Kajian Perbandingan Respon Bangunan Pada Rangka Beton Pemikul Momen Dengan Metode Gaya Lateral Ekivalen Dan Respon Spektrum

(1)

DAFTAR PUSTAKA

Widodo.(2001). Respons Dinamik Struktur Elastik. UII Press Jogjakarta, Jogjakarta Clough, R.W. dan Penzien, J. (1993). Dynamics Of Structures. MCGraw-Hill, Inc.,

Singapore.

Agus.(2002). Rekayasa Gempa Untuk Teknik Sipil. Insttitut Teknologi Padang, Padang.

Dewobroto, W. (2007).Aplikasi Rekayasa Konstruksi dengan SAP2000 Edisi Baru. PT. Elex Media Komputindo, Jakarta

Taranath, B. S. (1988). Structural Analysis & Design of Tall Buildings. United States of America.

Tarigan, J. (2001). Gaya Gempa Berdasarkan Pseudo Percepatan, Kecepatan dan Perpindahan. Seminar Nasional -1 BMPTTSSI – KoNTekS 5, Universitas Sumatera Utara.

Johnson, R. L. Theory of Response Spectrum Analysis. Department of Earth and Environmental Science, New Mexico Tech.

(2)

`BAB III APLIKASI

3.1. Pemodelan Struktur

Asumsi yang digunakan dalam pemodelan dan analisis struktur portal adalah meliputi :

- Portal merupakan struktur 2D (dua dimensi) - Asumsi ukuran (section) kolom dan balok

- Kekuatan beton yang dipakai adalah 30 Mpa (fc’ = 30 MPa) dan kekuatan baja yang dipakai adalah 400 Mpa (fy = 400 MPa)

- Dalam analisis, struktur portal diasumsikan merupakan ‘Shear Building’; dimana tiap tingkat struktur dianggap hanya mempunyai satu derajat kebebasan (DOF/ Degree of Freedom), dan massa tiap tingkat diasumsikan model Lumped Masses (massa terakumulasi dalam satu titik di tengah tiap pelat lantai)

- Beban yang dipakai mengacu kepada ‘Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung’ SKBI – 1.3.53.1987, Departemen Pekerjaan Umum (PU) yang meliputi :

a. Beban mati :

 Massa sendiri balok ; dengan massa jenis beton 2400 kg/m3

(3)

 Massa spesi (tebal 3 cm) ; dengan massa jenis 2100 kg/m3  Massa plafon ; dengan massa jenis 20 kg/m2

b. Beban hidup : diasumsikan bangunan ditujukan untuk perkantoran ; q = 250 kg/m2. Beban hidup untuk peninjauan gempa dikalikan dengan koefisien reduksi 0,3 untuk bangunan perkantoran

- Analisis dilakukan dengan program SAP 2000 versi 10

Berikut pemodelan tiap portal :

1 Struktur portal beraturan a Portal 4 tingkat

2x6m

4x4m m1

B 25X40

K 30X30 m2

m2

(4)

Data – data :

 Elastisitas : E = 4700. ��′ = 4700. √30 = 25742,96 Mpa  Beban mati :

• Massa balok = (0,25 x 0,4) x 6 x 2400 = 1440 kg

• Massa kolom = (0,3 x 0,3) x 4 x 2 x 2400 = 1728 kg

• Massa dinding = 4 x 6 x 120 = 2880 kg

• Massa pelat = 0,12 x 4 x 6 x 2400 = 6912 kg

• Massa spesi = 0,03 x 4 x 6 x 2100 = 1512 kg

• Massa plafon = 4 x 6 x 20 = 480 kg

 Beban hidup (dikalikan dengan koefisien reduksi beban hidup untuk peninjauan gempa) = 250 x 4 x 6 x 0,3 = 1800 kg

(5)

(6)

(7)

 m1 = 12432 kg x 2 = 24864 kg  m2 = 19920 kg x 2 = 39840 kg

2. Kategori 2 : struktur portal dengan ketidakteraturan kekakuan kolom antar lantai

a. Portal 4 tingkat

(8)

Data – data :

(9)

Gambar 3.5 : Portal 2 b Data – data :

 Elastisitas : E = 4700. ��′ = 4700. √30 = 25742,96 Mpa  Beban mati :

(10)

c. Portal 12 tingkat

(11)

 m1 = 12432 kg x 2 = 24864 kg  m2 = 19920 kg x 2 = 39840 kg

3. Kategori 3 : struktur portal dengan ketidakteraturan massa

a. Portal 4 tingkat

(12)

 m1 = 12144 kg x 2 = 24288 kg  m2 = 16752 kg x 2 = 33504 kg  2 m2 = 33504kg x 2 = 67008 kg

b. Portal 7 tingkat

(13)

 Beban mati :

(14)

(15)

(16)

BAB IV

ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1. Penentuan Spektra Desain

Langkah pertama adalah menentukan nilai dari SS dan S1 dari MCEr (SB) yang dapat diperoleh dari peta gempa.

 SS = 0.1 dan S1 =0.05

Selanjutnya, tentukan klasifikasi situs  Klasifikasi situs : SB

Tentukan nilai FA,FV,SMS,SM1,SDS,dan SD1

(17)

(18)

0.75 0.044

Gambar 4.1 Spektra Desain

(19)

Gambar 4.2 Analysis case data Adapun scale factornya adalah: Scale factor = �

� � =

1

(20)

4.2. Analisis Struktur

Adapun hasil analisis struktur dengan menggunakan program SAP 2000 versi 10 adalah berikut ini :

1. Portal beraturan Portal 1a

(21)

Tabel 4.1. Periode, Base shear dan Gaya pada portal 1a dengan metode respons spektrum

Periode 0.44 s

Base shear 7415.31 N

F1 900.21 N

F2 1694.31 N

F3 2273.03 N

F4 2547.76 N

Tabel 4.2. Gaya pada portal 1a dengan metode statik ekuivalen Periode 0.44 s

Lantai �_� ℎ_� k ℎ_�� _�ℎ_�� _�

1 335040 4 1 4 1340160 833.21 N

2 335040 8 1 8 2680320 1666.42 N

3 335040 12 1 12 4020480 2499.62 N

4 242880 16 1 16 3886080 2416.06 N

(22)

Portal 1b

(23)

Tabel 4.3. Periode, Base shear dan Gaya pada portal 1b dengan metode respons

(24)

Portal 1c

(25)

Tabel 4.5. Periode, Base shear dan Gaya pada portal 1c dengan metode respons Tabel 4.6. Gaya pada portal 1c dengan metode statik ekuivalen

(26)

2. Parameter 2: struktur portal dengan ketidakteraturan kekakuan kolom antar lantai

Portal 2a

(27)

Periode 0.581 s

F1 847.79 N

F2 1541.88 N

F3 2020.12 N

F4 2235.03 N

Lantai �_� ℎ_� k ℎ_�� _�ℎ_�� _�

1 335040 6 1.0405 6.45158 2161538.8 899.16 N

2 335040 10 1.0405 10.9774 3677872.4 1529.93 N

3 335040 14 1.0405 15.5792 5219668 2171.28 N

4 242880 18 1.0405 20.2354 4914765.4 2044.45 N

(28)

Portal 2b

(29)

(30)

(31)

Tabel 4.11. Periode, Base shear dan Gaya pada portal 2c dengan metode respons Tabel 4.12. Gaya pada portal 2c dengan metode statik ekuivalen

(32)

3. Parameter 3: struktur portal dengan ketidakteraturan massa Portal 3a

(33)

Periode 0.483 s

Base shear 9430.86 N F1 1184.9 N

F2 2257.73 N

F3 2855.32 N

F4 3132.91 N

Lantai �_� ℎ_� k ℎ_�� _�ℎ_�� _�

1 335040 4 1 4 1340160 865.24 N

2 670080 8 1 8 5360640 2229.93 N

3 335040 12 1 12 4020480 1672.44 N

4 242880 16 1 16 3886080 1616.54 N

(34)

(35)

(36)

(37)

Tabel 4.17. Periode, Base shear dan Gaya pada portal 3c dengan metode respons spektrum

Periode 1.139 s

Base shear 102070.37 N

F1 1655.94 N Tabel 4.18. Gaya pada portal 3c dengan metode statik ekuivalen

Periode 1.139 s

Base shear 102070.37 N

(38)

4.3. Pembahasan Hasil Analisis Struktur

Pada bagian pembahasan ini, akan dibahas mengenai gaya lateral (akibat mode pertama) yang didapatkan dari cara analisis respons spektra menggunakan program SAP 2000 terhadap gaya lateral yang didapatkan dari rumus empiris yang berdasarkan SNI-1726-2010

1) Portal 1a : struktur portal beraturan 4 tingkat

2x6m

Gambar 4.12 Portal 1a

Tabel 4.19 Deviasi antara gaya Respons spektrum dan Statik ekuivalen pada portal 1a

Gaya Respons Spektrum Statik Ekuivalen Deviasi

F1 900.21 N 833.21 N -7.44 %

F2 1694.31 N 1666.42 N -1.65 %

F3 2273.03 N 2499.62 N 9.97 %

F4 2547.76 N 2416.06 N -5.17 %

(39)

2) Portal 1b: strukutur portal beraturan 7 tingkat

Gambar 4.13 Portal 1b

Tabel 4.20 Deviasi antara gaya Respons spektrum dan Statik ekuivalen pada portal 1b

F1 1154.35 N 820.12 N -28.95 %

(40)

3) Portal 1c: strukutur portal beraturan 12 tingkat

Gambar 4.14 Portal 1c

Tabel 4.21 Deviasi antara gaya Respons spektrum dan Statik ekuivalen pada portal 1c

F1 1522.89 N 539.46 N -64.58 %

Gaya yang didapat dari respons spektrum dibandingkan dengan gaya yang didapat dari statik ekuivalen memiliki deviasi yang besar. Hal ini menunjukkan

(41)

4) Portal 2a: struktur portal 4 lantai dengan ketidakteraturan kekakuan kolom antar lantai

Gambar 4.15 Portal 2a

Tabel 4.22 Deviasi antara gaya Respons spektrum dan Statik ekuivalen pada portal 2a

F1 847.79 N 899.16 N 6.06 %

F2 1541.88 N 1529.93 N -0.78 %

F3 2020.12 N 2171.28 N 7.48 %

F4 2235.03 N 2044.45 N -8.53 %

(42)

5) Portal 2b: struktur portal 7 lantai dengan ketidakteraturan kekakuan kolom

Gambar 4.16 Portal 2b

Tabel 4.23 Deviasi antara gaya Respons spektrum dan Statik ekuivalen pada portal 2b

(43)

bahwa gaya statik ekuivalen pada 7 lantai kurang akurat mewakili gaya dari respon bangunan.

7) Portal 2c: struktur portal 12 lantai dengan ketidakteraturan kekakuan kolom antar lantai

Gambar 4.17 Portal 2c

Tabel 4.24 Deviasi antara gaya Respons spektrum dan Statik ekuivalen pada portal 2c

F1 1426,00 N 953,63 N -33,13 %

(44)

bahwa gaya statik ekuivalen pada 12 lantai kurang akurat mewakili gaya dari respon bangunan.

6) Portal 3:struktur portal dengan ketidakteraturan massa

2x6m

Gambar 4.18 Portal 3a, 3b dan 3c

Tabel 4.25 Deviasi antara gaya Respons spektrum dan Statik ekuivalen pada portal 3a,3b, dan 3c

(45)

F1 1655.94 N 1064.32 N -35.73 %

(46)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Adapun kesimpulan hasil analisis dan pembahasan dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Gaya yang didapat dari hasil respons spektrum berbeda dengan gaya dari hasil statik ekuivalen

2. Perbedaaan tersebut disebabkan karena yang dianalisis pada program SAP 2000 merupakan portal 2D

3. Gaya dengan metode statik ekuivalen akan semakin tidak akurat seiring bertambahnya jumlah lantai pada bangunan

4. Gaya dengan metode statik ekuivalen tidak dapat digunakan jika massa pada tingkat-tingkat yang berdekatan lebih dari atau sama dengan 100%

5. Nilai deviasi terbesar adalah terjadi pada portal 3c yaitu 67.85 % 5.2 Saran

1. Input massa pada analisis program SAP 2000 harus diperhatikan dengan baik agar massa struktur tidak terinput berlipat kali akibat kesalahan pemahaman terhadap cara kerja program.

(47)

BAB II struktur,pemodelantanahsebagaitumpuandasar,evaluasiparameterdan daya dukung tanah.

2.2 Tinjauanperencanaanstrukturtahangempa Tinjauanini

diperlukanuntukmengetahuimetodeanalisisyangakandigunakanuntuk

perencanaanstrukturterhadappengaruhgempa.Metode analisisyang dapat digunakan

untuk memperhitungkan pengaruh beban

gempaterhadapstrukturadalahsebagaiberikut:

1. Metodeanalisisstatik.

Analisis perancangan struktur bangunan terhadap pengaruh beban gempa secarastatis,pada prinsipnyaadalahmenggantikangaya-gayahorizontalyang bekerja pada strukturakibatpergerakantanahdengangaya-gayastatisyangekivalen,dengan tujuan penyederhanaan dan kemudahan di

dalam perhitungan. Metode inidisebut MetodeGaya

(48)

bahwagayahorizontal akibatgempayangbekerjapadasuatuelemen struktur,besarnyaditentukanberdasarkanhasil perkalianantarasuatu konstantaberat ataumassadarielemenstrukturtersebut.

2. Metodeanalisisdinamis

Analisisdinamisuntukperancanganstrukturtahan gempadilakukanjika diperlukan evaluasi yang lebih akurat dari gaya-gaya gempa yang bekerja pada struktur,sertauntukmengetahuiperilakudari strukturakibatpengaruhgempa.Pada strukturbangunantingkattinggiataustrukturdenganbentukataukonfigurasi yang tidakteratur.Analisisdinamisdapatdilakukandengancaraelastismaupuninelastis. Padacaraelastisdibedakan Analisis Ragam Riwayat Waktu (TimeHistory Modal Analysis),dimanapadacaraini diperlukanrekamanpercepatangempadanAnalisis RagamSpektrumRespons(ResponseSpectrumModalAnalysis),dimanapada cara ini responsmaksimumdari tiapragamgetaryangterjadididapatdari SpektrumRespons Rencana(DesignSpectra).Sedangkanpada analisisdinamisinelastisdigunakanuntuk

mendapatkanresponsstrukturakibatpengaruhgempa yang sangatkuat dengancaraintegrasilangsung(DirectIntegrationMethod).

2.3 Pembebanan

(49)

jenis-jenisbeban,databebansertafaktor-bangunan gedungadalahsebagaiberikut: 1. Bebanmati(DeadLoad)

Bebanmati merupakanbebanyangbekerjaakibatgravitasiyangbekerjatetap padaposisinyasecaraterusmenerusdenganarahkebumitempatstrukturdidirikan.Yang termasukbebanmatiadalahberatstruktursendiridanjugasemuabendayang

tetapposisinyaselamastrukturberdiri.

2. Bebanhidup(Liveload)

Beban hidup merupakan beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatugedung dan barang-barang yang dapat berpindah, mesin dan peralatanlainyangdapatdigantikanselamaumurgedung.

3. Bebangempa(EarthquakeLoad)

Besarnya bebangempa dasar nominal horizontal akibat gempa menurut StandarPerencanaan KetahananGempaUntukStruktur RumahdanGedung(SNI– 2010),dinyatakansebagaiberikut:

� = �_� �

………(2.1) dimana:

V = bebangempadasarnominal(bebangemparencana)

Cs =koefisien responsseismikyangditentukan

Wt = kombinasidaribebanmatidanbebanhidupvertikalyangdireduksi

Perhitungan koefisienresponsseismik (Cs)

(50)

��= ��

� ………(2.2)

SDS = parameterpercepatan spektrum respons desain dalam rentang perioda pendek

R= faktormodifikasirespons

Ie = faktor keutamaangempa

Perhitunganberatbangunan(_Wt)

Karenabesarnyabebangempasangatdipengaruhioleh beratdari struktur bangunan,maka perludihitungberat darimasing-masinglantai bangunan.Beratdari bangunan dapatberupabebanmatiyangterdiridariberatsendirimaterial-material konstruksi dan elemen-elemen struktur, serta beban hidup yang diakibatkan oleh hunianatau penggunaanbangunan.Karenakemungkinanterjadinyagempabersamaan denganbebanhidupyangbekerjapenuhpadabangunan adalahkecil,makabeban hidup yangbekerjadapat direduksibesarnya.Berdasarkanstandarpembebananyang berlakudiIndonesia,untukmemperhitungkan pengaruhbebangempapadastruktur bangunangedung,bebanhidup yang bekerjadapat dikalikandenganfaktorreduksi sebesar0,3.

Parameter percepatanspektrum respons desain (SDS )

Untuk menentukan percepatan spektrum respons desain, terlebih dahulu kita menentukan parameter percepatan tanah

(51)

……….………(2.3) 2. Untukperiodayang nilainya diantara T0 dan TS , spektrum

responspercepatandesain,S_a,samadengan S_DS; 3. Untukperiodalebihbesardari_TS,spektrum

responspercepatandesain,_Sa,diambil berdasarkanpersamaan: �� =

��1

� ………(2.

4)

Keterangan:

SDSadalahparameter responsspektral percepatandesainpadaperiodapendek; SD 1 adalahparameter responsspektral percepatandesainpadaperioda1detik;

T adalahperiodagetarfundamentalstruktur. �0 =

Namun, untuk menentukan nilai dari SD1 dan SDS terlebih dahulu kita harus mengetahui nilai SS dan S1

(52)

periodapendek;

S1 adalah parameterrespons spektral percepatan gempa MCER terpetakan untuk perioda1,0detik.

Nilai SS dan S1 dapat ditentukan melalui peta dibawah ini:

(53)

Gambar 2.2 - _S1 ,Gempamaksimumyangdipertimbangkanrisiko-tersesuaikan_(MCER),kelassitusSB

Setelah mengetahui nilai dari S1 dan SS, maka selanjutnya tentukan klasifikasi situs Kelassitus vs (m/detik) N atau_Nch _su(kPa)

SA(batuankeras) >1500 N/ N/

SB(batuan) 750sampai1500 N/ N/

SC(tanahkeras,sangat padat dan batuan lunak)

350sampai750 >50 >100

SD(tanahsedang) 175sampai350 15sampai50 50sampai100

(54)

Atausetiapprofiltanahyangmengandunglebihdari3mtanahdengan karateristiksebagaiberikut:

1. Indeksplastisitas,PI> 20, 2. Kadarair,w>40 persen,dan

Kuatgeserniralir_su<25kPa

SF(tanahkhusus,yang membutuhkan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons spesifik-situs yang mengikuti Pasal 6.9.1)

Setiapprofillapisantanah yangmemilikisalahsatu atau lebihdari karakteristikberikut:

-Rawandanberpotensigagalatauruntuhakibatbebangempaseperti mudahlikuifaksi,lempungsangatsensitif,tanahtersementasilemah -Lempungsangatorganikdan/ataugambut(ketebalanH> 3m) -Lempungberplastisitassangattinggi(ketebalanH>7,5mdengan

IndeksPlasitisitasPI > 75)

Lapisanlempunglunak/setengahtegu denganketebalanH >35 m dengan_su<50kPa

CATATAN: N/A= tidakdapatdipakai

Tabel 2.1 Klasifikasi Situs

Selanjutnya tentukan koefisien situs , FA dan Fv

(55)

SC 1,2 1,2 1,1 1,0 1,0

(a) Untuknilai-nilaiantara_Ssdapatdilakukaninterpolasilinier

(b) SS=Situsyangmemerlukaninvestigasigeoteknikspesifikdananalisisresponssitus-spesifik, lihatPasal6.9.1

Kelas Parameterresponsspektral percepatangempa_MCERterpetakanpada

S1≤0,1 _S1=0,2 S1=0,3 S1=0,4 S1≥0,5

(a) Untuknilai-nilaiantara_S1dapatdilakukaninterpolasilinier

(b) SS=Situsyangmemerlukaninvestigasigeoteknikspesifikdananalisisresponssitus-spesifik, lihatPasal6.9.1

S_MS=

(56)

S_M1=F_vS₁

………(2.8)

SDS = 2

3

SMS

………(2.9)

SD1 = 2

3

SM1

………(2.10)

Gambar 2.3 Respons Spektra Desain

FaktorkeutamaanGempa(I)

(57)

Jenispemanfaata

- Fasilitaspertanian,perkebunan,perternakan,danperikanan - Fasilitassementara

- Gudangpenyimpanan

- Rumahjagadanstrukturkecillainnya

I

Semuagedungdanstrukturlain,kecualiyangtermasukdalamkategoririsikoI,III,IV, termasuk,tapitidakdibatasiuntuk:

- Perumahan

- Rumahtokodanrumahkantor - Pasar

- Gedungperkantoran

- Gedungapartemen/Rumahsusun - Pusatperbelanjaan/Mall

- Bangunanindustri - Fasilitasmanufaktur - Pabrik

(58)

Gedungdanstrukturlainnyayang memiliki risikotinggi terhadap jiwamanusiapada saatterjadikegagalan,termasuk,tapitidakdibatasiuntuk:

- Bioskop

- Gedungpertemuan - Stadion

- Fasilitaskesehatanyangtidakmemilikiunitbedahdanunitgawatdarurat - Fasilitaspenitipananak

- Penjara

- Bangunanuntukorangjompo

Gedungdanstrukturlainnya,tidaktermasukkedalamkategori risikoIV,yang memiliki potensi untukmenyebabkandampakekonomiyangbesardan/ataugangguan massal

terhadapkehidupanmasyarakatsehari-haribilaterjadikegagalan,termasuk,tapitidak dibatasiuntuk: - Pusatpembangkitlistrikbiasa

- Fasilitaspenangananair - Fasilitaspenangananlimbah - Pusattelekomunikasi

(59)

Gedung dan struktur lainnya yang tidak termasuk dalam kategori risiko IV, (termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas manufaktur, proses, penanganan, penyimpanan, penggunaan atau tempat pembuangan bahan bakar berbahaya, bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya, atau bahan yang mudah meledak) yang mengandung bahan beracun atau peledak di mana jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang disyaratkan oleh instansi yang berwenangdan cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat jika terjadi kebocoran.

(60)

Tabel 2.4Kategori risikobangunangedungdanstruktur lainnyauntukbebangempa Untuk menentukan nilai I atau faktor keutamaan gem pa dapat dilihat dari tabel 2.5

Kategoririsiko Faktorkeutamaan gempa, _Ie

IatauII 1,0

III 1,25

IV 1,50

Tabel 2.5 Faktorkeutamaangempa

Faktorreduksigempa(R)

Menrut SNI 03-1726-2010, Faktor reduksi gempa dapat ditentukan melalui tabel 2.3

Sistem penahan-gayaseismik Koefisien modifikasi respons,

R

A.Sistem dindingpenumpu

1.Dindinggeser betonbertulangkhusus 5

2.Dindinggeser betonbertulangbiasa 4

3.Dindinggeser betonpolos didetail 2

4.Dindinggeser betonpolos biasa 1½

5.Dindinggeser pracetakmenengah 4

6.Dindinggeser pracetak biasa 3

7. Dinding geser batu bata bertulang khusus 5

8. Dinding geser batu bata bertulang menengah 3½

9. Dinding geser batu bata bertulang biasa 2

10.Dinding geser batu bata polos didetail 2

11.Dinding geser batu bata polos biasa 1½

12.Dinding geser batu bata prategang 1½

(61)

16.Dinding rangka ringan (baja canai dingin) yang dilapisi dengan panel struktur kayu yang ditujukan untuk tahanan geser, atau dengan lembaran baja

6½

17. Dinding rangka ringan dengan panel geser dari semua material lainnya

2 18.Sistem dinding rangka ringan (baja canai dingin)

menggunakan bresing strip datar

4 B.Sistem rangka bangunan

1. Rangka baja dengan bresing eksentris 8

2. Rangka baja dengan bresing konsentris khusus 6

3. Rangka baja dengan bresing konsentris biasa 3¼

4. Dinding geser beton bertulang khusus 6

5. Dinding geser beton bertulang biasa 5

6. Dinding geser beton polos detail 2

7. Dinding geser beton polos biasa 1½

8. Dinding geser pracetak menengah 5

9. Dinding geser pracetak biasa 4

10.Rangka baja dan beton komposit dengan bresing

13.Dinding geser pelat baja dan beton komposit 6½

14.Dinding geser baja dan beton komposit khusus 6

15.Dinding geser baja dan beton komposit biasa 5

16.Dinding geser batu bata bertulang khusus 5½

17.Dinding geser batu bata bertulang menengah 4

18.Dinding geser batu bata bertulang biasa 2

19.Dinding geser batu bata polos didetail 2

20.Dinding geser batu bata polos biasa 1½

21.Dinding geser batu bata prategang 1½

22.Dinding rangka ringan (kayu) yang dilapisi dengan panel struktur kayu yang dimaksudkan untuk tahanan geser

7 23.Dinding rangka ringan (baja canai dingin) yang

dilapisi dengan panel struktur kayu yang dimaksudkan untuk tahanan geser, atau dengan lembaran baja

7

24.Dinding rangka ringan dengan panel geser dari semua material lainnya

(62)

26.Dinding geser pelat baja khusus 7 C.Sistem rangka pemikul momen

1. Rangka baja pemikul momen khusus 8

2. Rangka batang baja pemikul momen khusus 7

3. Rangka baja pemikul momen menengah 4.5

4. Rangka baja pemikul momen biasa 3.5

5. Rangka beton bertulang pemikul momen khusus 8

6. Rangka beton bertulang pemikul momen menengah 5

7. Rangka beton bertulang pemikul momen biasa 3

8. Rangka baja dan beton komposit pemikul momen 10.Rangka baja dan beton komposit terkekang parsial

pemikul momen

6 11.Rangka baja dan beton komposit pemikul momen

biasa

3 12. Rangka baja canai dingin pemikul momen khusus dengan

pembautan

3½ D. Sistem ganda dengan rangka pemikul momen

khusus yang mampu menahan paling sedikit 25 persen gaya gempa yang ditetapkan

1. Rangka baja dengan bresing eksentris 8

2. Rangka baja dengan bresing konsentris khusus 7

3. Dinding geser beton bertulang khusus 7

4. Dinding geser beton bertulang biasa 6

5. Rangka baja dan beton komposit dengan bresing

7. Dinding geser pelat baja dan beton komposit 7½

8. Dinding geser baja dan beton komposit khusus 7

9. Dinding geser baja dan beton komposit biasa 6

10.Dinding geser batu bata bertulang khusus 5½

11.Dinding geser batu bata bertulang menengah 4

(63)

E.Sistem ganda dengan rangka pemikul momen

menengah mampu menahan paling sedikit 25 persen gaya gempa yang ditetapkan

1. Rangka baja dengan bresing konsentris khusus f 6

2. Dinding geser beton bertulang khusus 6½

3. Dinding geser batu bata bertulang biasa 3

4. Dinding geser batu bata bertulang menengah 3½

5. Rangka baja dan beton komposit dengan bresing konsentris khusus

5½ 6. Rangka baja dan beton komposit dengan bresing biasa 3½

7. Dinding geser baja dan beton komposit biasa 5

8. Dinding geser beton bertulang biasa 5½

F. Sistem interaktif dinding geser-rangka dengan rangka pemikul momen beton bertulang biasa dan dinding geser beton bertulang biasa

4½

G. Sistem kolom kantilever didetail untuk memenuhi persyaratan untuk :

1. Sistem kolom baja dengan kantilever khusus 2½

2. Sistem kolom baja dengan kantilever biasa 1¼

3. Rangka beton bertulang pemikul momen khusus 2½

4. Rangka beton bertulang pemikul momen menengah 1½

5. Rangka beton bertulang pemikul momen biasa 1

6. Rangka kayu 1½

H. Sistem baja tidak didetail secara khusus untuk ketahanan seismik, tidak termasuk sistem kolom kantilever

3

Tabel 2. 6 Faktor R untuk mereduksi gaya gempa

2.4 Distribusi Vertikal gaya gempa

Beban geser nominal tersebut harus dibagi sepanjang tinggi struktur gedung untuk menjadi gaya gempa lateral Fi pada lantai I menurut persamaan :

Fi= Cvi V

Cvi= �� .��

∑n_j=1�� .��

(64)

Wi= berat lantai tingkat ke – i

zi = ketinggian lantai tingkatke -i n = jumlah lantai

k = eksponen yang terkait dengan perioda struktur sebagai berikut :

untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 0,5 detik atau kurang , k=1 untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 2,5 detik atau lebih , k=2 untuk stuktur yang mempunyai perioda antara 0,5 dan 2,5 detik , k harus sebesar 2 atau harus ditentukan dengan interporasi linear antara 1 dan 2.

(65)

(66)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Gempa dapat terjadi sewaktu waktu akibat gelombang yang terjadi pada sekitar kita dan merambat ke segala arah.Gempa bumi dalam hubungannya dengan suatu wilayah berkaitan dengan gerakan muka bumi yang memiliki perilaku yang berbeda karena wilayah yang berbeda.Walaupun jarang terjadi, Gempa bumi umumnya dapat bersifat fatal terhadap bangunan struktur apabila perencanaan beban gempa tidak dilakukan dengan tepat.

Adapun cara yang dapat dilakukan untuk menyelesaikan permasalahan beban dinamik yang diakibatkan beban gempa yaitu : metode analisis riwayat waktu (Time History Analysis), metode respon spektrum (Response Spectrum Method), dangaya lateral ekivalen.

Metode analisis riwayat waktu adalah salah satu metode untuk menganalisa gaya gempa yang dipikul oleh struktur bangunan dengan menggunakan beban percepatan tanah yang ada. Sejarah simpangan dari suatu struktur akibat suatu percepatan tanah dapat diperoleh dengan menyelesaikan persamaan differential. Namun, penyelesaian persamaan differential biasanya selalu didominasi proses integrasi secara numerik yang akan menghabiskan banyak waktu.

(67)

prinsip – prinsip dinamik secara langsung.Untuk memulai metode ini, maka perlu diketahui terlebih dahulu elemen – elemen dari hasil analisa dinamik seperti mode shape, modal amplitudo, partisipasi setiap mode, dan lain sebagainya.

Respon spektrum adalah suatu spektrum yang disajikan dalam bentuk grafik / plot antara periode getar struktur T, lawan respon – respon maksimum berdasarkan rasio redaman dan gempa tertentu. Respon – respon maksimum dapat berupa simpangan maksimum (spekturm displacement,SD) kecepatan maksimum (spekturm velocity,SV) atau percepatan maksimum (spekturm accelaration,SA) massa struktur

single degree of freedom (SDOF).

Enrique E. Matheu , Don E. Yule, dan Raju V. Kala dalam jurnal “

determiantion of standard response spectra and effective peak ground accelarations

for seismic design and evaluation“ mengatakan bahwa respons spektra adalah nilai puncak dari plot sebuah respons (perpindahan , kecepatan, dan percepatan) dari beberapa sistem SDOF dari berbagai getaran perioda yang sama. [1]

Hideji kawakami, Hidenori Mogi , dan Eric Agustus J. Tingatinga dalam jurnal “ A note on spatial variations in response spectra of earthquake ground motions “ mengatakan bahwa respons spektra dari pergerakan tanah gempa adalah hal yang penting untuk mendesain struktur tahan gempa. untuk melakukan hal ini, kitamendefinisikanrasioresponsspektradan menmbuatnya menjadi statistik [2]

(68)

daripersamaan tersebut” [3]

Metode gaya lateral ekivalen adalah suatu representasi dari gaya gempa setelah disederhanakan dan dimodifikasi, dimana gaya inersia yang bekerja pada suatu massa akibat gempa disederhanakan menjadi gaya lateral ekivalen. Jadi, gaya ekivalen statik adalah gaya yang equivalent dengan gaya gempa yang membebani bangunan dalam batas – batas tertentu sehingga tidak terjadi overstress pada bangunan yang bersangkutan.

Adapun perhitungan beban geser V (base shear) gempa pada tingkat dasar bangunan secara statik ekivalen berdasarkan RSNI3 03-1726-201x yaitu dengan rumus :

V = �1 .� � wt

dimana:

C1 = nilai factor respons gempa

I= factor keutamaan (lihat tabel peraturan)

R = faktor reduksi gempa

Wt = berat total gedung

Beban geser nominal tersebut harus dibagi sepanjang tinggi struktur gedung untuk menjadi gaya gempa lateral Fi pada lantai I menurut persamaan :

Fi= Cvi V

(69)

zi = ketinggian lantai tingkatke -i n = jumlah lantai

k = eksponen yang terkait dengan perioda struktur sebagai berikut :

untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 0,5 detik atau kurang , k=1 untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 2,5 detik atau lebih , k=2 untuk stuktur yang mempunyai perioda antara 0,5 dan 2,5 detik , k harus sebesar 2 atau harus ditentukan dengan interporasi linear antara 1 dan 2 Diantara tiga metode diatas, metode gaya lateral ekivalen merupakan metode yang paling sederhana karena tidak perlu melakukan analisa dinamik dan tidak memperhitungkan kekakuan struktur karena perioda bangunan hanya dihitung dengan rumus empiris yang diperoleh melalui analisa dinamik. Oleh karena itu, untuk penyederhanaan, di dalam RSNI3 03-1726-201x direkomendasikan suatu rumus empiris untuk menghitung nilai perioda yaitu:

�=�_� ∙ ℎ_��

dimana : � adalah waktu getar alami fundamental,

��adalah koefisien, 0.0446 untuk portal beton bertulang dan 0.028 untuk portal baja,

ℎ�adalah tinggi bangunan dalam meter,

�adalah koefisien, 0.9 untuk portal beton bertulang dan 0.8 untuk portal baja.

Sebagai alternatif, juga direkomendasikan rumus sederhana lain untuk menghitung waktu getar alami fundamental sebagai berikut:

(70)

Persamaan di atas hanya bisa digunakan untuk menghitung struktur dengan ketinggian tidak lebih dari 12 lantai dan tinggi tiap lantai tidak boleh kurang dari 3 meter.

1.2 Perumusan Masalah

Dalam tugas akhir ini, Penulis akan membandingkan gaya lateral dari hasil analisis statik ekivalen dengan analisis respons spektrum pada bangunan bertingkat 4 lantai, 7 lantai, dan 12 lantai. Model analisis berupa portal 2D akan dianalisis menggunakan metode metode gaya lateral ekuivalen dan metode response spektrum..Model bangunan akan dikategorikan ke dalam tiga kelompok untuk mempermudah pembahasan pada bab selanjutnya, yaitu:

1. Kategori 1 : struktur portal beraturan

Gambar 1.1: Portal 1a 2x6m

(71)

Gambar 1.2: Portal 1b

Gambar 1.3: Portal 1c 2x6m

7x4m

2x6m

(72)

2. Kategori 2 : struktur portal dengan ketidakteraturan kekakuan kolom antar lantai

Parameter : struktur tidak beraturan akibat adanya lantai dasar dengan ketinggian yang berbeda

3x4 m

6 m

2x6m

6x4m

(73)

Gambar 1.6: Portal 2c

3. Kategori 3 : struktur portal dengan ketidakteraturan massa

11x4m

6 m

2x6m

4x4m

m 2m

(74)

Gambar 1.8: Portal 3b

2x6m

7x4m

m m 2m

m m m m

2x6m

12x4m

(75)

Analisis dinamik untuk menentukan gaya lateral dengan metode response spektrum akan dilakukan dengan bantuan program SAP 2000 sebagai referensi.

1.3 Pembatasan Masalah

Adapun pembatasan masalah yang diambil dalam penulisan tugas akhir ini, yakni :

a) Struktur bangunan yang dianalisis merupakan portal beton bertulang pemikul momen dua dimensi.

b) Peraturan pembebanan yang digunakan mengacu pa

1.4 Maksud dan Tujuan

Dalam tugas akhir ini penulis mempunyai maksud dan tujuan sebagai berikut : Mengkaji perbandingan statik ekivalen dan respons spektrum dengan menggunakan bantuan program SAP 2000

1.5 Metodologi Penulisan

(76)

Penyusunan tugas akhir ini bertujuan untuk mengkaji perbandingan respon bangunan yang didapat dengan metode gaya lateral ekivalen dengan metode respon spektrum.

ABSTRAK

Persamaan metode gaya lateral ekivalen merupakan pendekatan sederhana yang terdapat dalam sejumlah peraturan. Sementara, metode respon spektrum hasil analisis bisa saja berbeda dengan metode respon spektrum dari persamaan empiris sebab terdapat berbagai variabel yang tidak terdapat di dalam variabel persamaan empiris.

Pembahasan dalam tugas akhir ini, memberikan penjabaran hasil-hasil analisis terhadap berbagai variasi portal bangunan. Metode respon spektrum hasil analisis dari program kemudian dibandingkan dengan metode gaya lateral ekivalen yang didapatkan dari persamaan empiris. Hasil tersebut kemudian ditampilkan dalam bentuk tabel beserta deviasinya.

(77)

KAJIAN PERBANDINGAN RESPON BANGUNAN PADA RANGKA BETON PEMIKUL MOMEN DENGAN METODE GAYA LATERAL EKIVALEN

DAN RESPON SPEKTRUM

Tugas Akhir

Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan sarjana Teknik Sipil

Disusun oleh:

BENNY YOHANNES 09 0404 057

SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(78)

LEMBAR PENGESAHAN

KAJIAN PERBANDINGAN RESPON BANGUNAN PADA RANGKA BETON PEMIKUL MOMEN DENGAN METODE GAYA LATERAL EKIVALEN

DAN RESPON SPEKTRUM TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat dalam menempuh Colloqium Doctum/ Ujian Sarjana Teknik Sipil

Dikerjakan oleh: BENNY YOHANNES

09 0404 057 Pembimbing

Ir. Daniel Rumbi Teruna,MT NIP:19590707 198710 1 001

Penguji I Penguji II

Ir. Torang Sitorus, MT Ir. Robert Panjaitan

NIP:19571002 198601 1 001 NIP:19510708 198203 1 001 Mengesahkan:

Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara

Prof.Dr.Ing. Johannes Tarigan NIP: 19561224 198103 1 002 BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

(79)

Puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan anugrah, berkat dan karunia-Nya hingga terselesaikannya tugas akhir ini dengan judul “Kajian perbandingan respon bangunan pada rangka beton pemikul momen dengan metode gaya lateral ekivalen dan respon spektrum ”.

KATA PENGANTAR

Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai syarat dalam ujian sarjana teknik sipil bidang studi struktur pada fakultas teknik Universitas Sumatera Utara Medan.Penulis menyadari bahwa isi dari tugas akhir ini masih banyak kekurangannya.Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman penulis.Untuk penyempurnaannya, saran dan kritik dari bapak dan ibu dosen serta rekan mahasiswa sangatlah penulis harapkan.

Penulis juga menyadari bahwa tanpa bimbingan, bantuan dan dorongan dari berbagai pihak, tugas akhir ini tidak mungkin dapat diselesaikan dengan baik.Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua yang senantiasa penulis cintai yang dalam keadaan sulit telah memperjuangkan hingga penulis dapat menyelesaikan perkuliahan ini.

Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada :

1. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT selaku dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberikan saran dan bimbingan.

(80)

3. Bapak Ir. Robert Panjaitan selaku dosen pembanding yang telah memberikan kritikan dan nasehat yang membangun

4. Bapak Prof.Dr.Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen teknik sipil USU.

5. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU.

6. Kedua orang tua penulis yang turut mendukung segala kegiatan akademis penulis.

7. Teman-teman yang telah memberikan semangat kepada penulis, senior stambuk 06, 07, 08, dan khususnya senior stambuk 04 Erwin, dan adik-adik stambuk 10 yang memberikan dukungan serta info mengenai kegiatan sipil. 8. Para pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU atas

ketersediannya untuk mengurus administrasi Tugas akhir ini.

Walaupun dalam menyusun Tugas akhir ini penulis telah berusaha untuk mengkaji dan menyampaikan materi secara sistematis dan terstruktur, tetapi tentunya Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna.Kritik dan saran yang membangun tentulah sangat penulis harapkan di kemudian hari.

(81)

Penyusunan tugas akhir ini bertujuan untuk mengkaji perbandingan respon bangunan yang didapat dengan metode gaya lateral ekivalen dengan metode respon spektrum.

ABSTRAK

Persamaan metode gaya lateral ekivalen merupakan pendekatan sederhana yang terdapat dalam sejumlah peraturan. Sementara, metode respon spektrum hasil analisis bisa saja berbeda dengan metode respon spektrum dari persamaan empiris sebab terdapat berbagai variabel yang tidak terdapat di dalam variabel persamaan empiris.

Pembahasan dalam tugas akhir ini, memberikan penjabaran hasil-hasil analisis terhadap berbagai variasi portal bangunan. Metode respon spektrum hasil analisis dari program kemudian dibandingkan dengan metode gaya lateral ekivalen yang didapatkan dari persamaan empiris. Hasil tersebut kemudian ditampilkan dalam bentuk tabel beserta deviasinya.

(82)

Lembar Pengesahan ...

2.2 Tinjauan Perencanaan Struktur Tahan Gempa ... 11

2.3 Pembebanan ... 12

2.4 Distribusi Vertikal Gaya Gempa ... 27

BAB III APLIKASI ... 30

3.1 Pemodelan Struktur ... 30

(83)

4.3 Pembahasan Hasil Analisis Struktur ... 66

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... . 74

5.1 Kesimpulan ... 74

5.2 Saran ... 74

(84)

Tabel 2.1 : Klasifikasi Situs ... 16 DAFTAR TABEL

Tabel 2.2 : Klasifikasi Situs, Fa ... 18 Tabel 2.3 : Klasifikasi Situs, Fv ... 18 Tabel 2.4 : Kategori resiko bangunan gedung dan struktur lainnya untuk

beban gempa ... 20 Tabel 2.5 : Faktor keutamaan gempa ... 24 Tabel 2.6 : Faktor R untuk mereduksi gaya gempa ... 24 Tabel 4.1 : Periode, Base shear, dan gaya pada portal 1 a dengan metode

respon spektrum ... 49 Tabel 4.2 : Gaya pada portal 1 a dengan metode statik ekuivalen ... 49 Tabel 4.3 : Periode, Base shear, dan gaya pada portal 1 b dengan metode

respon spektrum ... 51 Tabel 4.4 : Gaya pada portal 1 b dengan metode statik ekuivalen ... 51 Tabel 4.5 : Periode, Base shear, dan gaya pada portal 1 c dengan metode

respon spektrum ... 53 Tabel 4.6 : Gaya pada portal 1 c dengan metode statik ekuivalen ... 53 Tabel 4.7 : Periode, Base shear, dan gaya pada portal 2 a dengan metode

(85)

Tabel 4.11 : Periode, Base shear, dan gaya pada portal 2 c dengan metode respon spektrum ... 59 Tabel 4.12 : Gaya pada portal 2 c dengan metode statik ekuivalen ... 59 Tabel 4.13 : Periode, Base shear, dan gaya pada portal 3 a dengan metode

respon spektrum ... 63 Tabel 4.16 : Gaya pada portal 3 b dengan metode statik ekuivalen ... 63 Tabel 4.17 : Periode, Base shear, dan gaya pada portal 3 c dengan metode

respon spektrum ... 65 Tabel 4.18 : Gaya pada portal 3 c dengan metode statik ekuivalen ... 65 Tabel 4.19 : Deviasi antara gaya respons spektrum dan statik ekuivalen

pada portal 1 a ... 66 Tabel 4.20 : Deviasi antara gaya respons spektrum dan statik ekuivalenpada

portal 1 b ... 67 Tabel 4.21 : Deviasi antara gaya respons spektrum dan statik ekuivalen

pada portal 1 c ... 68 Tabel 4.22 : Deviasi antara gaya respons spektrum dan statik ekuivalen

pada portal 2 a ... 69 Tabel 4.23 : Deviasi antara gaya respons spektrum dan statik ekuivalen

pada portal 2 b ... 70 Tabel 4.24 : Deviasi antara gaya respons spektrum dan statik ekuivalen

(86)

(87)

Gambar.1.1 : Portal 1a ... 5

Gambar.2.1 : Ss, Gempamaksimum yangdipertimbangkanrisiko ... 15

Gambar.2.2 : S1, Gempamaksimum yangdipertimbangkanrisiko ... 16

Gambar.2.3 : Respons Spektra Desain ... 19

Gambar.2.4 : Prosedur gaya gempa lateral ekuivalen dengan memperhitungkan pengaruh ragam tinggi ... 28

(88)

Gambar.3.9 : Portal 3 c ... 42

Gambar.4.1 : Spektra Desain ... 46

Gambar.4.2 : Analysis Case Data ... 47

Gambar.4.3 : Hasil Spektrum pada portal 1 a ... 48

Gambar.4.4 : Hasil Spektrum pada portal 1 b ... 50

Gambar.4.5 : Hasil Spektrum pada portal 1 c ... 52

Gambar.4.12 : Portal 1 a ... 66

Gambar.4.13 : Portal 1 b ... 67

Gambar.4.15 : Portal 2 a ... 69

Gambar.4.16 : Portal 2 b ... 70

(89)