BAB I PENDAHULUAN

BAB I
PENDAHULUAN
Perencanaan struktur bangunan tahan gempa bertujuan untuk mencegah terjadinya
keruntuhan struktur yang dapat berakibat fatal pada saat terjadi gempa. Kinerja struktur pada
waktu menerima beban gempa dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
1.
Akibat gempa ringan, struktur bangunan tidak boleh mengalami kerusakan baik pada
elemen strukturalnya maupun pada elemen non-strukturalnya.
2.
Akibat gempa sedang, elemen struktural bangunan tidak boleh rusak tetapi elemen nonstrukturalnya boleh mengalami kerusakan ringan namun struktur bangunan masih dapat
digunakan.
3.
Akibat gempa besar, baik elemen struktural maupun elemen non-struktural bangunan
akan mengalami kerusakan, tetapi struktur bangunan tidak boleh runtuh.
Menurut SEAOC Vision 2000 (Fema 451, 2006), gempa sedang ditetapkan sebagai
gempa dengan kemeungkinan terlampaui sebesar 50 % dalam rentang umur layan bangunan
50 tahun, yaitu gempa dengan periode ulang 75 tahun atau gempa yang kadang-kadang
terjadi. Sedangkan gempa besar ditetapkan sebagai gempa dengan kemungkinan terlampaui
sebesar 10 % dalam rentang umur layan bangunan 50 tahun yaitu gempa dengan periode
ulang 500 tahun atau gempa yang jarang terjadi.
Berdasarkan filosofi desain yang ada (Fema 451, 2006), tingkat kinerja struktur
bangunan akibat gempa rencana adalah life safety yaitu walaupun struktur bangunan dapat
mengalami tingkat kerusakan yang cukup parah namun keselamatan penghuni dapat terjaga
karena struktur bangunan tidak sampai runtuh. Secara umum, respon struktur gedung yang
baik terhadap gempa kuat (gempa yang lebih besar dari gempa rencana) ditetapkan sebagai
kemampuan suatu struktur gedung untuk mengalami simpangan pasca elastic yang besar
secara berulang kali dan bolak-balik akibat beban gempa diatas beban gempa yang
mengakibatkan terjadinya pelelehan signifikan pertama. Sambil mempertahankan kekuatan
dan kekakuan yang cukup, sehingga struktur gedung tersebut tetap berdiri, walaupun sudah
berada dalam kondisi di ambang keruntuhan. Untuk dapat mencapai hal ini, elemen-elemen
struktur bangunan yang mengalami respon pasca elastik harus memiliki tingkat daktilitas
perpindahan yang memadai.
Model yang dianalisis adalah gedung Graha Pena Makasar dengan fungsi bangunan
sebagai kampus (ruang kuliah), sedangkan jenis tanah yang di gunakan yaitu tanah lunak.
Pemodelan dan analisis struktur menggunakan software CSI ETABS V.13.1.1.
1
BAB II
SPESIFIKASI TEKNIS DAN PEMODELAN STRUKTUR
2.1. Data Bangunan
Prototipe bangunan yang dianalisis memilik kriteria sebagai berikut :
a. Nama banguan
: Graha Pena Makasar
b. Fungsi bangunan
: Gedung perkuliahan (kampus)
c. Jenis tanah
: Tanah lunak
d. Tinggi bangunan
Lantai 1
: 5,0 m
Lantai 2 – 6
: 4,5 m
Lantai 7 – 17
: 4,0 m
Spesifikasi struktur beton bertulang yang digunakan yaitu sebagai berikut :
a. Beton
Mutu beton (f’c)
= 30 MPa
Modulus elastis (Ec) = 4700 √30 = 25743 Mpa
b. Baja tulangan
Baja U 24 untuk besi tulangan P ≤ 12, fy = 240 MPa.
Baja U 40 untuk besi tulangan D > 13, fy = 400 MPa.
2.2. Standar Peraturan Struktur yang Digunakan
Standar peraturan struktur yang digunakan yaitu mengacu pada :
a. Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1727-1987).
b. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung dan Non Gedung
(SNI 1726-2012).
c. Persyaratan Beton Struktural Untuk Gedung (SNI 2847-2013).
Untuk hal-hal yang tidak diatur dalam peraturan dan standar di atas dapat mengacu pada
peraturan-peraturan dan standar berikut :
a. Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-95).
b. Uniform Building Code (UBC).
2.3. Pembebanan
Secara umum, beban direncanakan sesuai dengan Tata Cara Perencanaan
Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1727-1987).
2
Beban mati pada struktur bangunan (kolom, balok, plat lantai, dan dinding geser)
akan dihitung otomatis oleh software CSI ETABS V.13.1, sedangkan beban hidup dan
beban mati tambahan yang direncanakan adalah sebagai berikut :
a. Beban hidup (LL)
Beban hidup yang direncanakan yaitu sebagai berikut :
-
Lantai 1 – 16 (ruang perkuliahan)
= 250 kg/𝑚2
-
Lantai atap
= 100 kg/𝑚2
b. Beban mati (DL) tambahan
Beban mati tambahan yang direncanakan sesuai yaitu sebagai berikut :
-
Lantai 1 – 16
- Lantai atap
Plester
= 53 kg/𝑚2
Plester
Keramik
= 24 kg/𝑚2
Beban WP =
Plafon dan Ducting AC = 25 kg/𝑚2
Beban M/E
= 25 kg/𝑚2 +
127 kg/𝑚2
Plafon
= 53 kg/𝑚2
5 kg/𝑚2
= 25 kg/𝑚2
Beban M/E = 25 kg/𝑚2 +
108 kg/𝑚2
c. Beban dinding
Beban dinding pada sisi luar bangunan yang direncanakan yaitu sebagai berikut :
-
Dinding lantai 1 (5,0 m)
= (5,0 – 0,6) x 250 = 1100 kg/𝑚′
-
Dinding lantai 2 (4,5 m)
= (4,5 – 0,8) x 250 = 925 kg/𝑚′
-
Dinding lantai 3-6 (4,5 m)
= (4,5 – 0,6) x 250 = 975 kg/𝑚′
-
Dinding lantai 7-16 (4,0 m)
= (4,0 – 0,6) x 250 = 850 kg/𝑚′
d. Beban tandon air
Beban tendon air yang bekerja pada atap bangunan yaitu sebagai berikut :
-
Berat sendiri Tandon air
= 62,7 kg/𝑚2
-
Plester
=
53 kg/𝑚2
-
Keramik
=
25 kg/𝑚2 +
139,7 kg/𝑚2
e. Beban lift
Beban lift yang bekerja yaitu sebagai berikut :
-
Berat sendiri mesin lift P1
= 800 kg
-
Beban hidup (maks 10 orang)
= 800 kg +
-
Beban akibat gaya reaksi lift P = 1600 kg
3
2.4. Pemodelan Struktur Bangunan
Pemodelan dan analisis struktur menggunakan software CSI ETABS V.13.1.1.
Secara umum model rencana yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 1, Gambar 2,
Gambar 3, dan Gambar 4 di bawah ini :
Gambar 1. Denah lantai 1
Gambar 3. Tampak depan model
Gambar 2. Denah lantai atap
Gambar 4. Tampak belakang model
4
BAB III
ANALISIS
3.1. Penentuan Parameter Gaya Gempa
Berdasarkan Tabel 9 SNI 1726 : 2012 untuk parameter struktur penahan gaya
gempa Sistem Rangka Beton Bertulang Pemikul Momen Khusus (SRPMK) diperoleh
R = 8 ; Ω = 3 ; dan Cd = 5,5.
3.2. Penentuan Prosedur Analisis Gaya Lateral
Berdasarkan konsep SNI 1726 : 2012 pasal 6.5., pasal 4.1.2., pasal 7.5.4 dan pasal
7.6 tentang prosedur analisis gaya gempa yang boleh dilakukan dan melihat kategori
desain seismik bahwa 0,75 harus ditetapkan sebagai struktur dengan kategori desain
seismik E.
Struktur yang berkategori risiko IV ( jenis perkuliahan) dengan faktor keutamaan
gempa I = 1,5 yang berlokasi dimana parameter respons spektral percepatan terpetakan
pada perioda 1 detik S1 = 1,1 lebih besar dari 0,75 dan Ss = 1,3 harus ditetapkan sebagai
struktur dengan kategori desain seismik yaitu E. Analisis statik ekivalen (ELF) tidak
dijinkan untuk kategori desain seismik E, maka prosedur analisis yang di ijinkan dan
digunakan untuk analisis gaya gempa lateral yaitu :
a.
Analisis Respon Spektrum (RSA), dan
b.
Analisis Riwayat Waktu (THA)
3.3. Analisis Parameter Percepatan Desain
-
Data gempa yang diperoleh dari soal yang telah ditentukan : Ss = 1,3 ; dan S1 = 1,1.
-
Berdasarkan tabel 4 dan tabel 5 SNI 1726 : 2012 diperoleh :
SE (tanah lunak)
= Ss > 1,25 diperoleh Fa = 0,9
S1 > 0,50 diperoleh Fv = 2,4
-
Berdasarkan SNI 1726 : 2012 halaman 21 persamaan (5) dan persamaan (6), maka :
SMS = Fa x Ss
= 0,9 x 1,3
= 1,17
SM1 = Fv x S1
= 2,4 x 1,1
= 2,64
Sds = 2/3 x SMS = 2/3 x 1,17
= 0,78
Sd1 = 2/3 x SM1 = 2/3 x 2,64
= 1,76
5
Adapun grafik respon spektrum gempa rencana berdasarkan hasil perhitungan
yang kemudian di input ke dalam software CSI ETABS V.13.1.1. seperti ditunjukan pada
Gambar 5 dibawah ini :
Gambar 5. Grafik respon spektrum gempa rencana
3.4. Desain Time History Analysis (THA)
Nilai respon spektrum tersebut harus dikalikan dengan suatu faktor skala (FS)
yang besarnya = g x I/R dengan g = percepatan gravitasi (g = 9,81 m/det2).
FS = 9,81 x 1,5/8 = 1,84.
Analisis dinamik dilakukan dengan metode superposisi respon spektrum dengan
mengambil respon maksimum dari 4 arah gempa yaitu 0°, 45°, 90°, dan 135°. Nilai
redaman untuk struktur beton diambil, Damping = 0,05.
Digunakan number eigen NE = 3 dengan mass partisipation factor ≥ 90 % dengan
kombinasi dinamis (modal combination) CQC dan directional combination SRSS.
Dalam analisis ini digunakan rekaman gerakan tanah akibat gempa yang diambil
dari akselerogram gempa El-Centro N-S yang direkam pada tanggal 15 Mei 1940 dalam
software CSI ETABS V.13.1.1. seperti ditunjukan pada Gambar 6 dibawah ini :
Gambar 6. Grafik Respon Time History El-Centro
6
3.5. Asumsi Dalam Analisis Model Struktur
Pemodelan struktur selanjutnya dilakukan pada ETABS dengan ketentuan sebagai
berikut :
1.
Struktur dimodelkan secara 3 Dimensi menggunakan program bantu CSI ETABS
V.13.1.1., dengan menganggap semua lantai adalah diafragma kaku terhadap arah
lateral dan fleksible terhadap arah tegak lurus bidang (flexible out-of-plane).
2.
Struktur beton bertulang memperhitungkan penampang inersia retak sehingga
momen inersia kolom sebesar 70%, momen inersia balok 35%, momen inersia pelat
25 %, dan momen inersia dinding geser 70 %.
3.
Hubungan balok dan kolom dinggap kaku dengan rigidity factor 0,5.
4.
Ujung kolom lantai bawah dimodelkan perletakan jepit sempurnah.
5.
Elemen dinding tidak dimodelkan sehingga hanya di asumsikan beban terbagi
merata.
3.6. Waktu Getar Alami Hasil Analisis
Hasil analisis waktu getar alami struktur dan modal partisipasi massa yang
diperoleh dari ETABS selanjutnya di tabelkan sebagai berikut :
Tabel 1. Periode Alami dan Partisipasi Massa dalam arah X dan Y
Penampang Utuh (Full Dimension)
Mode
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Period Sum UX Sum UY
sec
%
1.403 44.91%
0.22%
1.253 45.15% 47.42%
0.963 45.16% 49.85%
0.565 45.42% 54.59%
0.521 47.42% 54.73%
0.497 47.54% 55.24%
0.487 78.47% 55.93%
0.436 78.47% 55.93%
0.435 78.48% 55.94%
0.429 78.90% 80.04%
0.242 80.49% 80.06%
0.236 84.48% 80.16%
0.21 84.61% 85.35%
0.176 84.62% 85.46%
0.135 89.51% 85.78%
0.129 89.85% 89.82%
0.126 89.85% 90.31%
0.1 91.52% 90.45%
0.099 91.53% 90.54%
0.097 91.53% 90.54%
0.097 91.67% 90.66%
0.096 91.67% 90.72%
0.095 91.94% 92.14%
0.092 91.94% 92.14%
0.092 91.95% 92.17%
Mode
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
Period Sum UX Sum UY
sec
%
0.09 91.96% 92.17%
0.089 91.96% 92.17%
0.089 91.96% 92.17%
0.089 91.96% 92.17%
0.089 91.96% 92.17%
0.088 91.96% 92.17%
0.088 91.96% 92.17%
0.088 91.96% 92.17%
0.088 91.96% 92.17%
0.087 91.97% 92.18%
0.087 91.97% 92.18%
0.087 91.98% 92.18%
0.087 92.01% 92.18%
0.087 92.02% 92.19%
0.087 92.02% 92.19%
0.087 92.02% 92.19%
0.087 92.02% 92.19%
0.086 92.03% 92.20%
0.086 92.03% 92.20%
0.086 92.03% 92.20%
0.086 92.03% 92.20%
0.086 92.03% 92.20%
0.086 92.04% 92.20%
0.086 92.04% 92.20%
0.086 92.04% 92.20%
7
Tabel 2. Periode Alami dan Partisipasi Massa dalam arah X dan Y
Penampang Retak (Crack Dimension)
Mode
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Period Sum UX Sum UY
sec
%
1.819 45.81%
0.70%
1.683 46.54% 46.87%
1.208 46.54% 49.20%
0.712 46.79% 53.19%
0.623 56.63% 53.19%
0.604 75.82% 54.22%
0.601 77.93% 54.37%
0.523 78.29% 79.09%
0.437 78.29% 79.09%
0.436 78.29% 79.09%
0.284 83.62% 79.15%
0.278 84.12% 79.28%
0.246 84.24% 85.34%
0.221 84.25% 85.35%
0.16 89.48% 85.53%
0.148 89.63% 90.16%
0.14 89.66% 90.16%
0.123 89.77% 90.44%
0.116 90.33% 90.46%
0.113 91.72% 90.59%
0.112 91.73% 90.63%
0.107 91.74% 90.77%
0.107 91.74% 90.78%
0.107 91.75% 90.80%
0.107 91.75% 90.81%
Mode
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
Period Sum UX Sum UY
sec
%
0.106 91.77% 90.99%
0.106 91.81% 92.04%
0.106 91.81% 92.04%
0.106 91.81% 92.04%
0.106 91.81% 92.04%
0.106 91.81% 92.04%
0.106 91.81% 92.04%
0.105 91.81% 92.06%
0.105 91.81% 92.06%
0.105 91.81% 92.06%
0.105 91.88% 92.07%
0.105 91.88% 92.07%
0.105 91.88% 92.07%
0.104 91.88% 92.07%
0.104 91.88% 92.07%
0.104 91.88% 92.07%
0.104 91.88% 92.08%
0.104 91.88% 92.08%
0.104 91.89% 92.14%
0.104 91.89% 92.15%
0.104 91.89% 92.15%
0.103 91.89% 92.17%
0.103 91.89% 92.17%
0.103 91.89% 92.17%
0.103 91.91% 92.21%
Tabel 3. Perbandingan Periode Alami Penampang Utuh dan Penampang Retak
Metode Perhitungan Periode
Alami
Etabs 2013 (penampang Utuh)
Etabs 2013 (penampang crack)
Periode alami
(mode 1) sec
1.403
1.819
3.7. Analisis Respon Spektrum (RSA)
Hasil simpangan antar tingkat dari ETABS disajikan dalam tabel dan gambar di
bawah ini :
Gambar 7. Story Displacement arah X
8
Gambar 8. Story Displacement arah Y
Tabel 4. Hasil perhitungan drift antar tingkat akibat gempa arah X
Lantai
story 17
story 16
story 15
story 14
story 13
story 12
story 11
story 10
story 9
story 8
story 7
story 6
story 5
story 4
story 3
story 2
story 1
hi
(m)
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
5
Total Drift
(m)
0.0065
0.0062
0.0051
0.0049
0.0042
0.0034
0.0028
0.002
0.0018
0.0015
0.001
0.004
0.0028
0.0011
0.0008
0.0003
0.0001
Stroty Drift Strory Drift * Cd
(m)
(m)
0.0003
0.00165
0.0011
0.00605
0.0002
0.0011
0.0007
0.00385
0.0008
0.0044
0.0006
0.0033
0.0008
0.0044
0.0002
0.0011
0.0003
0.00165
0.0005
0.00275
-0.003
-0.0165
0.0012
0.0066
0.0017
0.00935
0.0003
0.00165
0.0005
0.00275
0.0002
0.0011
0.0001
0.00055
Drift Ratio
(m)
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0169
0.0169
0.0169
0.0169
0.0169
0.0188
Syarat
Drift
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
Tabel 5. Hasil perhitungan drift antar tingkat akibat gempa arah Y
Lantai
story 17
story 16
story 15
story 14
story 13
story 12
story 11
story 10
story 9
story 8
story 7
story 6
story 5
story 4
story 3
story 2
story 1
hi
(m)
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
5
Total Drift
(m)
0.022
0.021
0.02
0.018
0.0172
0.0148
0.014
0.0125
0.0115
0.01
0.008
0.024
0.013
0.0095
0.006
0.004
0.002
Stroty Drift Strory Drift * Cd
(m)
(m)
0.001
0.0055
0.001
0.0055
0.002
0.011
0.0008
0.0044
0.0024
0.0132
0.0008
0.0044
0.0015
0.00825
0.001
0.0055
0.0015
0.00825
0.002
0.011
-0.016
-0.088
0.011
0.0605
0.0035
0.01925
0.0035
0.01925
0.002
0.011
0.002
0.011
0.002
0.011
Drift Ratio
(m)
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0150
0.0169
0.0169
0.0169
0.0169
0.0169
0.0188
Syarat
Drift
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
OK
NO
NO
NO
OK
OK
OK
9
3.8. Output Gaya – Gaya Dalam
Hasil analisis gaya – gaya dalam dari software CSI ETABS V.13.1.1. disajikan
dalam tabel di bawah ini :
Tabel 6. Gaya – gaya dalam pada balok
frame
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
frame
PC1
PC2
PC3
PC4
Story
LT.6
LT.6
LT.7
LT.6
LT.7
LT.3
LT.7
LT.7
LT.5
LT.6
LT.5
LT.5
LT.11
LT.10
LT.9
LT.11
LT.15
LT.16
LT.15
LT.15
LT.11
LT.6
LT.10
LT.11
LT.10
LT.6
LT.10
LT.10
Beam
B1706
B1707
B2219
B1707
B2225
B1974
B2225
B2225
B1976
B2187
B1976
B2156
B2225
B2277
B2225
B2225
B2232
B2269
B2232
B2232
B1725
B1728
B1725
B1725
B2230
B1729
B2230
B2230
Story
LT.6
LT.6
LT.6
LT.6
LT.2
LT.5
LT.2
LT.2
LT.7
LT.7
LT.9
LT.9
LT.7
LT.7
LT.9
LT.9
Beam
B2063
B2063
B2054
B2054
B2054
B2055
B2054
B2054
B2212
B2210
B2232
B2232
B2229
B2229
B2233
B2233
Load
Case/Combo
Comb4 Max
Comb4 Min
Comb3 Min
Comb4 Min
Comb4 Min
Comb3 Min
Comb6 Max
Comb4 Min
Comb4 Min
Comb3 Min
Comb4 Max
Comb4 Min
Comb4 Min
Comb4 Min
Comb6 Max
Comb4 Min
Comb4 Max
Comb4 Max
SPEX Y Max
Comb4 Min
Comb4 Min
Comb3 Max
SPEX Y Max
Comb4 Min
Comb4 Max
Comb3 Max
SPEX Y Max
Comb4 Min
V2 (sendi)
V2 (luar sendi)
N
N
(212,152.40)
(202,254.80)
(210,618.90)
(188,747.86)
(324,177.29)
(308,145.91)
(579,503.30)
(556,937.22)
657,481.23
(543,528.28)
(67,120.32)
(66,050.83)
88,172.63
(75,044.08)
-
T (maks)
N-mm
(9,125,547.51)
(8,908,717.55)
(21,226,395.00)
(96,612,631.00)
88,748,639.29
12,876,909.92
19,715,951.50
-
M3 (maks)
N-mm
263,816,692.00
347,952,536.00
391,097,169.00
1,152,355,238.00
1,462,017,923.00
104,290,326.00
228,173,340.00
-
M3 (min)
N-mm
(204,397,488.00)
(436,068,820.00)
(492,652,587.00)
(1,361,321,179.00)
(1,730,752,514.00)
(131,421,785.00)
(276,060,624.00)
Load
Case/Combo
Comb3 Max
Comb4 Min
Comb3 Max
Comb5 Min
Comb3 Min
Comb4 Max
Comb3 Max
Comb5 Min
Comb4 Min
Comb3 Max
Comb6 Max
Comb4 Min
Comb3 Max
Comb4 Min
Comb5 Max
Comb3 Min
V2 (sendi)
V2 (luar sendi)
N
N
1,382,838.98
1,332,941.78
(787,182.18)
(658,929.42)
(835,915.13)
(803,515.77)
533,191.34
167,631.28
-
T (maks)
N-mm
(172,407,172.00)
195,243,712.00
187,730,718.00
(347,171,318.00)
-
M3 (maks)
N-mm
2,625,147,761.00
1,615,605,110.00
1,994,938,976.00
802,667,857.00
-
M3 (min)
N-mm
(1,501,721,621.00)
(1,147,953,532.00)
(2,116,474,477.00)
(871,029,744.00)
Tabel 7. Gaya – gaya dalam pada kolom
frame
K1
K2
frame
K4
K5
Story
Beam
BASEMENTC216
LT.6
C216
LT.6
C216
BASEMENTC96
LT.4
C59
LT.6
C55
LT.16
C282
LT.6
C55
Story
LT.7
LT.7
LT.7
LT.7
LT.7
LT.9
LT.9
LT.9
Beam
C291
C290
C291
C290
C215
C17
C282
C17
Load
Case/Combo
Comb3 Min
Comb3 Max
Comb3 Max
Comb4 Min
Comb4 Min
Comb3 Max
Comb4 Max
Comb3 Max
P (maks)
N
(9,292,100.51)
(2,752,587.04)
-
V2 (maks)
N
681,391.81
606,105.73
-
Load
Case/Combo
Comb3 Min
Comb3 Max
Comb4 Min
Comb3 Max
Comb4 Min
Comb3 Min
Comb4 Max
Comb3 Min
P (maks)
N
(940,328.20)
(9,285,232.70)
-
V2 (maks)
N
380,698.22
(639,301.06)
-
M2 (maks)
N-mm
(1,152,447,173.00)
1,079,629,625.00
M2 (maks)
N-mm
(455,695,169.00)
1,894,429,376.00
M3 (maks)
N-mm
1,450,116,372.00
1,297,374,428.00
M3 (maks)
N-mm
880,023,037.00
(1,376,944,475.00)
10
Tabel 8. Gaya – gaya dalam pada dinding geser
frame
SW
Story
Pear
BASEMENTP11
ATAP
P23
ATAP
P23
Load
Case/Combo
Comb4 Max
Comb5 Max
Comb3 Min
P (maks)
KN
(19,541.16)
-
V2 (maks)
KN
(8,789.81)
-
M3 (maks)
KN-m
21,409.88
3.9. Perencanaan Struktur
Perencanaan struktur beton bertulang mengacu pada Tata Cara Perencanaan
Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 1726-2012). Mutu
bahan yang digunakan yaitu :
a. Mutu beton (f’c)
= 30 MPa.
b. Baja U 24 untuk besi tulangan P ≤ 12, fy = 240 MPa dan Baja U 40 untuk besi
tulangan D > 13, fy = 400 MPa.
Detail perencanaan struktur beton bertulang untuk masing – masing elemen
struktur gedung Graha Pena ditampilkan pada LAMPIRAN IV, sehingga pada masing –
masing sub bab dibawah ini hanya merupakan resume dari hasil perencanaan tersebut.
3.9.1. Perencanaan Plat Lantai
Pada struktur gedung Garaha Pena terdapat 10 tipe pelat lantai sesuai
dengan denah struktur dan dimensinya yang disimbolkan dengan S1, S2, S3, S4,
S5, S6, S7, S8, S9, dan S10. Resume dari hasil perencanaan struktur masing –
masing tipe plat lantai tersebut dapat dilihat pada Tabel 9 dibawah ini :
Tabel 9. Resume hasil perencanaan plat lantai
Tipe
Ukuran
Tebal
Momen Ultimit (kNm)
Penulangan
Pelat
(m)
(m)
Mu lx
Mu ly
Mu tx
Mu ty
Tul. lx
Tul. ly
Tul. tx
Tul. ty
S1
4x4
0,12
2,786
2,786
5,683
5.683
P 10 – 150
P 10 – 150
P 10 – 100
P 10 – 100
S2
4x4
0,12
2,786
2,786
5,683
5.683
P 10 – 150
P 10 – 150
P 10 – 100
P 10 – 100
S3
8x8
0,40
24,045
24,045
49,051
49.051
P 10 – 150
P 10 – 150
P 10 – 75
P 10 – 75
S4
4x4
0,50
7,163
7,163
14,613
14.613
P 10 – 150
P 10 – 150
P 10 – 100
P 10 – 100
S5
3x4
0,15
2,795
1,339
4,932
3.898
P 10 – 150
P 10 – 150
P 10 – 100
P 10 – 100
S6
2x4
0,20
2,150
0,556
3,040
1,965
P 10 – 150
P 10 – 150
P 10 – 100
P 10 – 100
S7
5,5 x 6
0,15
6,986
5,565
13,497
12,432
P 10 – 150
P 10 – 150
P 10 – 100
P 10 – 100
S8
4 x 10
0,50
17,765
4,011
23,782
14,613
P 10 – 150
P 10 – 150
P 10 – 100
P 10 – 100
S9
4x8
0,40
13,946
3,607
19,717
12,744
P 10 – 150
P 10 – 150
P 10 – 100
P 10 – 100
S10
4x4
0,12
2,786
2,786
5,683
5.683
P 10 – 150
P 10 – 150
P 10 – 100
P 10 – 100
11
3.9.2. Perencanaan Balok
Pada struktur gedung Garaha Pena terdapat 11 tipe balok sesuai dengan denah struktur dan dimensinya yang disimbolkan
dengan B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, PC1, PC2, PC3, dan PC4. Resume dari hasil perencanaan struktur masing – masing tipe balok
tersebut dapat dilihat pada Tabel 10 dibawah ini :
Tabel 10. Resume hasil perencanaan balok
Gaya – Gaya Dalam
Tipe
Balok
Momen lentur (kNm)
Ukuran
b/h (m)
Tumpuan
Penulangan
Gaya geser (kN)
Lapangan
Mu
Mn
Mu
Mn
Tumpuan
Lentur
Lapangan
Vu
Vn
Vu
Vn
202,26
Torsi
Tumpuan
Geser
Lapangan
(kNm)
Atas
Bawah
Atas
Bawah
Tumpuan
Lapangan
Torsi
B1
0,3/0,4
204,39
358,32
263,82
358,32
212,15
316,06
277,42
9,13
8 D 22
4 D 22
4 D 22
8 D 22
4 P10 - 100
4 P10 - 120
2 D 13
B2
0,25/0,6
436,07
501,66
347,95
501,66
210,62
412,52
188,75
306,97
8,91
8 D 22
4 D 22
4 D 22
8 D 22
4 P10 - 100
4 P10 - 150
2 D 13
B3
0,3/0,7
492,65
601,60
391,09
601,60
324,18
508,78
308,15
384,38
21,23
8 D 22
4 D 22
4 D 22
8 D 22
4 P10 - 100
4 P10 - 150
2 D 13
B4
0,4/0,8
1.361,32
1.555,04
1.152,36
1.555,04
579,50
611,89
556,94
652,68
96,61
18 D 22
10 D 22
10 D 22
18 D 22
4 P10 - 100
4 P10 - 150
4 D 16
B5
0,8/1,0
1.730,75
1.795,26
1.462,02
1.795,26
657,48
797,25
543,53
706,77
88,75
16 D 22
8 D 22
8 D 22
16 D 22
P10 - 100
P10 - 150
4 D 13
B6
0,2/0,4
131,42
156,87
104,29
156,87
67,12
151,08
66,05
117,15
12,87
4 D 22
2 D 22
2 D 22
4 D 22
P10 - 100
P10 - 150
4 D 13
B7
0,15/0,6
276,06
378,14
228,17
378,14
88,17
215,85
75,05
163,07
19,72
6 D 22
4 D 22
4 D 22
6 D 22
P10 - 100
P10 - 150
4 D 13
PC1
0,5/1,0
1.501,72
3.0875,5
2.625,51
3.0875,5
1.082,8
1.110,4
932,94
1.045,4
172,41
28 D 22
14 D 22
14 D 22
28 D 22
4 P12 - 100
4 P12 - 120
4 D 16
PC2
0,6/0,8
1.147,95
1.914,31
1.615,61
1.914,31
787,18
1.002,9
658,93
821,99
195,24
22 D 22
12 D 22
12 D 22
22 D 22
4 P10 - 100
P10 - 150
4 D 13
PC3
0,7/0,8
2.116,48
2.425,37
1.994,94
2.425,37
835,92
983,11
803,52
879,96
187,73
28 D 22
14 D 22
14 D 22
28 D 22
4 P12 - 100
4 P12 - 120
4 D 13
PC4
0,4/0,8
871,03
1.045,84
802,67
1.045,84
533,19
637,91
167,63
351,39
871,03
12 D 22
6 D 22
6 D 22
12 D 22
4 P10 - 100
P10 - 150
4 D 13
12
3.9.3. Perencanaan Kolom
Pada struktur gedung Graha Pena terdapat 4 tipe kolom sesuai dengan denah struktur dan dimensinya yang disimbolkan
dengan K1, K2, K4, dan K5. Resume dari hasil perencanaan struktur masing – masing tipe kolom tersebut dapat dilihat pada Tabel 11
dibawah ini :
Tabel 11. Resume hasil perencanaan kolom
Tipe
kolom
Ukuran
b x h (m)
K1
K2
K4
K5
1,2 x 1,2
0,8 x 0,8
0,9 x 0,9
1,2 x 1,2
Pu
(kN)
9.292,10
2.752,59
940,33
9.285,23
Gaya – gaya dalam
Mu
Vu
(kNm)
(kN)
1.450,12
681,39
1.297,37
606,11
880,02
380,69
1.894,43
693,30
Gambar 9. Diagram iteraksi Kolom K1
Nu
(kN)
-9.292,10
-2.752,59
-940,33
-9.285,23
Lentur
8 D 22
8 D 22
8 D 22
8 D 22
Penulangan
Geser
Tumpuan
Lapangan
P12 - 100
P12 - 150
4 P12 - 100
4 P12 - 150
P12 - 100
P12 - 150
P12 - 100
P12 - 150
Gambar 10. Diagram iteraksi Kolom K2
13
Gambar 11. Diagram iteraksi Kolom K4
Gambar 12. Diagram iteraksi Kolom K5
3.9.4. Perencanaan Dinding Geser
Dinding geser direncanakan untuk menahan geser bidang horizontal dan
vertikal serta momen lentur akibat gempa. Resume dari hasil perencanaan struktur
dinding geser tersebut dapat dilihat pada Tabel 9 dibawah ini :
Tabel 12. Resume hasil perencanaan dinding geser
Tebal
0,45
Dimensi (m)
P total P badan
5
6
h total
76
Gaya – Gaya Dalam
Mu (kNm)
Pu (kN)
Vu (kN)
21.409,88 19.541,16 8.789,81
Penulangan
Horisontal
Vertikal
D22 – 150
D22 – 150
14
BAB IV
PEMBAHASAN
Model yang dianalisis adalah gedung Graha Pena Makasar dengan fungsi bangunan
sebagai kampus (ruang kuliah), sedangkan jenis tanah yang di gunakan yaitu tanah lunak.
Secara umum struktur bangunan tersebut memiliki 17 lantai dan 1 lantai basement dengan
bentuk geometri bangunan tidak beraturan serta manggunakan material beton bertulang
sebagai rangka utama strukturnya. Gedung tersebut direncanakan dan dibangun diatas tanah
lunak dengan fungsi utama bangunan sebagai gedung perkuliahan. Spesifikasi bahan yang
digunakan yaitu mutu beton (f’c) = 30 MPa, sedangkan untuk baja tulangan menggunakan
Baja U 24 untuk besi tulangan P ≤ 12, fy = 240 MPa. Baja U 40 untuk besi tulangan D > 13,
fy = 400 MPa.
Struktur gedung Graha Pena memiliki denah struktur yang tidak beraturan serta
memiliki tingkat lantai yang lebih dari 10 lantai dan berkategori resiko IV ( jenis perkuliahan)
dengan faktor keutamaan gempa I = 1,5 yang berlokasi dimana parameter respons spektral
percepatan terpetakan pada perioda 1 detik S1 = 1,1 lebih besar dari 0,75 dan Ss = 1,3 harus
ditetapkan sebagai struktur dengan kategori desain seismik yaitu E. Oleh sebab itu, Analisis
statik ekivalen (ELF) tidak dijinkan untuk kategori desain seismik E, maka prosedur analisis
yang diijinkan dan digunakan untuk analisis gaya gempa lateral yaitu analisis dinamik
Response Spectrum Analysis dan Time History Analysis.
Analisis dinamik linier riwayat waktu (time history) sangat cocok digunakan untuk
analisis struktur yang tidak beraturan terhadap pengaruh gempa rencana. Mengingat gerakan
tanah akibat gempa di suatu lokasi sulit diperkirakan dengan tepat, maka sebagai input gempa
dapat didekati dengan gerakan tanah yang disimulasikan. Dalam analisis ini digunakan hasil
rekaman akselerogram gempa sebagai input data percepatan gerakan tanah akibat gempa.
Rekaman gerakan tanah akibat gempa diambil dari akselerogram gempa El-Centro N-S yang
direkam pada tanggal 15 Mei 1940.
Pada gedung-gedung bertingkat, perilaku struktur akibat beban-beban yang bekerja
mengakibatkan terjadinya distribusi gaya. Konsep perancangan konstruksi didasarkan pada
analisis kekuatan batas (ultimate-strength) yang mempunyai daktilitas cukup untuk menyerap
energi gempa sesuai dengan peraturan yang berlaku. Prosedur perhitungan struktur bangunan
diasumsikan bahwa masing – masing elemen struktur tertentu pada bangunan portal memiliki
persamaan gaya – gaya dalam sehingga cara perhitungannya juga sama dengan menggunakan
nilai maksimum gaya – gaya dalam pada masing – masing elemen struktur tersebut.
15
Pemodelan dan analisis struktur menggunakan software CSI ETABS V.13.1.1, sedangkan
untuk perhitungan tulangan menggunakan Microsoft excel 2010 untuk mempermudah
perhitungan.
Hasil dari analisis software CSI ETABS V.13.1.1 menunjukan bahwa struktur telah
mencapai mass partisipation factor ≥ 90 % dengan kombinasi dinamis (modal combination)
CQC dan directional combination SRSS, baik dari penampang utuh (full dimension) maupun
penampang retak (crack dimension). Sedangkan perbandingan periode alami penampang utuh
(full dimension) dan penampang retak (crack dimension) pada modal 1 berturut – turut yaitu
1,403 detik dan 1,819 detik.
Hasil dari analisis struktur menunjukan bahwa pada masing – masing elemen struktur
(plat lantai, balok, kolom, dan dinding geser) membutuhkan dimensi yang cukup besar serta
tulangan yang cukup banyak baik pada tulangan lentur, tulangan geser, maupun tulangan
torsinya (hasil perhitungan dan gambar detail terlampir). Hal ini disebabkan oleh besarnya
beban yang didukung oleh struktur, sebab struktur memiliki dimensi yang cukup besar serta
bentuk denah struktur yang tidak beraturan, yang kemudian menyebabkan beban mati (DL),
beban hidup (LL), beban gempa (E), dan beban angin (W) akan semakin besar pula.
Selain itu, juga dipengaruhi oleh fungsi bangunan yang harus didukung oleh stuktur
yaitu sebagai gedung perkuliahan dengan besar beban hidup (LL) 250 kg/𝑚2 dengan faktor
keutamaan bangunan (I) = 1,5. Hal lain yang kemudian sangat berpengaruh adalah jenis tanah
yang merupakan pendukung utama terhadap struktur yang dibangun diatasnya merupakan
tanah lunak yang kemudian akan menyebabkan energi gempa yang diterima oleh struktur
akan semakin besar pula.
16
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1. Kesimpulan
1. Struktur direncanakan sebagai Sistem Rangka Beton Bertulang Pemikul Momen
Khusus (SRPMK), sehingga diperoleh R = 8 ; Ω = 3 ; dan Cd = 5,5.
2. Struktur gedung Graha Pena memiliki denah struktur yang tidak beraturan serta
memiliki tingkat lantai yang lebih dari 10 lantai dan berkategori risiko IV ( jenis
perkuliahan) dengan faktor keutamaan gempa I = 1,5 dan ditetapkan sebagai
struktur dengan kategori desain seismik yaitu E. Oleh sebab itu, Analisis statik
ekivalen (ELF) tidak dijinkan untuk kategori desain seismik E, maka prosedur
analisis yang diijinkan dan digunakan untuk analisis gaya gempa lateral yaitu
analisis dinamik Response Spectrum Analysis dan Time History Analysis.
3. Hasil dari analisis software CSI ETABS V.13.1.1 menunjukan bahwa struktur telah
mencapai mass partisipation factor ≥ 90 % dengan kombinasi dinamis (modal
combination) CQC dan directional combination SRSS, baik dari penampang utuh
(full dimension) maupun penampang retak (crack dimension).
4.
Periode alami penampang utuh (full dimension) dan penampang retak (crack
dimension) pada modal 1 berturut – turut yaitu 1,403 detik dan 1,819 detik.
5.
Oleh karena besarnya beban yang harus didukung, maka pada bentangan balok
yang terlalu panjang (16 m), diperpendek bentangannya dengan cara menambahkan
kolom pada tengah bentangnya.
4.2. Saran
Struktur gedung Graha Pena yang semula dibangun di daerah Makassar
Sulawesi Selatan dengan tingkat resiko gempa yang kecil dan fungsi bangunan sebagai
perkantoran, jika akan dibangun di daerah gempa besar dengan jenis tanah lunak dan
fungsi bangunannya diubah menjadi gedung perkuliahan maka perlu diredisain kembali
denah struktur maupun dimensi strukturnya.
17
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 1987, Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, SKBI1.3.53.1987 , Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta.
Anonim, 2013, Persyaratan Beton Struktural Untuk Gedung SNI 2847-2013, Departemen
Pekerjaan Umum, Jakarta.
Anonim, 2012, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung dan
Non Gedung SNI 1726-2012, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta.
Dipohusodo, Istimawan, 1994, Struktur Beton Bertulang, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
Ilham, M. N, Analisis Struktur Gedung Bertingkat dengan Software ETABS 9.2.0.
Rastandi, J. I (2006), Dampak Pembatasan Waktu Getar Alami pada Gedung Bertingkat
Rendah, Seminar HAKI.
Vis, W.C., Kusuma Gedeon, 1993, Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang, Erlangga,
Jakarta.
18