STRUKTUR DENGAN BEBAN DINAMIK 3.1. Umum
F. Menentukan Beban Dinamik
Untuk menentukan beban dinamik struktur terlebih dahulu ditentukan massa bangunan. Pada program ETABS terdapat fasilitas untuk menghitung dan menentukan massa bangunan.
Sebelumnya perlu disesuaikan terlebih dahulu denah lantai 2 sampai 5, bahwa pada daerah 3-A, 3-B, 4-A dan 4-B adalah bidang void, artinya tidak ada plat lantai. Untuk menentukan hal tersebut dilakukan dengan langkah sebagai berikut. 1. Pastikan posisi window kiri pada ‘Pan View LT5’, dan pilihan ‘Story’ tetap pada
Similar Stories. Pilih balok anak pada daerah 3-A, 3-B, 4-A, 4-B, kemudian
tekan tombol Delete, maka balok anak akan terhapus.
2. Melalui menu Draw>Area Object>Draw Areas…, atau klik toolbar , maka akan ditampilkan floating-form seperti gambar 3.30. Pada ‘Property’ pilih
OPENING, kemudian klik pada daerah 3-A, 3-B, 4-B, 4-A, maka plat pada derah
tersebut akan menjadi void atau opening.
Gambar 3.30. Menentukan void pada plat lantai
Untuk menentukan massa bangunan agar massanya dihitung oleh program dilakukan melalui menu Define>Mass Source…, maka akan ditampilkan form seperti gambar 3.31. Kemudian diisikan data seperti gambar 3.31, dan klik OK. Data pada gambar 3.31 tersebut maksudnya ialah bahwa massa bangunan yang diperhitungkan ialah berat sendiri/self yang dinyatakan dengan DEAD sebesar 100%, ditambah dengan beban mati yang didukung plat dan balok (SDEAD) sebesar 100%, ditambah dengan beban hidup (LIVE) sebesar 60%. Untuk beban sendiri struktur yang terdiri dari balok, kolom dan plat, yang dinyatakan dengan DEAD, tidak perlu didefinisikan, karena pilihan ‘From Self’ sudah memperhitungkan berat sendiri strukturnya.
Gambar 3.31. Menentukan massa bangunan
Pilih semua elemen dan joint dengan toolbar , kemudian melalui menu
Assign>Joint/Point>Rigid Diaphragm…, maka akan ditampilkan form seperti
gambar 3.32. Default nama diaphragma ialah D1, hal ini tidak perlu diubah tinggal klik OK saja.
Gambar 3.32. Menentukan diaphragma kaku
Untuk menentukan fungsi respon spektrum dilakukan seperti langkah berikut.
1. Melalui menu Define>Response Spectrum Functions…, akan ditampilkan form seperti gambar 3.33(a). Pilih Add User Spectrum pada ‘Click to’, kemudian isikan data seperti gambar 3.33(b), dengan cara setiap mengisi sepasang data ‘Period’ dan ‘Acceleration’ klik Add. Jika telah selesai klik OK, dan klik OK lagi.
2. Melalui menu Define>Response Spectrum Cases…, akan ditampilkan form seperti gambar 3.34(a). Klik pada Add User Spectrum pada ‘Click to’, kemudian diisikan data seperti pada gambar 3.34(b). Jika telah selesai klik OK, dan klik OK lagi.
(a) Pilihan data (b) Data respon spektrum Gambar 3.33. Menentukan fungsi respon spektrum sesuai Tabel 3.1
(a) Pilihan data (b) Data respon spektrum Gambar 3.34. Menentukan data response spectrum case
Catatan : data pada gambar 3.34(b) damping 0.05 artinya rasio redaman struktur 5%, kemudian pada Scale Factor 9.81 adalah percepatan gravitasi dalam unit m/det2.
Sampai dengan langkah di atas, data untuk beban gravitasi dan beban dinamik telah selesai, hanya untuk beban gempa masih perlu di berikan data
koefisien beban gempanya, sesuai dengan waktu getar bangunan hasil keluaran analisis strukturnya.
G. Analisis Model
Setelah data geometri, properti elemen dan beban-beban diberikan, maka model struktur sudah dapat di-analisis. Sebelum melakukan analisis (Run), perlu dicek seting menu analisis melalui menu Analize>Set Analysis Options…. Dari menu ini akan ditampilkan form seperti pada gambar 3.35(a). Dari gambar 3.35(a) klik pada ‘Set Dynamic Parameters…’, maka akan ditampilkan form seperti gambar 3.35(b), kemudian diisikan data pada ‘Number of Modes’ dengan 12. Jika telah selesai klik OK, dan klik OK lagi.
(a) Pilihan analisis (b) Menentukan jumlah mode Gambar 3.35. Pilihan Analisis dan menentukan jumlah mode
Untuk mulai analisis dilakukan melalui menu Analyze>►Run Analysis, atau tekan tombol F5 pada keyboard, atau klik pada toolbar ►, maka program akan melakukan analisis strukturnya. Jika tidak ada kesalahan (error) atau peringatan (warning), hasil deformasi struktur akan ditampilkan.
Untuk menampilkan mode (ragam getar) klik pada toolbar atau melaluiu menu Display>Show Mode Shape…, maka akan ditampilkan form seperti gambar 3.36.
Gambar 3.36. Menentukan mode shape
Gambar 3.37. Mode shape 1 arah Y
Dari tampilan mode shape 1 diperoleh waktu getar 1.6735 detik arah goyangan ialah arah sumbu Y, sehingga diperoleh Ty=1.6735 detik. Dengan meng-klik panah >> pada bagian kanan-bawah window, maka akan ditampilkan mode shape 2 dengan waktu getar 1.6444 detik arah goyangan ialah arah sumbu X, sehingga diperoleh Tx=1.6444 detik.
Dari hasil analisis waktu getar Tx dan Ty ini kemudian kita dapat menentukan koefisien gempa Cx dan Cy, dengan cara menentukan hubungan antara T dan C dengan data tabel 3.1 yang telah dimasukkan pada data respon spektrum terdahulu.
Untuk memperoleh hubungan antara T dan C serta menentukan koefisien beban gempa dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut.
1. Terlebih dahulu program di-unlock, dengan menekan toolbar .
2. Melalui menu Define>Response Spectrum Functions…, akan ditampilkan form ‘Define Response Spectrum Functions’, kemudian sorot pada W3SDG, dan klik ‘Modify/Show Spectrum’, maka akan ditampilkan kurva respon spektrum seperti gambar 3.38.
3. Tentukan hubungan antara Tx=1.6444 detik dengan koefisien gempa arah X pada kurva dengan menggeser-geser pointer. Untuk T yang mendekati 1.6444 detik diperoleh koefisien Cx sebesar 0.2024.
Gambar 3.38. Menentukan koefisien gaya gempa
4. Ulangi langkah nomor 3 untuk menentukan hubungan antara Ty=1.6735 detik dengan koefisien gempa arah Y. Untuk T yang mendekati 1.6735 detik diperoleh koefisien Cy sebesar 0.1990.
5. Koefisien gempa ditentukan dengan persamaan (3-1), yang nilainya tergantung dari R (daktilitas struktur yang diinginkan). Apabila nilai I ditentukan sebesar 1 dan daktilitas struktur R ditentukan sebesar 5 (daktilitas terbatas), maka nilai
0405 . 0 5 2024 . 0 = = R I CX dan nilai 0.0398 5 1990 . 0 = = R I CY .
Gambar 3.39. Menetukan koefisien beban gempa arah X
6. Melalui menu Define Static Load Cases…, akan ditampilkan form ‘Define Static Load Case Names’. Sorot ‘Load’ pada EX, kemudian klik ‘Modify Lateral Load’, maka akan ditampilkan form seperti gambar 3.39. Kemudian diisikan data seperti pada gambar 3.39, pada ‘Direction and Eccentricity’ pilih X dir, pada ‘Base Shear Coefficient, C’ diisi dengan 0.0405. Kemudian klik OK.
7. Sorot ‘Load’ pada EY, kemudian klik ‘Modify Lateral Load’, maka akan ditampilkan form seperti gambar 3.40. Kemudian diisikan data pada ‘Direction and Eccentricity’ pilih Y dir, pada ‘Base Shear Coefficient, C’ diisi dengan 0.0398. Kemudian klik OK.
(a) Beban gempa arah X (b) Beban gempa arah Y Gambar 3.41. Tampilan beban gempa pada atap
Setelah data koefisien beban gempa arah X dan arah Y ditentukan analisis struktur diulang. Untuk kontrol hasil analisis beban gempa dilakukan melalui menu
Display>Show Loads>Joint/Point…, kemudian pada ‘Load Case’ pilih EX, maka akan ditampilkan beban gempa arah X pada plat atap seperti pada gambar 3.41(a).
Untuk kontrol displacements hasil analisis dilakukan dengan cara sebagai berikut.
1. Pastikan window kiri yang aktif, kemudian display window kiri tampilkan dalam bentuk ‘Elevation View’ dengan toolbar , kemudian pilih ‘Elevations 1’.
2. Tampilkan deformasi akibat beban EX (gempa arah X) dengan toolbar .
3. Klik kanan pada joint paling kanan atas, maka akan ditampilkan form ‘Point Displacements’ seperti pada gambar 3.42. Pada ‘Trans’, maksudnya ialah translasi, terlihat nilai arah X : 0.035832, arah Y : - 0.000236 dan arah Z : - 0.000331, unit dalam meter.
Terlihat bahwa translasi arah X akibat beban gempa pada lantai atap ialah sebesar 0.035832 meter, atau 3.5832 cm. Hal ini apakah masih wajar? Untuk menentukan apakah wajar atau tidak, harus dibandingkan dengan peraturan yang berlaku. Jika menurut peraturan yang berlaku nilai translasi arah X tersebut masih terlalu besar, maka dimensi pendukung beban lateralnya (dalam
model ini kolom), perlu diubah dengan memperbesar dimensinya. Untuk menambah kekakuan, disamping dengan memperbesar dimensi kolom, dapat dilakukan dengan menambah pengaku lateral, misalnya dinding geser atau bresing.
Gambar 3.42. Displacements pada model
4. Untuk mengetahui rasio simpangan tingkat dengan tinggi tingkat atau lateral drifts, klik pada tombol ‘Lateral Drifts…’, maka akan ditampilkan form seperti gambar 3.43. Ditunjukkan bahwa pada tingkat ATP lateral drifts arah X ialah 0.00463, sedangkan arah Y sebesar 0.000009.
Gambar 3.43. Tampilan lateral drifts
Untuk menampilkan gaya-gaya elemen dilakukan dengan tampilan window kiri yang aktif sebagai ‘Elevation View’, kemudian klik toolbar , atau melalui menu Display>Show Member Forces/Stress Diagram>Frame/Pier/Spandrel
Forces akan ditampilkan form seperti gambar 3.44(a). Pada ‘Load’ pilih EX Static
Load, pada ‘Component’ pilih Moment 3-3.
(a) Memilih beban (b) Tampilan gambar M3-3 Gambar 3.44. Menampilkan gaya elemen M3-3 akibat beban EX
---, Integrated Building Design Software An Introduction to ETABS, Computer and Structures, Inc., Berkeley, California, 2002
---, Integrated Building Design Software Concrete Frame Design Manual, Computer and Structures, Inc., Berkeley, California, 2002
---, Integrated Building Design Software Steel Frame Design Manual, Computer and Structures, Inc., Berkeley, California, 2002
---, Integrated Building Design Software User Interface Reference Manual, Computer and Structures, Inc., Berkeley, California, 2002
---, Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung, Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan, Bandung, 1983
---, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan
Gedung SNI 03-1726-2002, Badan Standardisasi Nasional, 2002
---, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung
SNI 03-2847-2002, Bandung 2002
Gunawan, R, Tabel Profil Konstruksi Baja, Penerbit Kanisius, Yogyakarta, 1990
Gunung Garuda P.T, Products Catalogue, Engineering Service Center, Cibitung, Bekasi, 1999
Wigroho, H.Y., Analisis & Perancangan Struktur Frame Menggunakan SAP2000 Versi 7.42, Andi Offset, Yogyakarta, 2001