 (mm) 4 57,91 46,67 28,60 6,67 (mm) 5 11,24 18,07 21,94 6,67 (mm) 6 90 90 90 70 (mm) 1 Atap 17.000 3 12.500 2 8.000 1 3.500 Sumber : hasil analisa Kontrol ∆ x≤ ∆ a / ρ 7 Ok Ok Ok Ok Tabel 5.15 Koefisien Stabilitas Arah x Tingkat 4 3 2 hsi (mm) 17000 12500 8000 ∆x (mm) 6,01 9,98 6,17 1 3500 2,32 Sumber : hasil analisa Pi (kN) 3.165,50 6.160,38 9.167,58 Vi (kN) 411,22 713,58 907,10 θ θ maks (rad) 0,000495 0,001254 0,001708 (rad) 0,0909 0,0909 0,0909 OK OK OK OK OK OK 12.179,57 991,76 0,001478 0,0909 OK OK Dimana nilai Cd = 5 ; Ie = 1,0 ; dan β = 1,0 θ < 0,1 θ < θ maks 68 Tabel 5.16 Koefisien Stabilitas Arah y Tingkat hsi ∆y Pi Vi θ θ maks 4 3 2 (mm) 17000 12500 8000 (mm) 11,24 18,07 21,94 (kN) 3.165,50 6.160,38 9.167,58 (kN) 411,22 713,58 907,10 (rad) 0,000926 0,00227 0,005037 (rad) 0,0909 0,0909 0,0909 OK OK OK OK OK OK 12.179,57 991,76 0,004252 0,0909 OK OK 1 3500 6,67 Sumber : hasil analisa θ < 0,1 θ < θ maks Dari hasil pemeriksaan diatas terlihat bahwa stabilitas struktur telah memenuhi syarat sehingga tidak perlu dilakukan disain ulang terhadap komponenkomponen struktur dan juga bahwa pengaruh bahwa pengaruh dari P-delta dapat diabaikan. Tabel 5.17 Faktor Pembesaran Torsi Arah x y Lantai 4 3 2 1 4 3 2 1 Sumber : hasil analisa δ maks δ min δ avg Ax (mm) (mm) 4,10 3,14 3,34 2,53 1,48 0,42 10,39 8,55 1,12 0,32 8,20 6,79 (mm) 3,72 2,83 1,30 0,84 0,85 0,90 5,40 1,50 4,37 1,21 0,37 9,30 7,67 4,88 0,90 0,87 0,86 0,85 1,36 0,85 Dari data tabel 5.17 diatas Ax < 1, maka struktur termasuk kategori tanpa ketidak beraturan torsi. 5.6 Analisa Non-linier Analisa non-linier dilakukan untuk mengetahui kinerja (perfomance) dari struktur yang ditinjau pada saat terjadi gempa kuat yang mengakibatkan struktur mengalami perlelehan sebagai akibat dari beban gempa besar yang bekerja pada struktur tersebut. Salah satu metode analisa yang dapat digunakan yaitu Capacity Spectrum Method (CSM) yang menggunakan nonlinier static pushover analysis, dimana metode ini dapat dilakukan dengan menggunakan program SAP2000. 69 Pada studi kasus ini dilakukan pada dua model struktur yaitu struktur struktur dengan kondisi eksisting tanpa perkuatan dan struktur kondisi eksisitng yang diberikan perkuatan tambahan dengan menggunakan bresing konsentrik. 5.6.1 Analysis Phusover pada Struktur Eksisting Struktur merupakan Sistem Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM) dengan perletakan jepit pada tumpuan kolom pada pedestal, seperti pada gambar 5.10 dan 5.11. A. Pe modelan Sendi Plastis SRPM Pada sistem SRPM bagian yang disyaratkan leleh terjadi pada ujung-ujung balok dan ujung kolom pada daerah tumpuan, maka pendefinisian sendi plastis dilakukan secara otomatis oleh SAP2000 sebagai berikut: 1. Balok , sendi plastis pada balok terjadi pada ujung-ujungnya akibat momen pada arah lenturnya, maka pada balok di definisikan Auto-M3-0 dan AutoM3-1 pada menu Assign-Hinges. 2. Kolom, sendi plastis pada kolom terjadi pada ujung-ujungnya sebagai akibat adanya interakasi antara lentur dan tekan pada kedua arah bekerjanya beban gempa, maka pada balok di definisikan Auto-PMM-0 dan Auto-PMM-1 pada menu Assign-Hinges. B. Pe nde finisian Static Nonlinier untuk Analysis Pushover SRPM Agar analisis pushover mendekati kondisi sebenarnya, maka pendefinisian Load Cases dilakukan secara otomatis oleh SAP2000 sebagai berikut: 1. Pembebanan Gravitasi, kasus beban ini didefinisikan sesuai pola pembebanan gravitasi, dimana beban yang diperhitungkan adalah berat sendiri struktur dan beban mati lainnya sebesar 100% serta beban hidup 25% 2. Pembebanan Lateral, Setelah kasus pembebanan gravitasi selanjutnya struktur didorong dengan beban lateral Load Pattern Ex dan Ey yang mengikuti pola ragam 1, kemudian struktur didorong hingga mencapai perpindahan tertentu, dimana titik kontrol perpindahannya adalah lantai paling atas yaitu lantai 4. Besarnya kontrol perpindahan atap dibatasi maksimum 4% dari tinggi total struktur. 70 Tingkat Kine rja Struktur Akibat Ge mpa Pada Arah y Struktur Eksisting (SRPM) PUSH Gambar 5.35 Distribusi Sendi Plastis Step 6 arah y Struktur Eksisting (SRPM). 3000,00 G eser Dasar, Vb (kN) C. 2500,00 2000,00 1500,00 1000,00 500,00 0,00 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 Perpindahan Lantai Atas, D (m) Gambar 5.36 Kurva Kapasitas arah y Struktur Eksisting (SRPM). 71 Tabel 5.18 Data Kapasitas dan Distribusi Sendi Plastis SRPM arah Portal y. Bila dilihat dari tabel 5.18 kapasitas struktur mengalami keruntuhan sampai mencapai Kapasitas Geser Dasar sebesar, Vu= 2.257,279 kN dan Perpindahan Lantai Atas sebesar, Du= 413,210mm terjadi pada step 6 (C to D). Gambar 5.37 Performance Point Arah y Struktur Eksisting (SRPM). 72 Dari gambar 5.36 terlihat perfomance point terletak pada Vpp = 1.638,020kN dan Dpp = 205,501mm, kemudian bila dilihat dari tabel 5.18 Kinerja Struktur pada perfomance point adalah Live Safety ( IO to LS). Tabel 5.19 Data Kurva Kapasitas Arah y SRPMK. Sumber: Output SAP2000 Fema 440 Dari T abel 5.19 diatas menunjukan besarnya Gaya Geser Leleh pada kurva kapasitas arah y sebesar, Vy= 1.709,1467kN dan Dy= 206,7132mm. D. Tingkat Kinerja Struktur Akibat Gempa Pada Arah x Struktur Eksisiting (SRPM) PUSH Gambar 5.38 Distribusi sendi plastis Step 8 portal arah x Struktur Eksisting (SRPM). 73 G eser Dasar, Vb (kN) 800,00 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 Perpindahan Lantai Atas, D (m) Gambar 5.39 Kurva Kapasitas Arah x Struktur Eksisiting (SRPM). Pada gambar 5.38 distribusi sendi plastis arah x terjadi pada ujung kolom pada lantai 2 hal ini mengidentifikasi terjadinya soft storey dimana struktur mengalami keruntuhan pada kolom lantai 2. Tabel 5.20 Data Kapasitas dan Distribusi Sendi Plastis arah Portal x Struktur Eksisting Bila dilihat dari tabel 5.20 kapasitas struktur mengalami keruntuhan sampai mencapai Kapasitas Geser Dasar sebesar, Vu = 665,766kN dan Perpindahan Lantai Atas sebesar, Du = 438,659mm pada step 8 (C to D). 74 Gambar 5.40 Performance Point Arah x Struktur Eksisting (SRPMK). Dari gambar 5.40 terlihat perfomance point terletak pada Vpp = 656,322kN dan Dpp = 394,040mm, bila dilihat dari tabel 5.20 T ingkat Kinerja Struktur pada perfomance point adalah Collapse (C to D). Gambar 5.21 Data Kurva Kapasitas Arah x SRPMK. Sumber: Output SAP2000 Fema 440 Dari T abel 5.21 diatas menunjukan besarnya Gaya Geser Leleh kurva kapasitas, dimana Vy= 661,1689kN dan Dy= 354,1849mm. 75 5.6.2 Analysis Phusover pada Struktur Eksisting yang Diperkuat (SRBKK) Dengan melakukan optimasi terhadap terhadap struktur dengan memodelkan struktur yang semula merupakan Sistem Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPM)K menjadi Sistem Struktur Rangka Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK), seperti pada gambar 5.25 sampai dengan 5.29. A. Pe modelan Sendi Plastis SRBKK Pada sistem SRBK bagian yang disyaratkan leleh terjadi pada bresing, maka pendefinisian sendi plastis dilakukan secara otomatis oleh SAP2000 sebagai berikut: 1. Balok , sendi plastis pada balok terjadi pada ujung-ujungnya akibat momen pada arah lenturnya, maka pada balok di definisikan Auto-M3-0 dan AutoM3-1 pada menu Assign-Hinges. 2. Kolom, sendi plastis pada kolom terjadi pada ujung-ujungnya sebagai akibat adanya interakasi antara lentur dan tekan pada kedua arah bekerjanya beban gempa, maka pada balok di definisikan Auto-PMM-0 dan Auto-PMM-1 pada menu Assign-Hinges. 3. Bresing, sendi plastis pada bresing terjadi pada ujung-ujung dan tengah bentangnya sebagai akibat gaya tekan yang terjadi pada bresing akibat beban gempa, maka pada balok di definisikan Auto-P-0 dan Auto-P-1 pada menu Assign-Hinges. B. Pe nde finisian Static Nonlinier untuk Analysis Pushover SRBKK Agar analisis pushover mendekati kondisi sebenarnya, maka pendefinisian Load Cases dilakukan secara otomatis oleh SAP2000 sebagai berikut: 1. Pembebanan Gravitasi, kasus beban ini didefinisikan sesuai pola pembebanan gravitasi, dimana beban yang diperhitungkan adalah berat sendiri struktur dan beban mati lainnya sebesar 100% serta beban hidup 25% 2. Pembebanan Lateral, setelah kasus pembebanan gravitasi selanjutnya struktur didorong dengan beban lateral Load Type-Accel yang mengikuti pola ragam 1, kemudian struktur didorong hingga mencapai perpindahan tertentu, dimana titik kontrol perpindahannya adalah lantai paling atas yaitu lantai atap. 76 Besarnya kontrol perpindahan atap dibatasi maksimum 4% dari tinggi total struktur. C. Tingkat Kinerja Struktur Struktur Akibat Gempa Pada Arah y Struktur Eksisiting de ngan Pe rkuatan (SRBKK). PUSH Gambar 5.41 Distribusi Sendi Plastis pada Step 2 arah y Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK). PUSH Gambar 5.42 Distribusi Sendi Plastis pada Step 4 arah y Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK). 77 PUSH Gambar 5.43 Distribusi Sendi Plastis pada Step 6 arah y Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK). G eser Dasar, Vb (kN) 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 0 50 100 150 200 250 300 350 Perpindahan Lantai Atas, D (m) Gambar 5.44 Kurva Kapasitas Arah y Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik. Gambar 5.41 menunjukan distribusi sendi plastis pada Step ke-2 dengan Vstep2 = 1.977,452kN dan Dstep2 = 25,4569mm (lihat T abel 5.22), terlihat keruntuhan terjadi pada bresing konsentrik tanpa diikuti keruntuhan pada balok dan kolom, ini menunjukan bahwa bresing berfungsi sebagai peredam beban gempa yang diterima struktur. Sampai dengan step ke-6 baru terjadi keruntuhan pada balok (lihat gambar 5.43), dimana Vstep6 = 4.007,233kN dan 78 Dstep6 = 223,381mm (lihat Tabel 5.22). Keruntuhan kolom terjadi pada step 14 dimana Vstep14 = 4.008,116kN dan Dstep14 = 310,846mm (lihat T abel 5.22) Tabel 5.22 Kapasitas Struktur SRBK Arah y. Gambar 5.45 Kurva Perfomance Point Arah y Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik (SRBKK). 79 Gambar 5.45 menunjukan besarnya gaya geser dasar dan pepindahan puncak pada perfomance point (Vpp = 2.788,563kN, Dpp = 58,734mm), bila dilihat dari tabel 5.22 Perfomance Point terjadi antara step 3 dan 4 besarnya VStep-4 = 3.728,432kN, DStep-4 = 155,196mm dimana bresing telah mengalami keruntuhan (Collapse) sedangkan tingkat kinerja balok Life Safety (LS) dan pada kolom belum terjadi sendi plastis (gbr. 5.43), berdasarkan kondisi ini maka kinerja bangunan adalah Life Safety (LS). Gambar 5.23 Data-data Kurva Kapasitas Arah y SRBKK. Sumber: Output SAP2000 Fema 440 Dari T abel 5.23 diatas menunjukan besarnya Gaya Geser Leleh pada kurva kapasitas, dimana Vy= 2.311,0059kN dan Dy= 26,9889mm. 80 D. Tingkat Kine rja Struktur Struktur Akibat Ge mpa Pada Arah x (Struktur Eksisiting de ngan Pe rkuatan). PUSH Gambar 5.46 Pushover arah x pada Step 3 Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK). PUSH Gambar 5.47 Pushover arah x pada step 4 Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK). G eser Dasar, Vb (kN) 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 0 5 10 15 20 25 30 Perpindahan Lantai Atas, D (m) Gambar 5.48 Kurva Kapasitas Arah Portal x Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK). 81 Tabel 5.24 Kapasitas Struktur SRBKK Arah x Pada gambar 5.47 diatas menunjukan distribusi sendi plastis pada struktur arah x pada Step ke-4 dengan Vstep4 = 4.637,064kN dan Dstep4 = 26,619mm (lihat T abel 5.24) terlihat telah terjadi keruntuhan pada bresing konsentrik, akan tetapi sendi plastis tidak terjadi pada kolom maupun pada balok. Gambar 5.49 Kurva Perfomance Point Arah x Struktur dengan Perkuatan Bresing Konsentrik (SRBK). Dari gambar 5.49 menunjukan besarnya gaya geser dasar dan pepindahan puncak pada perfomance point (Vpp = 4.361,267kN, Dpp = 21,676mm), bila dilihat dari tabel 5.24 perfomance point terletak antara step 1 dan 2 dengan tingkat kinerja pada bresing Operational (O) lihat pada gambar 5.46. 82 Tabel 5.25 Data Kurva Kapasitas Arah x SRBKK. Sumber: Output SAP2000 Fema 440 Dari T abel 5.25 diatas menunjukan besarnya Gaya Geser Leleh pada kurva kapasitas sebesar, Vy= 4.463,0277kN dan Dy= 22,0396mm. 5.7 Pe mbahasan Dari hasil analisa struktur baik pada kondisi linier maupun non-linier dengan menggunakan program SAP2000 Ver. 14 diatas dihasilkan data-data Kapasitas, Rasio Simpangan, Kurva Kapasitas dan Perfomance Point dari struktur eksisiting dengan sistem Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPM) dan struktur eksisting dengan perkuatan bresing konsentrik atau Struktur Rangka Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK) . Pada kondisi linier akibat beban gravitasi kapasitas struktur bangunan eksisting memenuhi syarat kekuatan, dimana terlihat pada tabel 5.7.1 Strength Ratio Maximum terjadi pada kolom yaitu sebesar 0,887 < 1, ini artinya struktur bangunan eksisting mampu menahan beban gravitasi (berat sendiri, beban mati, beban hidup dan lembaran karet), akan tetapi struktur bangunan eksisting tidak mampu menahan beban lateral akibat gempa rencana nominal, Vn, hal ini terlihat dari tabel 5.7.1 dimana nilai Strength Ratio Maximum terjadi pada kolom yaitu sebesar 2,231 >1 dan Drift lantai maksimum > Drift lantai Izin arah x. 83 T abel 5.26 Ringkasan Hasil Analisa Kondisi Linier B angunan Eksisting Akibat B eban G ravitasi Sistem Struktur Total (kN) Ditahan Bracing Beban Gravitasi Wt (kN) Kolom Strength Ratio (WF250.125.6.9) Max. Balok Strength Ratio (WF200.100.5,5.8) Max. Bracing Strength Ratio (WF100.100.8.8) Max. P erpindahan Lantai δxe (mm) Maksimum δye (mm) ∆x (mm) P erpindahan Antar Lantai Maksimum ∆y (mm) Gaya Geser Dasar V = Cs.Wt Akibat B eban G empa SRP MK 519,250 12.047,645 - B angunan Diperkuat dengan B resing Konsentrik Akibat B eban G ravitasi Akibat B eban G empa SRBKK 991,76 335.438 12.243,97 - 0,887 2,231 0,853 0,942 0,256 0,592 0,250 0,49 - - 0,103 0,937 - 278,16 62,80 540,08 118,76 - 4,90 11,58 9,98 21,94 Catatan: 1. Perpindahan Lantai Izin = 0,02h = 340mm 2. Perpindahan Antar Lantai Izin = 90mm Salah satu alternatif yang dilakukan pada studi ini untuk meningkatkan kapasitas atau strength ratio, yaitu melakukan perkuatan pada bangunan eksisiting dengan menambahkan bresing konsentrik pada rangka struktur bangunan eksisisting. Terlihat pada tabel diatas Strength Ratio Maximum pada struktur bangunan dari 2,231 menjadi 0,942 < 1 dan Drift lantai maksimum lebih kecil Drift lantai Izin baik arah x maupun y. Dari hasil analisa pada kondisi linier didapatkan hasil kapasitas struktur dalam menahan beban gravitasi termasuk berat sendiri struktur bangunan eksisiting adalah sebesar 12.047,645kN dan beban lateral kurang dari beban gempa nominal rencana, Vn, sebesar 519,25kN. Setelah melakukan perkuatan terhadap struktur bangunan eksisiting dengan menambahkan bresing konsentrik dihasilkan peningkatan kapasitas beban lateral akibat gempa nominal rencana, Vn, sebesar 991,76kN dan berat struktur menjadi 12.243,97kN. Untuk mengetahui tingkat kinerja dari struktur apabila terjadi gempa dengan periode ulang 2500 tahun dengan probabilitas 2% dalam kurun waktu 50 84 tahun, maka pada studi ini dilakukan analisa non-linier dengan metode analisa pushover analysis yang telah dijelaskan pada Sub Bab 5.6.1, dengan data-data hasil analisa terangkum pada T abel 5.27 sampai dengan T abel 5.30. Tabel 5.27 Perpindahan Lantai Atas VS Geser Dasar Arah x B angunan Eksisting Step 0 1 2 Perpindahan Lantai Atas 0 100,00 200,00 G eser Dasar 0 186,67 373,35 3 4 5 6 300,00 330,71 339,29 346,16 560,02 617,34 632,01 637,89 7 8 9 10 373,48 438,66 443,86 444,90 651,97 665,77 666,35 666,42 B angunan Diperkuat dengan B resing Konsentrik Perpindahan G eser Lantai Atas Dasar 0 0 20,876 4.227,47 22,316 4.468,35 22,633 26,619 26,698 4.497,12 4.637,06 4.637,35 Tabel 5.28 Ringkasan Kondisi Non-Linier Arah x Pushover Analysis Arah x Sistem Struktur Nominal Leleh Perfomance Point Collapse Pada Bresing Collapse Pada Balok/Kolom P arameter Gempa Vn (kN) Dn (mm) Vy (kN) Dy (mm) Vpp (kN) Dpp (mm) Vu (kN) Du (mm) Vu (kN) Du (mm) R Ωo Cd Tingkat Kinerja Struktur B angunan Eksisting SRP MK 519,25 278,16 661,168 354,185 656,322 B angunan Diperkuat dengan B resing Konsentrik SRBKK 991,760 4,90 4.463,028 22,040 394,04 666,42 4.361,267 21,676 4.637,064 26,619 4.637,347 444,90 26,698 1,599 1,008 5,451 1,039 1,256 Collapse 1,211 Operational Persentase (% ) Terhadap B angunan Eksisiting Naik Turun 91,00 575,02 - 98,24 93,78 564,50 - 94,50 - 595,86 240,83 3,09 94,00 3,56 85 Tabel 5.29 Perpindahan Lantai Atas VS Geser Dasar Arah y B angunan Diperkuat dengan B resing Konsentrik B angunan Eksisting Step 0 1 2 3 4 5 6 Perpindahan Lantai 0 G eser Dasar 0 62,80 100,00 178,22 205,50 519,25 826,82 1.473,55 1.638,02 317,55 413,21 2.135,03 2.257,28 Perpindahan Lantai G eser Dasar 0 19,63 25,46 54,78 0 1.681,12 1.977,45 2.750,05 155,20 180,13 223,38 3.728,43 3.868,66 4.007,23 Tabel 5.30 Ringkasan Kondisi Non-Linier Arah y SRP MK B angunan Diperkuat dengan B resing Konsentrik SRBKK Naik Turun Vn (kN) Dn (mm) Vy (kN) Dy (mm) 519,250 62,800 1.709,147 206,700 991,760 11,582 2.311,0059 26,9889 91,00 35,21 - 81,56 86,94 Vpp (kN) Dpp (mm) Vu (kN) Du (mm) 1.638,020 205,501 - 2.788,563 58,734 1.977,452 25,457 70,24 - 71,42 - Vu (kN) Du (mm) R Ωo 2.257,279 413,210 6,580 1,321 4.007,23 223,38 19,287 1,734 77,52 193,10 31,29 45,94 - 1,999 Collapse 8,277 Life Safety 314,03 - Pushover Analysis Arah y Sistem Struktur Nominal Leleh Perfomance Point Collapse Pada Bresing Collapse Pada Balok/Kolom P arameter Gempa Cd Tingkat Kinerja Struktur • B angunan Eksisting Persentase (% ) Terhadap B angunan Eksisiting Pushove r Analysis Bangunan Eksisiting Arah x Geser Dasar pada Perfomance Point , Vpp = 656,322kN < Vy = 661,1689kN, artinya perilaku struktur masih bersifat elastis, akan tetapi perpindahan lantai yang terjadi sebesar, Dpp= 394,04mm > 0,02h=340mm, dan bila dilihat dari tabel 5.28 kinerja struktur adalah collapse (C). 86 Gambar 5.50 Kurva Kapasitas Bangunan Eksisting Arah x • Pushove r Analysis Bangunan dipe rkuat Arah x Geser Dasar pada Perfomance Point meningkat sebesar 568,37%, dengan Vpp= 4.361,27kN < Vy= 4.463,03kN, artinya perilaku struktur bersifat elastic dan perpindahan lantai yang terjadi sebesar, Dpp= 20,224mm < 0,02h (340mm), dari hasil analisis pushover pada gambar 5.47, kinerja struktur pada balok dan kolom adalah Operational (O). Gambar 5.51. Kurva Kapasitas Bangunan diperkuat Arah x • Pushove r Analysis Bangunan Eksisiting Arah y Geser Dasar pada Perfomance Point , Vpp = 1.638,02kN < Vy= 1.709,15kN, artinya perilaku struktur masih bersifat elastis, perpindahan lantai yang terjadi 87 sebesar, Dpp= 205,501mm < 0,02h=340mm, dan bila dilihat dari tabel 5.28 kinerja struktur adalah Collapse (C). Gambar 5.52 Kurva Kapasitas Bangunan Eksisting Arah y • Pushove r Analysis Bangunan dipe rkuat Arah y Geser Dasar pada Perfomance Point meningkat sebesar 72,53%, dengan Vpp= 2.788,563kN > Vy= 2.311,006kN, artinya perilaku struktur bersifat nonelastic dan perpindahan lantai yang terjadi sebesar, Dpp= 58,734mm < 0,02h (340mm), dengan tingkat kinerja Life Safety (LS), sehingga dapat disimpukan kinerja strukutr adalah Life Safety (LS). Gambar 5.53 Kurva Kapasitas Bangunan diperkuat Arah y 88 • Pe rpindahan Lantai dan Antar Lantai a). Bangunan Eksisting b). Bangunan dengan Perkuatan Gambar 5.54 Perpindahan Lantai Bila dilihat dari gambar 5.54 (a) perpindahan lantai atas arah x > arah y, dimana dapat disimpulkan bahwa pada bangunan eksisting (SRPM) rangka portal arah y (bentang pendek) lebih kaku daripada arah x (bentang memanjang). sedangkan perpindahan lantai atas bangunan dengan perkuatan arah y > arah x, dimana dapat disimpulkan bahwa pada bangunan dengan perkuatan (SRBK) rangka portal arah x (bentang memanjang) lebih kaku daripada arah y (bentang pendek). (a). Bangunan Eksisting (b). Bangunan dengan Perkuatan Gambar 5.54 Perpindahan Antar Lantai Besar Interstory Drift pada bangunan eksisting arah x dan arah y, melampui syarat batas (lihat gambar 5.55 (a)). Setelah dilakukan perkuatan pada bangunan eksisiting dengan menggunakan Bracing Concentric (SRBK) Interstory Drift terjadi tidak melampaui syarat batas (lihat gambar 5.55 (b)). 89 BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN a. Ke simpulan Dari hasil analisa dan pembahasan diatas, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Struktur bangunan perjemuran karet PT. Mardec Siger Waykanan tidak dapat menahan beban gempa nominal rencana sebesar Vn =519,25kN, ini terlihat dari P-M Interaksi Rasio pada kolom melampui 1, dimana Strength Ratio=2,231 >1, dengan pepindahan lantai atas sebesar δ xe= 278,16mm dan δ ye= 62,80mm dan perpindahan antar tingkat sebesar ∆ x =540,08mm dan ∆ y=118,76mm. 2. Dari hasil analisa non-linier tingkat kinerja struktur bangunan eksisting adalah Collapse (C) dengan kapasitas diambang keruntuhan sebesar Vu= 666,42kN dan Du= 444,90mm (arah x menentukan). 3. Setelah dilakukan perkuatan dengan memasang Bracing Concentric (skoor berupa besing konsentrik) didapatkan Strength Ratio = 0,942<1 pada kolom lantai 2, dengan beban gempa nominal rencana sebesar Vn = 991,760kN dan pepindahan lantai atas sebesar δ xe=4,90mm dan δ ye=11,58mm dan perpindahan antar tingkat sebesar ∆ x =9,98mm dan ∆ y=21,94mm. 4. Dengan adanya perkuatan tingkat kinerja pada saat terjadi gempa menjadi Life Safety (LS), dimana kapasitas keruntuhan pada Bracing Concentric sebesar, Vu=4007,23kN dan Du=223,38mm (arah y menentukan). b. Saran Dari hasil studi ini dapat diberikan saran sebagai berikut: 1. Khususnya pada pihak perusahaan PT . Mardec Siger Waykanan, untuk memasang skoor berupa bresing konsentrik terhadap struktur bangunan eksisting dengan tujuan untuk menghindari terjadinya keruntuhan struktur bangunan pada saat terjadi gempa, sehingga dapat menghindari terjadinya korban jiwa serta dapat mengurangi biaya perbaikan terhadap struktur bangunan yang rusak akibat terjadinya gempa kuat. 90 2. Dilakukan penelitian lebih lanjut pada sambungan balok-kolom dan kolompedestal. DAFTAR PUSTAKA Applied T echnology Council. (1996). “Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Building”. AT C-40. Volume 1. Redwood City. ASCE. (2000). “Prestandard and Commentary for seismic Rehabilitation of Building”. FEMA356, Washington DC. Badan Standardarisasi Nasional. (2002). “Tata Cara Perhtiungan Struktur Baja“. SNI-03-1729-2002. Jakarta. Badan Standardarisasi Nasional. (2012). “Standar Perancanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Gedung “. SNI-03-1726-2012. Jakarta. CSI, (2005),”Analysis Reference Manual”. Computers and Strucutres, Inc., Barkeley, California. Dewobroto, W. (2005), “Evaluasi Kinerja Struktur Baja Tahan Gempa dengan Analisa Pushover”, Civil Engineering Natioal Confrence, Unika Soegijapranata, Semarang. Moestopo, M. (2014), “Perencanaan Struktur Baja Tahan Gempa”, Short Course HAKI, Hotel Borobudur, Jakarta. LAMPIRAN A DISAIN BRESING UNTUK PERKUAT AN STRUKTUR DESAIN BRESING WF100.100.6.8 Material properties : Fy = 250 Mpa Fu = 410 Mpa Fr = 70 Mpa E = 200.000 Mpa υ = 0,3 G = 86.956,5 Mpa φc = 0,85 φt = 0,9 Data Properties Penampang Berat d Tebal bf tw tf r Ag Ix 2 kg/m' mm mm mm mm mm mm 21,30 100 100 6 8 10 2.190 Pu (Tekan) Pu (Tarik) Lbalok Lkolom Lbracing = 112,47 kN = 171,15 kN = 4500 mm = 3500 mm = 4161 mm mm Iy 4 3.830.000 Zx = Zy = hC = mm Sx 4 1.340.000 mm Sy 4 79.500 mm rx 4 26.700 ry mm mm 41,82 24,74 84.184 mm3 40.756 mm3 64 mm3 I. BATANG YANG MENERIMA AKSIAL TEKAN A. Periksa Syarat Kelangsingan Penampang Bresing Kasus khusus untuk batang tekan harus memenuhi batasan Compact (seismic Zone) AISC-LRFD93 - Untuk Sayap : VW ≤ λ$ 2.XW 0,3Y Z [7 6,25 < 8,49 Ok... - Untuk Badan : Jika, Ca ≤0,125 \ Z ≤ 3,14Y .I1 < 1,54. X] [7 L Lampir an A-1 Jika, Ca > 0,125 \ X] ≤ 1,12Y Z [7 . I2,33< L ≥ 1,49. Y Z [7 Dimana, φ` _ 0,8 > 0,1 7 10,67 < 49,32 > 42,14 OK... B. Periksa Syarat Kelangsingan Elemen Bresing Syarat kelangsingan: b.cde ≤ 200 f (. dimana, k = 1 (ujung-ujung sendi) 168 < 200 Ok... Memenuhi C. Periksa Kapasitas Aksial Tekan Bresing kx = ky = 1 b . cde f. λ λ7 λ` 99,495 b 7 . cde f7. λ π Y g7 Z Untuk, λc ≤ 1,5 g`e 168,209 1,89 > 1,5 & h 0,658λ i j g7 Untuk, λc > 1,5 g`e 0,877 k 2 l g7 λ ` 61,183 m Lampir an A-2 Maka Kapasitas Bresing adalah: φ D :n φ D.oDp. E F qqr, stuv Rasio Aksial = P u/φc P n = 0,987 < 1 Ok... II. BATANG YANG MENERIMA AKSIAL TARIK A. Periksa Syarat Kelangsingan Elemen Bresing Syarat kelangsingan: b.cde ≤ 300 f (. dimana, k = 1 (ujung-ujung sendi) 168 < 300 Ok... Memenuhi B. Kondisi Leleh dari Penampang kotor φN ( φN .!$ .g7 492,75kN > 171,15byzu … C. Kondisi Fraktur dari Penampang Efektif Untuk disain batang tarik dan sambungan kita gunakan: sebagai alat penyambung digunakan sambungan baut dengan menggunakan pelat sambungan tebal 10mm yang dilas pada balok dan kolom seperti pada gambar berikut. Lampir an A-3 Luas Netto !( !$ < |.\d .X} !( ≤ 0,85!$ 1.770,00mm& 1.861,50mm& Luas Netto Efektif ! •. !( Menurut AISC untuk semua penampang dengan banyak baut 2 perbaris (arah gaya), diambil: U = 0,75 maka, Ae = 1.327,50 mm2 φN ( φN .! . gP 489,85by > 171,15zu… D. Kondisi Fraktur dari Geser Blok Lampir an A-4 III. TAHANAN BAUT MENERIMA AKSIAL TARIK Sebagai akibat gaya aksial tarik yang bekerja pada batang, menimbulkan gaya geser dan gaya tumpu pada baut. Untuk mencegah kegagalan pada baut, maka kita gunakan beban, Pu sebagai berikut: Pd 1,5.g7 . !$ ΣVm€X 102,66kN⁄ baut Pada perencanaan sambungan baut digunakan Tipe Baut A490 dengan baut tanpa ulir pada bidang geser. Tahan Geser Baut, Tahan Tumpu Baut, Lampir an A-5 LAMPIRAN B GAMBAR RENCANA PEMASANGAN BRESING UNTUK PERKUAT AN STRUKTUR ( MODEL STRUKTUR DENGAN PERKUATAN ) Lampir an B-1 Lampir an B-2 Lampir an B-3 Lampir an B-4 Lampir an B-5 Lampir an B-6 LAMPIRAN C PUBLIKASI DI JURNAL NASIONAL TIDAK TERAKREDIT ASI “ TEKNIKA” (ISSN: 2355-3553) TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 TINJAUAN KAPASITAS STRUKTUR BAJA BANGUNAN PENJEMURAN KARET PT. MARDEC SIGER WAYKANAN AKIBAT BEBAN GEMPA S a p t a, Sari Farlianti Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas IBA, Palembang Email : [email protected] ABSTRAK Struktur bangunan penjemuran karet pada PT. Mardec Siger Waykanan terbuat dari struktur Baja P rofile W ide Flange (WF) yang merupakan portal terbuka tanpa ada sekat dinding pada setiap lantainya. Dilihat dari letak geografis berdasarkan peta hazard gempa Indonesia 2010, lokasi bangunan tersebut terletak daerah rawan gempa, sedangkan bila dilihat dari historis bangunan tersebut dibangun pada tahun 2008, yang mana peraturan perencanaan bangunan tahan gempa masih mengacu pada SNI 03-1726-2002 yang mengacu pada UBC97, sedangkan pada saat ini perencanaan bangunan tahan gempa mengacu pada SNI 03-1726-2012 yang mengacu pada ASCE-10. Berdasarkan uraian diatas penulis mencoba melakukan kajian atau review design terhadap struktur bangunan tersebut dengan menggunakan standar perencanaan bangunan tahan gempa mengacu pada SNI 03-1726-2012, dengan tujuan untuk mengetahui kapasitas dan tingkat kinerja dari bangunan tersebut pada saat terjadi gempa kuat yang melampui beban gempa rencana. Dari hasil analisa didapatkan kondisi struktur bangunan mengalami kelebihan tegangan pada penampang (section overstressed) pada kolom dengan Strength Ratio 2,231 > 1 dengan kapasitas nominal beban gempa dasar rencana kurang dari 519,25kN dan drift lantai maksimum 540,08mm > Drift izin 90mm, sehingga perlu diadakan perkuatan Rangka Struktur pada arah melintang (arah y) dan memanjang (arah x). Dari hasil analisa non-linier struktur eksisiting mengalami keruntuhan pada kolom saat beban gempa dasar mencapai 665,766kN dengan perpindahan lantai atas sebesar 438,659mm, bila dilihat dari hasil analisa kondisi linier tingkat kinerja struktur pada saat terjadi gempa adalah Collapse ( C). Kata kunci : Kapasitas, Drift, Tingkat Kinerja. 1. PENDAHULUAN Pada penelitian ini struktur bangunan penjemuran karet pada PT. Mardec Siger Waykanan terbuat dari struktur Baja Profile Wide Flange (WF), dimana bangunan ini dibangun pada tahun 2008 dan digunakan tahun 2009, dilihat dari historis bangunan yang dibangun pada tahun 2008 berarti perencanaan struktur bangunan penjemuran karet tersebut masih menggunakan standar peraturan perencanaan gempa SNI 02-1726-2002 yamg mengacu pada UBC 97, sedangkan peraturan gempa SNI 03-1726-2012 yang mengacu pada peraturan-peraturan gempa modern seperti ASCE 7-10 dan IBC 2000. Lokasi pabrik karet PT. Mardec Siger Waykanan terletak di Provinsi Lampung Kabupaten Waykanan, bila dilihat dari letak geografis pada peta hazard gempa Indonesia 2010 terletak pada daerah rawan gempa. Berdasarkan dari uraian diatas penulis mencoba mengkaji atau meninjau ulang perencanan bangunan penjemuran karet tersebut dengan menggunakan peraturan gempa yang baru dengan tujuan untuk mengetahui kapasitas struktur bangunan tersebut serta meninjau tingkat kinerjanya apabila terjadi gempa kuat yang melampui beban gempa rencana. 2. LOKASI PENELITIAN DAN BANGUNAN YANG DITINJAU Lokasi Penelitian dilakukan pada pabrik karet (Crumb Rubber Factory) PT. Mardec Siger Waykanan yang belokasi di Jln. Lintas Sumatera tepatnya di Desa Gunung Sangkaran 1 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 Kecamatan Belambangan Umpu Kabupaten Waykanan Provinsi Lampung dapat dilihat pada gambar 1. Lokasi Gambar 1. Lokasi P enelitian Struktur bangunan bangunan penjemur lembaran karet yang ditinjau pada penelitian ini terbuat dari struktur baja profile WF, dengan lebar 22,5m dan panjang 45m, jarak antar kolom 4,5m arah bentang pendek maupun arah bentang panjang, dengan tinggi tingkat pertama 4,5m (pedestal 1m) dan lantai 2, 3 dan 4 tingginya 4,5m. Kapasitas rencana bangunan direncanakan dapat menjemur ±800 ton lembaran karet dalam kondisi basah. Pemodelan struktur pada penelitian ini, struktur dimodelkan sebagai rangka pemikul momen dengan perletakannya diasumsikan sebagai jepit pada base plate. Gambar 2. Bangunan P enjemuran Karet Lembaran karet yang berbentuk selendang/handuk setelah melalui proses penimbangan kemudian di jemurkan pada bangunan penjemuran karet dengan cara menggantungkan lembaran karet tersebut pada penggantung kayu/sento berukuran 5cm x 7cm (terlihat pada gambar 3) dengan jarak antar sento 10cm centre to centre sehingga jarak bersih antar sento adalah 5cm. Tebal dari lembaran karet variatif berkisar antara 2-2,5cm sehingga penjemuran hanya dapat dilakukan berkelang dalam satu batang kayu penggantung. Lama penjemuran lembaran karet 10 hari sampai dengan 12 hari. 2 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 (b) (b) Gambar 3. (a) Lembaran Karet Siap Jemur (b) Konfigurasi Kayu P enggantung pada Bangunan P enjemuran Karet Penataan ruang bangunan penjemuran karet terbagi dalam beberapa ruangan yaitu ruang jemur karet, jalan lorry untuk distribusi lembaran karet dan ruang elevator untuk mengangkut lembaran karet kemasing-masing lantai. Jumlah kamar ditentukan berdasarkan lembar bentang antar kolom arah melintang dan memanjang, dimana jarak antar kolom 4,5m sehingga satu kamar ukurannya 4,5mx4,5m. Jumlah kayu penggantung untuk satu kamar 43 batang, sehingga lembaran yang dapat dijemur dalam satu kamar berjumlah 172 lembar karet. 3. METODE PENELITIAN Metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat dari diagram alir seperti pada gambar 4 sampai dengan gambar 6, sebagai berikut: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Pengumpulan data struktur dan data beban Tentukan model struktur yang ditinjau mendekati model sesungguhnya Input data struktur data beban dengan menggunakan program SAP2000 Lakukan Analisa struktur kondisi linier untuk mendapatkan respon struktur berupa gayagaya dalam dan deformasi yang terjadi pada struktur Kontrol kondisi struktur apakah memenuhi persyaratan pada kondisi linier jika ya lanjutkan ke analisa kondisi non-linier, jika tidak lakukan perkuatan pada struktur Kontrol ulang kondisi struktur apakah memenuhi persyaratan pada kondisi linier jika ya lanjutkan ke analisa kondisi non-linier, jika tidak ulangi prosedur 5 sampai memenuhi kondisi linier Lakukan analisa non-linier terhadap struktur eksisting tanpa perkuatan dan struktur yang telah diperkuat Berdasarkan analisa non-linier tentukan perfomance objective struktur Lakukan analisa dan pembahasan Rekomendasi. 3 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 Gambar 4. Diagram Alur P erencanaan Komponen Struktur Gambar 5. Diagram Alur Pushover Analysis 4 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 Gambar 6. Diagram Alur Kriteria P enerimaan 3. DATA PEMBEBANAN STRUKTUR Sebagaimana telah dijelaskan pada uraian sebelumnya struktur yang digunakan pada konstruksi bangunan kamar jemur ini menggunakan struktur baja dengan Sifat-sifat mekanis sebagai berikut: - Modulus elastisitas : E = 200.000 Mpa - Modulus geser : G = 76.923 Mpa - Nisbah poisson : μ = 0,3 - Koefisien pemuaian : α = 12 x 10-6 /oC Konfigurasi komponen-komponen struktur tersusun sebagai berikut : - Balok portal melintang (bentang pendek) digunakan WF200.100.5,5.8 pada lantai 1 sd. 4 dengan bentang 4,5m. - Balok portal memanjang (bentang panjang) digunakan WF200.100.5,5.8 pada lantai 1 sd. 4 dengan bentang 4,5m. - Kolom sudut, tepi dan tengah pada lantai dasar digunakan WF250.125.6.9 dengan tinggi kolom antar tingkat 3,5m. - Kolom sudut, tepi dan tengah pada lantai 1 sd. 4 digunakan WF250.125.6.9 dengan tinggi kolom antar tingkat 4,5m. 5 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 3.1. Permodelan Struktur Melihat dari kondisi fisik struktur bangunan, pada penelitian ini struktur dimodelkan sebagai Rangka Pemikul Momen. Gambar7. Model Struktur 3 Dimensi Gambar 8. Model Rangka Struktur Arah y 6 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 Gambar 9. Model Rangka Struktur Arah x Gambar 10. Konfigurasi Balok Lantai 1 sd. 4 3.2. Data Beban Struktur direncanakan untuk menahan beban tetap akibat berat dari komponen-komponen dan beban sementara akbat lembaran karet. 7 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 Gambar 11. Konfigurasi Beban P enjemuran Karet A. Beban Tetap Beban tetap berupa beban akibat komponen-komponen struktur yaitu balok, kolom dan kayu penggantung (sento 5/7). - Berat Sendiri Kolom IWF250.125.6.9 = 0,29 kN/m’ - Batang arah sumbu-x c. Berat sendiri balok IWF200.100.5,5.8 = 0,21 kN/m’ d. Berat CNP125.20.20 2,3mm = 0,46 kNm’ - Batang arah bentang memanjang c. Berat sendiri balok IWF200.100.5,5.8 = 0,21 kN/m’ d. Berat kayu 5/7 = 0,46 kN/m’ Rekap beban : Untuk berat baja profile IWF dan C-Chanel diinput pada program sehingga secara otomatis beratnya dihitung oleh program. Untuk berat beban kayu diperhitungkan sebagai berikut, - Berat Kayu 5/7= 0,46 kN/m’ + DL = 0,46 kN/m’ (ut. Balok interior) 1/2DL = 0,23 kN/m’ (ut. Balok eksterior) B. Beban Lembaran Karet Perhitungan Beban Rubber Sheet berdasarkan rencana penjemuran: - Berat per sheet = 27 kg (kondisi basah) - Lebar per sheet = 50 cm - Tebal sheet = 2 - 2,5 cm - Lebar Gap = 5 cm (tidak dapat menjemur 2 sheet berhimpitan) - Total kayu 5/7cm = 42 batang per ruang 4,5 x 4,5m 8 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 Gambar 12. Konfigurasi Beban Lembaran Karet Dari gambar 17 diatas satu kayu 5x7 cm terdapat : ±189 rubber sheets/ruang @27kg (kondisi basah) Dalam satu lantai terdapat 50 ruang–2 ruang ut. Lift Total berat rubber sheet 4 lantai ( kondisi Basah) = 5.103 kg = 48 ruang = 979,776 Ton Dalam satu kamar ada 5.103kg/(4,5mx4,5m) = 252 kg/m2 = 2,47 kN/m2 L = 2,47 kN/m2 x 1,5 m = 3,71 kg/m' (Beams Interior) 1/2.L = 1,85 kN/m' (Beams Exterior) C. Beban Gempa Lokasi penelitian berada di Jalan Lintas Tengah Sumatera tepatnya di Desa Gunung Sangkaran Kecamatan Blambangan Umpu Kabupaten Waykanan Propinsi Lampung. Berdasarkan peta dan satelit terletak pada -4,48454o Lintang Selatan dan 104,4551o Bujur Timur. Gambar 13. P eta Satelit Lokasi P enelitian 9 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 Kondisi tanah merupakan tanah pasir berbatuan dimana diklasifikasikan sebagai tanah sedang. Gambar 14. P eta Satelit Bangunan yang ditinjau Dengan menggunakan Desain Spektra Indonesia di situs www.puskim.pu.go.id didapatkan variable-variable gempa sebagai berikut : (S s) = 0,622 (g) (S 1) = 0,292 (g) F a = 1,302 Fv = 1,817 S MS = 0,810 . g SM1 = 0,530 . g S DS = 0,540 . g SD1 = 0,353 . g 0,622.g Gambar 15. P eta Zonasi Gempa periode pendek (SS), dengan probilitas keruntuhan 2% dalam kurun waktu 50 Tahun (peta hazard gempa Indonesia) 10 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 0,292.g Gambar 16. P eta Zonasi Gempa periode satu detik (S1) ), dengan probilitas keruntuhan 2% dalam kurun waktu 50 Tahun (peta hazard gempa Indonesia) Tabel 1. Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respons Percepatan Gempa periode Pendek Kategori Resiko Nilai S DS S DS < 0,167 0,167 < S DS < 0,33 0,33 < S DS < 0,5 0,5 ≤ S DS I atau II atau III A B C D IV A B C D Sumber : SNI 03-1726-2012 Tabel 2. Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respons Percepatan Gempa periode 1 detik Kategori Resiko Nilai S D1 S D1 < 0,067 0,067 < S D1 < 0,133 0,133 < S D1 < 0,20 0,20 ≤ S D1 I atau II atau III A B C D IV A B C D Sumber : SNI 03-1726-2012 Berdasarkan tabel 1 dan 2 kategori desain seismik (KDS) lokasi yang ditinjau termasuk Kategori Resiko D dengan tingkat resiko seismik tinggi sehingga pilihan sistem struktur adalah SRPMK, dimana Koefisien Desain dan Faktor-faktor Sistem Penahan Gempa SRPMK adalah sebagai berikut: R =8 Ωo = 3 Cd = 5,5 11 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 G HM GH IJ ⁄ L IJ ⁄ L Gambar 17. Grafik Respon Spektra Desain Tereduksi • Batasan Periode berdasarkan SNI 03-1726-2012 : Batas Bawah : ( N .ℎ ( 0,0724 N ℎ ( 18 m O 0,8 0,731 detik (Batas Bawah) ( Batas Atas : P 1,4 P. P. P .0,731 1,0235 detik Dari hasil analisa getar bebas dengan menggunakan program SAP2000 didapatkan hasil data perioda getar bebas pada Tabel 3. Tabel 3. Modal Partisapsi Massa (Output SAP2000) StepNum Period SumUX SumUY 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4,004 1,899 1,878 1,384 0,903 0,752 0,585 0,580 0,334 0,318 0,313 0,224 0,815 0,815 0,815 0,917 0,963 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 0,000 0,000 0,785 0,785 0,785 0,785 0,785 0,898 0,898 0,898 0,955 0,955 Partisipasi massa pada tabel diatas pada step ke-8 telah memenuhi syarat, dimana partisipasi massa > 80% baik arah x maupun arah y. 12 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 Tabel 4. Perioda Getar Bebas Struktur SRPMK (Output SAP2000) Mode 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Period Sec 4,00 1,90 1,88 1,38 0,90 0,75 0,59 0,58 0,33 0,32 0,31 0,22 Frequency Cyc/sec 0,25 0,53 0,53 0,72 1,11 1,33 1,71 1,73 3,00 3,15 3,19 4,47 CircFreq rad/sec 1,57 3,31 3,35 4,54 6,96 8,35 10,73 10,84 18,83 19,78 20,07 28,06 Eigenvalue rad2/sec2 2,46 10,95 11,19 20,61 48,40 69,78 115,18 117,55 354,43 391,41 402,89 787,41 • Nilai periode getar bebas, T = 4,00 detik > detik. • Koefisien Geser Dasar Gempa Dengan menggunakan Grafik Respon Spektra Desain didapat : GHM QJ R • 0,353 8 1,0235Q1 R 1,0235 detik, gunakan T= 1,0235 0,0431 Gaya Geser Dasar Gempa (Base Shear) Untuk peritungan gaya geser dasar gempa digunakan berat beban mati ditambah 25% beban hidup: .TN Dari hasil analisa struktur menggunakan SAP2000 didapatkan, W t = 12.047,645 kN Maka didapat Base Shear sebesar, 519,25 kN Tabel 5. Base Reaction SRPMK (Output SAP2000) OutputCase Gempa Respon Spektrum, Ex Gempa Respon Spektrum, Ey Gempa Statik, Ex Gempa Statik,Ey Global FX Global FY (kN) (kN) 123,13 0 0 245,30 519,25 0 0 519,25 Dari hasil diatas nilai base reaction respon spektrum, Vdinamik < 0,8 Vstatik bila tetap ingin menggunakan respon spektrum , maka nilai respon spektrum desain perlu dikoreksi agar memenuhi Vdinamik ≥ 0,8 Vstatik , akan tetapi dalam penelitian ini tetap menggunakan gempa statik. 13 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 D. KOMBINASI BEBAN Kombinasi pembebanan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. 1,4D 2. 1,2D + 1,0 L (Rubber Sheet) + 1,6 P (beban hidup pada Atap) 3. 1,2D + 1,0 (L+P) + 1,0 E 4. 0,9D + 1,0 E Berdasarkan SNI 03-1726-2012 kombinasi beban gempa KDS C, D, E, dan F harus dirancang berdasarkan beban seismik sebagai berikut ; • Untuk penggunaan pada kombinasi 3, E didefinisikan sebagai E = Eh + Ev Dimana, Eh = ρ . QE = 1,3 . QE Ev = 0,2 . S DS . D = 0,108 . D • Untuk penggunaan pada kombinasi 4, E didefinisikan sebagai E = Eh - Ev Sehingga menjadi, 5. 1,2D + 1,0 (L+P) ± 1,0 (1,3 Ex + 0,108 D) ± 0,3 (1,3 Ey + 0,108 D) 6. 1,2D + 1,0 (L+P) ± 0,3 (1,3 Ex + 0,108 D) ± 0,1 (1,3 Ey + 0,108 D) 7. 0,9D ± 1,0 (1,3 Ex - 0,108 D) ± 0,3 (1,3 Ey - 0,108 D) 8. 1,2D ± 0,3 (1,3 Ex - 0,108 D) ± 0,1 (1,3 Ey - 0,108 D) Kombinasi beban yang digunakan pada studi ini adalah sebagai berikut, 19. 1,4D 20. 1,2D + 1,0 L (Rubber Sheet) + 1,6 P (beban hidup pada Atap) 21. 1,3404 D + 1,0 (L+P) + 1,30 Ex + 0,39 Ey 22. 1,2756 D + 1,0 (L+P) + 1,30 Ex - 0,39 Ey 23. 1,1244D + 1,0 (L+P) - 1,30 Ex + 0,39 Ey 24. 0,7680D + 1,0 (L+P) - 1,30 Ex - 0,39 Ey 25. 1,3404D + 1,0 (L+P) + 0,39 Ex + 1,30 Ey 26. 1,1244D + 1,0 (L+P) + 0,39 Ex - 1,30 Ey 27. 1,2756D + 1,0 (L+P) - 0,39 Ex + 1,30 Ey 28. 0,7680D + 1,0 (L+P) - 0,39 Ex - 1,30 Ey 29. 0,7596D + 1,0 (L+P) + 1,3 Ex + 0,39 Ey 30. 0,8244D + 1,0 (L+P) + 1,3 Ex - 0,39 Ey 31. 0,9756D + 1,0 (L+P) - 1,3 Ex + 0,39 Ey 32. 1,0404D + 1,0 (L+P) - 1,3 Ex - 0,39 Ey 33. 0,7596D + 1,0 (L+P) + 0,39 Ex + 1,30 Ey 34. 0,9756D + 1,0 (L+P) + 0,39 Ex - 1,30 Ey 35. 0,8244D + 1,0 (L+P) - 0,39 Ex + 1,30 Ey 36. 1,0404D + 1,0 (L+P) - 0,39 Ex - 1,30 Ey 4. ANALISA DAN PEMBAHASAN a. Analisa Kondisi Linier Analisa struktur kondisi linier dilakukan untuk mengetahui rasio demand terhadap Capacity (Mu/∅Mn dan Pu/∅Pn) struktur pada saat menerima beban yang bekerja pada struktur tersebut akibat beban gravitasi maupun kombinasi dari beban gravitasi dan beban lateral akibat gempa yang dimungkinkan akan terjadi dengan probilitas dan kurun waktu tertentu. 14 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 Struktur dinyatakan terpenuhi kapasitasnya bila rasio dari demand/Capacity atau di dalam Program SAP2000 dinyatakan dalam P-M Interaksi Rasio < 1 begitupun sebaliknya struktur dinyatakan tidak memenuhi syarat kekuatannya, bila P-M Interaksi Rasio > 1, bila ini terjadi lakukan perbaikan terhadap komponen strukturnya dan bila tidak memungkinkan lakukan perkuatan. Apabila ternyata syarat kekuatannya telah terpenuhi, maka selanjutnya lakukan pemeriksaan terhadap depleksi, simpang antar tingkat, stabiltas struktur dan torsi bangunan. Gambar 18. P -M Interaksi Rasio < 1 Akibat Beban Gravitasi Gambar 19. P -M Interaksi Rasio > 1 pada Kolom Akibat Beban Gravitasi dan Gempa Berdasarkan hasil analisa struktur yang dilakukan pada struktur dengan menggunakan program bantu SAP2000 Ver.14, didapatkan struktur rangka baja yang hanya dibebani dengan beban gravitasi (Kombinasi 1 dan 2) memenuhi persyaratan kekuatan dimana rasio demand 15 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 tehadap capacity kurang daripada 1 kondisi ini dapat terlihat pada gambar 18, dimana Strength Ratio untuk kolom sebesar 0,887 < 1 dan balok 0,256 < 1. Namun setelah dilakukan pemeriksaan dengan memasukan beban gempa rencana yaitu kombinasi 3 sampai dengan 18 didapatkan hasil yang tidak memenuhi persyaratan kekuatan, dimana rasio demand tehadap capacity > 1 terjadi pada kolom kondisi ini dapat terlihat lihat pada gambar 19, dimana Strength Ratio untuk kolom sebesar 2,231 > 1, sedangkan Strength Ratio pada balok sebesar 0,592 < 1, artinya balok masih mampu menahan beban gempa nominal rencana. Tabel 6 Defleksi dan Simpangan Antar Lantai SRPMK Arah x Lantai Tinggi (mm) 1 Atap 17.000 3 12.500 2 8.000 1 3.500 Sumber : hasil analisa Tinggi Tingkat (hsx) δ xe δx ∆x ρ ∆ a/ρ (mm) 2 4.500 4.500 4.500 3.500 (mm) 3 267,01 221,61 145,13 49,35 (mm) 4 1468,53 1218,86 798,24 271,44 (mm) 5 249,67 420,62 526,80 271,44 (mm) 6 90 90 90 70 Kontrol ∆ x≤ ∆ a / ρ 7 No No No No Tabel 7 Defleksi dan Simpangan Antar Lantai SRPMK Arah y Lantai Tinggi Tinggi Tingkat (hsy) δ ye δy ∆y ρ ∆ a/ρ Kontrol (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) ∆ x≤ ∆ a / ρ 2 4.500 4.500 4.500 3.500 3 60,19 48,43 29,96 8,95 4 331,03 266,34 164,76 49,25 5 64,69 101,59 115,51 49,25 6 90 90 90 70 7 Ok No No Ok 1 Atap 17.000 3 12.500 2 8.000 1 3.500 Sumber : hasil analisa Dari hasil analisa diatas dapat ditarik kesimpulan sementara, struktur yang ditinjau tidak mampu menahan beban gempa nominal, yaitu gempa dengan beban geser dasar elastis dibagi dengan faktor reduksi, sebesar R dan faktor keutamaan, sebesar Ie . b. Analisa Non-linier Analisa non-linier dilakukan untuk mengetahui kinerja (perfomance) dari struktur yang ditinjau pada saat terjadi gempa kuat yang mengakibatkan struktur mengalami perlelehan sebagai akibat dari beban gempa besar yang bekerja pada struktur tersebut. Salah satu metode analisa yang dapat digunakan yaitu Capacity Spectrum Method (CSM) yang menggunakan nonlinier static pushover analysis, dimana metode ini dapat dilakukan dengan menggunakan program SAP2000. Struktur merupakan Sistem Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dengan perletakan jepit pada tumpuan kolom pada pedestal. JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 16 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 E. Tingkat Kinerja Struktur Akibat Gempa Pada Arah y Struktur Eksisting (SRPMK) PUSH Gambar 20. Distribusi Sendi P lastis Step 6 Kurva Kapasitas arah y Tabel 8. Data Kapasitas dan Distribusi Sendi Plastis arah Portal y Bila dilihat dari tabel 8 kapasitas struktur mengalami keruntuhan sampai mencapai Kapasitas Geser Dasar sebesar, Vu= 2.257,279 kN dan Perpindahan Lantai Atas sebesar, Du= 413,210mm terjadi pada step 6 (C to D). 17 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 Gambar 21 Performance Point Arah y. Dari gambar 27 terlihat perfomance point terletak pada Vpp= 1.638,020kN dan Dpp= 205,501mm, kemudian bila dilihat dari tabel 5.18 Kinerja Struktur pada perfomance point adalah Live Safety ( IO to LS). Tabel 19. Data Kurva Kapasitas Arah y Sumber: Output SAP2000 Fema 440 Dari T abel 19 diatas menunjukan besarnya Gaya Geser Leleh pada kurva kapasitas arah y sebesar, Vy= 1.709,1467kN dan Dy= 206,7132mm. 18 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 F. Tingkat Kinerja Struktur Akibat Gempa Pada Arah x Struktur Eksisiting (SRPM) PUSH Gambar 22. Distribusi sendi plastis Step 8 portal arah x Gambar 23. Kurva Kapasitas Arah x Pada gambar 22 distribusi sendi plastis arah x terjadi pada ujung kolom pada lantai 2 hal ini mengidentifikasi terjadinya soft storey dimana struktur mengalami keruntuhan pada kolom lantai 2. Tabel 20. Data Kapasitas dan Distribusi Sendi Plastis arah Portal x 19 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 Bila dilihat dari tabel 20 kapasitas struktur mengalami keruntuhan sampai mencapai Kapasitas Geser Dasar sebesar, Vu= 665,766kN dan Perpindahan Lantai Atas sebesar, Du= 438,659mm pada step 8 (C to D). Gambar 24 Performance Point Arah x Struktur Eksisting. Dari gambar 24 terlihat perfomance point terletak pada Vpp = 656,322kN dan Dpp= 394,040mm, bila dilihat dari tabel 5.20 Tingkat Kinerja Struktur pada perfomance point adalah Collapse (C to D). Tabel 20. Data Kurva Kapasitas Arah x Sumber: Output SAP2000 Fema 440 Dari Tabel 20 diatas menunjukan besarnya Gaya Geser Leleh kurva kapasitas, dimana Vy = 661,3119kN dan Dy = 354,1849mm. 5.8 Pembahasan Dari hasil analisa struktur baik pada kondisi linier maupun non-linier dengan menggunakan program SAP2000 Ver. 14 diatas dihasilkan data-data Kapasitas, Rasio Simpangan, Kurva Kapasitas dan Perfomance Point. 20 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 Pada kondisi linier akibat beban gravitasi kapasitas struktur bangunan eksisting memenuhi syarat kekuatan, dimana terlihat pada tabel 21 Strength Ratio Maximum terjadi pada kolom yaitu sebesar 0,887 < 1, ini artinya struktur bangunan eksisting mampu menahan beban gravitasi (berat sendiri, beban mati, beban hidup dan lembaran karet), akan tetapi struktur bangunan eksisting tidak mampu menahan beban lateral akibat gempa rencana, hal ini terlihat dari tabel 21 dimana nilai Strength Ratio Maximum terjadi pada kolom yaitu sebesar 2,231 >1 dan Drift lantai maksimum > Drift lantai Izin arah x. Tabel 21. Ringkasan Hasil Analisa Kondisi Linier Akibat B eban Akibat B eban G ravitasi G empa SRP MK 519,250 12.047,645 0,887 2,231 0,256 0,592 278,16 62,80 540,08 118,76 Sistem Struktur Gaya Geser Dasar Cs.Wt Total (kN) Ditahan Bracing Wt (kN) Strength Ratio Max. Strength Ratio Max. δxe (mm) δye (mm) ∆x (mm) ∆y (mm) V= Beban Gravitasi Kolom (WF250.125.6.9) Balok (WF200.100.5,5.8) P erpindahan Lantai Maksimum P erpindahan Antar Lantai Maksimum Catatan: 3. P erpindahan Lantai Izin = 0,02h = 340mm 4. P erpindahan Antar Lantai Izin = 90mm Dari hasil analisa pada kondisi linier didapatkan hasil kapasitas struktur dalam menahan beban gravitasi termasuk berat sendiri struktur bangunan eksisiting adalah sebesar 12.047,645kN dan beban lateral kurang dari beban gempa nominal rencana, Vn, sebesar 519,25kN. Untuk mengetahui tingkat kinerja dari struktur apabila terjadi gempa dengan periode ulang 2500 tahun dengan probabilitas 2% dalam kurun waktu 50 tahun, maka pada studi ini dilakukan analisa non-linier dengan metode analisa pushover analysis, dengan data-data hasil analisa terangkum pada Tabel 22 dan 23. Tabel 22. Perpindahan Lantai Atas VS Geser Dasar Arah x Step Arah y Perpindahan Lantai G eser Dasar 0 1 2 3 0 100,00 200,00 300,00 0 186,67 373,35 560,02 4 5 6 7 330,71 339,29 346,16 373,48 617,34 632,01 637,89 651,97 8 9 438,66 443,90 665,77 666,42 Perpindahan Lantai 0 G eser Dasar 0 62,800 100,000 178,219 205,501 519,250 826,820 1.473,548 1.638,020 317,548 413,210 2.135,029 2.257,279 21 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 Tabel 23. Ringkasan Kondisi Non-Linier Pushover Analysis Arah x Sistem Struktur Nominal Leleh Perfomance Point Collapse Pada Bresing Collapse Pada Kolom P arameter Gempa Vn (kN) Dn (mm) Vy (kN) Dy (mm) Vpp (kN) Dpp (mm) Vu (kN) Du (mm) Vu (kN) Du (mm) R Wo Cd Tingkat Kinerja Struktur Arah y SRP MK 519,25 519,250 278,16 661,168 354,185 656,322 394,04 666,42 444,90 1,599 1,008 62,800 1.709,147 206,700 1.638,020 205,501 2.257,279 413,210 6,580 1,321 1,256 1,999 Collapse Collapse • Pushover Analysis Arah x Geser Dasar pada Perfomance Point , Vpp = 656,322kN < Vy= 661,1689kN, artinya perilaku struktur masih bersifat elastis, akan tetapi perpindahan lantai yang terjadi sebesar, Dpp= 318,231mm > 0,02h=340mm, dan bila dilihat dari tabel 23 kinerja struktur adalah collapse. Gambar 25. Kurva Kapasitas Arah x • Pushover Analysis Arah y Geser Dasar pada Perfomance Point , Vpp = 1.638,02kN < Vy= 1.717,16kN, artinya perilaku struktur masih bersifat elastis, akan tetapi perpindahan lantai yang terjadi sebesar, Dpp= 205,501mm < 0,02h=340mm, dan bila dilihat dari tabel 23 kinerja struktur adalah Collapse (C). 22 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 Gambar 26. Kurva Kapasitas Arah y • Perpindahan Lantai dan Antar Lantai Gambar 27. Perpindahan Lantai Gambar 28. Perpindahan Antar Lantai 23 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553 TEKNIKA VOL. 2 NO. 2 Besar perpindahan lantai atas bangunan eksisting arah x sebesar 1.529,89mm dan arah y sebesar 345,41mm. Artinya pada bangunan eksisting perpindahan lantai atas arah x > arah y, dimana dapat disimpulkan bahwa rangka portal arah y (bentang pendek) lebih kaku daripada arah x (bentang memanjang) dan Interstory Drift arah x dan arah y, melampui syarat batas (lihat gambar 28). 9. KESIMPULAN DAN SARAN a. Kesimpulan Dari hasil analisa dan pembahasan diatas, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 5. Struktur bangunan perjemuran karet PT. Mardec Siger Waykanan tidak dapat menahan beban gempa nominal rencana sebesar Vn =519,25kN, ini terlihat dari P-M Interaksi Rasio pada kolom melampui 1, dimana Strength Ratio=2,231 >1, dengan pepindahan lantai atas sebesar δxe = 278,16mm dan δye = 62,80mm dan perpindahan antar tingkat sebesar ∆ x=540,08mm dan ∆ y=118,76mm. 6. Dari hasil analisa non-linier tingkat kinerja struktur bangunan eksisting adalah Collapse (C) dengan kapasitas diambang keruntuhan sebesar V u= 666,42kN dan Du= 444,90mm (arah x menentukan). b. Saran Dari hasil studi ini dapat diberikan saran sebagai berikut: 3. Khususnya pada pihak perusahaan PT. Mardec Siger Waykanan, untuk memasang skoor berupa bresing konsentrik terhadap struktur bangunan eksisting dengan tujuan untuk menghindari terjadinya keruntuhan struktur bangunan pada saat terjadi gempa, sehingga dapat menghindari terjadinya korban jiwa serta dapat mengurangi biaya perbaikan terhadap struktur bangunan yang rusak akibat terjadinya gempa kuat. 4. Dilakukan penelitian lebih lanjut pada sambungan balok-kolom dan kolom-pedestal. DAFTAR PUSTAKA Applied Technology Council. (1996). “Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Building”. ATC-40. Volume 1. Redwood City. ASCE. (2000). “Prestandard and Commentary for seismic Rehabilitation of Building”. FEMA356, Washington DC. Badan Standardarisasi Nasional. (2002). “Tata Cara Perhtiungan Struktur Baja“. SNI-031729-2002. Jakarta. Badan Standardarisasi Nasional. (2012). “Standar Perancanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Gedung “. SNI-03-1726-2012. Jakarta. CSI, (2005),”Analysis Reference Manual”. Computers and Strucutres, Inc., Barkeley, California. Dewobroto, W. (2005), “ Evaluasi Kinerja Struktur Baja Tahan Gempa dengan Analisa Pushover”, Civil Engineering Natioal Confrence, Unika Soegijapranata, Semarang. Moestopo, M. (2014), “Perencanaan Struktur Baja Tahan Gempa”, Short Course HAKI, Hotel Borobudur, Jakarta. 24 JURNALTEKNIK “TEKNIKA” ISSN: 2355-3553
