analisis kinerja struktur pada bangunan … · diharapkan bangunan mampu menerima gaya gempa pada...
TRANSCRIPT
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
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
Edy Purwanto, ST, MT NIP. 19680912 199702 1 001
Dosen Pembimbing II
Setiono, ST, MSc NIP. 19720224 199702 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
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
Ir. Bambang Santosa, MT NIP. 19590823 198601 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
4.9 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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiv
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xv
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Berat Tiap Lantai
Lampiran B Langkah ETABS V 9.50
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xvii
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xviii
SS = 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)
V i = 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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
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.
5
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
(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)
Δ
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
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.
Beban Statik Beban Impak Getaran Mesin Getaran Gempa
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
Tabel 2.1 Beban Hidup Pada Lantai Gedung No Lantai gedung Beban Satuan
1. Lantai dan tangga rumah tinggal, kecuali yang disebut dalam no 2. 200 Kg/m2
2. Lantai tangga rumah tinggal sederhana dan gudang-gudang tidak penting yang bukan untuk took, pabrik atau bengkel.
125 Kg/m2
3. Lantai sekolah, ruang kuliah, kantor, took, toserba, restoran, hotel, asrama, dan rumah sakit. 250 Kg/m2
4. Lantai ruang olah raga. 400 Kg/m2 5. Lantai dansa. 500 Kg/m2
6.
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.
400 Kg/m2
7. Panggung penonton dengan tempat duduk tidak tetap atau untuk penonton berdiri. 500 Kg/m2
8. Tangga, bordes tangga dan gang dari yang disebut dalam no 3. 300 Kg/m2
9. Tangga, bordes tangga dan gang dari yang disebut dalam no 4,5,6 dan 7. 500 Kg/m2
10. Lantai ruang pelengkap dari yang disebut dalam no 3,4,5,6 dan 7. 250 Kg/m2
11.
Lantai untuk pabrik, bengkel, gudang, perpustakaan, ruang arsip, took buku, took besi, ruang alat-alat dan ruang mesin harus direncanakan terhadap beban hidup yang ditentukan tersendiri dengan minimum.
400 Kg/m2
12. Lantai gedung parkir bertingkat :
Untuk lantai bawah Untuk lantai tinggkat lainnya
800 400
Kg/m2
Kg/m2
13. Balkon-balkon yang menjorok bebas keluar harus direncanakan terhadap beban hidup dari lantai yang berbatasan dengan minimum.
300 Kg/m2
Sumber : Peraturan pembebanan Indonesia untuk bangunan gedung (Standar Nasional Indonesia 1983.hal.11)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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 Beban Satuan
1 Baja 7850 Kg/m3 2 Batu alam 2600 Kg/m3
3 Batu belah, batu bulat, batu gunug ( berat tumpuk ) 1500 Kg/m3
4 Batu karang ( berat tumpuk ) 700 Kg/m3
5 Batu pecah 1450 Kg/m3
6 Besi tuang 7250 Kg/m3
7 Beton ( 1 ) 2200 Kg/m3
8 Beton bertulang ( 2 ) 2400 Kg/m3
9 Kayu ( kelas 1 ) ( 3 ) 1000 Kg/m3
10 Kerikil, koral (kering udara sampai lembab, tanpa diayak) 1650 Kg/m3
11 Pasangan bata merah 1700 Kg/m3
12 Pasangan batu belah, batu bulat, batu gunung 2200 Kg/m3
13 Pasangan batu cetak 2200 Kg/m3
14 Pasangan batu karang 1450 Kg/m3
15 Pasir ( kering udara sampai lembab ) 1600 Kg/m3
16 Pasir ( jenuh air ) 1800 Kg/m3
17 Pasir kerikil, koral ( kering udara sampai lembab ) 1850 Kg/m3
18 Tanah, lempung dan lanau (kering udara sampai lembab) 1700 Kg/m3
19 Tanah, lempung dan lanau ( basah ) 2000 Kg/m3
20 Timah hitam ( timbel ) 1140 Kg/m3
Sumber : Peraturan pembebanan Indonesia untuk bangunan gedung (Standar Nasional Indonesia 1983)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
Tabel 2.3 Berat Sendiri Komponen Gedung No Komponen gedung Beban Satuan 1 Adukan, per cm tebal :
Dari semen Dari kapur, semen merah atau tras
21 17
Kg/m2 Kg/m2
2 Aspal, termasuk bahan-bahan mineral penambah, per cm tebal
14 Kg/m2
3 Dinding pasangan bata merah : Satu batu Setengah batu
450 250
Kg/m2 Kg/m2
4 Dinding pasangan batako : Berlubang :
Tebal dinding 20 cm ( HB 20 ) Tebal dinding 10 cm ( HB 10 )
Tanpa lubang Tebal dinding 15 cm Tebal dinding 10 cm
200 120
300 200
Kg/m2 Kg/m2
Kg/m2
Kg/m2 5 Langit-langit dan dinding ( termasuk rusuk-rusuknya,
tanpa penggantung langit-langit atau pengaku ), terpadu dari :
Semen asbes ( eternity dan bahan lain sejenis ), dengan tebal maksimum 4mm.
Kaca, dengan tebal 3-4 mm.
11 10
Kg/m2 Kg/m2
6 Penggantung langit-langit ( dari kayu ), dengan bentang maksimum 5 m dan jarak s.k.s. minimum 0,80 m.
40
Kg/m2
7 Penutup atap genting dengan reng dan usuk / kaso per m2 bidang atap.
50
Kg/m2
8 Penutup atap sirap dengan reng dan usuk / kaso, per m2 bidang atap.
40
Kg/m2
9 Penutup atap seng gelombang ( BWG 24 ) tanpa gording 10 Kg/m2
10 Penutup lantai dari ubin semen Portland, teraso dan beton, tanpa adukan, per cm tebal.
21
Kg/m2
11 Semen asbes gelombang ( tebal 5 mm ) 11 Kg/m2
12 Ducting AC dan penerangan 30,6 Kg/m2 Sumber : Peraturan pembebanan Indonesia untuk bangunan gedung (Standar Nasional Indonesia 1983.hal.11-12)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
Gambar 2.3. Defleksi Lateral Sumber : Mc. Cormac (1981)
L L
HH
F
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
Dilanjutkan
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
I
Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam kategori resiko I,II,IV II
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
Lanjutan
Dilanjutkan
Jenis Pemanfaatan 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 sehari-hari bila terjadi kegagalan, termasuk tetapi tidak dibatasi untuk :
- 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.
III
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
LanjutanJenis Pemanfaatan 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
IV
Fasilitas pembangkit energi yang tidak memasok energi untuk kebutuhan nasional dapat dimasukkan kedalam kategori resiko II
Sumber : RSNI 2010
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
Tabel 2.5 Faktor Keutamaan I untuk Berbagai Kategori Gedung dan Bangunan
Kategori Resiko Banguan Ie I atau II 1,0
III 1,25 IV 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 Koefisien Modifikasi Respon (R)
C. Sistem Rangka Penahan Momen 1. Rangka momen baja khusus 8 2. Rangka momen rangka batang baja khusus 7 3. Rangka momen baja menengah 4,5 4. Rangka momen baja biasa 3,5 5. Rangka momen beton bertulang khusus 8 6. Rangka momen beton bertulang menengah 5 7. Rangka momen beton bertulang biasa 3 8. Rangka momen baja dan beton komposit khusus 8 9. Rangka momen komposit menengah 5 10. Rangka momen terkekang posisi komposit 6 11. Rangka momen komposit biasa 3 12. Rangka momen Cold Form khusus dengan baut 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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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 03-1726-
2002). 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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
Tabel 2.7 Jenis-jenis tanah berdasar RSNI 1726-2010
Kelas Lokasi
Profil Tanah (deskrpsi umum)
Sifat tanah rata-rata untuk 30 m teratas Kecepatan
rambat gelombang
(m/s)
N SPT (cohesionles soil layers)
Kuat geser niralir (KPa)
A Hard Rock >1500 Diasumsikan tidak ada di Indonesia B Rock 760 – 1500
C Very Dense Soil and Soft Rock
(Tanah Keras)
360 – 760 (≥ 350) > 50 > 100
D Stiff Soil Profile (Tanah Sedang)
180-360 (175-350) 15 - 50 50 - 100
E Soft Soil Profile (Tanah Lunak)
< 180 (<175) < 15 < 50
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 Class Ss ≤ 0,25 Ss = 0,5 Ss = 0,75 Ss = 1,0 Ss ≥ 1,20
A 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 B 1 1 1 1 1 C 1.2 1.2 1.1 1 1 D 1.6 1.4 1.2 1.1 1 E 2.5 1.7 1.2 0.9 0.9 F Lihat Pasal 4.5
Catatan : Gunakan interpolasi linier untuk angka tengah Ss Sumber : RSNI (2010)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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 S1 = 0.2 S1 = 0.3 S1 = 0.4 S1 > 0.5 A 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 B 1 1 1 1 1 C 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 D 2.4 2 1.8 1.6 1.5 E 3.5 3.2 2.8 2.4 2.4 F 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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
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)
KDG : A
B
C
D
E
F
Resiko gempa meningkat.
Persyaratan desain dan detailing gempa meningkat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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 Tingkat Resiko Kegempaan
RSNI 1726-10
Rendah Menengah Tinggi
KDG
A,B
KDG
C
KDG
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 unsur-
unsur 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%.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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 R03,0 kali tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm,
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
b. Untuk struktur gedung tidak beraturan :
ξ = SkalaFaktor
7,0 R (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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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
Sistem Struktur Dual System
Wall-frame beton bertulang
Fungsi gedung apartemen
Jumlah Lantai 10
Luas lantai tipikal 1305.9202 m2
Tinggi lantai tipikal 5 m
Tinggi Maksimum gedung
52.5 m
Jumlah lantai basemen 3
Tinggi lantai tipikal basemen
4 m
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
35
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
Tampak Apartemen Tuning dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1. Tampak Apartemen Tuning Sumber : Astuning Hariri, 2008
Denah gedung dapat dilihat pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2. Denah Apartemen Tuning
Sumber : Astuning Hariri, 2008
GEDUNG A GEDUNG B
GEDUNG C
A
B
C
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
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, masing-
masing 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.
Sumbu Lokal 1
Sumbu Lokal 3
Sumbu Lokal 2
Sumbu Lokal 3
Sumbu Lokal 2
Sumbu Lokal 1
Sumbu Z Global Sumbu Y Global
Sumbu X Global
Arah Putar Sumbu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
41
3.2.6 Diagram Alir Pembuatan Grafik Respon Spektrum
Gambar 3.4. Diagram alir pembuatan respon spektrum
Mulai
Menentukan Kategori Resiko Bangunan (KRB)
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
Menentukan SS dan S1 (Gambar 2.4 dan gambar 2.54)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
Gambar 3.5. Diagram alir analisis respon spektrum
Hasil analisis struktur : 1.Displacement 2. Drift 3.Base Shear
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)
Menentukan nilai maksimum displacement dan drift
Analisis struktur dengan program ETABS 9.5
Mulai
Selesai
Out Put 1. Grafik hubungan antara Displacement
dengan ketinggian bangunan. 2. Grafik hubungan antara drift dengan tinggi
per lantai
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
43
-1200
-800
-400
± 000
+500+750
+1500+1750
+1000+1250
+2000+2250
+2500+2750
+3000+3250
+3500+3750
+4000+4250
+4500+4750
+5250
BASEMENT 3
BASEMENT 2
BASEMENT 1
LANTAI 1
LANTAI 2LANTAI 2'
LANTAI 3LANTAI 3'
LANTAI 4LANTAI 4'
LANTAI 5LANTAI 5'
LANTAI 6LANTAI 6'
LANTAI 7LANTAI 7'
LANTAI 8LANTAI 8'
LANTAI 9LANTAI 9'
LANTAI10LANTAI 10'
KORIDOR + 7.75
TURUN
9.80
BALKON+ 7.70
R. MAKAN &
PANTRY+ 7.75
R. TIDUR&
R. DUDUK+ 7.75
KM/WC+ 7.70
10.00
10.00
TURUN
5.00
10.00
10.00
10.00
10.00
5.00 NAIK
TURUN
R. AHU+ 5.00
TURUN
2.039.80 10.00 10.00
5.00
10.00
10.00
10.00
10.00
5.00
NAIK
R. TIDUR&
R. DUDUK+ 5.00
BALKON+ 4.95
KM/WC+ 4.95
R. MAKAN &
PANTRY+ 5.00
KORIDOR + 5.00
NAIK
NAIK
R. AHU+ 5.00
NAIK
TURUN
KM/WC+4.95
TURUN
LANTAI 2 LANTAI 2'
BAB 4
PEMBAHASAN
4.1. Denah Apartemen Tuning
Keterangan: Basement 1-3 Lantai 1 Lantai 2-16
Gambar 4.1. Denah Apartemen Tuning
Sumber : Astuning Hariri (2008)
Gambar 4.2 Gambar denah lantai 2 dan lantai 2’ Sumber : Astuning Hariri (2008)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
44
4.2.Konfigurasi Gedung
Tabel 4.1 Konfigurasi Gedung
No, Lantai Tinggi
Bangunan (m)
No, Lantai Tinggi
Bangunan (m)
1 Basement 3 0 13 Lantai 6 37 2 Basement 2 4 14 Lantai 6' 39,5 3 Basement 1 8 15 Lantai 7 42 4 Lantai 1 12 16 Lantai 7' 44,5 5 Lantai 2 17 17 Lantai 8 47 6 Lantai 2' 19,5 18 Lantai 8' 49,5 7 Lantai 3 22 19 Lantai 9 52 8 Lantai 3' 24,5 20 Lantai 9' 54,5 9 Lantai 4' 27 21 Lantai 10 57,5 10 Lantai4' 29,5 22 Lantai 10' 59,5 11 Lantai 5 32 23 Atap 64,5 12 Lantai 5' 34,5
4.3 Spesifikasi Material 4.3.1 MutuBeton
Tabel 4.2 Mutu Beton Gedung B Apartemen Tunning
Fungsi
Mutu Beton
Gedung B
f’c Ec*)
MPa MPa
Balok
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
Kolom
Kolom 45 31528,6
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
45
Wall
Corewall 40 29725,4
Shearwall lift 40 29725,4
Pelat
Pelat lantai 35 27805,6
Pelat atap 35 27805,6
Pelat basemen 35 27805,6
Ground slab 35 27805,6
Dinding Penahan Tanah
Dinding 35 27805,6
Pondasi
PondasiBorpile 30 25742,9
*) cf' 4700 Ec=
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
Tebal pelat basement dan semi basement, t = 13 cm
Tebal Pelat tipikal t = 12 cm
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
46
4.3.3.2 Balok
Tipe balok yang dipakai sebagai berikut:
Tabel 4.3 Tipe Balok
No Tipe Dimensi (mm) 1 Balok Induk 400/900 2 BalokAnak 300/500 3 Balok di dalam core wall 300/500 4 Balok Prategang 400/800~400/13005 Balok Dinding Basement 400/600
4.3.3.3 Kolom
Tipe kolom yang dipakai sebagai berikut :
Tabel 4.4 Tipe Kolom
No Tipe Dimensi (mm)1 Kolom A 800/800 2 Kolom B 600/600 3 Kolom C 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
Koefisien Reduksi Beban Mati = 0,9
(Sumber : SNI 03-1727-1989 halaman 5&6)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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 Lantai Beban mati (ton) Beban hidup (ton) Berat total (ton) 1 basement 2 11271,275 ton 1053,4848 ton 12324,7598 ton2 basement 1 8150,1323 ton 1089,1344 ton 9239,2667 ton3 lantai 1 5590,3180 ton 114,6840 ton 5705,0020 ton4 lantai 2 897,8899 ton 36,1695 ton 934,0594 ton5 lantai 2' 1011,7594 ton 45,0855 ton 1056,8449 ton6 lantai 3 907,0094 ton 36,1695 ton 943,1789 ton7 lantai 3' 1063,0779 ton 45,0855 ton 1108,1634 ton8 lantai 4 907,0094 ton 36,1695 ton 943,1789 ton9 lantai 4' 1078,5744 ton 45,0855 ton 1123,6599 ton10 lantai 5 958,9083 ton 46,8319 ton 1005,7401 ton11 lantai 5' 1082,9779 ton 45,3555 ton 1128,3334 ton12 lantai 6 869,8915 ton 46,7700 ton 916,6615 ton13 lantai 6' 789,1157 ton 45,2261 ton 834,3418 ton14 lantai 7 884,8499 ton 44,1308 ton 928,9807 ton15 lantai 7' 917,3420 ton 45,9758 ton 963,3177 ton16 lantai 8 996,2920 ton 53,1026 ton 1049,3947 ton17 lantai 8' 980,6772 ton 45,1324 ton 1025,8096 ton18 lantai 9 948,5035 ton 57,2355 ton 1005,7390 ton19 lantai 9' 744,7605 ton 43,9245 ton 788,6850 ton20 lantai 10 937,6775 ton 55,7370 ton 993,4145 ton21 lantai 10' 975,6943 ton 38,7375 ton 1014,4318 ton22 lantai 11 1042,1601 ton 13,2592 ton 1055,4192 ton
jumlah 45368,1856 ton
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
48
Tabel 4.6. Massa Bangunan
No. lantai Berat
Bangunan (Ton.f)
g (m/s2)
Massa Bangunan
1 basement 2 12324.7598 9,81 1256.34662 basement 1 9239.2667 9,81 941.82133 lantai 1 5705.0020 9,81 581.54964 lantai 2 934.0594 9,81 95.21505 lantai 2' 1056.8449 9,81 107.73146 lantai 3 943.1789 9,81 96.14467 lantai 3' 1108.1634 9,81 112.96268 lantai 4 943.1789 9,81 96.14469 lantai 4' 1123.6599 9,81 114.542310 lantai 5 1005.7401 9,81 102.521911 lantai 5' 1128.3334 9,81 115.018712 lantai 6 916.6615 9,81 93.441513 lantai 6' 834.3418 9,81 85.050114 lantai 7 928.9807 9,81 94.697315 lantai 7' 963.3177 9,81 98.197516 lantai 8 1049.3947 9,81 106.971917 lantai 8' 1025.8096 9,81 104.567718 lantai 9 1005.7390 9,81 102.521819 lantai 9' 788.6850 9,81 80.396020 lantai 10 993.4145 9,81 101.265521 lantai 10' 1014.4318 9,81 103.407922 ATAP 1055.4192 9,81 107.5861
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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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 2215288.2232 basement 1 9187.5000 4350000.7230 11234731.6344 1684722.7493 lantai 1 6323.5000 3555229.3288 7888133.5522 1052405.0914 lantai 2 608.5000 58772.3333 22397.4212 12701.0355 lantai 2' 608.2000 101275.5208 19241.2585 21347.3206 lantai 3 608.5000 58772.3333 22397.4212 12825.0397 lantai 3' 608.2000 101275.5208 19241.2585 22383.9088 lantai 4 608.5000 58772.3333 22397.4212 12825.0399 lantai 4' 608.2000 101275.5208 19241.2585 22696.92210 lantai 5 653.1250 61190.4505 25794.3336 13654.12111 lantai 5' 608.5000 101275.5208 19241.2585 22791.32312 lantai 6 651.3400 61093.7258 23353.5657 12114.84813 lantai 6' 585.0350 95018.2507 15556.1760 16074.88414 lantai 7 616.1500 59186.8677 18718.8552 11973.48515 lantai 7' 618.4700 92271.2098 14087.1565 17172.19416 lantai 8 738.6750 47510.8161 12699.5424 8719.42117 lantai 8' 607.2250 84697.0380 11906.4054 16635.68618 lantai 9 801.5000 43287.8542 15025.5574 7459.01119 lantai 9' 590.0000 73666.6667 11156.1052 11558.32820 lantai 10 756.7000 91714.5208 27735.2269 15985.38021 lantai 10' 519.4000 52570.7257 30751.6496 16588.74522 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 = 0,123 ton/m2
Beban Hidup = 250 kg/m2 = 0,25 ton/m2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
50
2. Pelat Basemen 1 dan 2
Beban Mati
Berat spesi tulangan
Instalasi listrik, dll
=
=
21
30
Kg/m2
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
Berat urugan pasir bawah keramik
=
=
50
48
kg/m2
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 = 0,173 ton/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) Nilai SPT 2 14 4 17 6 20 8 48 10 > 60 12 35 14 36 16 37 18 44 20 56
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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
Gambar 4.3 Respon Spektrum Gedung B Apartemen Tunning
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
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
spectra respon
se acceleration (g)
Periode T (sec)
Respon Spektrum
Respon Spektrum
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
Gambar 4.4 Data tanah
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
0
-4
-10
-6
-14
-20
M.A.T
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
54
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. Beban-
beban ke atas lainnya harus diperhitungkan dalam desain tersebut.
Gambar 4.6 Beban uplift
0
-4
-8
-6
-12
-10
Ka = tan2(45-25,06/2) = 0,4049
Ka = tan2(45-19,81/2) = 0,4938
Ka = tan2(45-19,81/2) = 0,4938
Ka = tan2(45-19,81/2) = 0,4938
Ka = tan2(45-29,01/2) = 0,5889
Pa = 16x4x0,4049 = 25,915 kN/m2
Pa = 5,95x2x0,4938 = 5,876 kN/m2
Pa = (5,95-1)x2x0,4938 = 4,889 kN/m2
Pa = (5,71-1)x2x0,5889 = 5,548 kN/m2
Pa = (5,95-1)x2x0,4938 = 4,889 kN/m2
Pw= 1x6 = 6 kN/m2
25,915
25,915
25,915
25,915
25,915
5,876
5,876
5,876
4,889
4,889 4,889
Ground Slab
Uplift Pw = 1x6 = 6 kN/m2
El = ‐12 m
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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. Lantai UX (m) UY (m) UX (m) UX (m)1 Atap 0.06941 0.05274 0.00825 0.005882 10' 0.06115 0.04686 0.00511 0.003653 10 0.05604 0.04321 0.00093 0.003004 9' 0.05697 0.04022 0.00845 0.002415 9 0.04852 0.03781 0.00466 0.003346 8' 0.04386 0.03446 0.00402 0.002707 8 0.03984 0.03176 0.00381 0.003018 7' 0.03603 0.02875 0.00185 0.002809 7 0.03419 0.02595 0.00545 0.0026910 6' 0.02873 0.02326 0.00352 0.0022911 6 0.02521 0.02097 0.00213 0.0029212 5' 0.02308 0.01805 0.00432 0.0025413 5 0.01876 0.01551 0.00311 0.0024414 4' 0.01565 0.01307 0.00286 0.0023515 4 0.01279 0.01072 0.00273 0.0022516 3' 0.01006 0.00847 0.00248 0.0020417 3 0.00758 0.00644 0.00229 0.0020118 2' 0.00529 0.00443 0.00188 0.0013319 2 0.00341 0.00310 0.00273 0.0019720 1 0.00068 0.00113 0.00018 0.0000321 Base 1 0.00086 0.00110 0.00001 0.0004022 Base 2 0.00087 0.00070 0.00087 0.00070
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
56
4.5.2 Hasil Analisis Base Shear akibat Beban Kombinasi
Tabel 4.10 Base Shear Terbesar
Lantai Vx (kN) Vy (kN) Story 1 1544558.350 85459.750Base 1 26919.510 39550.910Base 2 307112.580 19932.120Base 10038.770 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 = = ,,
= 0,1756
V1= .
. Wt =, , x 453681,856= 12444,8256 kN
V > 0,80 V1 …….( SNI 03-1726-2002 Pasal 7.1.3)
Vx = 1024343.47 kN > 0,8 . 12444,8256 Vx = 1024343.47 kN > 9955,86 kN …………………( Memenuhi Syarat )
Vy = 57421.342 kN > 0,8 . 12444,8256
Vy = 57421.342 kN > 9955,86 kN …………………( Memenuhi Syarat )
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
57
Tabel 4.11 Evaluasi beban gempa arah X dan arah Y
Lantai Vx (kN) Vy (kN) Syarat (kN) Ket Story 1 1024343.476 57421.342 9955.86 Aman Basement 1 18491.347 27463.299 9955.86 Aman Basement 2 203567.886 14227.075 9955.86 Aman Basement 6828.315 7019.228 9955.86 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 = ,
, = 1,4580
arah Y = ,
, = 0,4598
Tabel 4.12 Faktor Skala
Skala 1 Skala 2 Respon
sektrum x 1.5328 1.4580 2.2349 0.4598 1.4580 0.6704
Respon sektrum y
0.4598 1.4184 0.6522 1.5328 1.4184 2.1741
Tabel 4.13 Evaluasi beban gempa arah X dan arah Y
Lantai Vx (kN) Vy (kN) Syarat (kN) Ket
Story 1 1451216.620 80441.160 9955.86 Aman Base 1 25225.020 37387.290 9955.86 Aman Base 2 288495.840 18910.660 9955.86 Aman Base 9377.350 9666.570 9955.86 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 = ,,
= 1,0617
arah Y = ,,
= 1,0299
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
58
Tabel 4.14 Faktor Skala
Skala 2 Skala 3 Respon
sektrum x 2.2349 1.0617 2.37270.6704 0.7118
Respon sektrum y
0.6522 1.0299 0.67172.1741 2.2391
Tabel 4.15 Evaluasi beban gempa arah X dan arah Y
Lantai Vx (kN) Vy (kN) Syarat (kN) Ket
Story 1 1494483.010 82774.360 9955.86 Aman Base 1 26546.650 38393.140 9955.86 Aman Base 2 297103.850 19385.420 9955.86 Aman Base 9877.630 9934.960 9955.86 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 = ,,
= 1,0617
arah Y = ,,
= 1,0299
Tabel 4.16 Faktor Skala
Skala 3 Skala 4 Respon
sektrum x 2.3727 1.0079 2.3915 0.7118 0.7174
Respon sektrum y
0.6717 1.0021 0.6731 2.2391 2.2439
Tabel 4.17 Evaluasi beban gempa arah X dan arah Y
Lantai Vx (kN) Vy (kN) Syarat (kN) Ket Story 1 1497677.490 82946.670 9955.860629 Aman Base 1 26726.950 38467.390 9955.860629 Aman Base 2 297739.290 19420.450 9955.860629 Aman Base 9945.940 9954.710 9955.860629 Tidak Aman
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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 = ,,
= 1,0617
arah Y = ,,
= 1,0299
Tabel 4.18 Faktor Skala
Skala 4 Skala 5 Respon
sektrum x 2.3915 1.0010 2.3939 0.7174 0.7181
Respon sektrum y
0.6731 1.0001 0.6732 2.2439 2.2441
Tabel 4.19 Evaluasi beban gempa arah X dan arah Y
Lantai Vx (kN) Vy (kN) Syarat (kN) Keterangan Story 1 1544558.350 85459.750 9955,86 Aman Basement 1 26919.510 39550.910 9955,86 Aman Basement 2 307112.580 19932.120 9955,86 Aman Basement 10038.770 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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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’ < 0,03 H atap
0,06941 – 0,06115 < ,
5
0.00825 m < 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)
∆s arah Y (m)
∆s antar
tingkat Y (m)
Syarat ∆s (m)
(0.03/R)*H Ket.
1 Atap 5 0.06941 0.00825 0.05274 0.00588 0.01765 Aman 2 10' 2.5 0.06115 0.00511 0.04686 0.00365 0.00882 Aman 3 10 2.5 0.05604 0.00093 0.04321 0.00300 0.00882 Aman 4 9' 2.5 0.05697 0.00845 0.04022 0.00241 0.00882 Aman 5 9 2.5 0.04852 0.00466 0.03781 0.00334 0.00882 Aman 6 8' 2.5 0.04386 0.00402 0.03446 0.00270 0.00882 Aman 7 8 2.5 0.03984 0.00381 0.03176 0.00301 0.00882 Aman 8 7' 2.5 0.03603 0.00185 0.02875 0.00280 0.00882 Aman9 7 2.5 0.03419 0.00545 0.02595 0.00269 0.00882 Aman 10 6' 2.5 0.02873 0.00352 0.02326 0.00229 0.00882 Aman 11 6 2.5 0.02521 0.00213 0.02097 0.00292 0.00882 Aman12 5' 2.5 0.02308 0.00432 0.01805 0.00254 0.00882 Aman 13 5 2.5 0.01876 0.00311 0.01551 0.00244 0.00882 Aman 14 4' 2.5 0.01565 0.00286 0.01307 0.00235 0.00882 Aman 15 4 2.5 0.01279 0.00273 0.01072 0.00225 0.00882 Aman16 3' 2.5 0.01006 0.00248 0.00847 0.00204 0.00882 Aman 17 3 2.5 0.00758 0.00229 0.00644 0.00201 0.00882 Aman 18 2' 2.5 0.00529 0.00188 0.00443 0.00133 0.00882 Aman19 2 5 0.00341 0.00273 0.00310 0.00197 0.01765 Aman 20 1 4 0.00068 0.00018 0.00113 0.00003 0.01412 Aman 21 Base 1 4 0.00086 0.00001 0.00110 0.00040 0.01412 Aman 22 Base 2 4 0.00087 0.00087 0.00070 0.00070 0.01412 Aman
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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 = = ,,
= 0,1756
V1= .
. Wt =, , x 453681,856= 12444,8256 kN
V > 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 …………………( Memenuhi Syarat )
Vy = 85459,75 kN > 0,8 . 12444,8256
Vy = 85459,75 kN > 9955,86 kN …………………( Memenuhi Syarat )
Mencari Faktor Skala
Faktor skala (FS) = , > 1 ……………( SNI 03-1726-2002 Pasal 7.2.3)
FSx = , ,
, = 0,00645 diambil 1
FSy = , ,
, = 0,1165 diambil 1
Untuk Gedung Tidak Beraturan
ξ = ,
……………………( SNI 03-1726-2002 Pasal 8.2.1)
ξx = ξy = ,
= , ,
= 5,60
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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 …..( SNI 03-1726-2002 Pasal 8.2.1 & 8.2.2)
5,60 x 0,00506 m < 0,02 . 5 m
0,02592 m < 0,1 m …………………………( 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 Atap 5 0.06941 0.00825 0.04623 0.05274 0.00588 0.03295 0.10 Aman 2 10' 2.5 0.06115 0.00511 0.02864 0.04686 0.00365 0.02041 0.05 Aman 3 10 2.5 0.05604 0.00093 0.00520 0.04321 0.00300 0.01678 0.05 Aman 4 9' 2.5 0.05697 0.00845 0.04732 0.04022 0.00241 0.01350 0.05 Aman 5 9 2.5 0.04852 0.00466 0.02610 0.03781 0.00334 0.01872 0.05 Aman 6 8' 2.5 0.04386 0.00402 0.02250 0.03446 0.00270 0.01512 0.05 Aman 7 8 2.5 0.03984 0.00381 0.02131 0.03176 0.00301 0.01685 0.05 Aman 8 7' 2.5 0.03603 0.00185 0.01035 0.02875 0.00280 0.01569 0.05 Aman 9 7 2.5 0.03419 0.00545 0.03053 0.02595 0.00269 0.01508 0.05 Aman
10 6' 2.5 0.02873 0.00352 0.01972 0.02326 0.00229 0.01282 0.05 Aman11 6 2.5 0.02521 0.00213 0.01194 0.02097 0.00292 0.01635 0.05 Aman 12 5' 2.5 0.02308 0.00432 0.02421 0.01805 0.00254 0.01422 0.05 Aman 13 5 2.5 0.01876 0.00311 0.01743 0.01551 0.00244 0.01366 0.05 Aman14 4' 2.5 0.01565 0.00286 0.01600 0.01307 0.00235 0.01316 0.05 Aman 15 4 2.5 0.01279 0.00273 0.01527 0.01072 0.00225 0.01261 0.05 Aman 16 3' 2.5 0.01006 0.00248 0.01389 0.00847 0.00204 0.01140 0.05 Aman17 3 2.5 0.00758 0.00229 0.01284 0.00644 0.00201 0.01124 0.05 Aman 18 2' 2.5 0.00529 0.00188 0.01055 0.00443 0.00133 0.00746 0.05 Aman 19 2 5 0.00341 0.00273 0.01528 0.00310 0.00197 0.01100 0.10 Aman 20 1 4 0.00068 0.00018 0.00101 0.00113 0.00003 0.00017 0.08 Aman 21 Base 1 4 0.00086 0.00001 0.00008 0.00110 0.00040 0.00227 0.08 Aman 22 Base 2 4 0.00087 0.00087 0.00488 0.00070 0.00070 0.00390 0.08 Aman
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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 Period UX UY UZ Sum UX Sum UY Sum UZ1 2.399225 1.395E-06 0.000891 0 1.39E-06 0.000891 0 2 1.384889 73.15733 0.016881 0 73.15733 0.017772 0 3 1.358257 0.01623906 72.72572 0 73.17357 72.74349 0 4 0.771548 0.00015445 1.746978 0 73.17372 74.49047 0 5 0.365226 1.9104E-06 0.232331 0 73.17373 74.7228 0 6 0.306689 1.4466E-06 0.263217 0 73.17373 74.98602 0 7 0.288191 8.1726E-05 1.918294 0 73.17381 76.90431 0 8 0.285746 0.00036034 3.736089 0 73.17417 80.6404 0 9 0.280566 0.00394333 2.206118 0 73.17812 82.84652 0 10 0.279496 19.31069 0.001225 0 92.4888 82.84774 0 11 0.272605 2.3771E-05 3.314366 0 92.48882 86.16211 0 12 0.268143 2.3067E-07 3.680833 0 92.48882 89.84294 0 13 0.261926 5.2916E-08 0.323211 0 92.48882 90.16615 0 14 0.259921 1.5087E-05 1.454346 0 92.48884 91.6205 0 15 0.257079 5.424E-06 0.087601 0 92.48885 91.7081 0 16 0.221981 7.0921E-08 0.008084 0 92.48885 91.71619 0 17 0.181767 4.3928E-07 0.121673 0 92.48885 91.83786 0 18 0.178486 3.1492E-07 0.057709 0 92.48885 91.89557 0 19 0.125509 4.247831 0.002054 0 96.73668 91.89762 0 20 0.124227 0.00191971 4.361525 0 96.73859 96.25915 0 21 0.088854 3.8343E-05 0.008981 0 96.73863 96.26813 0 22 0.079865 1.699758 6.35E-05 0 98.43839 96.26819 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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
64
4.7. Grafik Kinerja Batas Layan dan Batas Ultimate 4.7.1 Grafik Kontrol Kinerja Batas Layan
Gambar 4.7 Grafik Kontrol Kinerja Batas Layan Arah X dan Arah Y
4.7.2 Grafik Kontrol Kinerja Batas Ultimate
Gambar 4.8 Grafik Kontrol Kinerja Batas Ultimate Arah X dan Arah Y
0.0000 0.0025 0.0050 0.0075 0.0100 0.0125 0.0150 0.0175 0.0200
Base
Base 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Atap
Simpangan (m)
Lantai
Kinerja Batas Layan
Syarat ∆s (m)
∆s antar tingkat Y (m) ∆s 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
Base
Base 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Atap
Simpangan (m)
Lantai
Kinerja Batas Ultimate
Syarat ∆m (m)
ξ . ∆m antar tingkat Y (m) ξ . ∆m antar tingkat X (m)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
D
t
4
P
G
4
4
Dari kedua
tingkat mem
4.8 Grafik S
Pada Etabs
Gempa dapa
4.8.1 Graf
4.8.2 Graf
grafik ters
menuhi syara
Simpangan
maksimum
at dilihat me
fik Displase
Gambar 4
fik Displase
Gambar 4.1
sebut dapat
at sesuai SN
Struktur T
displaceme
lalui grafik.
ement Akib
.9 Displasem
emen Akibat
10 Displasem
ditarik kes
I 03-1726-2
Terhadap Be
ent dan mak
at Beban G
ment Akibat
t Beban Gem
ment Akibat
simpulan ba
002 pasal 8.
eban Gempa
ksimum Stor
Gempa Arah
Beban Gem
mpa Arah Y
Beban Gem
ahwa simpan
1 dan pasal
a.
ry drift ak
h X
mpa Arah X
Y
mpa Arah Y
65
ngan antar
8.2.
kibat beban
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
4
4.8.3 Graf
4.8.4 Graf
fik Story Dr
Gambar 4
fik Story Dr
Gambar 4
rift Akibat B
4.11 Story D
rift Akibat B
4.12 Story D
Beban Gemp
Drift Akibat B
Beban Gemp
Drift Akibat B
pa Arah X
Beban Gemp
pa Arah Y
Beban Gemp
pa Arah X
pa Arah Y
66
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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 4 0.00000 0.00087 0.00000 0.00070 0.04615 Aman Base 1 8 0.00000 0.00086 0.00000 0.00110 0.09231 Aman
1 12 0.00153 0.00068 0.00247 0.00113 0.13846 Aman 2 17 0.00000 0.00341 0.00432 0.00310 0.19615 Aman 2' 19.5 0.00540 0.00529 0.00584 0.00443 0.22500 Aman 3 22 0.00756 0.00758 0.00792 0.00644 0.25385 Aman 3' 24.5 0.00988 0.01006 0.01010 0.00847 0.28269 Aman 4 27 0.01240 0.01279 0.01243 0.01072 0.31154 Aman 4' 29.5 0.01505 0.01565 0.01487 0.01307 0.34038 Aman 5 32 0.01787 0.01876 0.01736 0.01551 0.36923 Aman 5' 34.5 0.02134 0.02308 0.01998 0.01805 0.39808 Aman 6 37 0.02378 0.02521 0.02288 0.02097 0.42692 Aman 6' 39.5 0.02694 0.02873 0.02528 0.02326 0.45577 Aman 7 42 0.03115 0.03419 0.02790 0.02595 0.48462 Aman 7' 44.5 0.03346 0.03603 0.03072 0.02875 0.51346 Aman 8 47 0.03681 0.03984 0.03345 0.03176 0.54231 Aman8' 49.5 0.04059 0.04386 0.03620 0.03446 0.57115 Aman 9 52 0.04456 0.04852 0.03921 0.03781 0.60000 Aman 9' 54.5 0.05066 0.05697 0.04169 0.04022 0.62885 Aman 10 57 0.05102 0.05604 0.04451 0.04321 0.65769 Aman 10' 59.5 0.05600 0.06115 0.04754 0.04686 0.68654 Aman
Atap 64.5 0.06254 0.06941 0.05335 0.05274 0.74423 Aman
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
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.
Parameter Perfomance Level
IO Damage Control LS Structural Stability
Maksimum Total Drift 0.01 0.01 s.d 0.02 0.02 0.33
Maksimum Total
Inelastik Drift
0.005 0.005 s.d 0.015 No limit 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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
69
4.11. Grafik Displacement Maksimum
4.11.1 Grafik Displacement Maksimum Analisis Respon Spektrum
Gambar 4.13 Grafik Displacement Maksimum Analisis Respon Spektrum
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
Base 2
1
2'
3'
4'
5'
6'
7'
8'
9'
10'
Simpangan (m)
Lantai
Kontrol Tingkat Ijin
Syarat [(0,015 hx)/ρ]
UY Respon Spektrum
UX Respon Spektrum
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
70
4.11.2 Grafik Perbandingan Displacement Maksimum Analisis Pushover dengan Analisis Respon Spektrum
Gambar 4.14 Grafik Displacement Maksimum Analisis Pushover dengan
Analisis Respon Spektrum
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80
Base 2
1
2'
3'
4'
5'
6'
7'
8'
9'
10'
Simpangan (m)
Lantai
Grafik Hubungan Displasement Pushover dan Respon Spektrum
Syarat [(0,015 hx)/ρ]
UY Respon Spektrum
UY pushover
UX Respon Spektrum
UX pushover
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
71
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.