analisis kinerja struktur pada bangunan bertingkat tidak

perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ANALISIS KINERJA STRUKTUR PADA BANGUNAN
BERTINGKAT TIDAK BERATURAN DENGAN ANALISIS
DINAMIK MENGGUNAKAN METODE ANALISIS
RESPONS SPEKTRUM
Peformance Analysis on The Structure of Irregular
Multistory Building with A Dynamic Analysis Using
Respons Spectrum Analysis Methode.
SKRIPSI
Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
Disusun oleh :
AGUS HARIYANTO
I 1108502
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2011
commit to user
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
LEMBAR PERSETUJUAN
ANALISIS KINERJA STRUKTUR PADA BANGUNAN
BERTINGKAT TIDAK BERATURAN DENGAN ANALISIS
DINAMIK MENGGUNAKAN METODE ANALISIS
RESPONS SPEKTRUM
Peformance Analysis on The Structure of Irregular
Multistory Building with A Dynamic Analysis Using
Respons Spectrum Analysis Methode.
Disusun oleh :
AGUS HARIYANTO
I 1108502
Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan Dosen Pembimbing
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Edy Purwanto, ST, MT
NIP. 19680912 199702 1 001
Setiono, ST, MSc
NIP. 19720224 199702 1 001
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ANALISIS KINERJA STRUKTUR PADA BANGUNAN
BERTINGKAT TIDAK BERATURAN DENGAN ANALISIS
DINAMIK MENGGUNAKAN METODE ANALISIS
RESPONS SPEKTRUM
Peformance Analysis on The Structure of Irregular
Multistory Building with A Dynamic Analysis Using
Respons Spectrum Analysis Methode.
SKRIPSI
Disusun oleh :
AGUS HARIYANTO
I 1108502
Telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada hari Kamis, 4 Agustus 2011 :
1. Edy Purwanto, ST, MT
NIP. 19680912 199702 1 001
---------------------------------
4. Setiono, ST, MSc
NIP. 19720224 199702 1 001
---------------------------------
3. Agus Setia Budi, ST, MT
NIP. 19700909 199802 1 001
---------------------------------
4. Ir. Agus Supriyadi, MT
NIP. 19600322 198803 1 001
---------------------------------
Mengetahui,
a.n. Dekan Fakultas Teknik UNS
Pembantu Dekan I
Disahkan,
Ketua Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik UNS
Kusno Adi Sambowo, ST, MSc , PhD
NIP. 19691026 199503 1 002
commit to user
iii
Ir. Bambang Santosa, MT
NIP. 19590823 198601 1 001
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO
“Alloh SWT tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya”
(QS.Al-Baqoroh:286)
지금 자면 꿈을 꾸지만 지금 공부하면 꿈을 이룬다
( Jigeum jamyeon kkumeul kkujiman jigeum gongbuhamyeon kkumeul irunda )
“Bila engkau tidur sekarang , maka kau akan segera bermimpi, namun bila engkau
belajar sekarang maka impian itu akan terwujud "
(Tazkiana Fauzy)
Orang harus cukup tegar untuk memaafkan kesalahan, cukup pintar untuk belajar
dari kesalahan dan cukup kuat untuk mengoreksi kesalahan.
Semangat dan kerja keras adalah kunci keberhasilan yang dilandasi keyakinan dan doa
Tuhan menabulkan do’a kita dengan 3 cara :
Apabila Tuhan Mengatakan YA maka kita akan mendapatkan apa yang kitamau
Apabila Tuhan mengatakan TIDAK maka kita akan mendapatkan yang lebih baik
Apabila Tuhan mangatakan Tunggu maka kita akan mendapatkan yang terbaik sesuai
dengan kehendak-Nya
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERSEMBAHAN
Karya ini kupersembahkan untuk :
1.
Ibu dan Bapak yang selalu mendoakan saya, mendukung, dan mendidik saya
selama ini.
2.
Adikku tersayang Aslina.
3.
Seluruh keluargaku atas doa dan dukungannya
4.
Impian terbesarku Laily Fatmawati.
5.
Teman seperjuanganku Aris Suhartanto.
6.
Teman – teman Teknik Sipil ’08 yang tidak biasa saya sebutkan satu demi
satu, terima kasih atas dukungan dan kerjasamanya selama ini.
7.
Teman – teman kost Edelwaiss.
8. Almamater, Universitas Sebelas Maret Surakarta
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRAK
Agus Hariyanto, 2011. Analisis Kinerja Struktur pada Bangunan Bertingkat tidak
Beraturan dengan Analisis Dinamik Menggunakan Metode Analisis Respons
Spektrum.
Gempa yang sering melanda Indonesia banyak menyebabkan ribuan korban jiwa
dan menimbulkan kerusakan pada bangunan. Gempa tersebut sering terjadi karena
Indonesia berada di dua wilayah yaitu
jalur gempa pasifik (Circum Pasific
Earthquake Belt) dan jalur gempa asia (Trans Asiatic Earthquake Belt). Bencana
gempa menyebabkan terjadi kerusakan struktur bangunan. Saat terjadi gempa,
diharapkan bangunan mampu menerima gaya gempa pada level tertentu tanpa
terjadi kerusakan yang signifikan pada strukturnya. Secara umum analisis gempa
dibagi menjadi dua bagian besar yaitu analisis gempa statik dan analisis gempa
dinamis. Pada bangunan-bangunan yang sangat tinggi, tidak beraturan, bertingkat
banyak serta bangunan-bangunan yang memerlukan ketelitian yang sangat besar
digunakan perencanaan analisis dinamik, yang terdiri dari analisis ragam respon
spektrum dan analisis respon dinamik riwayat waktu.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui keamanan gedung dilihat dari
displacement, drift dan base shear. Metode yang digunakan adalah analisis
dinamik respon spektrum dengan menggunakan program ETABS.
Maksimum total drift pada arah X adalah 0,00825 m dan pada arah Y adalah
0,00588 m, Sehingga gedung aman terhadap kinerja batas ultimate (0.02h) dan
kinerja batas layan {(0.03/R) x h}. Nilai displacement pada arah X adalah 0,06941
m dan pada arah Y adalah 0,05274 m, sehingga displacement pada gedung tidak
melampaui displacement maksimal, sehingga gedung aman terhadap gempa
rencana.
Kata kunci : Respon Spektrum
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRAC
Agus Hariyanto, 2011. Peformance Analysis on The Structure of Irregular
Multistory Building with A Dynamic Analysis Using Respons Spectrum Analysis
Methode.
Earthquakes frequently hit Indonesia, many caused thousands of casualties and
damage to buildings. Earthquakes often occur because Indonesia was in two
regions of the Pacific seismic lines (circum-Pacific Earthquake Belt) and the path
of asia earthquake (Trans Asiatic Earthquake Belt). The earthquake caused
damage to building structures. When an earthquake happens, the building is
expected to be able to accept a certain level of earthquake forces without any
significant damage to the structure. In general, seismic analysis is divided into two
major parts namely the earthquake analysis of static and dynamic earthquake
analysis. In buildings that are very high, irregular, and the multistory buildings
that require a very large used precision planning of dynamic analysis, which
consists of the analysis range of the response spectrum and time history dynamic
response analysis.
This study aims to determine the safety of the building seen from the
displacement, drift and shear bash. The method used is the dynamic response
spectrum analysis using ETABS program.
Maximum total drift in the X direction is 0.00825 m and the Y direction is
0.00588 m, so the building is safe against the ultimate limit of performance
(0.02h) and serviceability limit the performance of {(0.03 / R) xh}. Value of
displacement in the X direction is 0.06941 m and the Y direction is 0.05274 m, so
the displacement at the building does not exceed the maximum displacement, so
that the building is safe against earthquake plan.
Kata kunci : Respon Spektrum
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat,
hidayah , serta karuniaNya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“Analisa Kinerja Struktur pada Bangunan Bertingkat tidak Beraturan dengan
Analisa Dinamik Menggunakan Metode Analisis Respon Spektrum”.
Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta. Dengan adanya penulisan skripsi ini diharapkan dapat memberikan
wacana dan manfaat khususnya bagi penulis sendiri dan bagi orang lain pada
umumnya.
Atas bantuan dan kerjasama yang baik dari semua pihak hingga selesainya skripsi
ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Univeritas Sebelas Maret Surakarta.
2. Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
3. Edy Purwanto, ST, MT, dan Setiono, ST, MSc selaku Dosen Pembimbing
yang telah banyak memberikan arahan dalam menyusun laporan ini.
4. Ir. JB Sunardi Widjaja, MSi selaku pembimbing Akademik.
5. Rekan-rekan mahasiswa teknik sipil angkatan 2008 atas kerjasama dan
bantuannya.
Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan sumbangan
pemikiran bagi pembaca, karena banyak kekurangan yang masih harus diperbaiki.
Kritik dan saran akan penulis terima untuk kesempurnaan tulisan ini.
Surakarta, Juli 2011
Penulis
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL................................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................ ii
HALAMAN PENGESAHAN................................................................................ iii
MOTTO ................................................................................................................. iv
PERSEMBAHAN ................................................................................................... v
ABSTRAK ............................................................................................................. vi
KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii
DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xv
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xvi
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ................................................................... xvii
BAB 1 PENDAHULUAN ..................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Masalah .................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................. 3
1.3 Batasan Masalah ............................................................................................... 3
1.4 Tujuan Penelitian .............................................................................................. 4
1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................................ 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ............................ 5
2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................................................... 5
2.2 Dasar Teori ........................................................................................................ 9
2.2.1 Analisis Dinamik..................................................................................... 9
2.2.2 Konsep Perencanaan gedung Tahan Gempa ......................................... 14
2.2.3 Prinsip dan Kaidah Perencanaan .......................................................... 15
2.2.3.1 Prinsip Dasar Perencanaan, Perancangan dan Pelaksanaan .... 15
2.2.3.2 Sistem Struktur ........................................................................ 16
2.2.3.3 Jenis Beban .............................................................................. 17
2.2.3.4 Kombinasi Pembebanan .......................................................... 22
2.2.3.5 Defleksi Lateral ....................................................................... 22
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2.2.4 Ketentuan Umum Bangunan Gedung Dalam Pengaruh Gempa ........... 23
2.2.4.1 Faktor Keutamaan .................................................................... 23
2.2.4.2 Koefisien Modifikasi Respon ................................................. 26
2.2.4.3 Wilayah Gempa ...................................................................... 27
2.2.4.4 Jenis Tanah Setempat ............................................................. 28
2.2.4.5 Faktor Respon Gempa ............................................................ 29
2.2.4.6 Kategori Desain Gempa (KDG) ............................................. 31
2.2.4.7 Arah Pembebanan Gempa ...................................................... 32
2.3 Kinerja Struktur............................................................................................... 33
2.3.1 Kinerja Batas Layan .............................................................................. 33
2.3.1 Kinerja Batas Ultimit ............................................................................ 33
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ........................................................... 35
3.1 Data Struktur Gedung ..................................................................................... 35
3.2 Tahapan Analisis ............................................................................................. 37
3.2.1 Studi Literatur ...................................................................................... 37
3.2.2 Pengumpulan data ................................................................................. 37
3.2.3 Pemodelan 3D ....................................................................................... 38
3.2.4 Perhitungan Pembebanan ...................................................................... 40
3.2.5 Analisis Respon Spektrum .................................................................... 40
3.2.6 Diagram Alir Pembuatan Grafik Respon Spektrum ............................. 41
3.2.7 Pembahasan Hasil Analisis Respon Spektrum Dari
Program ETABS V 9.5 ........................................................................ 42
BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN ........................................................ 43
4.1 Denah Apartemen Tuning ............................................................................... 43
4.2 Konfigurasi Gedung ........................................................................................ 44
4.3 Spesifikasi Material......................................................................................... 44
4.3.1 Mutu Beton ........................................................................................... 44
4.3.2 Mutu Baja Baja Tulangan ..................................................................... 45
commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
4.3.3 Data Elemen Struktur ............................................................................ 45
4.3.3.1 Plat Lantai ............................................................................... 45
4.3.3.2 Balok ....................................................................................... 46
4.3.3.3 Kolom ..................................................................................... 46
4.4 Pembebanan .................................................................................................... 46
4.4.1 Beban Mati ............................................................................................ 46
4.4.2 Reduksi Beban Hidup (LR) ................................................................... 47
4.4.3. Perhitungan Berat Struktur Tiap Lantai .............................................. 47
4.4.4. Momen Inersia Massa Bangunan ......................................................... 48
4.4.5. Perhitungan Beban Diluar Berat Sendiri Per m2 .................................. 49
4.4.6 Beban Gempa ........................................................................................ 50
4.4.6.1 Faktor Respon Gempa ............................................................ 50
4.4.7 Data Gempa........................................................................................... 51
4.4.8 Faktor Reduksi Gempa.......................................................................... 53
4.4.9 Tekanan Tanah Pada Dinding Basement .............................................. 53
4.4.10 Tekanan ke Atas (Uplift) Pada Lantai dan Pondasi ............................ 54
4.5 Hasil Analisis Displacement, Drift dan Base Shear dengan Beban Gempa ... 55
4.5.1 Hasil Analisis Displacement akibat Beban Kombinasi ........................ 55
4.5.2 Hasil Analisis Base Shear akibat Beban Kombinasi ............................ 56
4.6 Hasil Kontrol Struktur Gedung ...................................................................... 56
4.6.1 Kontrol Gaya Geser ............................................................................. 56
4.6.2 Kinerja Batas Layan Struktur Gedung .................................................. 59
4.6.3 Kinerja Batas Ultimit Struktur Gedung ................................................ 61
4.6.4 Kontrol Partisipasi Massa ..................................................................... 63
4.7 Grafik Kinerja Batas Layan dan Batas Ultimate ............................................. 64
4.7.1 Grafik Kontrol Kinerja Batas Layan ..................................................... 64
4.7.2 Grafik Kontrol Kinerja Batas Ultimate ................................................. 64
4.8 Grafik Simpangan Struktur Terhadap Beban Gempa ..................................... 65
4.8.1 Grafik Displasement Akibat Beban Gempa Arah X ............................. 65
4.8.2 Grafik Displasement Akibat Beban Gempa Arah Y ............................. 65
4.8.3 Grafik Story Drift Akibat Beban Gempa Arah X ................................. 66
4.8.4 Grafik Story Drift Akibat Beban Gempa Arah Y ................................. 66
commit to user
xi
perpustakaan.uns.ac.id
4.9
digilib.uns.ac.id
Perbandingan Displasement maksimum Analisa Pushover dengan
analisa Respon Spektrum ............................................................................. 67
4.10 Evaluasi Kinerja Struktur Menurut ATC-40 ................................................ 68
4.10.1 Kinerja gedung Menurut ATC- 40 untuk arah X .............................. 68
4.10.2 Kinerja gedung Menurut ATC- 40 untuk arah Y .............................. 68
4.11 Grafik Displasement maksimum .................................................................. 69
4.11.1 Grafik Displasement maksimum Analisa Respon Spektrum ............ 69
4.11.2 Grafik Perbandingan Displasement maksimumAnalisa
Pushover dengan Analisa Respon Spektrum ................................... 70
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 71
5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 71
5.2 Saran................................................................................................................ 71
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 72
DAFTAR LAMPIRAN
commit to user
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Beban Hidup Pada Lantai Gedung ........................................................ 19
Tabel 2.2 Berat Sendiri Bahan Bangunan ............................................................. 20
Tabel 2.3 Berat Sendiri Komponen Gedung ......................................................... 21
Tabel 2.4 Kategori Resiko Bangunan Gedung dan Struktur lainnyan untuk beban
gempa.................................................................................................... 23
Tabel 2.5 Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung dan Bangunan 26
Tabel 2.6 Parameter daktilitas struktur gedung..................................................... 26
Tabel 2.7 Jenis-Jenis Tanah Berdasar SNI 1726-2010 ......................................... 29
Tabel 2.8 Kategori lokasi Fa untuk Menentukan Nilai Ss ................................... 29
Tabel 2.9 Kategori Lokasi Fv untuk Menentukan Nilai S1 ................................... 30
Tabel 2.10 Kategori Desain Gempa (KDG) Berdasarkan Parameter Percepatan
Perioda Pendek .................................................................................... 31
Tabel 2.11 Kategori Desain Gempa (KDG) Berdasarkan Parameter Percepatan
Perioda 1,0 detik ................................................................................... 32
Tabel 2.12Kategori Desain Gempa (KDG) dan Resiko Kegempaan ................... 32
Tabel 3.1 Deskripsi Gedung.................................................................................. 35
Tabel 4.1 Konfigurasi Gedung .............................................................................. 44
Tabel 4.2 Mutu Beton Gedung B Apartemen Tunning ......................................... 44
Tabel 4.3 Tipe Balok ............................................................................................. 46
Tabel 4.4 Tipe Kolom ........................................................................................... 46
Tabel 4.5 Berat Struktur Perlantai......................................................................... 47
Tabel 4.6 Massa Bangunan ................................................................................... 48
Tabel 4.7 Momen Inersia Lantai Bangunan .......................................................... 49
Tabel 4.8 Data Tanah yang Digunakan Untuk Desain .......................................... 50
Tabel 4.9 Simpangan Horisontal (Displacement) Terbesar .................................. 55
Tabel.4.10. Base Shear Terbesar........................................................................... 56
Tabel.4.11 Evaluasi beban gempa arah X dan arah Y .......................................... 57
Tabel 4.12 Faktor Skala ........................................................................................ 57
Tabel.4.13. Evaluasi beban gempa arah X dan arah Y ........................................ 57
Tabel 4.14 Faktor Skala ........................................................................................ 58
commit to user
xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Tabel.4.15. Evaluasi beban gempa arah X dan arah Y ........................................ 58
Tabel 4.16 Faktor Skala ........................................................................................ 58
Tabel.4.17.Evaluasi beban gempa arah X dan arah Y ......................................... 58
Tabel 4.18 Faktor Skala ........................................................................................ 59
Tabel.4.19. Evaluasi beban gempa arah X dan arah Y ........................................ 59
Tabel.4.20. Kontrol kinerja batas layan arah X dan Y ......................................... 60
Tabel.4.21. Kontrol kinerja batas Ultimate arah X dan Y .................................... 62
Tabel 4.22 Hasil dari Modal Partisipasi Massa Rasio .......................................... 63
Tabel 4.23Displasement Maksimum Analisis Pushover dengan Analisis
Respon Spektrum .............................................................................. 67
Tabel 4.24 Batasan rasio drift atap menurut ATC-40 ........................................... 68
commit to user
xiv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Kerusakan Gempa Jogja (2006) dan Padang (2009) ......................... 1
Gambar 1.2 Tampak Apartemen Tuning .............................................................. 5
Gambar 2.1 Kestabilan Struktur Portal ................................................................. 7
Gambar 2.2 Diagram Beban (P) - Waktu (t) ....................................................... 12
Gambar 2.3 Defleksi Lateral ............................................................................... 22
Gambar 2.4 Pembagian wilayah gempa di Indonesia untuk S1 .......................... 27
Gambar 2.5 Pembagian wilayah gempa di Indonesia untuk Ss ........................... 28
Gambar 2.6 Desain Respon Spektrum ................................................................ 30
Gambar 3.1 Tampak Apartemen Tuning ............................................................ 36
Gambar 3.2 Denah Apartemen Tuning ............................................................... 36
Gambar 3.3 Sistem koordinat yang digunakan dalam program ETABS ............ 39
Gambar 3.4 Diagram alir pembuatan respon spektrum ....................................... 41
Gambar 3.5 Diagram alir analisis respon spektrum ............................................ 42
Gambar 4.1 Tampak Samping Apartemen Tunning .......................................... 43
Gambar 4.2 Gambar denah lantai 2 dan lantai 2’ ................................................ 43
Gambar 4.3 Respon Spektrum Gedung B Apartemen Tunning........................... 52
Gambar 4.4 Data tanah ........................................................................................ 53
Gambar 4.5 Beban tekanan tanah ........................................................................ 54
Gambar 4.6 Beban uplift ..................................................................................... 54
Gambar 4.7 Grafik Kontrol Kinerja Batas Layan Arah X dan Arah Y ............... 64
Gambar 4.8 Grafik Kontrol Kinerja Batas Ultimate Arah X dan Arah Y ........... 64
Gambar 4.9 Displasement Akibat Beban Gempa Arah X ................................... 65
Gambar 4.10 Displasement Akibat Beban Gempa Arah Y ................................. 65
Gambar 4.11 Story Drift Akibat Beban Gempa Arah Y ..................................... 66
Gambar 4.12 Story Drift Akibat Beban Gempa Arah X ..................................... 66
Gambar 4.13 Grafik Displasement maksimum Analisa Respon Spektrum ........ 69
Gambar 4.14 Grafik Displasement maksimum Analisa Pushover dengan Analis
Respon Spektrum .......................................................................... 70
commit to user
xv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A
Berat Tiap Lantai
Lampiran B
Langkah ETABS V 9.50
commit to user
xvi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL
B
= Panjang gedung pada arah gempa yang ditinjau (m)
C
= Faktor respons gempa dari spektrum respons
Ct
= Koefisien pendekatan waktu getar alamiah untuk gedung beton
bertulang menurut UBC 97
Ec
= Modulus elastisitas beton
E
= Beban Gempa
e
= Eksentrisitas antara pusat masa lantai dan pusat rotasi
Fa
= Koefisien periode pendek
Fv
= Koefisien periode 1.0 detik
f’c
= Kuat tekan beton yang disyaratkan (MPa)
fy
= Mutu baja / kuat leleh yang disyaratkan untuk tulangan (Mpa)
fys
= Mutu tulangan geser/sengkang (Mpa)
g
= Percepatan gravitasi
Hn
= Tinggi gedung
I
= Faktor keutamaan
k
= Kekakuan struktur
M
= Momen
n
= Jumlah tingkat
N
= Nomor lantai tingkat paling atas
P-∆
= Beban lateral tambahan akibat momen guling yang terjadi oleh
beban gravitasi yang titik tangkapnya menyimpan kesamping yang
disebabkan oleh beban gempa lateral (N-mm)
q
= Beban merata (Kg/m2)
qD
= Beban mati merata (Kg/m2)
qL
= Beban hidup merata (Kg/m2)
R
= Faktor reduksi gempa representatif dari struktur gedung yang
bersangkutan
SS
= Parameter respon spektra percepatan pada periode pendek
S1
= Parameter respon spektra percepatan pada periode 1 detikk
commit to user
xvii
perpustakaan.uns.ac.id
SS
digilib.uns.ac.id
= Lokasi yang memerlukan investigasi geoteknik dan analisis respon site
spesifik
T
= Waktu getar gedung pada arah yang ditinjau (dt)
Teff
= Waktu getar gedung effektif (dt)
T1
= Waktu getar alami fundamental (dt)
V
= Gaya geser dasar (ton)
Vi
= Gaya geser dasar nominal (ton)
Vn
= Gaya geser gempa rencana (ton)
Wi
= Berat lantai tingkat ke-i, termasuk beban hidup yang sesuai (ton)
Wt
= Berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai (ton)
Zi
= Ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral (m)
∆ roof
= Displacement atap
ζ
= Koefisien pengali dari jumlah tingkat struktur gedung yang
membatasi waktu getar alami fundamental struktur gedung,
bergantung pada wilayah gempa
ξ (ksi)
= Faktor pengali dari simpangan struktur gedung akibat pengaruh
gempa
rencana
pada
taraf
pembebanan
nominal
untuk
mendapatkan simpangan maksimum struktur gedung pada saat
mencapai kondisi diambang keruntuhan
γ (Gamma) = factor beban secara umum
∑(Sigma)
= Tanda penjumlahan
commit to user
xviii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah
Gempa yang sering melanda Indonesia seperti gempa Aceh disertai tsunami tahun
2004 (9,2 SR), gempa Nias tahun 2005 (8,7 SR), gempa Yogya tahun 2006 (6,3
SR), gempa Padang tahun 2009 (7,6 SR) dan yang terakhir gempa Mentawai
tahun 2010 (7,2 SR), banyak menyebabkan ribuan korban jiwa dan menimbulkan
kerusakan pada bangunan. Gempa tersebut sering terjadi karena Indonesia berada
di dua wilayah yaitu jalur gempa pasifik (Circum Pasific Earthquake Belt) dan
jalur gempa asia (Trans Asiatic Earthquake Belt).
Gambar 1.1. Kerusakan Gempa Jogja (2006) dan Padang (2009)
Sumber : WordPress.com, Blogs mengenai : Gempa Yogyakarta dan Gempa Padang
Gempa bumi yaitu getaran (goncangan) yang terjadi karena pergerakan
(bergesernya) lapisan batu bumi yang berasal dari dasar atau bawah permukaan
bumi dan juga bisa dikarenakan adanya letusan gunung berapi. Maka dari itu,
gempa bumi sering terjadi pada daerah yang berdekatan dengan gunung berapi
dan daerah yang dikelilingi lautan luas. Gempa bumi disebabkan oleh pergerakan
kerak bumi (lempeng bumi) yang menimbulkan tekanan terlalu besar untuk dapat
ditahan.
commit to user
1 perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2
Karena gempa bumi mengakibatkan kerugian yang sangat besar bagi bangunan,
maka banyak dikembangkan analisis-analisis gempa terhadap struktur. Desain
struktur bangunan tersebut merupakan perencanaan bangunan yang melalui
berbagai tahapan perhitungan dengan mempertimbangkan berbagai variabelnya
sehingga didapatkan produk yang berdaya guna sesuai fungsi kegunaannya. Salah
satu analisis dari gempa yaitu mempelajari karakteristik-karakteristik gempa
melalui accelerogram (riwayat gempa yang diskalakan), sehingga ketika gempa
besar terjadi angka kematian akibat struktur yang roboh menjadi minimum.
Secara umum analisis gempa dibagi menjadi dua bagian besar yaitu analisis
gempa statik dan analisis gempa dinamis. Pada bangunan-bangunan yang sangat
tinggi, tidak beraturan, bertingkat banyak serta bangunan-bangunan yang
memerlukan ketelitian yang sangat besar digunakan perencanaan analisis dinamik,
yang terdiri dari analisis ragam respon spektrum dan analisis respon dinamik
riwayat waktu. Analisis dinamis riwayat waktu dan analisis dinamis respon
spektrum dapat memberikan pembagian gaya geser tingkat yang lebih tepat
sepanjang tinggi gedung dibanding analisis statik.
Pada metode penelitian analisis ini menggunakan respon spektrum gempa rencana
sebagai dasar untuk menetukan responnya. Dalam analisis respon spektrum hanya
dipakai untuk menentukan gaya geser tingkat nominal dinamik akibat pengaruh
gempa rencana. Gaya-gaya internal dalam unsur struktur gedung didapat dari
analisis 3 dimensi berdasarkan beban-beban gempa statik ekuivalen.
Penelitian ini mengacu pada hasil Tugas Akhir Mahasiswa Jurusan Arsitektur
Universitas Sebelas Maret Surakarta yang bernama Astuning Hariri dengan judul
Tugas Akhir Apartemen di Bandung dengan Penekanan Arsitektur Hemat Energi.
Serta melanjutkan penelitian dari Anindityo Budi Prakoso mahasiswa Teknik Sipil
yang berjudul Evaluasi Kinerja Seismik Struktur Beton dengan Analisis Pushover
Prosedur A menggunakan Program ETABS V9.50.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
3
Gambar 1.2 Tampak Apartemen Tuning
Sumber : Astuning Hariri (2008)
1.2.
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas maka rumusan masalah
ini adalah bagaimana mengevaluasi struktur dengan analisis respon spektrum
yang dilihat berdasarkan Displacement, drift dan base shear.
1.3.
Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini adalah:
1. Struktur yang digunakan adalah struktur beton.
2. Bangunan yang ditinjau bangunan bertingkat 10 tidak simetris.
3. Analisis struktur ditinjau dalam 3 dimensi menggunakan bantuan software
ETABS v9.5
4. Analisa gaya gempa berdasarkan SNI 03-1726-2002 dengan peta gempa
terbaru (Peta Hazard Gempa Indonesia 2010).
5. Sistem struktur yang direncanakan adalah :
a. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus.
b. Dual System (kombinasi sistem rangka pemikul momen dan sistem dinding
struktural).
6. Jenis pondasi yang digunakan adalah pondasi bor pile.
7. Tidak meninjau aspek ekonomis dan keindahan gedung.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
4
1.4.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis struktur gedung dengan
analisis respon spektrum yang ditinjau berdasarkan displacement, drift dan base
shear.
1.5.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :
1.
Penelitian ini memberi manfaat terhadap ilmu pengetahuan khususnya dalam
bidang teknik sipil.
2.
Mengembangkan pengetahuan mengenai penggunaan software ETABS v9.5
khususnya dalam desain struktur beton portal 3 dimensi.
3.
Memberikan pemahaman tentang analisis gempa dinamik.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1.
Tinjauan Pustaka Menurut Daniel L. Schodek (1999), gempa bumi dapat terjadi karena fenomena
getaran dengan kejutan pada kerak bumi. Faktor utama adalah benturan
pergesekan kerak bumi yang mempengaruhi permukaan bumi. Gempa bumi ini
menjalar dalam bentuk gelombang. Gelombang ini mempunyai suatu energi yang
dapat menyebabkan permukaan bumi dan bangunan diatasnya menjadi bergetar.
Getaran ini nantinya akan menimbulkan gaya-gaya pada struktur bangunan karena
struktur cenderung mempunyai gaya untuk mempertahankan dirinya dari gerakan.
Menurur Chen dan Lui (2006), pengertian secara umum, gempa bumi merupakan
getaran yang terjadi pada permukaan tanah yang dapat disebabkan oleh aktivitas
tektonik, vulkanisme, longsoran termasuk batu, bahan peledak. Dari semua
penyebab tersebut di atas, goncangan yang disebabkan oleh peristiwa tektonik
merupakan penyebab utama kerusakan struktur dan perhatian utama dalam kajian
tentang bahaya gempa.
Menurut Mc.Cormak (1995), hal yang perlu diperhatikan adalah kekuatan
bangunan yang memadai untuk memberikan kenyamanan bagi penghuninya
terutama lantai atas. Semakin tinggi bangunan, defleksi lateral yang terjadi juga
semakin besar pada lantai atas.
Berdasarkan UBC 1997, tujuan desain bangunan tahan gempa adalah untuk
mencegah terjadinya kegagalan struktur dan kehilangan korban jiwa, dengan tiga
kriteria standar sebagai berikut:
a. Tidak terjadi kerusakan sama sekali pada gempa kecil.
b. Ketika terjadi gempa sedang, diperbolehkan terjadi kerusakan arsitektural
tetapi bukan merupakan kerusakan struktural.
commit to user
55
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
6
c. Diperbolehkan terjadinya kerusakan struktural dan non-struktural pada gempa
kuat, namun kerusakan yang terjadi tidak sampai menyebabkan bangunan
runtuh.
Menurut SNI-1726-2002 pasal 1.3 dilakukannya perencanaan ketahanan gempa
untuk struktur gedung bertujuan untuk :
a. Menghindari terjadinya korban jiwa manusia oleh runtuhnya gedung akibat
gempa yang kuat.
b. Membatasi kerusakan gedung akibat gempa ringan sampai sedang, sehingga
masih dapat diperbaiki.
c. Membatasi ketidaknyamanan penghunian bagi penghuni gedung ketika terjadi
gempa ringan sampai sedang
d. Mempertahankan setiap saat layanan vital dari fungsi gedung.
Menurut Applied Tecnology Council (ATC)-40, kriteria-kriteria struktur tahan
gempa adalah sebagai berikut :
1. Immediate Occupancy (IO)
Bila gempa terjadi, struktur mampu menahan gempa tersebut, struktur tidak
mengalami kerusakan struktural dan tidak mengalami kerusakan non
struktural. Sehingga dapat langsung dipakai.
2. Life Safety (LS)
Struktur gedung harus mampu menahan gempa sedang tanpa kerusakan
struktur, walaupun ada kerusakan pada elemen non-struktur.
3. Collapse Pervention (CP)
Struktur harus mampu menahan gempa besar tanpa terjadi keruntuhan
struktural walaupun struktur telah mengalami rusak berat, artinya kerusakan
struktur boleh terjadi tetapi harus dihindari adanya korban jiwa manusia.
Daniel L. Schodek (1999) menyatakan bahwa pada struktur stabil apabila
dikenakan beban, struktur tersebut akan mengalami perubahan bentuk (deformasi)
yang lebih kecil dibandingkan struktur yang tidak stabil. Hal ini disebabkan
karena pada struktur yang stabil memiliki kekuatan dan kestabilan dalam menahan
beban.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
7
Stabilitas merupakan hal yang sulit di dalam perencanaan struktur yang
merupakan gabungan dari elemen-elemen. Untuk memperjelas mengenai stabilitas
struktur akan diilustrasikan dalam Gambar 2.1.
Δ
(a) Susunan kolom dan balok
(b) Ketidakstabilan terhadap beban horisontal
(c) Tiga metode dasar untuk menjamin kestabilan struktur sederhana meliputi :
penopang diagonal, bidang geser dan titik hubung kaku.
(d) Setiap metode yang dipakai untuk menjamin kestabilan pada struktur harus
dipasang secara simetris. Apabila tidak, dapat terjadi efek torsional pada
struktur.
Gambar 2.1. Kestabilan Struktur Portal.
Sumber : Daniel L. Schodek (1999)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
8
Pada Gambar 2.1(a). struktur stabil karena struktur belum mendapatkan gaya dari
luar, apabila suatu struktur dikenakan gaya horisontal maka akan terjadi deformasi
seperti yang terlihat pada Gambar 2.1(b). Hal ini disebabkan karena struktur
tidak mempunyai kapasitas yang cukup untuk menahan gaya horisontal dan
struktur tidak mempunyai kemampuan untuk mengembalikan bentuk struktur ke
bentuk semula apabila beban horisontal dihilangkan sehingga akan terjadi
simpangan horisontal yang berlebihan yang dapat menyebabkan keruntuhan.
Menurut Daniel L. Schodek (1999), terdapat beberapa cara untuk menjamin
kestabilan struktur seperti pada Gambar 2.1(c). Cara pertama dengan
menambahkan elemen struktur diagonal pada struktur, sehingga struktur tidak
mengalami deformasi menjadi jajaran genjang seperti pada Gambar 2.1(b). Hal
ini disebabkan karena dengan menambahkan elemen struktur diagonal gaya-gaya
yang dikenakan pada struktur akan disebarkan keseluruh bagian termasuk ke
elemen diagonal, gaya-gaya yang diterima masing-masing struktur akan
berkurang sehingga simpangan yang dihasilkan lebih kecil. Cara kedua adalah
dengan menggunakan dinding geser. Elemennya merupakan elemen permukaan
bidang kaku, yang tentunya dapat menahan deformasi akibat beban horisontal dan
simpangan horisontal yang akan dihasilkan akan lebih kecil. Cara ketiga adalah
dengan mengubah hubungan antara elemen struktur sedemikian rupa sehingga
perubahan sudut untuk suatu kondisi pembebanan tertentu. Hal ini dengan
membuat titik hubung kaku diantara elemen struktur sebagai contoh meja adalah
struktur stabil karena adanya titik hubung kaku di antara setiap kaki meja dengan
permukaan meja yang menjamin hubungan sudut konstan di antara elemen
tersebut, sehingga struktur menjadi lebih kaku. Dalam menentukan letak bresing
maupun dinding geser hendaknya simetris. Hal ini untuk menghindari efek
torsional.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
9
2.2.
DASAR TEORI
2.2.1 Analisis Dinamik
Secara umum analisis struktur terhadap beban gempa dibagi menjadi dua macam,
yaitu :
1.
Analisis beban statik ekuivalen adalah suatu cara analisis struktur dimana
pengaruh gempa pada struktur dianggap sebagai beban statik horizontal yang
diperoleh dengan hanya memperhitungkan respon ragam getar yang pertama.
Biasanya distribusi gaya geser tingkat ragam getar yang pertama ini di
sederhanakan sebagai segitiga terbalik.
2.
Analisis dinamik adalah analisis struktur dimana pembagian gaya geser
gempa di seluruh tingkat diperoleh dengan memperhitungkan pengaruh
dinamis gerakan tanah terhadap struktur. Analisis dinamik terbagi menjadi 2,
yaitu :
a. Analisis ragam respon spektrum dimana total respon didapat melalui
superposisi dari respon masing-masing ragam getar.
b. Analisis riwayat waktu adalah analisis dinamis dimana pada model
struktur diberikan suatu catatan rekaman gempa dan respon struktur
dihitung langkah demi langkah pada interval tertentu.
Analisis dinamik untuk perancangan struktur tahan gempa dilakukan jika
diperlukan evaluasi yang lebih akurat dari gaya-gaya gempa yang bekerja pada
struktur, serta untuk mengetahui perilaku dari struktur akibat pengaruh gempa.
Pada struktur bangunan tingkat tinggi atau struktur
dengan bentuk atau
konfigurasi yang tidak teratur. Analisis dinamik dapat dilakukan dengan cara
elastis maupun inelastis. Pada cara elastis dibedakan Analisis Ragam Riwayat
Waktu (Time History Modal Analysis), dimana pada cara ini diperlukan rekaman
percepatan gempa dan Analisis Ragam Spektrum Respon (Respons Spectrum
Modal Analysis), dimana pada cara ini respon maksimum dari tiap ragam getar
yang terjadi didapat dari Spektrum Respon Rencana (Design Spectra). Pada
analisis dinamis elastis digunakan untuk mendapatkan respon struktur akibat
pengaruh gempa yang sangat kuat dengan cara integrasi langsung (Direct
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
10
Integration Method). Analisis dinamik elastis lebih sering digunakan karena lebih
sederhana.
Untuk struktur gedung yang tidak beraturan yang tidak memenuhi struktur gedung
beraturan, pengaruh gempa rencana terhadap struktur gedung tersebut harus
ditentukan melalui analisis respon dinamik 3 dimensi. Untuk mencegah terjadinya
respon struktur gedung terhadap pembebanan gempa yang dominan dalam rotasi
dari hasil analisis vibrasi bebas 3 dimensi, paling tidak gerak ragam pertama
(fundamental) harus dominan dalam translasi. (SNI 03-1726-2002)
Analisis dinamik adalah untuk menentukan pembagian gaya geser tingkat akibat
gerakan tanah oleh gempa dan dapat dilakukan dengan cara analisis ragam
spektum respon. Pembagian gaya geser tingkat tersebut adalah untuk
menggantikan pembagian beban geser dasar akibat gempa sepanjang tinggi
gedung pada analisis beban statik ekuivalen. Pada analisis ragam spektum respon,
sebagai spektrum percepatan respon gempa rencana harus dipakai diagram
koefisien gempa dasar (C) untuk wilayah masing-masing gempa. Nilai C tersebut
tidak berdimensi sehingga respon masing-masing ragam merupakan respon relatif.
Untuk stuktur gedung tidak beraturan yang memiliki waktu-waktu getar alami
yang berdekatan harus dilakukan dengan metoda yang dikenal dengan Kombinasi
Kuadratik Lengkap (Complete Quadratic Combination atau CQC). Waktu getar
alami harus dianggap berdekatan, apabila selisih nilainya kurang dari 15%. Untuk
struktur gedung tidak beraturan yang memiliki waktu getar alami yang berjauhan,
penjumlahan respon ragam tersebut dapat dilakukan dengan metoda yang dikenal
dengan Akar Jumlah Kuadrat (Square Root of the Sum of Squares atau SRSS)
(SNI 03-1726-2002)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
11
Perbedaan antara Beban Statik dan Dinamik (Widodo 2000)
Pada ilmu statika keseimbangan gaya-gaya didasarkan atas kondisi statik, artinya
gaya-gaya tersebut tetap intesitasnya, tetap tempatnya dan tetap arah/ garis
kerjanya. Gaya-gaya tersebut dikategorikan sebagai beban statik. Kondisi seperti
ini akan berbeda dengan beban dinamik dengan pokok-pokok perbedaan sebagai
berikut ini :
a. Beban dinamik adalah beban yang berubah-ubah menurut waktu (time
varying) sehingga beban dinamik merupakan fungsi dari waktu.
b. Beban dinamik umumnya hanya bekerja pada rentang waktu tertentu. Untuk
gempa bumi maka rentang waktu tersebut kadang-kadang hanya beberapa
detik saja. Walaupun hanya beberapa detik saja namun beban angin dan beban
gempa misalnya dapat merusakkan struktur dengan kerugian yang sangat
besar.
c. Beban dinamik dapat menyebabkan timbulnya gaya inersia pada pusat massa
yang arahnya berlawanan dengan arah gerakan.
d. Beban dinamik lebih kompleks dibanding dengan beban statik, baik dari
bentuk fungsi bebannya maupun akibat yang ditimbulkan. Asumsi-asumsi
kadang perlu diambil untuk mengatasi ketidakpastian yang mungkin ada pada
beban dinamik.
e. Karena beban dinamik berubah-ubah intensitasnya menurut waktu, maka
pengaruhnya terhadap struktur juga berubah-ubah menurut waktu. Oleh karena
itu penyelesaian problem dinamik harus dilakukan secara berulang-ulang
bersifat penyelesaian tunggal ( single solution ), maka penyelesaian problem
dinamik bersifat penyelesaian berulang-ulang (multiple solution).
f. Sebagai akibat penyelesaian yang berulang-ulang maka penyelesaian struktur
dengan beban dinamik akan lebih mahal dan lebih lama.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
12
Beban Statik
Beban Impak
Getaran Mesin
Getaran Gempa
Gambar 2.2. Diagram Beban (P) - Waktu (t)
Sumber : www.mafiosodeciviliano.com (Mei,2011)
Beban dinamik menimbulkan respon yang berubah-ubah menurut waktu, maka
struktur yang bersangkutan akan ikut bergetar atau ada gerakan. Dalam hal ini
bahan akan melakukan resistensi terhadap gerakan dan pada umumnya dikatakan
bahan yang bersangkutan mempunyai kemampuan untuk meredam getaran.
Dengan demikian pada pembebanan dinamik, akan terdapat peristiwa redaman
yang hal ini tidak ada pada pembebanan statik.
Menurut Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk bangunan gedung SNI
01-1726-2002, Struktur gedung ditetapkan sebagai struktur gedung beraturan,
apabila memenuhi ketentuan sebagai berikut :
1.
Tinggi struktur gedung diukur dari taraf penjepitan lateral tidak lebih dari 10
tingkat atau 40 m.
2.
Denah struktur gedung adalah persegi panjang tanpa tonjolan dan kalaupun
mempunyai tonjolan, panjang tonjolan tersebut tidak lebih dari 25% dari
ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah tonjolan tersebut.
3.
Denah struktur gedung tidak menunjukkan coakan sudut dan kalaupun
mempunyai coakan sudut, panjang sisi coakan tersebut tidak lebih dari 15%
dari ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah sisi coakan tersebut.
4.
Sistem struktur gedung terbentuk oleh subsistem-subsistem penahan beban
lateral yang arahnya saling tegak lurus dan sejajar dengan sumbu-sumbu
utama orthogonal denah struktur gedung secara keseluruhan.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
13
5.
Sistem struktur gedung tidak menunjukkan loncatan bidang muka dan
kalaupun mempunyai loncatan bidang muka, ukuran dari denah struktur
bagian gedung yang menjulang dalam masing-masing arah, tidak kurang dari
75% dari ukuran terbesar denah struktur bagian gedung sebelah bawahnya.
Dalam hal ini, struktur rumah atap yang tingginya tidak lebih dari 2 tingkat
tidak perlu dianggap menyebabkan adanya loncatan bidang muka.
6.
Sistem struktur gedung memiliki kekakuan lateral yang beraturan, tanpa
adanya tingkat lunak. Yang dimaksud dengan tingkat lunak adalah suatu
tingkat, di mana kekakuan lateralnya adalah kurang dari 70% kekakuan
lateral tingkat di atasnya atau kurang dari 80% kekakuan lateral rata-rata 3
tingkat di atasnya. Dalam hal ini, yang dimaksud dengan kekakuan lateral
suatu tingkat adalah gaya geser yang bila bekerja di tingkat itu menyebabkan
satu satuan simpangan antar-tingkat.
7.
Sistem struktur gedung memiliki berat lantai tingkat yang beraturan, artinya
setiap lantai tingkat memiliki berat yang tidak lebih dari 150% dari berat
lantai tingkat di atasnya atau di bawahnya. Berat atap atau rumah atap tidak
perlu memenuhi ketentuan ini.
8.
Sistem struktur gedung memiliki unsur-unsur vertikal dari sistem penahan
beban lateral yang menerus, tanpa perpindahan titik beratnya, kecuali bila
perpindahan tersebut tidak lebih dari setengah ukuran unsur dalam arah
perpindahan tersebut.
9.
Sistem struktur gedung memiliki lantai tingkat yang menerus, tanpa lubang
atau bukaan yang luasnya lebih dari 50% luas seluruh lantai tingkat.
Kalaupun ada lantai tingkat dengan lubang atau bukaan seperti itu, jumlahnya
tidak boleh melebihi 20% dari jumlah lantai tingkat seluruhnya.
Untuk struktur gedung beraturan, pengaruh gempa rencana dapat ditinjau sebagai
pengaruh beban gempa statik ekuivalen, sehingga menurut standar ini analisisnya
dapat dilakukan berdasarkan analisis statik ekuivalen.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
14
Struktur gedung yang tidak memenuhi ketentuan diatas, ditetapkan sebagai
struktur gedung tidak beraturan. Untuk struktur gedung tidak beraturan, pengaruh
Gempa Rencana harus ditinjau sebagai pengaruh pembebanan gempa dinamik,
sehingga analisisnya harus dilakukan berdasarkan analisis respon dinamik.
2.2.2 Konsep Perencanaan Gedung Tahan Gempa
Struktur tahan gempa adalah struktur yang tahan (tidak rusak dan tidak runtuh)
apabila terlanda gempa, bukan struktur yang semata-mata (dalam perencanaan)
sudah diperhitungkan dengan beban gempa (Tjokrodimulyo, 2007)
Dalam perencanaan bangunan tahan gempa struktur yang didesain harus
memenuhi kriteria sebagai berikut :
a.
Di bawah gempa ringan (gempa dengan periode ulang 50 tahun dengan
probabilitas 60% dalam kurun waktu umur gedung) struktur harus dapat
berespon elastik tanpa mengalami kerusakan baik pada elemen structural
(balok, kolom, pelat dan pondasi struktur) dan elemen non struktural (dinding
bata, plafond dan lain lain).
b.
Di bawah gempa sedang (gempa dengan periode ulang 50-100 tahun) struktur
bangunan boleh mengalami kerusakan ringan pada lokasi yang mudah
diperbaiki yaitu pada ujung-ujung balok di muka kolom, yang diistilahkan
sendi plastis, struktur pada tahap ini disebut tahap First Yield yang
merupakan parameter penting karena merupakan batas antara kondisi elastik
(tidak rusak) dan kondisi plastik (rusak) tetapi tidak roboh atau disingkat
sebagai kondisi batas antara beban gempa ringan dan gempa kuat.
c.
Di bawah gempa kuat (gempa dengan periode ulang 200-500 tahun dengan
probabilitas 20%-10% dalam kurun waktu umur gedung) resiko kerusakan
harus dapat diterima tapi tanpa keruntuhan struktur. Jadi, kerusakan struktur
pada saat gempa kuat terjadi harus didesain pada tempat-tempat tertentu
sehingga mudah diperbaiki setelah gempa kuat terjadi.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
15
2.2.3
Prinsip dan Kaidah Perancangan
2.2.3.1 Prinsip Dasar Perencanaan, Perancangan dan Pelaksanaan
Prinsip-prinsip dasar perlu diperhatikan dalam perencanaan, perancangan dan
pelaksanaan struktur bangunan beton bertulang tahan gempa yaitu :
1. Sistem struktur yang digunakan haruslah sesuai dengan tingkat kerawanan
daerah dimana struktur bangunan tersebut berada terthadap gempa.
2. Aspek kontinuitas dan integritas struktur bangunan perlu diperhatikan. Dalam
pendetailan penulangan dan sambungan-sambungan, unsur-unsur struktur
bangunan harus terikat secara efektif menjadi satu kesatuan untuk
meningkatkan struktur secara menyeluruh.
3. Konsistensi sistem struktur yang diasumsikan dalam desain dengan sistem
struktur yang dilaksanakan harus terjaga.
4. Materi beton yang digunakan haruslah memiliki daya tahan yang tinggi
dilingkungannya.
5. Unsur-unsur arsitektural yang memiliki masa yang besar harus terikat dengan
kuat pada sistem portal utama dan harus diperhitungkan pengaruhnya terhadap
sistem struktur.
6. Metode pelaksanaan, sistem quality control dan quality assurance dalam
tahapan konstruksi harus dilaksanakan denagn baik dan harus sesuai dengan
kaidah yang berlaku.
Hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa besarnya gaya gempa yang
diterima struktur bangunan pada dasarnya dipengaruhi oleh karakteristik gempa
yang tejadi, karakteristik tanah dimana bangunan berada dan karakteristik struktur
bangunan. Karakteristik struktur bangunan yang berpengaruh diantaranya bentuk
bangunan, massa bangunan, beban gravitasi yang bekerja, kekakuan dan lain-lain.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
16
2.2.3.2 Sistem Struktur
Ada 4 jenis sistem struktur dasar yang ditetapkan dalam peraturan perencanaan
gempa Indonesia (SNI 03-1726-2002), yaitu:
1.
Sistem dinding penumpu, yaitu sistem struktur yang tidak memiliki rangka
ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Dinding penumpu atau sistem
bresing memikul hampir semua beban gravitasi. Beban lateral dipikul dinding
geser atau rangka bresing.
2.
Sistem rangka gedung, yaitu sistem struktur yang pada dasarnya memililki
rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul
dinding geser atau rangka bresing.
3.
Sistem rangka pemikul momen, yaitu sistem struktur yang pada dasarnya
memililki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban
lateral dipikul rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur.
4.
Sistem ganda, yaitu sistem yang terdiri dari rangka ruang yang memikul
seluruh beban gravitasi, pemikul beban lateral berupa dinding geser atau
rangka bresing dengan rangka pemikul momen. Rangka pemikul momen
harus direncanakan secara terpisah mampu memikul sekurang-kurangnya
25% dari seluruh beban lateral, dan kedua sistem harus direncanakan untuk
memikul secara bersama-sama seluruh beban lateral dengan memperhatikan
interaksi sistem ganda.
Selain 4 sistem struktur dasar tersebut, dalam SNI 03-1726-2002 juga
mengenalkan 3 sistem struktur lain, yaitu sistem struktur gedung kolom kantilever
(sistem struktur yang memanfaatkan kolom kantilever untuk memikul beban
lateral), sistem interaksi dinding geser dengan rangka, dan subsistem tunggal
(subsistem struktur bidang yang membentuk struktur gedung secara keseluruhan).
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
17
2.2.3.3 Jenis Beban
Beban yang akan ditanggung oleh suatu struktur atau elemen struktur tidak selalu
dapat diramalkan sebelumnya. Meski beban-beban tersebut telah diketahui dengan
baik pada salah satu lokasi struktur tertentu, distribusi dari elemen yang satu ke
elemen yang lain pada keseluruhan struktur masih membutuhkan asumsi dan
pendekatan. Jenis beban yang biasa digunakan dalam bangunan gedung meliputi :
a. Beban Lateral, yang terdiri atas :
1) Beban Gempa
Besarnya simpangan horisontal (drift) bergantung pada kemampuan struktur
dalam menahan gaya gempa yang terjadi. Apabila struktur memiliki kekakuan
yang besar untuk melawan gaya gempa maka struktur akan mengalami simpangan
horisontal yang lebih kecil dibandingkan dengan struktur yang tidak memiliki
kekakuan yang cukup besar. Berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 15.11.2.3,
untuk mensimulasikan arah pengaruh Gempa Rencana yang sembarang terhadap
struktur gedung baja, pengaruh pembebanan gempa dalam arah utama harus
dianggap efektif 100% dan harus dianggap terjadi bersamaan dengan pengaruh
gempa dalam arah tegak lurus pada arah utama tetapi efektifitasnya hanya sebesar
minimal 30% tapi tidak lebih dari 70%.
2) Beban Angin
Beban angin pada struktur terjadi karena adanya gesekan udara dengan
permukaan struktur dan perbedaan tekanan dibagian depan dan belakang struktur.
Beban angin tidak memberi konstribusi yang besar terhadap struktur
dibandingkan dengan beban yang lainnya. Menurut Schodek (1999), besarnya
tekanan yang diakibatkan angin pada suatu titik akan tergantung kecepatan angin,
rapat massa udara, lokasi yang ditinjau pada stuktur, perilaku permukaan struktur,
bentuk geometris struktur, dimensi struktur.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
18
b.
Beban Gravitasi, yang terdiri atas :
1)
Beban Hidup
Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan
suatu gedung dan ke dalamnya termasuk beban-beban pada lantai yang berasal
dari barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin serta peralatan yang tidak
merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama
masa hidup gedung tersebut, sehingga mengakibatkan perubahan pembebanan
pada lantai dan atap.
Beban hidup dapat menimbulkan lendutan pada struktur, sehingga harus
dipertimbangkan menurut peraturan yang berlaku agar struktur tetap aman.
Menurut Schueller (1998), beban yang disebabkan oleh isi benda-benda di dalam
atau di atas suatu bangunan disebut beban penghunian (occupancy load). Beban
ini mencakup beban peluang untuk berat manusia, perabot partisi yang dapat
dipindahkan, lemari besi, buku, lemari arsip, perlengkapan mekanis dan
sebagainya.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
19
Tabel 2.1 Beban Hidup Pada Lantai Gedung
No
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Lantai gedung
Lantai dan tangga rumah tinggal, kecuali yang
disebut dalam no 2.
Lantai tangga rumah tinggal sederhana dan gudanggudang tidak penting yang bukan untuk took, pabrik
atau bengkel.
Lantai sekolah, ruang kuliah, kantor, took, toserba,
restoran, hotel, asrama, dan rumah sakit.
Lantai ruang olah raga.
Lantai dansa.
Lantai dan balkon dalam dari ruang-ruang untuk
pertemuan yang lain dari yang disebut dalam no 1 s/d
5, seperti masjid, gereja, ruang pagelaran, ruang
rapat, bioskop dan panggung penonton dengan
tempat duduk tetap.
Panggung penonton dengan tempat duduk tidak tetap
atau untuk penonton berdiri.
Tangga, bordes tangga dan gang dari yang disebut
8.
dalam no 3.
Tangga, bordes tangga dan gang dari yang disebut
9.
dalam no 4,5,6 dan 7.
Lantai ruang pelengkap dari yang disebut dalam no
10.
3,4,5,6 dan 7.
Lantai untuk pabrik, bengkel, gudang, perpustakaan,
ruang arsip, took buku, took besi, ruang alat-alat dan
11. ruang mesin harus direncanakan terhadap beban
hidup yang ditentukan tersendiri dengan minimum.
7.
Lantai gedung parkir bertingkat :
12. ¾ Untuk lantai bawah
¾ Untuk lantai tinggkat lainnya
Balkon-balkon yang menjorok bebas keluar harus
13. direncanakan terhadap beban hidup dari lantai yang
berbatasan dengan minimum.
Beban
Satuan
200
Kg/m2
125
Kg/m2
250
Kg/m2
400
500
Kg/m2
Kg/m2
400
Kg/m2
500
Kg/m2
300
Kg/m2
500
Kg/m2
250
Kg/m2
400
Kg/m2
800
400
Kg/m2
Kg/m2
300
Kg/m2
Sumber : Peraturan pembebanan Indonesia untuk bangunan gedung (Standar Nasional Indonesia
1983.hal.11)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
20
2). Beban Mati
Beban mati (DL) adalah berat dari semua bagian gedung yang bersifat tetap.
Beban mati terdiri dari dua jenis, yaitu berat struktur itu sendiri dan
superimpossed deadload (SiDL). Beban superimpossed adalah beban mati
tambahan yang diletakkan pada struktur, dimana dapat berupa lantai
(ubin/keramik), peralatan mekanik elektrikal, langit-langit, dan sebagainya.
Perhitungan besarnya beban mati suatu elemen dilakukan dengan meninjau berat
satuan material tersebut berdasarkan volume elemen. Berat satuan (unit weight)
material secara empiris telah ditentukan dan telah banyak dicantumkan tabelnya
pada sejumlah standar atau peraturan pembebanan
Tabel 2.2 Berat Sendiri Bahan Bangunan
No
Bahan bangunan
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Baja
Batu alam
Batu belah, batu bulat, batu gunug ( berat tumpuk )
Batu karang ( berat tumpuk )
Batu pecah
Besi tuang
Beton ( 1 )
Beton bertulang ( 2 )
Kayu ( kelas 1 ) ( 3 )
Kerikil, koral (kering udara sampai lembab, tanpa
diayak)
Pasangan bata merah
Pasangan batu belah, batu bulat, batu gunung
Pasangan batu cetak
Pasangan batu karang
Pasir ( kering udara sampai lembab )
Pasir ( jenuh air )
Pasir kerikil, koral ( kering udara sampai lembab )
Tanah, lempung dan lanau (kering udara sampai
lembab)
Tanah, lempung dan lanau ( basah )
Timah hitam ( timbel )
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Beb
an
7850
2600
1500
700
1450
7250
2200
2400
1000
Satuan
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
1650
Kg/m3 1700
2200
2200
1450
1600
1800
1850
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
Kg/m3
1700
Kg/m3 2000
1140
Kg/m3
Kg/m3
Sumber : Peraturan pembebanan Indonesia untuk bangunan gedung (Standar Nasional Indonesia
1983)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
21
Tabel 2.3 Berat Sendiri Komponen Gedung
No
Komponen gedung
1 Adukan, per cm tebal :
¾ Dari semen
¾ Dari kapur, semen merah atau tras
2 Aspal, termasuk bahan-bahan mineral penambah, per cm
tebal
3 Dinding pasangan bata merah :
¾ Satu batu
¾ Setengah batu
4 Dinding pasangan batako :
¾ Berlubang :
ƒ Tebal dinding 20 cm ( HB 20 )
ƒ Tebal dinding 10 cm ( HB 10 )
¾ Tanpa lubang
ƒ Tebal dinding 15 cm
ƒ Tebal dinding 10 cm
5 Langit-langit dan dinding ( termasuk rusuk-rusuknya,
tanpa penggantung langit-langit atau pengaku ), terpadu
dari :
¾ Semen asbes ( eternity dan bahan lain sejenis ),
dengan tebal maksimum 4mm.
¾ Kaca, dengan tebal 3-4 mm.
6 Penggantung langit-langit ( dari kayu ), dengan bentang
maksimum 5 m dan jarak s.k.s. minimum 0,80 m.
7 Penutup atap genting dengan reng dan usuk / kaso per m2
bidang atap.
8 Penutup atap sirap dengan reng dan usuk / kaso, per m2
bidang atap.
9 Penutup atap seng gelombang ( BWG 24 ) tanpa gording
10 Penutup lantai dari ubin semen Portland, teraso dan
beton, tanpa adukan, per cm tebal.
11 Semen asbes gelombang ( tebal 5 mm )
12 Ducting AC dan penerangan
Beban
Satuan
21
17
14
Kg/m2
Kg/m2
Kg/m2 450
250
Kg/m2
Kg/m2 200
120
Kg/m2
Kg/m2
300
200
Kg/m2
Kg/m2
11
10
Kg/m2
Kg/m2 40
Kg/m2 50
Kg/m2 40
10
Kg/m2 Kg/m2 21
11
30,6
Kg/m2 Kg/m2 Kg/m2
Sumber : Peraturan pembebanan Indonesia untuk bangunan gedung (Standar Nasional Indonesia
1983.hal.11-12)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
22
2.2.3.4 Kombinasi Pembebanan
Menurut SNI 2847-2002 pasal 11.2, kombinasi beban yang dipakai dalam
penelitian ini yaitu :
a.
U = 1,4 D
b.
U = 1,2 D + 1,6 L
c.
U = 0,9 D + 1,0E
d.
U = 1,2 D + 1,0L + 1,0E
Dimana:
U
= Kuat Perlu
D
= Beban Mati
L
= Beban Hidup
E
= Beban Gempa
2.2.3.5 Defleksi Lateral
Besarnya simpangan horisontal (drift) harus dipertimbangkan sesuai dengan
peraturan yang berlaku, yaitu kinerja batas layan struktur dan kinerja batas ultimit.
Mc.Cormac (1981) menyatakan bahwa simpangan struktur dapat dinyatakan
dalam bentuk Drift Indeks seperti pada Gambar 2.3.
F
H
H
L
L
Gambar 2.3. Defleksi Lateral
Sumber : Mc. Cormac (1981)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
23
Drift Indeks dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.1 :
Drift Indeks =
∆
h
(2.1)
Dimana :
∆ = besar defleksi maksimum yang terjadi (m)
h = ketinggian struktur portal (m)
Besarnya drift Indeks tergantung pada besarnya beban-beban yang dikenakan pada
struktur. Berdasarkan AISC 2005, besarnya drift indeks berkisar antara 0,01
sampai dengan 0,0016. Kebanyakan, besar nilai drift indeks yang digunakan
antara 0,0025 sampai 0,002.
2.2.4
Ketentuan Umum Bangunan Gedung Dalam Pengaruh Gempa.
2.2.4.1 Faktor Keutamaan
Untuk berbagai kategori gedung bergantung pada probabilitas terjadinya
keruntuhan struktur gedung selama umur gedung yang diharapkan. Pengaruh
gempa rencana terhadap struktur gedung harus dikalikan dengan suatu faktor
keutamaan (I).
Tabel 2.4 Kategori Resiko Bangunan Gedung dan Struktur lainnyan untuk beban
gempa
Jenis Pemanfaatan
Kategori
Resiko
Gedung dan struktur lainnyan yang memiliki resiko rendah terhadap jiwa
manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk tidak dibatasi untuk :
- Fasilitas Pertanian.
- Fasilitas sementara tertentu
- Fasilitas gedung yang kecil
Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam kategori
resiko I,II,IV
I
II
Dilanjutkan
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
24
Jenis Pemanfaatan
Lanjutan
Kategori
Resiko
Gedung dan struktur lainnyan yang memiliki resiko tinggi terhadap jiwa
manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk tidak dibatasi untuk :
- Gedung dan stuktur lainnya dimana terdapat lebih dari 300 orang
yang menghuninya.
- Gedung dan stuktur lainnya day care berkapasitas lebih dari 150
orang.
- Gedung dan struktur lainnya dengan fasilitas sekolah dasar atau
sekolah menengah berkapasitas lebih besar dari 250 orang
Gedung dan struktur lainnya dengan kapasitas lebih 500 orang
untuk gedung perguruan tinggi atau fasilitas pendidikan untuk
orang dewasa.
- Fasilitas kesehatan dengan kapasitas 50 atau lebih pasien inap,
tetapi tidak memiliki fasilitas badah dan unit gawat darurat.
- Penjara atau rumah tahanan.
Gedung dan struktur lainnyan, tidak termasuk kedalam kategori resiko
IV, yang memiliki potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang
besar dan /atau gangguan massal terhadap kehidupan masyarakat seharihari bila terjadi kegagalan, termasuk tetapi tidak dibatasi untuk :
-
III
Pusat Pembangkit Energi.
Fasilitas Pengolahan Air Bersih.
Fasilitas Pengolahan Air Kotor dan Limbah.
Pusat Telekomunikasi.
Gedung dan struktur lainnyan, tidak termasuk kedalam kategori resiko
IV, (termasuk tetapi tidak dibatasi untuk fsilitas manufaktur,proses
penanganan penyimpsnsn, Penggunaan atau tempat penyimpanan bahan
bakar berbahaya, bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya, atau bahan
yang mudah meledak), yang mengandung bahan beracun atau peledak
dimana jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang
disyaratkan oleh instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan
bahaya bagi masyarakat jika terjadi kebocoran.
Dilanjutkan
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
25
Jenis Pemanfaatan
Lanjutan
Kategori
Resiko
Gedung dan struktur lain yang ditunjukkan sebagai fasilitas yang
penting, tetapi tidak dibatasi untuk :
- Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang memiliki
fasilitas bedah dan unit gawat darurat.
- Fasilitas pemadam kebakaran, ambulance dan kantor polisi serta
kendaraan darurat.
- Tempat perlindungan terhadap gempa bumi, angin badai, dan
tempat perlindungan darurat lainnya.
- Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi dan fasilitas
lainnya untuk tanggap darurat.
- Pusat pembangkit energi dan fasilitas publik lainnya yang
dibutuhkan pada saat keadaan darurat.
- Struktur tambahan ( termasuk tidak dibatasi untuk, tower
telekomunikasi, tangki penyimpan bahan bakar, tower pendingin,
struktur stasiun listrik,tangki air pemadam kebakaran atau struktur
rumah atau struktur pendukung air atau material atau peralatan
pemadam kebakaran) diisyaratkan dalam kategori resiko IV untuk
operasi pada saat keadaan darurat
- Tower.
- Fasilitas penampung air dan struktur pompa yang dibutuhkan
untuk meningkatkan tekanan air pada saat memadamkan
kebakaran
- Gedung dan struktur lainnya yang memiliki fungsi yang penting
terhadap sistem pertahanan nasional.
Gedung dan struktur lainnya (termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk
fasilitas manufaktur, proses, penanganan , penyimpanan, penggunaan
atau tempat penyimpanan bahan bakar berbahaya, bahan kimia
berbahaya, limbah berbahaya) yang mengandung bahan yang sangat
beracun dimana jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang
disyarakan oleh instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan
bahaya bagi nasyarakat bila terjadi kebocoran.
Gedung dan struktur lainnya yang mengandung bahan yang beracun,
sangat beracun atau mudah meledak dapat dimasukkan dalam kategori
resiko yang lebih rendah bilamana dapat dibuktikan dengan memuaskan
dan berkekuatan hukum melalui kajian bahaya bahwa kebocoran bahan
beracun dan mudah meledak tersebut tidak akan mengancam kehidupan
masyarakat. Penurunan kategori resiko ini tidak diijinkan jika gedung
atau struktur lainnya tersebut juga merupakan fasilitas yang penting.
Gedung dan struktur lainnya yang dibutuhkan untuk mempertahankan
struktur bangunan lain yang masuk kedalam kategori resiko IV
Fasilitas pembangkit energi yang tidak memasok energi untuk
kebutuhan nasional dapat dimasukkan kedalam kategori resiko II
Sumber : RSNI 2010
commit to user
IV
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
26
Tabel 2.5 Faktor Keutamaan I untuk Berbagai Kategori Gedung dan Bangunan
Kategori Resiko Banguan
I atau II
III
IV
Ie
1,0
1,25
1,50
Sumber : RSNI 2010
2.2.4.2 Koefisien Modifikasi Respon.
Koefisien modifikasi respon, rasio antara beban gempa maksimum akibat
pengaruh Gempa Rencana pada struktur gedung elastik penuh dan beban gempa
nominal akibat pengaruh Gempa Rencana pada struktur gedung daktail,
bergantung pada faktor daktilitas struktur gedung tersebut, faktor reduksi gempa
representatif struktur gedung tidak beratutan.
Tabel 2.6 Parameter daktilitas struktur gedung
Sistim Penahan - Gaya Gempa
C. Sistem Rangka Penahan Momen
1. Rangka momen baja khusus
2. Rangka momen rangka batang baja khusus
3. Rangka momen baja menengah
4. Rangka momen baja biasa
5. Rangka momen beton bertulang khusus
6. Rangka momen beton bertulang menengah
7. Rangka momen beton bertulang biasa
8. Rangka momen baja dan beton komposit khusus
9. Rangka momen komposit menengah
10. Rangka momen terkekang posisi komposit
11. Rangka momen komposit biasa
12. Rangka momen Cold Form khusus dengan baut
Koefisien Modifikasi
Respon (R)
8
7
4,5
3,5
8
5
3
8
5
6
3
3,5
Sumber : RSNI 2010
Nilai faktor daktilitas struktur gedung µ di dalam perencanaan struktur gedung
dapat dipilih menurut kebutuhan, tetapi tidak boleh diambil lebih besar dari nilai
factor daktilitas maksimum µm yang dapat dikerahkan oleh masing-masing sistem
atau subsistem struktur gedung.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
27
2.2.4.3 Wilayah Gempa
Menurut peta hazard gempa Indonesia 2010, meliputi peta percepatan puncak
(PGA) dan respon spektra percepatan di batuan dasar (SB) untuk perioda pendek
0.2 detik (Ss) dan untuk periode 1.0 detik (S1) dengan redaman 5% mewakili tiga
level hazard gempa yaitu 500, 1000 dan 2500 tahun atau memiliki kemungkinan
terlampaui 10% dalam 50 tahun, 10% dalam 100 tahun, dan 2% dalam 50 tahun.
Definisi batuan dasar SB adalah lapisan batuan di bawah permukaan tanah yang
memiliki memiliki kecepatan rambat gelombang geser (Vs) mencapai 750 m/detik
dan tidak ada lapisan batuan lain di bawahnya yang memiliki nilai kecepatan
rambat gelombang geser yang kurang dari itu. Pada Pererncanaan Apartemen
Tunning digunakan wilayah gempa yang disusun berdasarkan peta respon
spektrum percepatanuntuk periode pendek 0,2 detik di batuan dasar SB untuk
probabilitas terlampaui 10% dalam 50 tahun (redaman 5%).
Gambar 2.4. Peta Wilayah gempa di Indonesia untuk S1
Sumber : Peta hazard gempa Indonesia 2010
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
28
Gambar 2.5. Peta Wilayah gempa di Indonesia untuk SS
Sumber : Peta hazard gempa Indonesia 2010
2.2.4.4 Jenis Tanah Setempat
Perambatan gelombang Percepatan Puncak Efektif Batuan Dasar (PPEBD)
melalui lapisan tanah di bawah bangunan diketahui dapat memperbesar gempa
rencana di muka tanah tergantung pada jenis lapisan tanah. Pengaruh gempa
rencana di muka tanah harus ditentukan dari hasil analisis perambatan gelombang
gempa dari kedalaman batuan dasar ke muka tanah dengan menggunakan gerakan
gempa masukan dengan percepatan puncak untuk batuan dasar (SNI 03-17262002). RSNI Gempa 2010 menetapkan jenis-jenis tanah di Indonesia menjadi 4
kategori, yaitu Tanah Keras, Tanah Sedang, Tanah Lunak, dan Tanah Khusus
yang identik dengan Jenis Tanah versi UBC berturut-turut SC, SD, SE, dan SF.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
29
Tabel 2.7 Jenis-jenis tanah berdasar RSNI 1726-2010
Sifat tanah rata-rata untuk 30 m teratas
Kecepatan
N SPT
Kuat geser
Kelas
Profil Tanah
rambat
(cohesionles
niralir
Lokasi
(deskrpsi umum)
gelombang
soil layers)
(KPa)
(m/s)
A
>1500
Hard Rock
Diasumsikan tidak ada di
Indonesia
B
760
–
1500
Rock
C
Very Dense Soil and Soft
360 – 760
Rock
> 50
> 100
(≥ 350)
(Tanah Keras)
D
Stiff Soil Profile
180-360
15 - 50
50 - 100
(Tanah Sedang)
(175-350)
E
Soft Soil Profile
< 180
< 15
< 50
(Tanah Lunak)
(<175)
F
Membutuhkan evaluasi khusus
(Tanah Khusus)
2.2.4.5 Faktor Respon Gempa
Faktor respon gempa dinyatakan dalam percepatan gravitasi, besarnya nilai faktor
respon gempa diperoleh dari perhitungan SS dan S1.
Tabel 2.8 Kategori Lokasi Fa untuk Menentukan Nilai Ss
Site
Ss ≤ 0,25 Ss = 0,5 Ss = 0,75 Ss = 1,0 Ss ≥ 1,20
Class
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
A
1
1
1
1
1
B
1.2
1.2
1.1
1
1
C
1.6
1.4
1.2
1.1
1
D
2.5
1.7
1.2
0.9
0.9
E
F
Lihat Pasal 4.5
Catatan : Gunakan interpolasi linier untuk angka tengah Ss
Sumber : RSNI (2010)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
30
Tabel 2.9 Kategori Lokasi Fv untuk Menentukan Nilai S1
Site
Class
Mapped Maximum Consideret Earthquike Spectral
Response Acceleration Parameterr at 1-s periode
S1 < 0.1
0.8
1
1.7
2.4
3.5
A
B
C
D
E
F
S1 = 0.2
0.8
1
1.6
2
3.2
S1 = 0.3
0.8
1
1.5
1.8
2.8
S1 = 0.4
0.8
1
1.4
1.6
2.4
S1 > 0.5
0.8
1
1.3
1.5
2.4
Lihat pasal 4.5
Catatan : Gunakan interpolasi linier untuk angka tengah S1
Sumber : RSNI (2010)
Gambar 2.6. Desain Respon Spektrum
Sumber : Peta hazard gempa Indonesia 2010
Keterangan:
SS = Parameter respon spektra percepatan pada perioda pendek, yang didapat dari
Peta Wilayah gempa di Indonesia untuk SS.
S1 = Parameter respon spektra percepatan pada perioda 1-detik, yang didapat dari
Peta Wilayah gempa di Indonesia untuk S1.
Fa = Parameter respon spektra percepatan untuk gempa maksimum yang ditinjau,
bergantung pada kelas lokasi dan nilai SS.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
31
Fv = Parameter respon spektra percepatan untuk gempa maksimum yang ditinjau,
bergantung pada kelas lokasi dan nilai S1.
SDS= Parameter respon spektra percepatan desain. (2/3.Fa.SS)
SD1= Parameter respon spektra percepatan desain. (2/3.Fv.S1)
T = Perioda
2.2.4.6 Kategori Desain Gempa (KDG).
Pengklasifikasian ini dikenakan pada struktur berdasar Kategori Resiko Banguan
(KRB) dan tngkat kekuatan gerakan tanah akibat gempa yang diantisipasi dilokasi
struktur banguan.
KDG : A
B
C
D
Resiko gempa meningkat.
Persyaratan desain dan detailing
gempa meningkat.
E
F
Kategori desain gempa dievaluasi berdasarkan parameter respon percepatan
periode pendek dan berdasarkan parameter respon percepatan periode 1,0 detik.
Tabel 2.10 Kategori Desain Gempa (KDG) Berdasarkan Parameter Percepatan
Perioda Pendek.
Nilai SDS
Kategori Resiko Bangunan (KRB)
I atau II
III
IV
SDS < 0,167
A
A
A
0,167 < SDS < 0,33
B
B
B
0,330 < SDS < 0,50
C
C
C
0,500 < SDS
D
D
D
Sumber : RSNI (2010)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
32
Tabel 2.11 Kategori Desain Gempa (KDG) Berdasarkan Parameter Percepatan
Perioda 1,0 detik.
Nilai SD1
Kategori Resiko Bangunan (KRB)
I atau II
III
IV
SD1 < 0,067
A
A
A
0,067 < SD1 < 0,133
B
B
B
0,133 < SD1 < 0,20
C
C
C
0,20 < SD1
D
D
D
Sumber : RSNI (2010)
Tabel 2.12 Kategori Desain Gempa (KDG) dan Resiko Kegempaan.
Kode
RSNI 1726-10
Tingkat Resiko Kegempaan
Rendah
Menengah
Tinggi
KDG
KDG
KDG
A,B
C
D,E,F
SRPMB/mM/K
SRPMM/K
SRPMK
Sumber :RSNI (2010)
2.2.4.7 Arah pembebanan gempa
Dalam perencanaan struktur gedung, arah utama pengaruh gempa rencana harus
ditentukan sedemikian rupa, sehingga memberi pengaruh terbesar terhadap unsurunsur subsistem dan sistem struktur gedung secara keseluruhan. Untuk
mensimulasikan arah pengaruh gempa rencana yang sembarang terhadap struktur
gedung, pengaruh pembebanan gempa dalam arah utama yang ditentukan harus
dianggap efektif 100% dan harus dianggap terjadi bersamaan dengan pengaruh
pembebanan gempa dalam arah tegak lurus pada arah utama pembebanan tadi,
tetapi dengan efektifitas hanya 30%.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
33
2.3
Kinerja Struktur
2.3.1
Kinerja Batas Layan
Kinerja batas layan struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar-tingkat
akibat pengaruh gempa rencana, yaitu untuk membatasi terjadinya pelelehan baja
dan peretakan beton yang berlebihan, di samping untuk mencegah kerusakan
nonstruktur dan ketidaknyamanan penghuni. Simpangan antar-tingkat ini harus
dihitung dari simpangan struktur gedung tersebut akibat pengaruh gempa nominal
yang telah dibagi faktor skala.
Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas layan struktur gedung, dalam segala
hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak
boleh melampaui
0,03
kali tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm,
R
bergantung yang mana yang nilainya terkecil.
2.3.2
Kinerja Batas Ultimit
Kinerja batas ultimit struktur gedung ditentukan oleh simpangan dan simpangan
antar-tingkat maksimum struktur gedung akibat pengaruh gempa rencana dalam
kondisi struktur gedung di ambang keruntuhan, yaitu untuk membatasi
kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur gedung yang dapat menimbulkan
korban jiwa manusia dan untuk mencegah benturan berbahaya antar gedung atau
antar bagian struktur gedung yang dipisah dengan sela pemisah (sela delatasi).
Simpangan dan simpangan antar tingkat ini harus dihitung dari simpangan
struktur gedung akibat pembebanan gempa nominal, dikalikan dengan suatu
faktor pengali ξ.
a. Untuk struktur gedung beraturan :
ξ
= 0,7 R
(2.3)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
34
b. Untuk struktur gedung tidak beraturan :
ξ
=
0,7 R
Faktor Skala
(2.4)
dengan R adalah faktor reduksi gempa struktur gedung tersebut.
Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas ultimit struktur gedung, dalam segala
hal simpangan antar tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak
boleh melampaui 0,02 kali tinggi tingkat yang bersangkutan.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1
Data Struktur Gedung
Pada penelitian ini dilakukan pada Apartemen Tuning Gedung B yang berada
didaerah Bandung. Struktur gedung beton bertulang dengan ketinggian 10 lantai.
Bangunan tersebut berdiri di atas basement sedalam tiga lapis. Fungsi utama
bangunan adalah sebagai tempat hunian dilengkapi dengan fasilitas-fasilitas
pendukung.
Tabel 3.1. Deskripsi Gedung
Gedung B
Dual System
Sistem Struktur
Wall-frame beton bertulang
Fungsi gedung
apartemen
Jumlah Lantai
10
Luas lantai tipikal
1305.9202 m2
Tinggi lantai tipikal
5m
Tinggi Maksimum
gedung
52.5 m
Jumlah lantai basemen
3
Tinggi lantai tipikal
basemen
4m
Kedalaman basemen
12 m
Luas Basemen 1
6702.8641 m2
Luas Basemen 2
9246.1794 m2
Luas Basemen 3
9246.1794 m2
Luas total gedung
termasuk besmen
80665.9889 m2
commit
35 to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
36
Tampak Apartemen Tuning dapat dilihat pada Gambar 3.1.
A
B
C
Gambar 3.1. Tampak Apartemen Tuning
Sumber : Astuning Hariri, 2008
Denah gedung dapat dilihat pada Gambar 3.2.
GEDUNG C
GEDUNG A
GEDUNG B
Gambar 3.2. Denah Apartemen Tuning
Sumber : Astuning Hariri, 2008
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
37
3.2
Tahapan Analisis
Metode penelitian ini menggunakan analisis respon spektrum. Analisis
menggunakan program ETABS V 9.5.0 Untuk mewujudkan uraian diatas maka
langkah analisis yang hendak dilakukan sesuai dengan prosedur yang telah
ditetapkan.
3.2.1
Studi Literatur
Studi literatur dari jurnal dan buku yang terkait dalam analisis respon spektrum.
Mempelajari semua yang berhubungan dengan analisis nonlinier respon spektrum.
Buku acuan yang dipakai antara lain SNI 03-1726-2002 Tata Cara Perencanaan
Ketahanan Gempa untuk Gedung, Peraturan pembebanan berdasarkan Peraturan
Pembebanan Indonesia untuk Rumah dan Gedung SNI 03-1727-1989, Federal
Emergency Management Agency for Prestandard And Commentary For The
Seismic Rehabilitation Of Buildings (FEMA-356), Uniform Building Code for
Earthquake Design volume-2 (UBC,1997) dan jurnal-jurnal yang berkaitan
dengan analisis respon spektrum.
3.2.2
Pengumpulan Data
Pengumpulan data dan informasi bangunan Apartemen Tuning yang diteliti, baik
data sekunder maupun data primer. Data yang didapat adalah Shop Drawing
Apartemen Tuning. Data ini digunakan untuk pemodelan struktur 3D yang
selanjutnya dianalisis dengan bantuan ETABS V 9.50. Data tanah yang digunakan
berdasarkan data tanah yang sudah ada (Tugas Akhir Perancangan Apartemen
Tuning).
Shop Drawing digunakan untuk tahapan pemodelan yang sesuai dengan gambar
yang ada sehingga analisis ini tidak menyimpang dari gambar yang ada. Semua
struktur yang dimodelkan harus sesuai dengan Shop Drawing, untuk bangunan
non striktural tidak dimodelkan karena tidak mempunyai pengaruh yang
signifikan dalam pemodelan 3D ini.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
38
Data tanah digunakan untuk menentukan besarnya gaya tanah yang menekan
dinding basement. Besarnya gaya tekan tanah mempengaruhi struktur bagunan
yang
akan dianalisis, oleh sebab itu besarnya gaya tekan tanah ini perlu
diperhatikan dalam pemodelan 3D.
3.2.3
Pemodelan 3D
Pembuatan model struktur bangunan dengan pemodelan 3D sesuai dengan data
dan informasi dari shop drawing apartemen tuning.
1.
System koordinat global dan lokal
Pemodelan ini dibuat sesuai dengan Shop Drawing yang ada. Perlu diketahui
pembuatan model 3D yang ada pada program ETABS V 9.50 mempunyai aturan
sistem koordinat global dan lokal. Sistem koordinat global adalah sistem
koordinat 3 dimensi yang saling tegak lurus dan perjanjian tanda yang digunakan
memenuhi kaidah aturan tangan kanan. Sistem ini memiliki 3 sumbu yang saling
tegak lurus yaitu sumbu X,Y,Z. Arah koordinat dalam model struktur yang
digunakan munggunakan nilai ± X, ± Y dan ± Z. Semua sistem koordinat dalam
model struktur yang digunakan selalu didefinisikan dengan koordinat global baik
secara langsung maupun secara tidak langsung.
ETABS V 9.50 mengasumsikan bahwa sumbu global Z selalu merupakan sumbu
vertikal, dimana sumbu global +Z merupakan sumbu vertikal yang memiliki arah
ke atas. Bidang X-Y merupakan suatu bidang horizontal.
Komponen-komponen struktur seperti joint, element, dan constraint memiliki
sumbu lokal tersendiri untuk mendefinisikan properties, beban dan respon dari
bagian struktur tersebut. Sumbu dari sistem koordinat lokal ini dinyatakan dengan
sumbu 1, 2 dan 3. Secara umum sistem koordinat lokal dapat bervariasi untuk
setiap joint, element, dan constraint.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
39
Sistem koordinat lokal elemen yang dipakai pada penelitian ini dinyatakan dengan
sumbu lokal 1, sumbu lokal 2, dan sumbu lokal 3 di mana :
a. Sumbu lokal 1 adalah arah aksial.
b. Sumbu lokal 2 searah sumbu global +Z untuk balok dan searah sumbu global
+X untuk kolom.
c. Sumbu lokal 3 mengikuti kaidah aturan tangan kanan, di mana sumbu 3 tegak
lurus dengan sumbu lokal 1 dan sumbu lokal 2.
Sistem sumbu lokal elemen dapat disimak pada Gambar 3.3.
Sumbu Z Global
Sumbu Lokal 1
Sumbu Lokal 3
Sumbu Y Global
Sumbu Lokal 2
Sumbu Lokal 2
Arah Putar Sumbu
Sumbu Lokal 3
Sumbu X Global
Sumbu Lokal 1
Gambar 3.3. Sistem koordinat yang digunakan dalam program ETABS.
Sumber : Aplikasi Rekayasa Konstruksi Edisi Baru 2007, Wiryanto Dewobroto.
2.
Elemen-elemen portal dan pelat lantai
Tahapan awal yang dilakukan adalah mendefinisikan semua jenis dan ukuran
penampang elemen portal yang digunakan. Setelah tahapan ini selesai, masingmasing elemen portal harus disesuaikan dengan jenis dan ukuran penampang yang
dibuat. Tahapan kedua adalah pembuatan pelat yang merupakan satu kesatuan
struktur bangunan.
3.
Diaphragm constraint
Tahapan ini dilakukan secara manual dalam ETABS V 9.50. Diaphragm
Constraint ini menyebabkan semua joint pada satu lantai diberi batasan constraint
bergerak secara bersamaan sebagai diafragma planar yang bersifat kaku (rigid)
terhadap semua deformasi yang mungkin terjadi. Asumsi Diaphragm constraint
sangat tepat untuk fenomena terbentuknya rigid floor di mana lantai struktur
bergerak bersamaan ketika suatu struktur mengalami gempa.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
40
3.2.4
Perhitungan Pembebanan
Menghitung beban-beban yang bekerja pada struktur berupa beban mati, beban
hidup. Beban mati yang dihitung berdasar pemodelan yang ada dimana beban
sendiri didalam Program ETABS V 9.50 dimasukkan dalam load case dead,
sedangkan berat sendiri tambahan yang tidak dapat dimodelkan dalam program
ETABS V 9.50 dalam load case super dead. Perhitungan berat sendiri ini dalam
program ETABS V 9.50 yang untuk dead adalah 1, sedangkan super dead adalah
0, dimana beban untuk dead telah dihitung secara otomatis oleh program ETABS
V 9.50, sedangkan untuk beban super dead bebannya perlu dimasukkan secara
manual sesuai dengan data yang ada.
Beban hidup yang dimasukkan dalam program ETABS V 9.50 dinotasikan dalam
live. Beban hidup ini mendapatkan reduksi beban gempa. Beban hidup
disesuaikan dengan peraturan yang ada. Perhitungan beban hidup ini dalam
program ETABS V 9.50 yang untuk live adalah 0, di mana beban hidup perlu
dimasukkan secara manual sesuai dengan data yang ada.
3.2.5
Analisis Respon Spektrum
Menganalisis model struktur dengan respon spektrum untuk mendapat kurva
respon spektrum sesuai wilayah gempa yang dianalisis dengan bantuan program
ETABS V 9.50. Data yang dibutuhkan dalam analisis respon spektrum adalah
fungsi bangunan, letak bangunan terhadap wilayah gempa, jenis tanah dan tipe
struktur.
Data fungsi bangunan digunakan untuk mendapatkan nilai faktor keutamaan (I),
letak bagunan terhadap wilayah gempa dan jenis tanah dipakai untuk
mendapatkan nilai waktu getar alami (Tc) dan kurva respon spektrum gempa
rencana sedangkan tipe struktur dipakai untuk mentukan faktor reduksi gempa.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
41
3.2.6
Diagram Alir Pembuatan Grafik Respon Spektrum
Mulai
Menentukan Kategori Resiko
Bangunan (KRB)
Menentukan SS dan S1
(Gambar 2.4 dan gambar 2.54)
Menentukan Kelas Lokasi (Tabel 2.7)
Menentukan SMS dan SM1
SMS = Fa.Ss
SM1 = Fv.S1
-
Menentukan
SDS = 2/3 . Fa . Ss
SD1 = 2/3 . Fv . S1
T0 = 0,2 SD1/SDS)
TS = SD1/SDS
Sa = SD1/T
Sa = SDS .{0,4+0,6(T/T0)}
Plot dalam Bentuk Grafik
Selesai
Gambar 3.4. Diagram alir pembuatan respon spektrum
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
42
3.2.7
Pembahasan Hasil Analisis Respon Spektrum dari Program ETABS
V 9.50
Dari hasil analisis respon spektrum didapatkan nilal displacement, gaya geser
dasar dan drift. Berdasarkan hasil analisis data dan pembahasan, maka dapat
dibuat kesimpulan yang sesuai dengan tujuan penelitian.
Mulai
Data struktur (Shop Drawing)
Membuat model geometri sruktur 3D sesuai data yang ada
Perhitungan Pembebanan :
1. Beban gravitasi (Beben mati dan beban hidup)
2. Beban gempa (Respon spectrum)
Analisis struktur dengan program ETABS 9.5
Hasil analisis struktur :
1.Displacement
2. Drift
3.Base Shear
Menentukan nilai maksimum displacement dan drift Out Put
1. Grafik hubungan antara Displacement
dengan ketinggian bangunan.
2. Grafik hubungan antara drift dengan tinggi
per lantai
Selesai
Gambar 3.5. Diagram alir analisis respon spektrum
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB 4
PEMBAHASAN
4.1. Denah Apartemen Tuning
+5250
LANTAI 10'
+4750
LANTAI10
+4500
LANTAI 9'
+4250
LANTAI 9
+4000
LANTAI 8'
+3750
LANTAI 8
+3500
LANTAI 7'
+3250
LANTAI 7
+3000
LANTAI 6'
+2750
LANTAI 6
+2500
LANTAI 5'
+2250
LANTAI 5
+2000
LANTAI 4'
+1750
LANTAI 4
+1500
LANTAI 3'
+1250
LANTAI 3
+1000
LANTAI 2'
+750
LANTAI 2
+500
LANTAI 1
BASEMENT 1
BASEMENT 2
-800
BASEMENT 3
-1200
Keterangan: Basement 1-3
Lantai 1
Lantai 2-16
Gambar 4.1. Denah Apartemen Tuning
± 000
-400
Sumber : Astuning Hariri (2008)
2.03
9.80
NAIK
10.00
10.00
9.80
5.00
R. AHU
+ 5.00
TURUN
NAIK
TURUN
10.00
BALKON
+ 7.70
10.00
KORIDOR
+ 5.00
10.00
R. AHU
+ 5.00
R. TIDUR
&
R. DUDUK
+ 7.75
R. MAKAN
&
PANTRY
+ 7.75
5.00
10.00
KM/WC
+ 7.70
KORIDOR
+ 7.75
NAIK
TURUN
BALKON
+ 4.95
R. TIDUR
&
R. DUDUK
+ 5.00
R. MAKAN
&
PANTRY
+ 5.00
10.00
10.00
10.00
10.00
KM/WC
+ 4.95
TURUN
NAIK
10.00
TURUN
10.00
TURUN
KM/WC
+4.95
LANTAI 2
5.00
LANTAI 2'
Gambar 4.2 Gambar denah lantai 2 dan lantai 2’
Sumber : Astuning Hariri (2008)
commit to user
43 5.00
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
44 4.2.Konfigurasi Gedung
Tabel 4.1 Konfigurasi Gedung
No,
Lantai
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Basement 3
Basement 2
Basement 1
Lantai 1
Lantai 2
Lantai 2'
Lantai 3
Lantai 3'
Lantai 4'
Lantai4'
Lantai 5
Lantai 5'
Tinggi
Bangunan
(m)
0
4
8
12
17
19,5
22
24,5
27
29,5
32
34,5
No,
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Lantai
Lantai 6
Lantai 6'
Lantai 7
Lantai 7'
Lantai 8
Lantai 8'
Lantai 9
Lantai 9'
Lantai 10
Lantai 10'
Atap
4.3 Spesifikasi Material
4.3.1 MutuBeton
Tabel 4.2 Mutu Beton Gedung B Apartemen Tunning
Mutu Beton
Fungsi
Gedung B
f’c
Ec*)
MPa
MPa
Balok Induk
35
27805,6
Balok Anak
35
27805,6
Balok di dalam core
35
27805,6
Balok penggantung Lift
35
27805,6
Balok Prategang
40
29725,4
Balok Tie Beams
35
27805,6
45
31528,6
Balok
Kolom
Kolom
commit to user
Tinggi
Bangunan
(m)
37
39,5
42
44,5
47
49,5
52
54,5
57,5
59,5
64,5
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
45 Wall
Corewall
40
29725,4
Shearwall lift
40
29725,4
Pelat lantai
35
27805,6
Pelat atap
35
27805,6
Pelat basemen
35
27805,6
Ground slab
35
27805,6
35
27805,6
30
25742,9
Pelat
Dinding Penahan Tanah
Dinding
Pondasi
PondasiBorpile
*) Ec = 4700 f' c
4.3.2 Mutu Baja Tulangan
Tulangan utama
fy = 400 MPa
Tulangan geser
d > 10 mm fy = 400 MPa
d< 10 mm fy = 240 MPa
Modulus elatisitas baja Es = 200.000 Mpa
Baja Prategang
Seven wire strands with low relaxation grade 270
4.3.3 Data Elemen Struktur
4.3.3.1 Pelat Lantai
¾ Tebal pelat basement dan semi basement,
t = 13 cm
¾ Tebal Pelat tipikal
t = 12 cm
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
46 4.3.3.2 Balok
Tipe balok yang dipakai sebagai berikut:
Tabel 4.3 Tipe Balok
No Tipe
Dimensi (mm)
1
2
3
4
5
400/900
300/500
300/500
400/800~400/1300
400/600
Balok Induk
BalokAnak
Balok di dalam core wall
Balok Prategang
Balok Dinding Basement
4.3.3.3 Kolom
Tipe kolom yang dipakai sebagai berikut :
Tabel 4.4 Tipe Kolom
No
1
2
3
Tipe
Kolom A
Kolom B
Kolom C
Dimensi (mm)
800/800
600/600
400/400
4.4 Pembebanan
4.4.1 BebanMati
Beban Mati (Berat Sendiri) Bahan Bangunan dan Komponen Gedung
Beton bertulang
: 2400
kg/m3
=
2,400
t/m3
Pasir (kering udara sampai lembab)
: 1600
kg/m3
=
1,600
t/m3
Adukan semen/spesi
:
21
kg/m2
=
0,021
t/m2
Eternit / Plafond
:
11
kg/m2
=
0,011
t/m2
Penggantung langit-langit
:
7
kg/m2
=
0,007
t/m2
Dinding partisi (kaca)
:
10
kg/m2
=
0,010
t/m2
Penutup lantai (keramik)
:
24
kg/m2
=
0,024
t/m2
Penutup atap (genting)
:
50
kg/m2
=
0,050
t/m2
Pasangan Bata Merah
: 1700
kg/m3
=
1,700
t/m3
=
0,9
Koefisien Reduksi Beban Mati
(Sumber : SNI 03-1727-1989 halaman 5&6)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
47 4.4.2 Reduksi Beban Hidup (LR)
Reduksi beban hidup untuk apartemen adalah :
Peninjauan beban gravitasi
0,75
Peninjauan beban gempa
0,3
Reduksi beban hidup komulatif di lantai 1 adalah 0,4 n>= 8
4.4.3 Perhitungan Berat Struktur Tiap Lantai.
Hasil perhitungan berat per lantai disajikan dalam tabel berikut :
Tabel 4.5 Berat Struktur Per lantai
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Lantai
basement 2
basement 1
lantai 1
lantai 2
lantai 2'
lantai 3
lantai 3'
lantai 4
lantai 4'
lantai 5
lantai 5'
lantai 6
lantai 6'
lantai 7
lantai 7'
lantai 8
lantai 8'
lantai 9
lantai 9'
lantai 10
lantai 10'
lantai 11
Beban mati (ton) Beban hidup (ton) Berat total (ton)
11271,275 ton
1053,4848 ton 12324,7598 ton
8150,1323 ton
1089,1344 ton
9239,2667 ton
ton
ton
5590,3180
114,6840
5705,0020 ton
897,8899 ton
36,1695 ton
934,0594 ton
1011,7594 ton
45,0855 ton
1056,8449 ton
ton
ton
907,0094
36,1695
943,1789 ton
1063,0779 ton
45,0855 ton
1108,1634 ton
907,0094 ton
36,1695 ton
943,1789 ton
ton
ton
1078,5744
45,0855
1123,6599 ton
958,9083 ton
46,8319 ton
1005,7401 ton
1082,9779 ton
45,3555 ton
1128,3334 ton
869,8915 ton
46,7700 ton
916,6615 ton
ton
ton
789,1157
45,2261
834,3418 ton
884,8499 ton
44,1308 ton
928,9807 ton
917,3420 ton
45,9758 ton
963,3177 ton
ton
ton
996,2920
53,1026
1049,3947 ton
980,6772 ton
45,1324 ton
1025,8096 ton
948,5035 ton
57,2355 ton
1005,7390 ton
ton
ton
744,7605
43,9245
788,6850 ton
937,6775 ton
55,7370 ton
993,4145 ton
975,6943 ton
38,7375 ton
1014,4318 ton
1042,1601 ton
13,2592 ton
1055,4192 ton
jumlah
45368,1856 ton
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
48 Tabel 4.6. Massa Bangunan
No.
lantai
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
basement 2
basement 1
lantai 1
lantai 2
lantai 2'
lantai 3
lantai 3'
lantai 4
lantai 4'
lantai 5
lantai 5'
lantai 6
lantai 6'
lantai 7
lantai 7'
lantai 8
lantai 8'
lantai 9
lantai 9'
lantai 10
lantai 10'
ATAP
Berat
Bangunan
(Ton.f)
12324.7598
9239.2667
5705.0020
934.0594
1056.8449
943.1789
1108.1634
943.1789
1123.6599
1005.7401
1128.3334
916.6615
834.3418
928.9807
963.3177
1049.3947
1025.8096
1005.7390
788.6850
993.4145
1014.4318
1055.4192
g
(m/s2)
Massa
Bangunan
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
9,81
1256.3466
941.8213
581.5496
95.2150
107.7314
96.1446
112.9626
96.1446
114.5423
102.5219
115.0187
93.4415
85.0501
94.6973
98.1975
106.9719
104.5677
102.5218
80.3960
101.2655
103.4079
107.5861
4.4.4 Momen Inersia Massa Bangunan
Perhitungan mass moment of inertia (MMIcm) lantai bangunan pada lantai gedung
ini termasuk dalam lantai bangunan yang tidak beraturan, maka menggunakan
rumus sebagai berikut : (Computers and Structures, Inc, 2005)
MMI
m I
I
A
Dimana :
m = massa per lantai (ton)
A
= luas per lantai (m2)
Ix
= inersia arah x (m4)
Iy
= inersia arah y (m4)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
49 Hasil perhitungan momen inersia lantai bangunan sebagai berikut:
Tabel 4.7 Momen Inersia Lantai Bangunan
No.
lantai
Luas (m2)
Ix
Iy
MMi
1 basement 2 8838.5000 4350000.7230 11823837.4644 2215288.223
2 basement 1 9187.5000 4350000.7230 11234731.6344 1684722.749
3
lantai 1
6323.5000 3555229.3288 7888133.5522 1052405.091
4
lantai 2
608.5000
58772.3333
22397.4212
12701.035
5
lantai 2'
608.2000 101275.5208
19241.2585
21347.320
6
lantai 3
608.5000
58772.3333
22397.4212
12825.039
7
lantai 3'
608.2000 101275.5208
19241.2585
22383.908
8
lantai 4
608.5000
58772.3333
22397.4212
12825.039
9
lantai 4'
608.2000 101275.5208
19241.2585
22696.922
10
lantai 5
653.1250
61190.4505
25794.3336
13654.121
11
lantai 5'
608.5000 101275.5208
19241.2585
22791.323
12
lantai 6
651.3400
61093.7258
23353.5657
12114.848
13
lantai 6'
585.0350
95018.2507
15556.1760
16074.884
14
lantai 7
616.1500
59186.8677
18718.8552
11973.485
15
lantai 7'
618.4700
92271.2098
14087.1565
17172.194
16
lantai 8
738.6750
47510.8161
12699.5424
8719.421
17
lantai 8'
607.2250
84697.0380
11906.4054
16635.686
18
lantai 9
801.5000
43287.8542
15025.5574
7459.011
19
lantai 9'
590.0000
73666.6667
11156.1052
11558.328
20
lantai 10
756.7000
91714.5208
27735.2269
15985.380
21
lantai 10'
519.4000
52570.7257
30751.6496
16588.745
22
ATAP
1527.3000 257731.8750
146611.0762
28482.735
4.4.5 Perhitungan Beban Diluar Berat Sendiri Per m2
1. Pelat Lantai 1-10
Beban Mati
Berat urugan pasir bawah keramik
=
48
kg/m2
Berat spesi pasangan
=
21
kg/m2
Penutup lantai (keramik)
=
24
kg/m2
Berat Plafond dan instalasi
=
30
Kg/m2
Jumlah
=
123
Kg/m2
Beban Hidup = 250 kg/m2 = 0,25 ton/m2
commit to user
= 0,123
ton/m2
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
50 2. Pelat Basemen 1 dan 2
Beban Mati
Berat spesi tulangan
=
21
Kg/m2
Instalasi listrik, dll
=
30
Kg/m2
Jumlah
=
51
Kg/m2
= 0.051
ton/m2
Beban Hidup = 400 kg/m2 = 0,4 ton/m2
3. PelatAtap
Beban Mati
Berat urugan pasir bawah keramik
=
50
kg/m2
Berat urugan pasir bawah keramik
=
48
kg/m2
Berat spesi pasangan
=
21
kg/m2
Penutup lantai (keramik)
=
24
kg/m2
Berat Plafond dan instalasi
=
30
Kg/m2
Jumlah
=
173
Kg/m2
Beban Hidup = 250 kg/m2 = 0,25 ton/m2
4. Beban dinding = 1,275 ton/m
4.4.6 Beban Gempa
4.4.6.1 Jenis Tanah Setempat
Tabel 4.8. Data Tanah yang Digunakan Untuk Desain
Kedalaman (m)
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Nilai SPT
14
17
20
48
> 60
35
36
37
44
56
commit to user
= 0,173
ton/m2
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
51 Nilai hasil Test Penetrasi Standar rata-rata pada lapisan tanah setebal 20 m paling
atas bernilai 15 < N < 50 maka sesuai dengan tabel 4 SNI 1726 2002 hal 15, jenis
tanah ditetapkan sebagai tanah sedang.
4.4.7 Data Gempa
Tanah Dasar
: Tanah Sedang (Kelas D)
Kategori Resiko Bangunan
: III (le = 1,25)
Fungsi Bangunan
: Apartemen
Tebal Plat Basement
: 130 mm
Tebal Plat Lantai
: 120 mm
Tebal Plat Atap
: 120 mm
Tebal Shearwall lift
: 250 mm
Tebal Corewall
: 400 mm
Tinggi antar lantai
: 2,5 m
Jumlah lantai
: 3 Basement + 10 lantai + 1 atap
Nilai SS
: 0,8 g
Nilai S1
: 0,39 g
Nilai Fa dan Fv:
Fa
= 1,18
,
,
,
,
,
( Tabel 2.6 )
=
=
,
.
,
,
4Fa–4,8
= 1,1 – Fa
5Fa
= 5,9
Fa
= 1,18
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
52 Nilai Fv dari interpolasi ( Tabel 2.7 ):
,
,
,
,
=
,
,
=
,
,
,
,
0,11Fv –0,198
= 1,6 – Fv
1.11 Fv
= 1,798
Fv
= 1,62
Perhitungan Nilai SDS dan SD1
SDS
= 2/3 x Fa x SS
= 2/3 x 1,18 x 0,8
= 0,6293
SD1
= 2/3 x Fv x S1
= 2/3 x 1,62 x 0,39
= 0,4212
Penentuan Respon Spektra dan KDG
T0 = 0,2(SD1/ SDS)
= 0,134
Dengan
TS = (SD1/ SDS)
= 0,669
Sa = SDS (0,4 + 0,6 (T/T0)) = 0,25173
Dari perhitungan gempa diatas maka didapat grafik
spectra response acceleration (g)
0.70
Respon Spektrum 0.60
0.50
0.40
Respon Spektrum
0.30
0.20
0.10
0.00
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.51010.5
Periode T (sec)
Gambar 4.3 Respon Spektrum Gedung B Apartemen Tunning
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
53 4.4.8 Faktor Reduksi Gempa
Faktor reduksi gempa diambil dari tabel nilai R, Ω0 dan Cd RSNI 1726-2010, nilai
faktor reduksi gempa dengan jenis sistem rangka penahan momen dengan rangka
momen beton bertulang khusus adalah 8.
4.4.9 Tekanan Tanah Pada Dinding Basement
Data tanah diambil dari Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik Jurusan
Teknik Sipil. Semua data tanah di seluruh tempat diasumsikan sama dengan data
tanah yang ada.
0
γ
= 16 kN/m3
C
= 0,093 kg/cm2 = 9,3x103 kN/m2
φ
= 25,06o
γ
= 5,95 kN/m3
C
= 0,484 kg/cm2 = 48,4x103 kN/m2
φ
= 19,81o
γ
= 5,71 kN/m3
C
= 0,134 kg/cm2 = 13,4x103 kN/m2
φ
= 29,01o
γ
= 7,87 kN/m3
C
= 0,098 kg/cm2 = 9,8x103 kN/m2
φ
= 30,57o
-4
M.A.T
-6
-10
-14
-20
Gambar 4.4 Data tanah
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
54 0
Ka = tan2(45-25,06/2) = 0,4049
-4
25,915
Pa = 16x4x0,4049 = 25,915 kN/m2
Ka = tan2(45-19,81/2) = 0,4938
25,915
Pa = 5,95x2x0,4938 = 5,876 kN/m2
-6
-8
Ka = tan2(45-19,81/2) = 0,4938
25,915
5,876
Pa = (5,95-1)x2x0,4938 = 4,889 kN/m2
Ka = tan2(45-19,81/2) = 0,4938
-10
25,915
5,876 4,889
Pa = (5,95-1)x2x0,4938 = 4,889 kN/m2
Ka = tan2(45-29,01/2) = 0,5889
-12
25,915
5,876 4,889 4,889
Pa = (5,71-1)x2x0,5889 = 5,548 kN/m2
Pw= 1x6 = 6 kN/m2
Gambar 4.5 Beban tekanan tanah
4.4.10 Tekanan ke Atas (Uplift) Pada Lantai dan Pondasi
Kondisi geologi lapisan tanah di lokasi didominasi oleh lempung lanau dengan
muka air tanah rata-rata pada kedalaman 6 m. Dalam desain lantai basement dan
elemen-elemen horisontal sejenis lainnya yang berada di bawah tanah, tekanan ke
atas air harus diambil sebesar tekanan hidrostatis penuh dan diterapkan di seluruh
luasan. Besarnya tekanan hidrostatik harus diukur dari sisi bawah struktur. Bebanbeban ke atas lainnya harus diperhitungkan dalam desain tersebut.
El = ‐12 m Ground Slab Uplift Pw = 1x6 = 6 kN/m2
Gambar 4.6 Beban uplift
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
55 4.5. Hasil Analisis Displacement, Drift dan Base Shear Akibat
Beban Kombinasi.
Hasil analisis displacement, drift dan base shear dengan menggunakan program
ETABS V.9.5.0 melalui beban gempa diperoleh nilai displacement, drift dan base
shear terbesar.
4.5.1 Hasil Analisis Displacement akibat Beban Kombinasi.
Tabel 4.9 Simpangan Horisontal (Displacement) Terbesar.
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Lantai
Atap
10'
10
9'
9
8'
8
7'
7
6'
6
5'
5
4'
4
3'
3
2'
2
1
Base 1
Base 2
UX (m)
0.06941
0.06115
0.05604
0.05697
0.04852
0.04386
0.03984
0.03603
0.03419
0.02873
0.02521
0.02308
0.01876
0.01565
0.01279
0.01006
0.00758
0.00529
0.00341
0.00068
0.00086
0.00087
UY (m)
0.05274
0.04686
0.04321
0.04022
0.03781
0.03446
0.03176
0.02875
0.02595
0.02326
0.02097
0.01805
0.01551
0.01307
0.01072
0.00847
0.00644
0.00443
0.00310
0.00113
0.00110
0.00070
UX (m)
0.00825
0.00511
0.00093
0.00845
0.00466
0.00402
0.00381
0.00185
0.00545
0.00352
0.00213
0.00432
0.00311
0.00286
0.00273
0.00248
0.00229
0.00188
0.00273
0.00018
0.00001
0.00087
commit to user
UX (m)
0.00588
0.00365
0.00300
0.00241
0.00334
0.00270
0.00301
0.00280
0.00269
0.00229
0.00292
0.00254
0.00244
0.00235
0.00225
0.00204
0.00201
0.00133
0.00197
0.00003
0.00040
0.00070
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
56 4.5.2 Hasil Analisis Base Shear akibat Beban Kombinasi
Tabel 4.10 Base Shear Terbesar
Lantai
Story 1
Base 1
Base 2
Base
Vx (kN)
1544558.350
26919.510
307112.580
10038.770
Vy (kN)
85459.750
39550.910
19932.120
10257.590
4.6 Hasil Kontrol Struktur Gedung
4.6.1 Evaluasi Beban Gempa
Nilai Akhir respon dinamik struktur gedung terhadap pembebanan gempa
nominal akibat pengaruh gempa rencana dalam suatu arah tertentu, tidak boleh
diambil kurang dari 80% nilai respon ragam pertama.
R
= 8
...............(Faktor reduksi gempa representatif ~ RSNI 2010)
I
= 1,25
..............................(Faktor keutamaan tabel 1 ~ RSNI 2010)
T efektif = 2,39923 detik
SD1
= 0.4212
Maka :
=
C1 =
V1 =
.
,
. Wt =
V
= 0,1756
,
,
,
>
x 453681,856= 12444,8256 kN
0,80 V1
…….( SNI 03-1726-2002 Pasal 7.1.3)
Vx = 1024343.47 kN >
Vx = 1024343.47 kN >
0,8 . 12444,8256
9955,86 kN
…………………( Memenuhi Syarat )
Vy = 57421.342 kN >
0,8 . 12444,8256
Vy = 57421.342 kN >
9955,86 kN
…………………( Memenuhi Syarat )
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
57 Tabel 4.11 Evaluasi beban gempa arah X dan arah Y
Lantai
Story 1
Basement 1
Basement 2
Basement
Vx (kN)
1024343.476
18491.347
203567.886
6828.315
Vy (kN)
Syarat (kN)
57421.342
9955.86
27463.299
9955.86
14227.075
9955.86
7019.228
9955.86
Ket
Aman
Aman
Aman
Tidak Aman
Pada lantai basement arah X dan Y menghasilkan V < 0,8V1, maka dapat
disimpulkan bahwa nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap
pembebanan gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana pada arah X belum
memenuhi persyaratan SNI 03-1726-2002 Pasal 7.1.3 maka perlu diskalakan:
arah X =
arah Y =
,
,
,
,
= 1,4580
= 0,4598
Tabel 4.12 Faktor Skala
Skala 1
1.5328
0.4598
0.4598
1.5328
Respon
sektrum x
Respon
sektrum y
1.4580
1.4580
1.4184
1.4184
Skala 2
2.2349
0.6704
0.6522
2.1741
Tabel 4.13 Evaluasi beban gempa arah X dan arah Y
Lantai
Vx (kN)
Story 1
Base 1
Base 2
Base
1451216.620
25225.020
288495.840
9377.350
Vy (kN)
80441.160
37387.290
18910.660
9666.570
Syarat
(kN)
9955.86
9955.86
9955.86
9955.86
Ket
Aman
Aman
Aman
Tidak Aman
Pada lantai basement arah X dan Y menghasilkan V < 0,8V1, maka dapat
disimpulkan bahwa nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap
pembebanan gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana pada arah X belum
memenuhi persyaratan SNI 03-1726-2002 Pasal 7.1.3 maka perlu diskalakan:
arah X =
arah Y =
,
,
,
,
= 1,0617
= 1,0299
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
58 Tabel 4.14 Faktor Skala
Respon
sektrum x
Respon
sektrum y
Skala 2
2.2349
0.6704
0.6522
2.1741
Skala 3
1.0617
2.3727
0.7118
1.0299
0.6717
2.2391
Tabel 4.15 Evaluasi beban gempa arah X dan arah Y
Lantai
Vx (kN)
Story 1
Base 1
Base 2
Base
1494483.010
26546.650
297103.850
9877.630
Vy (kN)
82774.360
38393.140
19385.420
9934.960
Syarat
(kN)
9955.86
9955.86
9955.86
9955.86
Ket
Aman
Aman
Aman
Tidak Aman
Pada lantai basement arah X dan Y menghasilkan V < 0,8V1, maka dapat
disimpulkan bahwa nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap
pembebanan gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana pada arah X belum
memenuhi persyaratan SNI 03-1726-2002 Pasal 7.1.3 maka perlu diskalakan:
arah X =
arah Y =
,
,
,
,
= 1,0617
= 1,0299
Tabel 4.16 Faktor Skala
Respon
sektrum x
Respon
sektrum y
Skala 3
2.3727
0.7118
0.6717
2.2391
1.0079
1.0021
Skala 4
2.3915
0.7174
0.6731
2.2439
Tabel 4.17 Evaluasi beban gempa arah X dan arah Y
Lantai
Story 1
Base 1
Base 2
Base
Vx (kN)
1497677.490
26726.950
297739.290
9945.940
Vy (kN)
82946.670
38467.390
19420.450
9954.710
Syarat (kN)
9955.860629
9955.860629
9955.860629
9955.860629
commit to user
Ket
Aman
Aman
Aman
Tidak Aman
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
59 Pada lantai basement arah X dan Y menghasilkan V < 0,8V1, maka dapat
disimpulkan bahwa nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap
pembebanan gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana pada arah X belum
memenuhi persyaratan SNI 03-1726-2002 Pasal 7.1.3 maka perlu diskalakan:
arah X =
arah Y =
,
,
,
,
= 1,0617
= 1,0299
Tabel 4.18 Faktor Skala
Respon
sektrum x
Respon
sektrum y
Skala 4
2.3915
0.7174
0.6731
2.2439
1.0010
1.0001
Skala 5
2.3939
0.7181
0.6732
2.2441
Tabel 4.19 Evaluasi beban gempa arah X dan arah Y
Lantai
Story 1
Basement 1
Basement 2
Basement
Vx (kN)
1544558.350
26919.510
307112.580
10038.770
Vy (kN)
Syarat (kN) Keterangan
85459.750
9955,86
Aman
39550.910
9955,86
Aman
19932.120
9955,86
Aman
10257.590
9955,86
Aman
Pada lantai basement arah X dan Y menghasilkan V > 0,8V1, maka dapat
disimpulkan bahwa nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap
pembebanan gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana pada arah X telah
memenuhi persyaratan SNI 03-1726-2002 Pasal 7.1.3.
4.6.2 Kontrol Kinerja Batas Layan Struktur Gedung
Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas layan struktur, dalam segala
hal
simpangan antar tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh
melampaui 0,03/R x tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm, tergantung
yang mana yang nilainya kecil.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
60 Maka :
,
∆s
H
...................(SNI 03- 1726 -.2002 pasal 8.1.2)
Contoh perhitungan kinerja batas layan displacement lantai atap arah X :
∆s atap - ∆s 10’
<
0,06941 – 0,06115 <
0.00825 m
<
0,03
,
H atap
5
0,01765 m
............................ ( Memenuhi Syarat)
Untuk perhitungsn kinerja batas layan arah x dan arah y ditabelkan dalam Tabel
4.18
Tabel 4.20 Kontrol kinerja batas layan arah x dan y
No. Lantai
H
(m)
∆s arah
X (m)
∆s antar
tingkat X
(m)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
5
4
4
4
0.06941
0.06115
0.05604
0.05697
0.04852
0.04386
0.03984
0.03603
0.03419
0.02873
0.02521
0.02308
0.01876
0.01565
0.01279
0.01006
0.00758
0.00529
0.00341
0.00068
0.00086
0.00087
0.00825
0.00511
0.00093
0.00845
0.00466
0.00402
0.00381
0.00185
0.00545
0.00352
0.00213
0.00432
0.00311
0.00286
0.00273
0.00248
0.00229
0.00188
0.00273
0.00018
0.00001
0.00087
Atap
10'
10
9'
9
8'
8
7'
7
6'
6
5'
5
4'
4
3'
3
2'
2
1
Base 1
Base 2
∆s arah
Y (m)
0.05274
0.04686
0.04321
0.04022
0.03781
0.03446
0.03176
0.02875
0.02595
0.02326
0.02097
0.01805
0.01551
0.01307
0.01072
0.00847
0.00644
0.00443
0.00310
0.00113
0.00110
0.00070
commit to user
∆s
antar
tingkat
Y (m)
0.00588
0.00365
0.00300
0.00241
0.00334
0.00270
0.00301
0.00280
0.00269
0.00229
0.00292
0.00254
0.00244
0.00235
0.00225
0.00204
0.00201
0.00133
0.00197
0.00003
0.00040
0.00070
Syarat ∆s
(m)
{(0.03/R)*H}
Ket.
0.01765
0.00882
0.00882
0.00882
0.00882
0.00882
0.00882
0.00882
0.00882
0.00882
0.00882
0.00882
0.00882
0.00882
0.00882
0.00882
0.00882
0.00882
0.01765
0.01412
0.01412
0.01412
Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman
Aman Aman Aman
Aman Aman Aman Aman
Aman Aman Aman
Aman Aman Aman Aman perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
61 4.6.3 Kontrol Kinerja Batas Ultimit Struktur Gedung
Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas ultimit gedung, dalam segala hal
simpangan antar tingkat yang dihitung dari simpangan struktur (∆m x ξ) tidak
boleh melampaui 0,02 kali tinggi tingkat yang bersangkutan.
T efektif = 2,39923 detik
SD1
= 0.4212
Maka :
=
C1 =
V1 =
.
,
= 0,1756
,
,
. Wt =
,
V
>
x 453681,856= 12444,8256 kN
0,80 V1
…….( SNI 03-1726-2002 Pasal 7.1.3)
Vx = 1544558,35 kN >
0,8 . 12444,8256
Vx = 1544558,35 kN >
9955,86 kN
Vy = 85459,75 kN
>
0,8 . 12444,8256
Vy = 85459,75 kN
>
9955,86 kN
…………………( Memenuhi Syarat )
…………………( Memenuhi Syarat )
Mencari Faktor Skala
Faktor skala (FS) =
FSx
=
FSy
=
,
,
,
,
,
,
,
> 1
……………( SNI 03-1726-2002 Pasal 7.2.3)
= 0,00645
diambil 1
= 0,1165
diambil 1
Untuk Gedung Tidak Beraturan
ξ
=
ξx = ξy =
,
……………………( SNI 03-1726-2002 Pasal 8.2.1)
,
=
,
,
= 5,60
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
62 Contoh perhitungan kinerja batas ultimate displacement lantai atap pada arah X :
∆m antar tingkat = ∆m atap - ∆m 10
= 0.06941 – 0.06115
= 0.00825 m
ξ x ∆m antar tingkat
<
0,02 . H
5,60 x 0,00506 m
<
0,02 . 5 m
0,02592 m
<
0,1 m
…..( SNI 03-1726-2002 Pasal 8.2.1 & 8.2.2)
…………………………( Memenuhi Syarat )
Untuk perhitungan kinerja batas ultimit arah X dan arah Y ditabelkan dalam
Tabel 4.19.
Tabel 4.21 Kontrol kinerja batas Ultimate arah X dan Y
No. Lantai
H
(m)
∆m
arah X
(m)
∆m
antar
tingkat
X (m)
ξ . ∆m
antar
tingkat
X (m)
∆m
arah Y
(m)
∆m
antar
tingkat
Y (m)
ξ . ∆m
antar
tingkat
Y (m)
Syarat
∆m
(m)
Ket.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
5
4
4
4
0.06941
0.06115
0.05604
0.05697
0.04852
0.04386
0.03984
0.03603
0.03419
0.02873
0.02521
0.02308
0.01876
0.01565
0.01279
0.01006
0.00758
0.00529
0.00341
0.00068
0.00086
0.00087
0.00825
0.00511
0.00093
0.00845
0.00466
0.00402
0.00381
0.00185
0.00545
0.00352
0.00213
0.00432
0.00311
0.00286
0.00273
0.00248
0.00229
0.00188
0.00273
0.00018
0.00001
0.00087
0.04623
0.02864
0.00520
0.04732
0.02610
0.02250
0.02131
0.01035
0.03053
0.01972
0.01194
0.02421
0.01743
0.01600
0.01527
0.01389
0.01284
0.01055
0.01528
0.00101
0.00008
0.00488
0.05274
0.04686
0.04321
0.04022
0.03781
0.03446
0.03176
0.02875
0.02595
0.02326
0.02097
0.01805
0.01551
0.01307
0.01072
0.00847
0.00644
0.00443
0.00310
0.00113
0.00110
0.00070
0.00588
0.00365
0.00300
0.00241
0.00334
0.00270
0.00301
0.00280
0.00269
0.00229
0.00292
0.00254
0.00244
0.00235
0.00225
0.00204
0.00201
0.00133
0.00197
0.00003
0.00040
0.00070
0.03295
0.02041
0.01678
0.01350
0.01872
0.01512
0.01685
0.01569
0.01508
0.01282
0.01635
0.01422
0.01366
0.01316
0.01261
0.01140
0.01124
0.00746
0.01100
0.00017
0.00227
0.00390
0.10
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.10
0.08
0.08
0.08
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Atap
10'
10
9'
9
8'
8
7'
7
6'
6
5'
5
4'
4
3'
3
2'
2
1
Base 1
Base 2
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
63 Berdasar kontrol batas layan dan batas ultimate pada tabel 4.18 dan tabel 4.19
nilai simpangan antar tingkat struktur gedung Apartement Tunning pada arah X
dan Y semua lantai aman karena tidak melampaui persyaratan yang telah
ditentukan.
4.6.4 Kontrol Partisipasi Massa
Menurut SNI 03-1726-2002 pasal 7.2.1 : bahwa perhitungan respon dinamik
struktur harus sedemikian rupa sehingga partisipasi massa dalam menghasilkan
respon total harus sekurang-kurangnya 90%.
Tabel 4.22 Hasil dari Modal Partisipasi Massa Rasio
Mode
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Period
2.399225
1.384889
1.358257
0.771548
0.365226
0.306689
0.288191
0.285746
0.280566
0.279496
0.272605
0.268143
0.261926
0.259921
0.257079
0.221981
0.181767
0.178486
0.125509
0.124227
0.088854
0.079865
UX
1.395E-06
73.15733
0.01623906
0.00015445
1.9104E-06
1.4466E-06
8.1726E-05
0.00036034
0.00394333
19.31069
2.3771E-05
2.3067E-07
5.2916E-08
1.5087E-05
5.424E-06
7.0921E-08
4.3928E-07
3.1492E-07
4.247831
0.00191971
3.8343E-05
1.699758
UY
0.000891
0.016881
72.72572
1.746978
0.232331
0.263217
1.918294
3.736089
2.206118
0.001225
3.314366
3.680833
0.323211
1.454346
0.087601
0.008084
0.121673
0.057709
0.002054
4.361525
0.008981
6.35E-05
UZ
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Sum UX
1.39E-06
73.15733
73.17357
73.17372
73.17373
73.17373
73.17381
73.17417
73.17812
92.4888
92.48882
92.48882
92.48882
92.48884
92.48885
92.48885
92.48885
92.48885
96.73668
96.73859
96.73863
98.43839
Sum UY
0.000891
0.017772
72.74349
74.49047
74.7228
74.98602
76.90431
80.6404
82.84652
82.84774
86.16211
89.84294
90.16615
91.6205
91.7081
91.71619
91.83786
91.89557
91.89762
96.25915
96.26813
96.26819
Sum UZ
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Pada tabel 4.20 menunjukkan bahwa mode ke 13 mampu memenuhi syarat
partisipasi massa (melampaui 90%) sesuai SNI 03-1726-2002 pasal 7.2.1.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
64 4.7. Grafik Kinerja Batas Layan dan Batas Ultimate
4.7.1 Grafik Kontrol Kinerja Batas Layan
Kinerja Batas Layan
Atap
10
9
8
Lantai
7
Syarat ∆s (m)
6
∆s antar tingkat Y (m) ∆s antar tingkat X (m) 5
4
3
2
Base 1
Base
0.0000
0.0025
0.0050
0.0075
0.0100
0.0125
0.0150
0.0175
0.0200
Simpangan (m)
Gambar 4.7 Grafik Kontrol Kinerja Batas Layan Arah X dan Arah Y
4.7.2 Grafik Kontrol Kinerja Batas Ultimate
Lantai
Kinerja Batas Ultimate
Atap
10
9
8
7
6
5
4
3
2
Base 1
Base
Syarat ∆m (m) ξ . ∆m antar tingkat Y (m) ξ . ∆m antar tingkat X (m) 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11
Simpangan (m)
Gambar 4.8 Grafik Kontrol Kinerja Batas Ultimate Arah X dan Arah Y
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
65
Dari
D
kedua grafik terssebut dapat ditarik kessimpulan baahwa simpanngan antar
tingkat
t
mem
menuhi syaraat sesuai SNI 03-1726-2002 pasal 8.1 dan pasal 8.2.
Struktur T
4.8
4 Grafik Simpangan
S
Terhadap Beeban Gempaa.
Pada
P
Etabs maksimum displacemeent dan mak
ksimum Storry drift akkibat beban
Gempa
G
dapaat dilihat melalui grafik.
4.8.1
4
Graffik Displaseement Akibat Beban Gempa
G
Arah
hX
Gambar 4.9 Displasem
ment Akibat Beban Gem
mpa Arah X
4.8.2
4
Graffik Displaseemen Akibatt Beban Gem
mpa Arah Y
Gambar 4.110 Displasem
ment Akibat Beban Gem
mpa Arah Y commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
66
4.8.3
4
Graffik Story Drrift Akibat B
Beban Gemp
pa Arah X
Gambar 4.11
4 Story Drift
D Akibat Beban
B
Gemppa Arah X
4.8.4
4
Graffik Story Drrift Akibat B
Beban Gemp
pa Arah Y
Gambar 4.12
4 Story Drift
D Akibat Beban
B
Gemppa Arah Y
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
67 4.9
Perbandingan Displasement Maksimum Analisis Pushover dengan
Analisis Respon Spektrum.
Menurut RSNI1726-10, batasan displacement untuk bangunan kategori resiko III
adalah
,
.
, dimana hsx adalah tinggi lantai dan ρ adalah faktor redundansi
dari RSNI 1726-10 sebesar 1,3. Maka displacement maksimum yang diijinkan
dilantai paling atas adalah
,
.
,
,
= 0,74423 m
Tabel 4.23 Displasement Maksimum Analisis Pushover dengan Analisis Respon
Spektrum
Lantai
∑H
(m)
UX
pushover
UX
Respon
Spektrum
UY
pushover
UY
Respon
Spektrum
Syarat
[(0,015 hx)/ρ]
Ket.
Base 2
Base 1
1
2
2'
3
3'
4
4'
5
5'
6
6'
7
7'
8
8'
9
9'
10
10'
Atap
4
8
12
17
19.5
22
24.5
27
29.5
32
34.5
37
39.5
42
44.5
47
49.5
52
54.5
57
59.5
64.5
0.00000
0.00000
0.00153
0.00000
0.00540
0.00756
0.00988
0.01240
0.01505
0.01787
0.02134
0.02378
0.02694
0.03115
0.03346
0.03681
0.04059
0.04456
0.05066
0.05102
0.05600
0.06254
0.00087
0.00086
0.00068
0.00341
0.00529
0.00758
0.01006
0.01279
0.01565
0.01876
0.02308
0.02521
0.02873
0.03419
0.03603
0.03984
0.04386
0.04852
0.05697
0.05604
0.06115
0.06941
0.00000
0.00000
0.00247
0.00432
0.00584
0.00792
0.01010
0.01243
0.01487
0.01736
0.01998
0.02288
0.02528
0.02790
0.03072
0.03345
0.03620
0.03921
0.04169
0.04451
0.04754
0.05335
0.00070
0.00110
0.00113
0.00310
0.00443
0.00644
0.00847
0.01072
0.01307
0.01551
0.01805
0.02097
0.02326
0.02595
0.02875
0.03176
0.03446
0.03781
0.04022
0.04321
0.04686
0.05274
0.04615
0.09231
0.13846
0.19615
0.22500
0.25385
0.28269
0.31154
0.34038
0.36923
0.39808
0.42692
0.45577
0.48462
0.51346
0.54231
0.57115
0.60000
0.62885
0.65769
0.68654
0.74423
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
Aman
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
68 4.10 Evaluasi Kinerja Struktur Menurut ATC-40
Menurut ATC-40, batasan rasio drift adalah sebagai berikut :
Tabel 4.24 Batasan rasio drift atap menurut ATC-40.
Perfomance Level
Parameter
Maksimum
Total Drift
Maksimum
Total
Inelastik
Drift
IO
Damage Control
LS
0.01
0.01 s.d 0.02
0.02
0.005
0.005 s.d 0.015
No
limit
Structural Stability
0.33
No limit
Sumber :Applied Technology Council, Seismic Evaluation and Retrofit Of Concrete Buildings,Report ATC-40,(Redwood
City:ATC,1996),Table 8-4,p.8-19
4.10.1 Kinerja gedung Menurut ATC- 40 untuk arah X
Maksimal Drift =
=
,
= 0,001076
,
Sehingga level kinerja gedung adalah Immediate Occupancy.
=
Maksimal In-elastic Drift =
,
– ,
,
= 0.001063
Level kinerja gedung Nonlinear adalah Immediate Occupancy.
4.10.2 Kinerja gedung Menurut ATC- 40 untuk arah Y
Maksimal Drift =
=
,
= 0,000818
,
Sehingga level kinerja gedung adalah Immediate Occupancy.
=
Maksimal In-elastic Drift =
,
– ,
,
= 0.000807
Level kinerja gedung Nonlinear adalah Immediate Occupancy.
Keterangan
Dt = displacement atap (paling atas)
D1 = displacement lantai 1 (lantai diatas penjepitan lateral)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
69 4.11. Grafik Displacement Maksimum
4.11.1 Grafik Displacement Maksimum Analisis Respon Spektrum
Kontrol Tingkat Ijin 10'
9'
8'
Lantai
7'
6'
Syarat [(0,015 hx)/ρ]
5'
UY Respon Spektrum
4'
UX Respon Spektrum
3'
2'
1
Base 2
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80
Simpangan (m)
Gambar 4.13 Grafik Displacement Maksimum Analisis Respon Spektrum
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
70 4.11.2 Grafik Perbandingan Displacement Maksimum Analisis Pushover
dengan Analisis Respon Spektrum
Grafik Hubungan Displasement Pushover dan Respon Spektrum 10'
9'
Lantai
8'
7'
Syarat [(0,015 hx)/ρ]
6'
UY Respon Spektrum
5'
UY pushover
4'
UX Respon Spektrum
UX pushover
3'
2'
1
Base 2
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
Simpangan (m)
0.60
0.70
0.80
Gambar 4.14 Grafik Displacement Maksimum Analisis Pushover dengan
Analisis Respon Spektrum
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Setelah melakukan analisis menggunakan metode respon spektrum pada bab 4,
maka penulis dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Simpangan antar tingkat (Drift) arah X dan Y dinyatakan aman terhadap
kinerja batas layan.
2. Simpangan antar tingkat (Drift) arah X dan Y dinyatakan aman terhadap
kinerja batas Ultimate.
3. Hasil dari displasement maksimum arah X didapat 0.06941 m dan arah Y
didapat 0.05274 sehingga masih memenuhi batas maksimum [(0,015hsx)/ρ] =
0.74423m.
4. Hasil dari displacement analisis pushover (statik) lebib besar dibandingkan
dengan analisa respon spectrum (dinamik).
5. Menurut ATC-40 level kinerja berdasarkan pushover (penelitian sebelumnya)
dengan Analisa statik arah X dan Y adalah Immediate Occupancy (IO)
sedangkan dengan Analisis Dinamik Respon Spektrum arah X dan Y level
Kinerja gedung adalah Immediate Occupancy (IO).
5.2 Saran
Penulis mempunyai beberapa saran, bila dimasa depan dilakukan penelitian
lanjutan :
1. Peraturan gempa yang digunakan adalah peraturan yang telah resmi sehingga
hasil analisis sesuai peraturan terbaru.
2. Analisis Respon Spektrum perlu dicoba pada gedung-gedung tinggi lainya
untuk mendalami perilaku seismik gedung bertingkat banyak.
commit to user
71