analisa beban gempa rencana berdasarkan sni
advertisement
ANALISA BEBAN GEMPA RENCANA BERDASARKAN SNI-03-1726-2002 DAN RSNI-03-1726-201X STUDI KASUS GEDUNG BINUS SQUARE SKRIPSI Oleh RIDWAN BUDIMAN 1200971925 UNIVERSITAS BINA NUSANTARA JAKARTA 2012 ANALISA BEBAN GEMPA RENCANA BERDASARKAN SNI-03-1726-2002 DAN RSNI-03-1726-201X STUDI KASUS GEDUNG BINUS SQUARE SKRIPSI diajukan sebagai salah satu syarat untuk gelar kesarjanaan pada Jurusan Teknik Sipil Jenjang Pendidikan Strata-1 Oleh RIDWAN BUDIMAN 1200971925 UNIVERSITAS BINA NUSANTARA JAKARTA 2012 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LUAR .............................................................................................. i HALAMAN JUDUL DALAM ......................................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN HARD COVER .............................................................. iii HALAMAN PEMBERIAN HAK CIPTA NON EKSKLUSIF DARI MAHASISWA KE UNIVERSITAS BINA NUSANTARA ..................................................................... iv ABSTRAK ........................................................................................................................ v PRAKATA ....................................................................................................................... vi DAFTAR ISI .................................................................................................................. viii DAFTAR TABEL ........................................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... xvi DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................ xviii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang.................................................................................................. 1 1.2 Identifikasi Masalah ......................................................................................... 2 1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian ......................................................................... 2 1.4 Lingkup Penelitian ............................................................................................ 3 1.5 Sistematika Penulisan ....................................................................................... 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Gempa ............................................................................................................... 5 2.2 Beban Gempa Rencana ..................................................................................... 6 2.3 Peraturan Gempa SNI-03-1726-2002 ............................................................... 7 2.3.1 Respons Spektral SNI-03-1726-2002 ................................................. 7 2.3.2 Percepatan Puncak Batuan Dasar dan Muka Tanah ......................... 10 2.3.3 Faktor Keutamaan Struktur .............................................................. 11 2.3.4 Perioda Fundamental Struktur .......................................................... 12 2.3.5 Berat Seismik Efektif ....................................................................... 12 2.3.6 Gaya Dasar Seismik ......................................................................... 13 2.3.7 Distribusi Vertikal Gaya Gempa ...................................................... 14 2.3.8 Faktor Reduksi Gempa Maksimum dan Faktor Daktilitas Maksimum ........................................................................................ 14 2.4 Peratutan Gempa RSNI-03-1726-201X ......................................................... 16 2.4.1 Respons Spektral RSNI-03-1726-201X ........................................... 16 2.4.2 Berat Seismik Efektif ....................................................................... 23 2.4.3 Geser Dasar Seismik ........................................................................ 24 2.4.4 Perioda Fundamental Pendekatan .................................................... 25 2.4.5 Distribusi Vertikal Gaya Gempa ...................................................... 27 2.4.6 Kombinasi Sistem Perangkat dalam Arah yang Berbeda ................. 28 2.4.7 Defleksi Pusat Massa........................................................................ 31 2.4.8 Efek Δ P ............................................................................................ 32 2.4.9 Ketidakberaturan Vertikal ................................................................ 33 2.5 Kombinasi Pembebanan ................................................................................. 35 2.6 Software ETABS ............................................................................................ 37 BAB 3 METODOLOGI .................................................................................................. 39 3.1 Pendekatan Penelitian ..................................................................................... 39 3.2 Teknik Pengumpulan Data ............................................................................. 41 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................................... 43 4.1 Hasil Pengumpulan Data ................................................................................ 43 4.1.1 Data Teknis Kolom Gedung Binus Square ...................................... 43 4.1.2 Data Teknis Balok Gedung Binus Square ........................................ 44 4.1.3 Data Teknis Dinding Geser Gedung Binus Square .......................... 45 4.2 Pemodelan Struktur Gedung Binus Square .................................................... 50 4.3 Input Data Beban yang Bekerja pada Struktur ............................................... 51 4.3.1 Beban Mati ....................................................................................... 51 4.3.2 Beban Hidup ..................................................................................... 52 4.3.3 Beban Gempa ................................................................................... 53 4.3.3.1 Menghitung Beban Gempa Berdasarkan SNI-03-1726-2002 .......................................................... 53 4.3.3.2 Menghitung Beban Gempa Berdasarkan RSNI-03-1726-201X ....................................................... 69 4.4 4.5 Mengecek Syarat Sistem Ganda ..................................................................... 86 4.4.1 Mengecek Syarat Sistem Ganda SNI-03-1726-2002 ....................... 86 4.4.2 Mengecek Syarat Ssitem Ganda RSNI-03-1726-201X .................... 87 Menghitung Faktor Skala Respons Spektral .................................................. 88 4.5.1 Menghitung Faktor Skala Respons Spektral Berdasarkan SNI-03-1726-2002............................................................................ 88 4.5.2 Menghitung Faktor Skala Respons Spektral Berdasarkan RSNI-03-1726-201X ........................................................................ 89 4.6 Menghitung Titik Eksentrisitas Rencana ........................................................ 90 4.6.1 Menghitung Titik Eksentrisitas Rencana Berdasarkan SNI-03-1726-2002............................................................................ 91 4.6.2 Menghitung Titik Eksentrisitas Rencana Berdasarkan RSNI-03-1726-201X ........................................................................ 94 4.7 4.8 Menghitung Efek Δ P ..................................................................................... 95 4.7.1 Menghitung Efek Δ P Berdasarkan SNI-03-1726-2002 ................... 95 4.7.2 Menghitung Efek Δ P Berdasarkan RSNI-03-1726-201X ............... 95 Pembahasan dan Hasil Analisa Beban Gempa Rencana Menggunakan ETABS ........................................................................................................... 98 4.8.1 Pembahasan dan Analisa Respons Spektral ..................................... 98 4.8.2 Pembahasan dan Analisa Nilai Base Shear ...................................... 99 4.8.3 Pembahasan dan Analisa Momen dan Gaya Geser Kolom ............ 103 4.8.4 Pembahasan dan Analisa Momen dan Gaya Geser Balok ............. 112 4.8.5 Pembahasan dan Analisa Momen dan Gaya Geser Dinding Geser ............................................................................................... 117 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................ 127 5.1 Kesimpulan ................................................................................................... 127 5.2 Saran ............................................................................................................. 129 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... xix RIWAYAT HIDUP LAMPIRAN DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tingkat Kekuatan Gempa Berdasarkan Skala Ritcher ................................... 6 Tabel 2.2 Jenis-jenis Tanah ............................................................................................ 9 Tabel 2.3 Percepatan Puncak Batuan Dasar dan Muka Tanah ..................................... 10 Tabel 2.4 Kategori Bangunan Gedung dan Faktor Keutamaan, Ie ............................... 11 Tabel 2.5 Koefisien ζ yang Membatasi Waktu Getar Alami Fundamental Struktur Gedung ........................................................................................... 12 Tabel 2.6 Faktor Daktilitas Maksimum, Faktor Reduksi Gempa Maksimum, Faktor Tahanan Lebih Struktur dan Faktor Tahanan Lebih Total Beberapa Jenis Sistem dan Subsistem Struktur Gedung .............................. 14 Tabel 2.7 Kategori Resiko Bangunan Gedung dan Struktur Lainnya Untuk Beban Gempa ............................................................................................... 17 Tabel 2.8 Faktor Keutamaan Gempa dan Angin .......................................................... 18 Tabel 2.9 Klasifikasi Situs............................................................................................ 18 Tabel 2.10 Koefisien Situs, Fa........................................................................................ 19 Tabel 2.11 Koefisien Situs, Fv ........................................................................................ 20 Tabel 2.12 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan Pada Perioda Pendek, (SDS) .......................................................................... 21 Tabel 2.13 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan Pada Perioda 1 detik, (SD1) ........................................................................... 21 Tabel 2.14 Nilai Parameter Perioda Pendekatan Ct dan x .............................................. 26 Tabel 2.15 Koefisien untuk Batas Atas pada Perioda yang Dihitung ............................ 26 Tabel 2.16 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk Sistem Penahan Gaya Seismik ......................... 28 Tabel 2.17 Simpangan Antar Lantai Ijin, Δaa,b ............................................................... 31 Tabel 2.18 Ketidakberaturan Vertikal Pada Struktur ..................................................... 34 Tabel 4.1 Data Teknis Kolom Gedung Binus Square .................................................. 43 Tabel 4.2 Data Teknis Balok Gedung Binus Square .................................................... 44 Tabel 4.3 Berat Dinding per m3.................................................................................... 52 Tabel 4.4 Perhitungan Manual untuk Kontrol Nilai Ty ................................................ 59 Tabel 4.5 Perhitungan Manual untuk Kontrol Nilai Ty ................................................ 60 Tabel 4.6 Menentukan Nilai Fix dan Fiy Statik SNI-03-1726-2002.............................. 63 Tabel 4.7 Perhitungan Fiy untuk Input ETABS ............................................................ 64 Tabel 4.8 Perhitungan Fix untuk Input ETABS ............................................................ 67 Tabel 4.9 Perhitungan Respons Spektral RSNI-03-1726-201X................................... 72 Tabel 4.10 Menentukan Nilai Fix dan Fiy Statik SNI-03-1726-201X ............................. 80 Tabel 4.11 Perhitungan Fiy untuk Input ETABS ............................................................ 81 Tabel 4.12 Perhitungan Fix untuk Input ETABS ............................................................ 84 Tabel 4.13 Persentase Gempa yang Ditahan Kolom ...................................................... 86 Tabel 4.14 Persentase Gempa yang Ditahan Kolom Setelah Dikalikan FS ................... 87 Tabel 4.15 Persentase Gempa yang Ditahan Kolom ...................................................... 87 Tabel 4.16 Persentase Gempa yang Ditahan Kolom Setelah Dikalikan FS ................... 88 Tabel 4.17 Perhitungan Titik Eksentrisitas Rencana SNI-03-1726-2002 ...................... 93 Tabel 4.18 Perhitungan Titik Eksentrisitas Rencana RSNI-03-1726-201X................... 94 Tabel 4.19 Perhitungan Efek Δ P Arah Y ....................................................................... 96 Tabel 4.20 Perhitungan Efek Δ P Arah X ....................................................................... 96 Tabel 4.21 Nilai V22 Untuk Kolom SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah Y .............................................................................................. 104 Tabel 4.22 Nilai V33 Untuk Kolom SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah Y .............................................................................................. 105 Tabel 4.23 Nilai M22 Untuk Kolom SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah Y .............................................................................................. 106 Tabel 4.24 Nilai M33 Untuk Kolom SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah Y .............................................................................................. 107 Tabel 4.25 Nilai V22 Untuk Kolom SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah X ............................................................................................. 108 Tabel 4.26 Nilai V33 Untuk Kolom SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah X ............................................................................................. 109 Tabel 4.27 Nilai M22 Untuk Kolom SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah X ............................................................................................. 110 Tabel 4.28 Nilai M33 Untuk Kolom SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah X ............................................................................................. 111 Tabel 4.29 Nilai V22 Untuk Balok SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah Y .............................................................................................. 113 Tabel 4.30 Nilai M33 Untuk Balok SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah Y .............................................................................................. 114 Tabel 4.31 Nilai V22 Untuk Balok SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah X ............................................................................................. 115 Tabel 4.32 Nilai M33 Untuk Balok SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah X ............................................................................................. 116 Tabel 4.33 Nilai V22 Untuk Dinding Geser SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah Y ........................................................... 118 Tabel 4.34 Nilai V33 Untuk Dinding Geser SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah Y ........................................................... 119 Tabel 4.35 Nilai M22 Untuk Dinding Geser SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah Y ........................................................... 120 Tabel 4.36 Nilai M33 Untuk Dinding Geser SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah Y ........................................................... 121 Tabel 4.37 Nilai V22 Untuk Dinding Geser SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah X .......................................................... 122 Tabel 4.38 Nilai V33 Untuk Dinding Geser SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah X .......................................................... 123 Tabel 4.39 Nilai M22 Untuk Dinding Geser SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah X .......................................................... 124 Tabel 4.40 Nilai M33 Untuk Dinding Geser SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Untuk Arah X .......................................................... 125 Tabel 5.1 Besar Perubahan Gaya Pada Kolom........................................................... 128 Tabel 5.2 Besar Perubahan Gaya Pada Balok ............................................................ 128 Tabel 5.3 Besar Perubahan Gaya Pada Dinding Geser .............................................. 129 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Respons Spektrum Gempa Rencana SNI-03-1726-2002 .......................... 8 Gambar 2.2 Spektrum Respons Desain RSNI-03-1726-201X .................................... 23 Gambar 2.3 ETABS (Extended 3D Analysis of Building Systems) ............................. 37 Gambar 2.4 Gaya Pada Pemodelan Membrane ........................................................... 38 Gambar 2.5 Gaya Pada Pemodelan Plate.................................................................... 38 Gambar 2.6 Gaya Pada Pemodelan Shell .................................................................... 38 Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian .............................................................................. 39 Gambar 4.1 Denah Penempatan Dinding Geser ......................................................... 45 Gambar 4.2 Dinding Geser Kiri-Atas ......................................................................... 46 Gambar 4.3 Dinding Geser Kiri-Bawah ..................................................................... 46 Gambar 4.4 Dinding Geser Kanan-Atas ..................................................................... 47 Gambar 4.5 Dinding Geser Kanan-Bawah ................................................................. 47 Gambar 4.6 Dinding Geser Tipe SW-01..................................................................... 48 Gambar 4.7 Dinding Geser Tipe SW-02..................................................................... 48 Gambar 4.8 Dinding Geser Lift .................................................................................. 48 Gambar 4.9 Hasil Pemodelan Struktur Bangunan Gedung Binus Square (3D).......... 50 Gambar 4.10 Menentukan Nilai Ca dan Cv ................................................................... 54 Gambar 4.11 Mode 1 (T = 2,09 detik) .......................................................................... 55 Gambar 4.12 Mode 2 (T = 1,34 detik) .......................................................................... 56 Gambar 4.13 Mode 3 (T = 0,96 detik) .......................................................................... 57 Gambar 4.14 Grafik Story Shear Dinamik dan Story Shear 80% Statik Setiap Lantai – SNI-03-1726-2002 Arah Y ........................................................ 66 Gambar 4.15 Grafik Story Shear Dinamik dan Story Shear 80% Statik Setiap Lantai – SNI-03-1726-2002 Arah X........................................................ 68 Gambar 4.16 Respons Spektral RSNI-03-1726-201X untuk Tanah Lunak/SE ............ 71 Gambar 4.17 Mode 1 (T = 2,07 detik) .......................................................................... 73 Gambar 4.18 Mode 2 (T = 1,34 detik) .......................................................................... 74 Gambar 4.19 Mode 3 (T = 0,96 detik) .......................................................................... 75 Gambar 4.20 Grafik Story Shear Dinamik dan Story Shear 85% Statik Setiap Lantai – RSNI-03-1726-201X Arah Y .................................................... 83 Gambar 4.21 Grafik Story Shear Dinamik dan Story Shear 85% Statik Setiap Lantai – RSNI-03-1726-201X Arah X .................................................... 85 Gambar 4.22 Titik Eksentrisitas ................................................................................... 90 Gambar 4.23 Percepatan Desain Respons Spektral SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X ............................................................................... 98 Gambar 4.24 Grafik Story Shear Dinamik Setiap Lantai – SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Arah Y ............................................................ 100 Gambar 4.25 Grafik Story Shear Dinamik Setiap Lantai – SNI-03-1726-2002 & RSNI-03-1726-201X Arah X ............................................................ 101 Gambar 4.26 Denah Lokasi Kolom Yang Ditinjau .................................................... 103 Gambar 4.27 Denah Lokasi Balok Yang Ditinjau ...................................................... 112 Gambar 4.28 Denah Lokasi Dinding Geser ................................................................ 117 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN 1 Peta Zonasi Gempa 2002 & Peta Zonasi Gempa 2010 LAMPIRAN 2 Gambar Struktur Bangunan Gedung Binus Square LAMPIRAN 3 Input Software ETABS 9.5.0 LAMPIRAN 4 Perhitungan Pusat Massa Lantai 3 LAMPIRAN 5 Surat Permohonan Data PRAKATA Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkah dan rahmat-Nya, sehingga laporan Skripsi ini dapat diselesaikan. Adapun laporan Skripsi ini dibuat dengan judul “Analisa Beban Gempa Rencana Berdasarkan SNI-03-1726-2002 dan RSNI-03-1726-201X Studi Kasus Gedung Binus Square”. Laporan Skripsi ini dapat selesai, tidak terlepas dari bantuan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bpk Agustinus Agus Setiawan ST., MT., sebagai Dosen Pembimbing Skripsi, yang telah membimbing dan memberi masukkan yang sangat berarti bagi penulis dalam menyelesaikan laporan Skripsi ini. 2. Bpk. Irpan Hidayat, ST., MT. Dan Ibu Melani, ST. MT., selaku Penguji Skripsi, yang telah memberikan masukkan dan arahan yang sangat berarti bagi penulis dalam menyelesaikan laporan Skripsi ini. 3. Ibu Dr. Ho Hwi Chie, S.Pd., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Binus University. 4. Ibu Melani, ST., MT. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil Binus University. 5. Bpk. Agustinus Agus Setiawan,ST,. MT. selaku Koordinator Kerja Praktek Jurusan Teknik Sipil Binus University. 6. Ibu Tini Kartini selaku Administrator Laboratorium/Studio Teknik Sipil Binus University. 7. Seluruh staf pengajar dan karyawan jurusan Teknik Sipil. 8. Keluarga penulis yang telah sabar dan memberi banyak semangat bagi penulis. 9. Teman-teman Sipil angkatan 2008 khususnya yang telah banyak membantu dalam proses pengerjaan Skripsi ini dan telah bersama-sama berjuang dan saling memberi semangat dalam menyelesaikan skripsi. 10. Dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, terima kasih.Akhir kata, semoga laporan ini dapat berguna bagi rekan-rekan sekalian. Atas perhatiannya saya ucapkan terima kasih. Jakarta, Juli 2012 Penulis
