Input Data ETABS

(1)

Input data ETABS

MINGGU, 15 JANUARI 2012 MINGGU, 15 JANUARI 2012

http://irerrormt.blogspot.com/2012/01/analisa-etabs-proyek-p3son-hambalang.html

Analisa ETABS proyek P3SON hambalang

sentul pada bangunan Asrama Senior Elit

Putra

IV.

IV. TUGAS TUGAS KHUSUSKHUSUS

4.1

4.1 UmumUmum

Pada bab ini tugas khusus yang akan diselesaikan adalah mengenai analisis Pada bab ini tugas khusus yang akan diselesaikan adalah mengenai analisis kekuatan konstruksi pada Proyek Pembangunan

kekuatan konstruksi pada Proyek Pembangunan Lanjutan Lanjutan PusatPusat Pendidikan

Pendidikan Pelatihan Pelatihan dan dan Sekolah Sekolah Olahraga Olahraga NasionalNasional terutama padaterutama pada bangunan

bangunan Asrama Asrama Senior Senior Elit Elit Putra Putra menggunakan menggunakan program program analisisanalisis ETABS versi 9.7.0

ETABS versi 9.7.0

4.2

4.2 PembahasanPembahasan 4.2.1

4.2.1 Kriteria PerencanaanKriteria Perencanaan a.

a. Peraturan dan Referensi PerencanaanPeraturan dan Referensi Perencanaan 1.

1. Pedoman Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur BangunanPedoman Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung SNI-1726-2002.

(2)

2.

2. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Gedung SKSNI 02-2847-Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Gedung SKSNI 02-2847-2002.

2002. 3.

3. Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan GedungPedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung SKBI.1.3.53.1987.

SKBI.1.3.53.1987. 4.

4. Paulay.T, Park R, Reinforced Concrete Structures, John Wiley and Sons,Paulay.T, Park R, Reinforced Concrete Structures, John Wiley and Sons, 1975.

1975. 5.

5. Computers and Structures, Inc.,Computers and Structures, Inc., Analysis Reference Analysis Reference Manual for Manual for SAP2000,SAP2000, ETABS, and SAFE, October 2005

ETABS, and SAFE, October 2005..

b.

b. Konfigurasi dan Sistem StrukturKonfigurasi dan Sistem Struktur

Sesuai SNI 1726 ps.4.2.1 bentuk denah bangunan Asrama Senior Elit Putra Sesuai SNI 1726 ps.4.2.1 bentuk denah bangunan Asrama Senior Elit Putra merupakan konfigurasi gedung yang beraturan namun berdasarkan tinjauan merupakan konfigurasi gedung yang beraturan namun berdasarkan tinjauan elevasi gedung pada masing-masing lantai, bangunan ini merupakan elevasi gedung pada masing-masing lantai, bangunan ini merupakan bangunan yang

bangunan yang tidak beraturan. tidak beraturan. Oleh karena itu Oleh karena itu dalam peninjauan perilakudalam peninjauan perilaku struktur saat menerima beban lateral gempa dianalisa secara dinamis. struktur saat menerima beban lateral gempa dianalisa secara dinamis. Penetapan sistem struktur gedung merupakan Sistem Rangka Pemikul Penetapan sistem struktur gedung merupakan Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM), sesuai SNI 1726 ps.4.3., dalam hal ini sistem penahan Momen (SRPM), sesuai SNI 1726 ps.4.3., dalam hal ini sistem penahan beban

beban lateral lateral terdapat terdapat pada pada rangkaian rangkaian portal portal pada pada arah arah melintang melintang maupunmaupun longitudinal.

(3)

Gambar 4.1 Tipikal Denah Lantai 1 Asrama Senior Elit Putra c. Syarat Kekakuan dan Komponen Struktur

Pengaruh retak pada komponen struktur akibat beban gempa diperhitungkan pada analisis struktur, sehingga momen inersia penampang komponen struktur utuh (I gross) akan dikalikan prosentase efektifitas penampang < 1 sebagaimana diatur pada SNI 2847 maupun SNI 1726.

d. Stiffeness and Drift Limitations

Parameter yang digunakan untuk mengestimasi kekakuan bangunan gedung adalah simpangan antar lantai ( drift index) yang didefinisikan sebagai rasio antara defleksi maksimum puncak bangunan dengan tinggi total bangunan. Pemilihan nilai drift indexdan kekakuan yang cukup dalam perencanaan struktur harus dilakukan agar bangunan tidak berdeformasi melebihi drift index pada saat mengalami beban ekstrim. SNI 1726 2002 mengatur beberapa parameter untuk mengendalikan drift index yaitu:

(4)

Untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel, nilai waktu getar alami fundamental T1 dari struktur gedung harus dibatasi,

bergantung pada koefisien ξ. Untuk wilayah gempa tempat struktur gedung

berada dan jumlah tingkatnya n menurut persamaan:

T1 < ξ n

dimana koefisien ξ ditetapkan menurut tabel 8 SNI 1726 2002.

2. Kinerja batas layan

Untuk memenuhi persyartan kinerja batas layan struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh melampaui R/0,03 kali tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm, bergantung yang mana yang nilainya terkecil. 3. Kinerja batas ultimit

Simpangan dan simpangan antar-tingkat ini harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa nominal, dikalikan dengan

suatu faktor pengali ξ sebagai berikut:

- Untuk struktur gedung beraturan

ξ = 0,7 R

- Untuk struktur gedung tidak beraturan

ξ = 0,7 R

(5)

a. Material beton

Kuat beto

n yang disyaratkan, f’c = 20 MPa

Modulus elastisitas beton, Ec = 4700√f’c = 21019 MPa

Angka Poisson, υ = 0,2

Modulus geser, G = Ec / [2(1+υ) ] = 9602345 kN/m

2 b. Material baja tulangan

Diameter ≤ 12 mm menggunakan BJTP (polos) fy = 240 MPa

Diameter > 12 mm menggunakan BJTD (deform) fy = 400 MPa

4.2.3 Dimensi Frame a. Balok - Lantai 1 (LT. 1, LT.1a, LT. 2) - Balok TB1,TB2 : 500 x 750 mm - Balok TB3 : 400 x 600 mm - Balok TB4 : 500 x 700 mm - Balok TB5 : 350 x 600 mm - Balok OV1-2 : 350 x 600 mm - Balok TBD : 350 x 800 mm - Balok TBa : 300 x 650 mm - Balok S1, S2, S3 : 350 x 650 mm

(6)

- Lantai 2 (LT.2, LT.1a, LT.2) - Balok B1, B2 : 400 x 650 mm - Balok B3, B6 : 300 x 500 mm - Balok B4, B5, B7 : 350 x 600 mm - Balok B8, B9 : 250 x 600 mm - Balok B10 : 200 x 600 mm - Balok S1, S3 : 350 x 600 mm - Balok S2 : 300 x 500 mm - Balok S4 : 250 x 500 mm - Lantai 2a - Balok B1, B2 : 400 x 650 mm - Balok B3, B6, B4 : 350 x 600 mm - Balok B5 : 350 x 800 mm - Balok S1 : 350 x 600 mm - Balok S2, S4 : 300 x 600 mm - Balok S5 : 350 x 600 mm - Balok S6 : 250 x 500 mm - Balok S7 : 250 x 600 mm

(7)

- Balok B1, B2 : 400 x 650 mm - Balok B3, B6, B4 : 350 x 600 mm - Balok B5 : 350 x 800 mm - Balok S1 : 350 x 600 mm - Balok S2, S4 : 300 x 600 mm - Balok S5 : 350 x 600 mm - Balok S6 : 250 x 500 mm - Balok S7 : 250 x 600 mm - Lantai 3, 4, 5, 6 - Balok B1, B2 : 400 x 650 mm - Balok B3 : 350 x 500 mm - Balok B4, B5, B7 : 350 x 600 mm - Balok B6 : 300 x 500 mm - Balok B8, B9 : 250 x 600 mm - Balok B10 : 200 x 600 mm - Balok S1, S3 : 350 x 600 mm - Balok S2, S5 : 300 x 500 mm - Balok S4 : 250 x 600 mm - Balok S6 : 250 x 500 mm b. Kolom

(8)

- Kolom K1 : 550 x 800 mm (pondasi - lantai 4)

- Kolom K1 : 500 x 800 mm (lantai 4 - atap)

- Kolom K2 : 750 x 750 mm

- Kolom K3 : 250 x 700 mm

- Kolom K4 : 700 x 700 x 300 mm

- Kolom K5 : 300 x 900 mm

c. Plat Lantai dan Atap

Berdasarkan gambar shop drawing untuk tebal plat lantai dan atap yang digunakan adalah 150 mm.

4.2.4 Analisa Pembebanan a. Beban Gravitasi

- Beban mati pada plat lantai 1. Beban hidup

Beban hidup (PPI’83 tabel 3.1) = 250 kg/m

2 2. Beban mati

Beban mati lantai bangunan : Beton = 2400 kg/m3

Keramik = 25 kg/m2

Spesi per cm tebal = 21 kg/m2

(9)

Beban mati pada plat lantai :

Beton = 1x1x0,12x2400 = 288 kg/m2

Berat pasir tebal 5 cm = 0,05x16 = 80 kg/m2

Keramik = 1x1x25 = 25 kg/m2

Spesi = (0,03/0,01) x 21 = 63 kg/m2

Jadi, beban mati pada plat lantai = 451 kg/m2 - Beban pada bordes

1. Beban hidup

Beban hidup (PPI’83 tabel 3.1) = 300 kg/m

2

Faktor reduksi (PPI’83 tabel 3.3) = 0,75

Beban hidup pada plat lantai = 0,75 x 300 = 225 kg/m2 2. Beban mati

Beban mati lantai bangunan : Beton = 2400 kg/m3

Keramik = 25 kg/m2

Spesi per cm tebal = 21 kg/m2 Beban mati pada bordes :

Beton = 0,15 x 2400 = 360 kg/m

Keramik + Spesi = 1 x 1x25 = 25 kg/m Spesi = (0,02/0,01) x 21 = 42 kg/m

(10)

- Beban pada balok 1. Beban mati

Dinding ½ batu bata = 250 kg/m2 Beban mati merata tiap 1 m dinding :

Tinggi dinding lantai = 3,6 x 250 = 900 kg/m - Beban pada tangga

1. Beban hidup

Beban hidup tangga (PPI’83 tabel 3.1) : 300 kg/m

2

Faktor reduksi (PPI’83 tabel 3.3) = 0,75

Beban hidup pada plat lantai = 0,75 x 300 = 225 kg/m2

α = 27

o

225/cos α = 252,52 kg/m

2 2. Beban mati Plat tangga = 0,25 x 2400 = 600 kg/m2 Keramik = (0,24 + 0,2)x1x3,2x25 = 35,2 kg/m2 Spesi = (0,24+0,2)x1x3,2x21 =29,568 kg/m2

Jadi beban mati pada plat lantai tangga = 664,768 kg/m2

664,768/cos α =746,0866

kg/m2

- Beban pada atap

1. Beban hidup

(11)

Pada atap = hujan =(40

–

(0,8x44,5)) = 4,52 kg/m2 2. Beban mati

Penutup atap corrugated metal sheet = 15 kg/m2 b. Beban Angin

Beban angin = 25 kg/m2

Faktor reduksi (PPI’83 tabel 4.1) = 0,8

Beban angin = 0,8 x 25 = 20 kg/m2 Beban hidup = 4,52 x 6 = 0,2712 kN/m c. Beban gempa

Beban gempa pada perencanaan struktur bangunan gedung Asrama Senior Elit Putra P3SON di Hambalang-Sentul, Jawa Barat ini ditinjau secara dinamis sebagaimana ketentuan yang ditetapkan dalam SNI 1726-2002. Hal ini dilakukan mengingat bahwa dari sisi keteraturan bentuk geometri bangunan secara vertikal, bangunan asrama ini masuk dalam kategori bangunan yang tidak teratur.

Fungsi response spectrum sesuai peta wilayah gempa untuk daerah Sentul Jawa Barat adalah wilayah resiko gempa 4 (lihat gambar 4.2). Hasil tes tanah menunjukkan bahwa nilai SPT pada lokasi proyek berkisar antara 30

–

60 pada kedalaman kurang dari 30 meter sehingga tinjauan percepatan gerakan tanah berada pada media tanah sedang.

(12)

Gambar 4.2 Wilayah gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar dengan perioda ulang 500 tahun

Metode analisis yang digunakan terhadap gempa : 1. Metode Statik Ekivalent

Untuk menghindari penggunaan struktur yang terlalu fleksibel, maka perlu dilakukan kontrol terhadap waktu getar yang diperoleh. Syarat yang harus dipenuhi :

T < ξ n

Tabel 4.1 Koefisien ξ yang membatasi waktu getar alami fundamental

struktur gedung

Batasan periode getar

T = 0,0731(H)3/4 = 0,0731 (25,2) 3/4 = 0,82218 detik

(13)

jadi, T < ξ.n

0,82218 < 0,17(6) 0,82218 < 1,02

….ok!

Kurva respons spektrum gempa rencana untuk wilayah gempa zona 4 dengan kondisi tanah

sedang menurut SNI-03-1726-2002 adalah seperti pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Respons Spektrum Gempa Rencana

Nilai spektrum gempa rencana dihitung sebagai berikut :

Gempa statik, T = 0,82218 detik, maka :

C1= 0,42/T = 0,42/0,82218 = 0,5108.

Untuk taraf kinerja struktur gedung daktail parsial, maka diambil :

faktor daktilitas, µ= 3. Ditetapkan kuat lebih beban dan bahan yang terkandung di dalam struktur

gedung :

(14)

Fi= gaya horisontal pada masing-masing taraf lantai.

I = faktor keutamaan (diambil, I = 1).

Wt= jumlah beban mati dan beban hidup yang direduksi (faktor reduksi diambil = 0,5) yang bekerja

di atas taraf penjepitan lateral.

Koefisien gaya geser dasar gempa arah

X = C1.I/R = 0,5108 x 1/4,8 = 0,1064.

Koefisien gaya geser dasar gempa arah

Y = C1.I/R = 0,5108 x 1/4,8 = 0,1064.

Koefisien tersebut diinputkan kedalam ETABS untuk gempa statik arah X (GEMPAX) dan gempa

statik arah Y (GEMPAY).

2. Metode analisis Response Spectrum

Besar beban gempa ditentukan oleh percepatan gempa rencana dan massa total struktur. Massa total

struktur terdiri dari berat sendiri elemen struktur (BS), beban mati (MATI) dan beban hidup

(HIDUP) yang dikalikan dengan faktor reduksi 0,5. Percepatan gempa diambil dari data zona 4 Peta

Wilayah Gempa Indonesia menurut Tatacara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan

Gedung (SNI 03-1726-2002).

Nilai spectrum respons tersebut dikalikan dengan suatu factor skala ( scale factor ) yang besarnya = g x I/R dengan g = percepatan grafitasi (g = 981

cm/det2). Scale factor = 9,81 x 1 / 4,8 = 2,044. Analisis dinamik dilakukan dengan metode superposisi spectrum response, dengan mengambil respon

(15)

maksimum dari 4 arah gempa, yaitu 0o, 45o, 90o, dan 135o. Nilai redaman untuk struktur beton diambil, Damping = 0,05. Digunakan number

eigen

NE = 3 dengan mass partisipation factor ≥ 90 % dengan kombinasi

dinamis (modal combination) CQC dan directional combination SRSS. Karena hasil dari analisis spectrum response selalu bersifat positif (hasil akar), maka perlu faktor +1 dan

–

1 untuk mengkombinasikan dengan response statik.

3. Metode Analisis Dinamik Time History

Analisis dinamik linier riwayat waktu (time history) sangat cocok digunakan untuk analisis struktur yang tidak beraturan terhadap pengaruh gempa rencana. Mengingat gerakan tanah akibat gempa di suatu lokasi sulit diperkirakan dengan tepat, maka sebagai input gempa dapat didekati dengan gerakan tanah yang disimulasikan. Dalam analisis ini digunakan hasil rekaman akselerogram gempa sebagai input data percepatan gerakan tanah akibat gempa. Rekaman gerakan tanah akibat gempa diambil dari akselerogram gempa El-Centro N-S yang direkam pada tanggal 15 Mei 1940.

Dalam analisis ini redaman struktur yang harus diperhitungkan dapat dianggap 5% dari redaman kritisnya. Faktor skala yang digunakan = g x I/R dengan g = percepatan grafitasi (g = 981

(16)

cm/det2). Scale factor = 9,81 x 1 / 4,8 = 2,044 Untuk memasukkan beban gempa Time History ke dalam ETABS maka harus didefinisikan terlebih dahulu ke dalam Time History Case dan akselerogram tersebut terjadi selama 10 detik, maka dengan interval waktu 0,1 detik, jumlah output stepnya menjadi = 10/0,1 = 100. Data-data tersebut diinputkan ke dalam ETABS untuk gempa Time History arah X dan Y.

d. Kombinasi pembebanan

Kombinasi pembebanan yang digunakan untuk analisa struktur bangunan asrama senior elit putra proyek P3SON, sebagai berikut :

- U = 1,4DL - U = 1,2DL + 1,6LL - U = 1,2DL+1,0LL+1,6WL - U = 0,9DL + 1,3WL - U = 1,2DL+1,0LL+1,0EL - U = 0,9DL+1,1(1,3EL) - U = 1,0DL+1,0LL Di mana: DL : Beban mati LL : Beban hidup EL : Beban gempa WL : Beban angin

(17)

4.2.5 Pemodelan Struktur

Analisa struktur terhadap bangunan asrama senior elit putra P3SON di Hambalang Sentul ini, menggunakan prinsip metode elemen hingga ( finite element method ) dengan memanfaatkan program bantu analisa struktur ETABS v.9.7.0 Pemodelan struktur portal 3 dimensi dirancang sebagai sistem rangka pemikul momen untuk kategori menengah. Hal ini berarti bahwa penahan beban gravitasi (beban sendiri struktur, beban mati tambahan, beban hidup) dan beban lateral(angin, gempa), sepenuhnya dipikul oleh frame system. Oleh karena itu balok dan kolom dirancang sebagai suatu kesatuan model elemen portal yang harus mampu memberikan respons atas pembebanan yang berupa gaya normal, lintang, dan momen pada 6 derajat kebebasan ( degree of freedom). Kondisi tersebut dilakukan dengan tidak memberi batasan derajat kebebasan (Ux,Uy,Uz,Rx,Ry,Rz = 0) pada masing-masing nodal. Namun demikian

khusus untuk elemen kolom, nodal pada kaki kolom

di restrain secara fixed untuk membatasi perpindahannya

(Ux,Uy,Uz,Rx,Ry,Rz ≠

0) lihat gambar 4.3

Model area load digunakan untuk simulasi beban merata tributary area pada struktur plat lantai, beban dinding sebagai line load sedangkan reaksi akibat tumpuan struktur tangga dan rangka atap dimodelkan

(18)

sebagai joint load . Beban lateral angin pada kedua arah sumbu utama global x dan y ditinjau sebagai area load yang secara horizontal bekerja pada null element yang dipasang pada perimeter bangunan, dimana null element ini tidak akan mempengaruhi kekakuan element maupun mass source nya.

Pengaruh beban gempa pada struktur bangunan ditinjau dengan menggunakan metode response spectrum analysis sebagaimana program default yang terdapat pada fitur ETABS v.9.x.x untuk peninjauan beban gempa. Dimana fungsi response spectrumdimodifikasi untuk user define disesuaikan dengan wilayah zona gempa 4 dan kondisi tanah sedang.

Gambar 4.3 Model undeformed shape bangunan senior elit putra proyek P3SON

(19)

Gambar 4.4 Model pembebanan pada bangunan senior elit putra proyek P3SON

4.2.6 Hasil Analisa Struktur

Secara kualitatif gaya-gaya berupa momen, gaya lintang, dan gaya normal pada elemen struktur senior elit putra dapat dilihat pada gambar di bawah

ini:

Gambar 4.5 Tipikal diagram momen lentur (M33)

(20)

Gambar 4.7 Tipikal diagram gaya normal (Axial Force)

Desain kekuatan penampang balok dan kolom menggunakan kode ACI318M-99 yang terdapat pada design library ETABS release 9.7.0