Analisis beban dorongstatik (stticpush overanalysis) pada struktur gedung, denganmenggunakancaraanalisis statik 2dimensiatau3 dimensilinier dannon linier,dimanapengaruhGempaRencanaterhadapstrukturgedung dianggap sebagaibeban-bebanstatikyang menangkappadapusatmassamasing-masing lantai,yang nilainyaditingkatkansecaraberangsurangsursampaimelampaui pembebananyangmenyebabkanterjadinyapelelehan (sendiplastis) pertama didalam strukturgedung,kemudiandenganpeningkatanbebanlebihlanjut mengalamiperubahanbentukelastoplastisyangbesarsampaimencapaikondisi di ambang keruntuhan.
a. Gaya Luar ( Gaya Gempa )
Bebangempanominal, yangnilainyaditentukanoleh3hal,yaituoleh besarnya probabilitas beban itu dilampaui dalam kurun waktu tertentu, oleh tingkat daktilitasstrukturyangmengalaminyadanolehkekuatanlebihyangterkandung
tersebutdalam kurunwaktuumur gedung50tahunadalah 10%dangempayang menyebabkannya disebut gempa rencana (dengan periode ulang 500 tahun), tingkatdaktilitasstrukturgedungdapatditetapkansesuai kebutuhansedangkan faktorkuatlebihf1 untukstrukturgedungumumnilainyaadalah1,6.Dengan demikian,bebangempanominaladalahbeban akibatpengaruhgemparencana yangmenyebabkanterjadinyapelelehanpertamadidalam strukturgedung, kemidian direduksi dengan faktor kuat lebih f1(SNI-1726-2002).
Gempabumiadalahfenomenagetaran yangdikaitkan
dengankejutanpadakerak bumi.Bebankejut
inidapatdisebabkanolehbanyakhal,tetapisalahsatu faktor yangutamaadalahbanturan pergesekankerakbumiyangmempengaruhi permukaanbumi.Lokasiterjadinya gesekaninidisebutfaultzones.Kejutanyang berkaitandenganbenturantersebut akanmenjalardalam bentukgelombang. Gelombanginimenyebabkanpermukaanbumi danbangunandiatasnya bergetar. Padasaatbangunanbergetar, timbulgaya-gaya pada strukturbangunankarena adanya kecenderungan massa bangunan untukmempertahankan dirinya dari gerakan sehinggagempabumimempunyaikecenderungan menimbulkangaya- gaya lateralpada struktur(Schodek,1992).
b. Gaya Akibat Beban Gravitasi 1.) Beban Mati
Bebanmatimerupakanbabangaya beratpadasuatuposisitertentu.Bebanini disebutdemikiankarena iabekerjaterusmenerusmenujuarahbumipadasaat strukturtelahberfungsi. Beratstrukturdianggapsebagaibebanmati,demikian pulasegalahalyangtertempelpadastrukturtersebutseperti pipa-pipa,saluran
26 listrik,saluranACdanpemanas,peralatan pencahayaan,penutuplantai, penutupatap,plafondgantung,yaknisegalamacamhalyangtetapberada pada tempatnya sepanjang umur struktur tersebut (Salmon dan Johnson,1992).
Bebanmatimerupakanbebanyangberasaldariberatsendirisemuabagian
darigedung yangbersifattetap, termasukdindingdansekatpemisah,kolom, balok, lantai,atap,penyelesaian,mesindanperalatan yamgmerupakan bagianm yangtidakterpisahkanndarigedung,yangnilaiseluruhnyaadalah sedemikian rupasehinggaprobabilitasuntuk dilampauinyadalamkurunwaktu tertentu terbataspadasuatupersentasetertentu. Padaumumnyaprobabilitas bebantersebutuntukdilampauiadalahdalam kurunwaktuumurgedung50 tahundanditetapkandalam standar-standarpembebananstrkturgedung,dapat dianggap sebagai bebanmati nominal(SNI-1726-2002).
2.) Beban Hidup
Bebanhidupnominalyangbekerjapada strukturgedung merupakanbeban yangterjadi akibatpenghunianatau penggunaan gedungtersebut,baikakibat bebanyang berasaldariorang maupundari barangyang dipindahkan atau mesindanperalatansertakomponenyangtidak merupakanbagianyangtetap darigedung,yangnilaiseluruhnya adalahrupa.Padaumumnyaprobabilitas bebantersebutuntukdilampauiadalahdalam kurunwaktuumurgedung50 tahundanditetapkansebesar10%.Namundemikian,bebanhiduprencana
yangbiasaditetapkandalam standarpembebananstrukturgedung,dapat dianggap sebagai bebanhidup nominal(SNI-1726-2002).
Bebanhidupmerupakanbaban-beban gravitasiyangbekerjapadasaatstruktur telah berfungsi, namun bervariasi dalam besar dan lokasinya. Contohnya
adalahbebanorang,furnitur,perkakasyangdapatbergerak, kendaraan dan barang-barangyangdapatdisimpan.Secarapraktisbebanhidupbersifat tidak permanen sedangkan, yang lainnya sering berpindah-pindah tempatnya. Karenatidakdiketahui besar,lokasidankepadatannya, besardan posisi sebenarnyadaribeban-bebansemacamitusulitsekaliditentukan(Salmon dan Johnson, 1992).
2. Perencanaan Beban Dan Kuat Terfaktor a.)Kekuatan ultimit struktur gedung :
Ru = ϕ.Rn
Pembebanan Ultimit : Qu= γ.Qn
Perencanaanbeban dan kuat terfaktorharus memenuhi persyaratan : Ru ≥ Qu
b.)Kombinasi pembebanan :
Oleh bebanmati dan beban hidup : Qu = γD Dn + γLLn
Oleh bebanmati, beban hidup, dan beban gempa:
Qu = γD Dn + γLLn + γEEn
1.) Kondisi pembebanan, bila hanya terjadi beban mati (WD) dan beban hidup (WL). Beban ultimate : Wu = 1,2 WD + WL
2.) Bila beban angin (Ww) diperhitungkan, beban ultimate : Wu = 0,75 ( 1,2 WD + 1,6 WL + 1,6 Ww)
28 3.) Bila ketahanan struktur terhadap beban gempa E turut pula diperhitungkan, Beban ultimate : Wu = 1,05 ( WD + WL + E ), dengan WLr = beban hidup yang telah direduksi (lihat SNI 1726-2012-F) tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Rumah dan Gedung.
4. Perencanaan kapasitas
Strukturgedungharusmemenuhipersyaratan“kolom kuatbaloklemah”, artinya ketikastrukturgedungmemikulpengaruhGemparencana,sendisendi plastisdi dalam strukturgedungtersebuthanyabolehterjadipadaujungujungbalokdan pada kaki kolom dan kaki dinding geser saja. Implementasi persyaratanini didalam perencanaanstrukturbetondanstrukturbajaditetapkandalamstandar beton dan standar baja yang berlaku.
5. Wilayah Gempa
Indonesiaditetapkanterbagidalam6wilayahgempa,dimanawilayah wilayah gempa1adalahwilayahdengankegempaanpalingrendahdanwilayah gempa6 dengan kegempaan paling tinggi.Pembagian wilayah gempa ini didasarkan atas percepatan puncakbatuandasarakibatpengaruhgemparencanadenganperiode ulang500tahun,yangnilairata-ratanyauntuyk setiapwilayahgempaditetapkan dalamTabel 2.3 dan Gambar 2.15 dibawah ini:
Tabel 2.3. Percepatan puncak batuan dan percepatan puncak muka tanah untuk masing-masing wilayah gempa indonesia
Wilayah Gempa
Percepatan puncak batuan
dasar („g‟)
Percepatan puncak muka tanah Ao(„g‟) Tanah Keras Tanah Sedang Tanah Lunak Tanah Khusus
1 0,03 0,04 0,05 0,08 Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi 2 0,01 0,12 0,15 0,20 3 0,15 0,18 0,23 0,30 4 0,20 0,24 0,28 0,34 5 0,25 0,28 0,32 0,36 6 0,30 0,33 0,36 0,38 Sumber : SNI-1726-2012
Gambar 2.15. Wilayah Gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar dengan periode ulang 500 tahun
6. Kinerja Struktur Gedung a. Kinerja Batas Layan
Kinerja batas layan struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat akibat pengaruh gempa rencana, yaitu untuk membatasi terjadinya pelelehan dan peretakan beton yang berlebihan, disamping untuk mencegah kerusakan non-struktur dan ketidaknyamanan penghuni. Simpangan antar tingkat ini harus
30 dihitung dari simpangan struktur gedung tersebut akibat pengaruh gempa nominal yang telah dibagi faktor skala.
Untuk memenuhi syarat kinerja batas layan struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung menurut pasal 8.1.1 tidak boleh melampaui 0,03/R kali tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm, bergantung yang mana yang nilainya terkecil.
b. Kinerja Batas Layan
Kinerja batas ultimit struktur gedung ditentukan oleh simpangan dan simpangan antar-tingkat maksimum struktur gedung akibat pengaruh gempa rencana dalam kondisi struktur gedung diambang keruntuhan, yaituuntuk 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. Simpangan antar-tingkat ini harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa nominal, untuk struktur gedung beraturan dikalikan dengan suatu faktor pengali ξ dibawah ini:
ξ = 0,7 R...(2.1) di mana R adalah faktorreduksi gempa struktur gedung tersebut dan Faktor Skala. Simpanganstrukturgedungtidakbolehmelampaui0,02kalitinggi tingkatyang bersangkutan. Jarakpemisahantar-gedungharusditentukanpaling sedikit
samadenganjumlah
simpanganmaksimummasing-masingstrukturgedung.Dalamsegalahalmasing-masing jarak tersebut tidak boleh kurang dari 0,025 kaliketinggian taraf itu diukur daritaraf penjepitan lateral.Duabagian strukturgedungyangtidakdirencanakanuntukbekerjasamasebagai
satukesatuandalam mengatasipengaruhGempaRencana,harusdipisahkanyang satu terhadap yang lainnya dengan suatu sela pemisah (sela delatasi) yang lebarnyapalingsedikit harussama denganjumlah simpanganmasing-masing bagianstrukturgedung padatarafitu.Dalamsegalahallebarselapemisahtidak boleh ditetapkan kurang dari 75 mm.
1.) Perencanaan Pelat
Bilapelat mengalamirotasibebaspadatumpuan,pelatdan tumpuansangatkaku terhadapmomenpuntir,makapelatitudikatakan jepitpenuh.Bilabaloktepitidak cukup kuat untuk mencegah rotasi,makadikatakan terjepitsebagian. Penulangan lenturdihitunganalisatulangantunggaldenganlangkah-langkah rumus persamaan2.2 s/d 2.8 : a.) ………..( 2.2 ) Dimana = 0,80 b.) ………( 2.3 ) c.) ..………( 2.4 ) d.) ………...( 2.5 )
ρmin untuk plat digunakan 0,0025
e.) As = ρ.b.d ………( 2.6 )
f.) ………..………( 2.7 )
32 2.) Perencanaan Balok
Pembebananbalok disesuaikan dengan Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983, sedangkan pemakaian Profil dihitung sesuai
dengan ketentuanpadaAISC–
LRFDdenganmenggunakanrumuspersamaan2.9s/d2.15 : a.) Kontrol Momen
Apabila Lp≤ Lb ≤ Lr
Mp = Fy . Zx...(2.9) Mr = Sx(Fy– Fr)...(2.10)
……….………….…( 2.11 )
b.) Kontrol Penampang Kompak Tekuk Badan : ……….( 2.12 ) Tekuk Sayap : ………...……….( 2.13 ) c.) Kontrol Defleksi Tekuk Badan : ………( 2.14 ) ………..………...…( 2.15 ) 3.) Perencanaan Kolom PerencanaanKolom berdasarkanperhitunganbebandaribalokanakdantidak mengindahkanbebanangindanbebangempa.PemakaianukuranProfil dihitung sesuai
dengan ketentuanpada AISC– LRFD.Analisis elemen kolomdapatdipergunakan persamaan 2.16s/d 2.22:
a.) Kolom Pendek λc ≤ 1,5
2 Fcr = ( 0.658λc)Fy...……….……( 2.16 ) b.) Kolom Panjang λc ≤ 1,5 Fcr = Fy...………..….……( 2.17 ) ………...…( 2.18 ) Dimana : Fy:Tegangan leleh E : Modulus elastisitas K : Angka koefisien l :Panjangkolom
r :Jari –jari girasi r= √ I/A c.) Cek stabilitas penampang
………....( 2.19 ) ………...( 2.20 ) d.) Sebagai Balok-Kolom
Perencanaan momen lentur dan gaya aksial :
………....( 2.21 )
34 Dimana :
Pu : Gaya aksialterfaktor Pn : Kuat nominal penampang Ag= luas penampang
Φ : Faktor reduksi kekuatan =0.9 Mu :Momen lentur terfaktor
Mn : Kuat nominal lenturpenampang
7. Verify Analysis vs Design Section
Setelah selesai merunning dan mendesain struktur baja dengan SAP 2000 lalukita cek semua dimensi elemen struktur yang telah kita tentukan masih masuk dalam kondisi aman atau tidak dengan cara mengecek nilai stress ratio-nya, yaitu nilai perbandingan antara gaya dalam ultimate (hasil beban kombinasi maksimum yang bekerja membebani bangunan) dengan kuat ijin masing-masing profilnya. Bila stress ratio kurang dari 1 (atau tergantung dari batas limit yang bisa kita tentukan sendiri tetapi disarankan nilainya tetap kurang dari 1) maka elemen struktur masih dalam kategori aman, tetapi jika lebih besar dari angka 1 maka kategorinya menjadi tidak aman, alias kita perlu mengganti batang profil tersebut dengan penampang profil yang lebih kuat (Made Pande, 2013).
8. Efisiensi Biaya Penggunaan Profil Baja
Dalam membangun sebuah gedung dibutuhkan banyak peralatan termasuk salah satunya besi baja structural. Ada banyak produk besi baja structural yang ada di pasaran namun satu brand yang paling popular dan terasa umum untuk dipakai ialah baja WF. Harga baja WF sendiri tentunya bereda-beda disetiap
daerah dan took. Produk serupa juga sering dipilih atau sebagai pesaing WF ialah baja H Beam.
Besi WF dikenal memiliki kepadatan yang cukup tinggi. Tetapi raiso kekuatan komponen pun sama-sama tinggi. Sehingga mampu membawa beban dengan lebih aman dan efektif. Untuk berat baja WF berkisar mulai dari 112 kg sampai 2520 kg untuk berat total. Sementara berat per meternya berkisar 9,3 kg sampai 210 kg, semua tergantung pada ukuran yang meliputi panjang, tinggi, lebar, tebal badan, dan tebal sayap. Jadi dalam harga Baja WF per kg pun berbeda-beda mulai dari Rp 7.500 untuk ukuran WF 300 x 150 x 6,5 x 9 mm. berikut adalah tabel harga baja WF dipasaran.
Tabel 2.4. Harga Profil Baja WF dipasaran.
No Ukuran Panjang Harga / Kg Kg Harga/Batang
1 WF 100x50x5x7 12 Rp 9.700 112 Rp. 1.086.400 3 WF 148x100x6x9 12 Rp 9.850 253 Rp. 2.492.050 4 WF 150x75x5x7 12 Rp 9.850 168 Rp. 1.654.800 5 WF 198x99x4,5x7 12 Rp 9.900 218 Rp. 2.158.200 6 WF 200x100x3,2x4,5 12 Rp 9.950 143 Rp. 1.422.850 7 WF 200x100x5,5x8 12 Rp 9.950 256 Rp. 2.547.200 8 WF 248x 124x 5x8 12 Rp 9.950 308 Rp. 3.064.600
36 9 WF 250x125x6x9 12 Rp 10.000 355 Rp. 3.550.000 10 WF 298x149x6x8 12 Rp 10100 384 Rp. 3.878.400 11 WF 300x150x6,5x9 12 Rp 11.250 440 Rp. 4.950.000 12 WF 350x175x7x11 12 Rp 10.350 595 Rp. 6.158.250 13 WF 400x200x8x13 12 Rp 10.450 792 Rp. 8.276.400 14 WF 450x200x8x13 12 Rp 10.500 912 Rp. 9.576.000 15 WF 500x200x10x16 12 Rp 11.000 1075 Rp. 11.825.000 16 WF 588x300x10x16 12 Rp 11.200 1812 Rp. 20.294.400 17 WF 600x200x11x17 12 Rp 11.350 1272 Rp. 14.437.200 18 WF 700x300x13x24 12 Rp 11.375 2220 Rp. 25.252.500 19 WF 800x300x14x26 12 Rp 11.900 2520 Rp. 29.988.000
Sumber :http://hargabarangterbaru.top/harga-besi-wf/. harga baja WF dipasaran. Diakses pada tanggal 17 juli 2017
Tabel 2.5. Berat Profil Baja WF
No Ukuran (mm) Panjang (m1) Kg Berat/m (kg)
1 WF 100x50x5x7 12 112 9,333 2 WF 148x100x6x9 12 253 21,083 3 WF 150x75x5x7 12 168 14 4 WF 198x99x4,5x7 12 218 18,166 5 WF 200x100x3,2x4,5 12 143 11,916 6 WF 200x100x5,5x8 12 256 21,333 7 WF 248x 124x 5x8 12 308 25,666 8 WF 250x125x6x9 12 355 29,583 19 WF 298x149x6x8 12 384 32 10 WF 300x150x6,5x9 12 440 36,666 11 WF 350x175x7x11 12 595 49,583 12 WF 400x200x8x13 12 792 66 13 WF 450x200x8x13 12 912 76 14 WF 500x200x10x16 12 1075 89,58 15 WF 588x300x10x16 12 1812 151
38
16 WF 600x200x11x17 12 1272 106
17 WF 700x300x13x24 12 2220 185
18 WF 800x300x14x26 12 2520 210
Sumber :http://metal.beyond-steel.com/2009/09/jual-baja-wf-beam/. harga baja WF dipasaran. Diakses pada tanggal 17 juli 2017