i
LAPORAN AKHIR
PENELITIAN DOS EN PEMULA
TINJAUAN KAPASITAS STRUKTUR BAJA MENARA AIR KAPASITAS 100M
3DI PABRIK KARET PT. MARDEC SIGER
WAYKANAN LAMPUNG TERHADAP BEBAN GEMPA DENGAN MENGGUNAKAN RESPON SPEKTRA GEMPA
DESAIN BERDASARKAN SNI 03-1726-2012
Dibiayai oleh :
Direktorat Riset dan Pengabdian M asyarakat Direktorat Jenderal Penguatan Riset dan Pengembangan
Kementerian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi
Sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Pelaksanaan Program Penelitian Nomor: 002/SP2H/LT/DRPM II/2016
Tanggal 17 Februari 2016
Tim Pengusul : Ketua :
S APTA , S T, MT. NIDN : 0205096901 Anggota :
S ARI FARLIANTI, S T. NIDN : 0231077801
UNIVERS ITAS IBA AGUS TUS 2016
UNIVERSITAS
DAFTAR IS I
HALAM AN SAM PUL ………....……...
HALAM AN PENGESAHAN………...……..……
DAFTAR ISI……….…………...…………...….
RINGKASAN ...
PRAKATA ...
DAFTAR TABEL ...
DAFTAR GAM BAR ...
BAB 1. PENDAHULUAN………..………...….
1.1.Latar Belakang ...
1.2.Perumusan M asalah ...
1.3.Tujuan Penelitian ...
1.4.Ruang L:ingkup Penelitian ...
1.5.Luaran Penelitian ...
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA………...…….
2.1.Respon Spektra ...
2.2.Analisa Linier (Linier Analysisi Prosedure) ...
2.3.Perencanaan Gempa Berbasis Kinerja (Non-Linier Analysis Prosedure) ...
2.4.Sistem Struktur dan Perfomance Objective ...
2.5.M etode Spektrum Kapasitas ...
2.6.Kurva Kapasitas ...
2.7.Perfomance Point ...
BAB 3. TUJUAN DAN M AMFAAT PENELITIAN ...….………...
BAB 4. M ETODE PENELITIAN…………...….………...
4.1.Diagram Alur Penelitian ...
4.2.Lokasi Penelitian ...
BAB 5. ANALISA DAN PEM BAHASAN ...
5.1. Deskripsi Bangunan M enara Air ...
5.2. Data Struktur ...
5.3. Pemodelan Struktur ...
i ii iii v vi vii viii 1 1 1 1 2 2 3 3 7
10 12 13 13 14 19 19 21 22 22 22 25 25
5.4. Data Beban ...
5.5. Analisa Struktur Kondisi Linier ...
5.6.Analisa Struktur Kondisi Non-Linier ...
5.7.Pembahasan ...
BAB 6. KESIM PULAN DAN SARAN ...
6.1.Kesimpulan ...
6.2.Saran ...
DAFTAR PUSTAKA……….………...….
LAM PIRAN
A. DESAIN STRUKTUR BAJA M ENARA AIR B. PUBLIKASI JURNAL
26 35 38 42 43 43 43 43
RINGKAS AN
Pada penelitian ini penulis melakukan peninjauan perhitungan terhadap menara air dengan kapasitas 100m3 yang digunakan pada Pabrik Karet PT. M ardec Siger Waykanan yang berlokasi di jalan lintas sumatera Kabupaten Waykanan Provinsi Lampung, dimana menara air ini berfungsi untuk menampung air yang dibutuhkan dalam proses pengolahan karet. M engingat daerah Lampung merupakan daerah yang mempunyai potensi gempa cukup besar, dan juga dalam peraturan gempa telah mengalami perubahan dari SNI 03-1726-2002 ke peraturan pengganti SNI 03-1726 2012, dimana peraturan SNI 03-1726-2012 mengacu pada peraturan-peraturan gempa modern sepeti ASCE 7-10 dan IBC2009, yang menggunakan gempa perioda ulang 2500 tahun dengan probabilitas terlampui 2%
dalam 50 tahun umur bangunan yang menggambarkan kondisi collapse prevention, sedangkan pada SNI 03-1726-2002 menggunakan perioda ulang gempa 500 tahun yang menggambarkan kondisi life safety yang mengacu pada UBC 1997. Dari hasil analisa dalam kondisi linier didapatkan demand/capacity <
1, story drift =11,72mm < 0,02hsx= 180mm arah-x, dan story drift=12,04mm <
0,02hsx = 180mm arah-y. Sedangkan dari hasil analisa kondisi non-linier (pushover analysis) didapatkan data displacement sebesar 239,60mm dengan maksimum total drift sebesar 0,017 dengan level kinerja Damage control (IO-LS), dari hasil analisa kondisi linier dan non-linier dapat disimpulkan menara air kapasitas 100m3 PT. M ardec Siger Waykanan mampu menahan beban gempa rencana dengan level kinerja Damage Control (IO-LS) pada saat terjadi gempa kuat.
Kata kunci : Kapasitas Struktur, Tingkat Kinerja, Gempa Rencana.
PRAKATA
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan ijinNya sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan laporan penelitian yang berjudul “Tinjauan Kapasitas Struktur Baja M enara Air Kapasitas 100m3 Di Pabrik Karet PT. M ardec Siger Waykanan Lampung Terhadap Beban Gempa Dengan M enggunakan Respon Spektra Gempa Desain Berdasarkan Sni 03-1726-2012”.
Penulis menyadari bahwa laporan penelitian ini masih jauh dari sempurna, untuk itu kritik dan saran yang membangun sangatlah diharapkan untuk kesempurnaan penelitian ini dan pelaksanan penelitian selanjutnya. Akhir kata, semoga laporan kemajuan penelitian ini bermamfaat bagi kita khusunya bagi penulis pribadi.
Pelembang, Oktober 2016
Tim Peneliti
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Klaifikasi Kelas Situs ... 5
Tabel 2.2. Koefisien Situs, Fa ... 6
Tabel 2.3. Koefisien Situs, Fv ... 6
Tabel 2.4. Sifat M ekanis Baja Struktur ... 7
Tabel 2.5. Kriteria Kinerja... 11
Tabel 2.6. Tingkatan eartquake hazard... Tabel 2.7. Deformation Limits ... Tabel 2.8. Kriteria Penerimaan Rotasi Sendi Plastis terhadap Lentur pada Balok ... Tabel 2.9 Kriteria Penerimaan Rotasi Sendi Plastis terhadap Lentur pada Kolom ... 12 16 18 18 Tabel 5.1. Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respons Percepatan Gempa periode Pendek... 31
Tabel 5.2. Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respons Percepatan Gempa periode 1 detik... 32
Tabel 5.3. Perioda Getar Bebas Struktur (Output SAP2000)... 33
Tabel 5.4. Base Reaction (Output SAP2000)... 33
Tabel 5.5. Defleksi dan Simpangan Antar Lantai Arah x... 36
Tabel 5.6. Defleksi dan Simpangan Antar Lantai Arah y... 37
Tabel 5.7. Koefisien Stabilitas Arah x... 37
Tabel 5.8. Koefisien Stabilitas Arah y... 37
Tabel 5.9. Ringkasan Hasil Analisa Kondisi Linier ... 38
Tabel 5.10. Kapasitas dan Distribusi Sendi Plastis Arah x ... 41
Tabel 5.11. Kapasitas dan Distribusi Sendi Plastis Arah y ... 41
Tabel 5.12. Data Pada Perfomance Point ... 42
Tabel 5.13. Batas Deformasi Bangunan Eksisting ... 42
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Disain Respon Spektrum (SNI 03-1726-2012)... 3
Gambar 2.2. Peta Respon Spektra percepatan 0,2 detik (SS) dibatuan dasar (SB) untuk probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun... 4
Gambar 2.3. Peta Respon Spektra percepatan 1,0 detik (S1) dibatuan dasar (SB) untuk probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun... 4
Gambar 2.4. (a). Global Respon dan (b) Level Kinerja Struktur Akibat Beban Gempa... 10
Gambar 2.5. Perfomance Objective... 13
Gambar 2.6. Kurva Kapasitas... 14
Gambar 2.7. Perfomance Point (ATC 40) ... 14
Gambar 2.8. Pendefinisikan Parameter Pushover ATC40... 15
Gambar 2.9. Parameter Capacity Spectrum ATC40 ... 15
Gambar 2.10 KurvaBeban–Deformasi (ATC40) ... 17
Gambar 2.11 Component Perfomance Based (ATC40) ... 17
Gambar 2.12 Definisi Perputaran Untuk Evaluasi (FEM A 356) ... 18
Gambar 4.1. Diagram Alur Perencanaan Komponen Struktur... 20 Gambar 4.2. Diagram Alur Analisa Pushover... 21
Gambar 4.3. Diagram Alur Kriteria Penerimaan... 21
Gambar 4.4. Lokasi Penelitian... 22
Gambar 5.1. Bangunan Eksisting M enara Air Kap 100m3... 23
Gambar 5.2. Tahap Pembangunan Bangunan M enara Air Kap 100m... 23
Gambar 5.3. Lantai Atas M enara... 24
Gambar 5.4. Konfigurasi Pemasangan Balok Lantai Atas... 24
Gambar 5.5. Gambar Tampak Samping Bangunan M enara Air... 24
Gambar 5.6. M odel Struktur 3 Dimensi... 25
Gambar 5.7. Potongan M elintang Bangunan... 26
Gambar 5.8. Konfigurasi Beban Pelat Lantai... 26
Gambar 5.9. Konfigurasi Beban Pelat Tanki... 27
Gambar 5.10. Konfigurasi Beban Air...
Gambar 5.11. Konfigurasi Beban Pelat Lantai...
27 35
Gambar 5.12. Peta Satelit Lokasi Penelitian... 28
Gambar 5.13. Peta Satelit Bangunan yang ditinjau... 29
Gambar 5.14. Peta Zonasi Gempa periode pendek (SS), dengan probilitas keruntuhan 2% dalam kurun waktu 50 Tahun (peta hazard gempa Indonesia)... 30
Gambar 5.15. Peta Zonasi Gempa periode satu detik (S1) ), dengan probilitas keruntuhan 2% dalam kurun waktu 50 Tahun (peta hazard gempa Indonesia)... 30
Gambar 5.16. Variable-variable gempa hasil Desain Spektra Indonesia... 31
Gambar 5.17. Grafik Respon Spektra Desain hasil Desain Spektra Indonesia... 31
Gambar 5.18. P-M Interaksi Rasio Akibat Beban Gravitasi... 35
Gambar 5.19. P-M Interaksi Rasio Akibat Beban Gravitasi dan Gempa... 35
Gambar 5.20 Distribusi Sendi Plastis Step 2 Struktur Eksisting ... 40
Gambar 5.21 Distribusi Sendi Plastis ... 40
Gambar 5.22 Kurva Kapasitas Struktur Eksisting ... 40
Gambar 5.23 Performance Point Arah x dan y ... 41
BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Pada penelitian ini struktur bangunan M enara Air terbuat dari struktur Baja Profile Wide Flange (WF) dengan kapasitas 100 m3 (100 Ton), dimana bangunan ini dibangun pada tahun 2008 dan digunakan tahun 2009, dilihat dari historis bangunan yang dibangun pada tahun 2008 berarti perencanaan struktur bangunan tersebut masih menggunakan stndar peraturan perencanaan gempa SNI 02-1726-2002 yang mengacu pada UBC97 yang menggunakan gempa
periode 500 tahun (10% dalam 50 tahun), sedangkan peraturan gempa SNI 03-1726-2012 yang mengacu pada peraturan-peraturan gempa modern seperti
ASCE 7-10 dan IBC 2000 yang menggunakan gempa 2500 tahun (2% dalam 50 tahun). Bila dilihat dari lokasi pabrik karet PT. M ardec Siger Waykanan terletak di Provinsi Lampung Kabupaten Waykanan dimana letak geografis pada peta hazard gempa Indonesia 2010 termasuk pada daerah rawan gempa.
Berdasarkan dari uraian diatas penulis mencoba untuk mengkaji atau meninjau ulang perencanaan bangunan M enara Air tersebut dengan menggunakan Respon Spektra Gempa Desain berdasarkan peraturan gempa SNI 03-1726-2012.
1.2. Rumusan masalah
Berdasarkan dari latar belakang diatas maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Apakah akibat beban gempa yang ditinjau dengan menggunakan Respon Spektrum Desain SNI 03-1726-2012 struktur bangunan masih memenuhi kapasitas yang direncanakan
2. Bagaimana kondisi bangunan (tingkat kinerja bangunan) bila terjadi gempa kuat yang melampui beban gempa rencana sesuai peraturan gempa yang baru yaitu SNI 03-17262012.
1.3. Tujuan Penelitian
Sebagaimana uraian diatas penelitian ini bertujuan untuk :
1. mengetahui kapasitas daripada struktur bangunan M enara Air dengan akibat beban gempa dengan menggunakan Respon Spektrum Desain SNI 03-1726-2012 dan,
2. mengetahui tingkat kinerja dari struktur bangunan tersebut bila terjadi gempa yang melampaui beban gempa rencana.
1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup studi yang dilakukan yaitu :
1. Struktur bangunan M enara Air dimodelkan sebagai struktur baja tiga dimensi yang kemudian dianalisa dengan menggunakan program analisa struktur SAP2000 dengan mengacu pada peraturan baja SNI 03-1729-2002 dan peraturan gempa SNI 03-1726-2012.
2. Analisa kondisi Linier mengacu pada SNI 03-1729-2002, dengan pembebanan yang ditinjau hanya akibat berat sendiri struktur bangunan, beban rubber sheet dan beban gempa.
3. Analisa tingkat kinerja menggunakan metode respon spektrum (response spectrum analysis).
4. M embuat kurva respon struktur akibat beban gempa, berupa kurva kapasitas kurva respon spektrum untuk menentukan tingkat kinerja struktur bangunan.
1.5. Luaran Penelitian
Adapun hasil luaran dari penelitian ini adalah:
1. Penelitian ini diharapkan jadi bahan masukan bagi buku ajar dibidang ilmu teknik sipil, dan menjadi bahan referensi yang akan ditulis dalam jurnal ilmiah TEKNIKA terbitan Fakultas Teknik Universitas IBA
2. Bagi pemerintah memberikan informasi untuk pemberian izin mendirikan bangunan (IM B) perlu adanya dokumen perhitungan struktur yang dapat menjamin bahwa struktur bangunan tersebut aman bagi lingkungan disekitarnya terhadap yang mungkin terjadi akibat beban bekerja pada bangunan selama masa layannya.
3. Bagi pemilik bangunan, memberikan informasi kondisi bangunan apabila terjadi gempa kuat sehingga dapat diambil tindakan pencegahan kerusakan yang dapat mengakibatkan korban jiwa dengan memberikan perkuatan yang diperlukan pada bangunan.
BAB 2. TINJAUAN PUS TAKA 2.1. Respon S pektra
Respon spektra rencana (respon spektrum desain) merupakan kurva respon spektrum yang disajikan dalam bentuk grafik (lihat Gbr. 2.1) dimana absisnya merupakan periode getar struktur, T, dan ordinatnya merupakan respon maksimum berupa percepatan maksimum (spectral acceleration, Sa) yang didapat dari rumusan sebagai berikut :
a . Untuk T < To, s pektrum respon percepatan, Sa, di s a i n ha rus di a mbi l da ri pers a ma a n:
0,4 0,6 T
T … … … … . pers.1
b. Untuk, TO < T < TS , s pectrum res pon percepa ta n, Sa , s a ma denga n SDS c. Untuk, T > TS, s pectrum respon percepatan, Sa, disa i n ha rus di a mbi l da ri
pers a ma a n :
T … … … . pers.2 Dimana,
SDS = parameter respon spektral percepatan disain pada perioda pendek SD1 = parameter respon spektral percepatan disain pada perioda 1,0 detik T = perioda getar fundamental struktur
TO = 0,20 TS =
Kemudian data-data yang didapat dari rumusan diatas diplotkan kedalam kurva respon spektrum desain seperti pada gambar 2.1.
Gambar 2.1. Disain Respon Spektrum (SNI 03-1726-2012)
Agar dapat membuat disain respon spektra diperlukan beberapa parameter untuk mendapatkan SDS, SD1, TO, danTS. Parameter-parameter tersebut adalah SS, S1, Fa dan Fv.
a. Parameter Percepatan Terpetakan (SS dan S1)
Parameter percepatan gempa terpetakan SS dan S1 merupakan parameter yang didapatkan dari peta Respon Spektra percepatan (Peta Hazard Gempa Indonesia 2010) pada gbr. 2.2 dan gbr.2.3 dibawah ini.
Gambar 2.2. Peta Respon Spektra percepatan 0,2 detik (SS) dibatuan dasar (SB) untuk probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun.
Gambar 2.3. Peta Respon Spektra percepatan 1,0 detik (S1) dibatuan dasar (SB) untuk probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun.
b. Kelas S itus (Site Coefficient)
Penentuan kelas situs atau kelas lokasi tergantung pada kondisi tanah yang diklasifikasikan sesuai kecepatan rambat gelombang geser, SPT, atau kuat geser niralir (Imran, 2010).
Berdasarkan sifat-sifat tanah pada situs, maka situs harus diklasifikasikan sebagai kelas situs SA, SB, SC, SD, SE atau SF seperti pada Tabel 2.1 dibawah ini.
T abel 2.1. Klaifikasi Kelas Situs
Sumber : SNI 03-1726-2012
c. Koefisien-koefisien S itus dan Parameter-parameter Respon S pektral Percepatan Gempa Maksimum yang dipertimbangkan Resiko Tertarget (MCER)
Berdasarkan SNI 03-1726-2012, untuk penentuan respon spektral percepatan gempa M CER dipermukaan tanah, diperlukan suatu faktor amplifikasi seismik pada perioda 0,2 detik dan 1,0 detik. Faktor amplifikasi meliputi faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran perioda pendek (Fa) pada Tabel 2.2 dan faktor amplifikasi terkait percepatan yang mewakili getaran perioda 1,0 detik (Fv) pada Tabel 2.3.
Parameter spektrum respons percepatan pada perioda pendek (SMS) dan perioda 1,0 detik (SM1) yang disesuaikan dengan pengaruh klasifkasi situs, harus ditentukan dengan rumusan berikut :
. ... pers. 3
. ... pers. 4 Dimana,
Ss = parameter respon spektral percepatan gempa MCER terpetakan untuk perioda pendek
S1 = parameter respon spektral percepatan gempa MCER terpetakan untuk perioda 1 detik
T abel 2.2. Koefisien Situs, Fa
Sumber : SNI 03-1726-2012
T abel 2.3. Koefisien Situs, Fv
Sumber : SNI 03-1726-2012 Catatan :
a). untuk nilai-nilai SS dan S1 dapat dilakukan interpolasi
b). SS = situs yan memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisi respon situs spesifik
d. Parameter Percepatan S pektral Desain
Berdasarkan SNI 03-1726-2012 parameter percepatan spektral desain untuk perioda, SDS dan pada perioda 1,0 detik SD1, harus ditentukan melalui perumusan sebagai berikut :
2/3 . ... pers. 5 2/3 . ... pers. 6
2.2. Analisa linier (Linier Analysis Prosedure)
Analisa linier didefinisikan sebagai suatu metode pendekatan analisis statik linier daripada struktur, apabila struktur menerima beban statik seperti beban vertikal (gravity load) akibat beban tetap atau beban hidup, horizontal
(lateral load) akibat beban angin atau gempa dimana kondisi struktur masih berprilaku elastik (linier condition).
Analisa dan disain struktur pada penelitian ini menggunakan program bantu analisa struktur SAP2000 dengan mengacu pada standar peraturan yang ada di program SAP2000 yaitu AISC-LRFD 99, yang kemudian disesuiakan dengan peraturan SNI 03-1729-2002, seperti faktor pembebanan, faktor tahanan (reduksi kekuatan) dan kombinasi pembebanan.
Berdasarkan SNI 03-1729-2002 ps. 5.1 Sifat mekanis baja struktural yang digunakan dalam perencanaan harus memenuhi persyaratan minimum yang diberikan pada Tabel 4 Sifat-sifat mekanis lainnya baja struktural untuk maksud perencanaan ditetapkan sebagai berikut:
- M odulus elastisitas : E = 200.000 M pa - M odulus geser : G = 80.000 M pa - Nisbah poisson : μ = 0,3
- Koefisien pemuaian : α = 12 x 10-6 /oC
T abel 2.4. Sifat Mekanis Baja Struktur
Sumber : SNI 03-1726-2012
Selain itu baja struktural menurut SNI 03-1729-2002 ps.5.2.1 dapat digunakan apabila ada laporan uji material baja di pabrik yang disahkan oleh lembaga yang berwenang dapat dianggap sebagai bukti yang cukup untuk memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam standar ini. Untuk baja yang tidak teridentifikasi menurut SNI 03-1729-2002 ps.5.2.2 boleh digunakan selama memenuhi ketentuan berikut ini:
1) Bebas dari cacat permukaan;
2) Sifat fisik material dan kemudahannya untuk dilas tidak mengurangi kekuatan dan kemampuan layan strukturnya;
3) Ditest sesuai ketentuan yang berlaku. Tegangan leleh ( f y ) untuk perencanaan tidak boleh diambil lebih dari 170 M Pa sedangkan tegangan putusnya ( fu ) tidak boleh diambil lebih dari 300 M Pa.
Pada proses perencanaan umumnya melakukan kombinasi terhadap static load cases dengan mengalikan masing-masing static load cases dengan faktor beban yang telah ditetapkan dalam standar peraturan yang ada. Didalam SNI 03- 1729 ps. 6.2.2 kombinasi pembebanan sebagai berikut :
1. 1,4D (2.1.5-1)
2. 1,2D + 1,6 L + 0,5 (La atau H) (2.1.5-2) 3. 1,2D + 1,6 (La atau H) + (γ L L atau 0,8W) (2.1.5-3) 4. 1,2D + 1,3 W + γ L L + 0,5 (La atau H) (2.1.5-4)
5. 1,2D ± 1,0E + γ L L (2.1.5-5)
6. 0,9D ± (1,3W atau 1,0E) (2.1.5-6)
Keterangan:
D = beban mati
L = beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk Kejut.
La = beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak
H = beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air W = beban angin
E = beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03–1726–2012, dengan, γL = 0,5 bila L< 5 kPa, dan γL = 1 bila L≥ 5 kPa.
Kekecualian : Faktor beban untuk L di dalam kombinasi pembebanan pada persamaan 2.1.5-3, 2.1.5-4, dan 2.1.5-5 harus sama dengan 1,0 untuk garasi parkir, daerah yang digunakan untuk pertemuan umum, dan semua daerah di mana beban hidup lebih besar daripada 5 kPa
Analisa struktur adalah suatu proses menentukan respon daripada struktur akibat beban-beban yang bekerja pada struktur tersebut berupa gaya-gaya dalam (momen, shear, axial) dan deformasi (deplection dan rotation). Beban-beban yang bekerja pada struktur pada saat analisa merupakan beban terfaktor dan gaya dalam yang dihasilkan merupakan gaya-gaya terfaktor (M u, Vu dan Pu), sedangkan untuk penentuan deformasi beban-beban yang bekerja pada struktur adalah tanpa faktor beban.
Pada penelitian ini penulis menggunakan program analisa struktur SAP2000 untuk menganalisa struktur, kapasitas yang ditinjau hanya pada balok, kolom dan bresing tanpa meninjau kapasitas sambungan dan hubungan balok dan kolom.
Balok
Pada tahapan ini yang perlu dilakukan adalah pemeriksaan penampang elemen balok apakah berpenampang kompak atau tak kompak akibat pengaruh tekuk lokal dan tekuk lateral sehingga dapat kita tentukan besar kuat nominal penampang (M n).
Kolom
M engacu pada filosofi disain struktur secara keseluruhan, bahwa kolom harus dirancang lebih kuat daripada sambungan dan balok, dengan kata lain bila ada beban dinamik yang sangat besar maka keruntuhan hanya diperbolehkan terjadi pada balok atau sambungan tanpa mempengaruhi kekuatan kolom dengan kata lain kolom harus tetap berdiri.
Bresing
Bresing pada dasarnya adalah untuk meredam gaya geser yang terjadi pada struktur bangunan, dimana bresing hanya berfunsi untuk menahan gaya tarik dan tekan (gaya aksial), pada perencanaan struktur bangunan tahan gempa bresing didesain lebih lemah dari balok dan kolom, sehingga pada saat terjadi beban lateral akibat gempa kuat, bresing akan mengalami kelelehan terlebih dahulu baru kemudian disusul kelelehan pada ujung-ujung balok dan pada ujung kolom pada daerah perletakan
Untuk proses analisa struktur (balok, kolom dan bresing) dilakukan secara otomatis oleh program SAP2000.
2.3. Perencanaan Gempa Berbasis Kinerja (Non-Linier Analysis Prosedure) Perfomance Base Design adalah suatu metodologi dimana kriteria struktur diekspresikan untuk mencapai tujuan kinerja struktur pada saat terjadi gempa kuat (ATC-40).
Definisi dari Tujuan Kinerja adalah pencapaian level kinerja struktur yang ditentukan oleh Defomasi Strukturdibawah beban gempa yang ditentukan oleh “maksimum perpindahan struktur dan elemen struktur yang dapat diterima dengan besaran beban gempa kuat yang ditinjau”.
Level Kinerja adalah pembatasan derajat kerusakan yang ditentukan oleh kerusakan fisik struktur dan elemen struktur sehingga tidak membahayakan keselamatan pengguna gedung (Gambar 2.4.b).
Gambar 2.4. (a). Global Respon dan (b) Level Kinerja Struktur Akibat Beban Gempa
Tingkat kerusakan struktural dan non-struktural yang terjadi merupakan tolak ukur dari kinerja struktur. Berdasarkan NEHRP (National Earthquake Hazards Reduction Program), kinerja suatu bangunan dibagi menjadi beberapa tingkat (Gambar 2.4. (b)) dan dapat dijelaskan lebih terperinci pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5. Kriteria Kinerja
LEVEL KINERJA (NEHRP)
PENJELASAN
Operational Tidak ada kerusakan struktur dan non-stuktur, bangunan tetap berfungsi, kerusakan < 5%
Immediate Occupancy
Tidak ada kerusakan yang berarti pada struktur, dimana kekuatan dan kekakuannya lebih kurang hampir sama dengan kondisi sebelum gempa.
Komponen non-struktur mengalami kerusakan minor, bangunan tetap dapat berfungsi dan tidak terganggu dengan masalah perbaikan, kerusakan < 15%
Life safety Terjadi kerusakan komponen struktur, kekakuan berkurang, tetapi masih mempunyai ambang yang cukup terhadap keruntuhan, komponen non- struktur mengalami kerusakan, dan dapat dipakai kembali setelah perbaikan, kerusakan < 30%
Collapse Prevention
Terjadi kerusakan komponen struktur dan non- struktur, kekuatan dan kekakuannya sangat berkurang, kondisinya hampir runtuh, kecelakaan akibat keruntuhan material yang rusak sangat mungkin terjadi, perbaikan bangunan sulit dilakukan, kerusakan >> 30%
Perencanaan tahan gempa berbasis kinerja (perfomance-based seismic design) dapat diterapkan pada struktur bangunan baru maupun perkuatan bangunan yang sudah ada, proses perencanaan tahan gempa berbasis kinerja dimulai dengan membuat model bangunan (dalam hal ini struktur bangunan yang telah didesain berdasarkan peraturan yang berlaku) yang kemudian melakukan simulasi kinerjanya terhadap berbagai kejadian gempa. Setiap simulasi memberikan informasi tingkat kerusakan (level of damage), ketahanan struktur, sehingga dapat diperkirakan berapa besar keselamatan (life), kesiapan pakai (occupancy) dan kerugian harta benda (economic loss) yang terjadi. Sehingga kita dapat mengatur ulang resiko kerusakan yang dapat diterima sesuai dengan resiko biaya yang dikeluarkan.
Sasaran kinerja (perfomance objective) terdiri dari kejadian gempa rencana yang ditentukan (eartquake hazard), dan tingkat kerusakan yang di izinkan atau level kinerja (perfomance level) dari bangunan terhadap kejadian gempa tersebut.
Dalam analisa struktur tahan gempa tahap yang paling penting adalah melakukan analisa non-linier daripada struktur sistem struktur yang telah kita rencanakan atau bangunan existing (bangunan dengan perkuatan), dengan tujuan untuk mengetahui sejauh mana struktur tersebut berperilaku dalam
mempertahankan kekuatan dan kekakuannya selama terjadi beban gempa kuat yang mungkin terjadi. Sebelum kita memasuki tahap tersebut tentunya yang perlu kita lakukan adalah melakukan proses analisis sebagai-berikut:
• Penentuan sistem struktur yang digunakan pada perencanaan
• M enentukan perfomance objective daripada struktur tersebut
• Penentuan gaya gempa eksternal dan internal (linier analysis sistem)
• Perencanaan komponen struktur
2.4. S istem S truktur dan Perfomance Objective
Penentuan sistem struktur pada SNI 03-1726-2002 ditentukan berdasarkan tingkat resiko gempa (rendah, moderat dan tinggi) yang dibagi dalam enam wilayah gempa, untuk wilayah 1 dan 2 tingkat resikonya rendah, wilayah 3 dan 4 tingkat resikonya moderat/sedang dan wilayah 5 dan 6 tingkat resikonya tinggi.
Pada studi ini untuk menentukan respon spektra dan kategori desain gempa (KDG) kita menggunakan peraturan SNI 03-1726-2012 dengan “Peta Hazard Gempa Indonesia 2010”, yang mana penentuan sistem struktur kemudian ditentukan berdasarkan Kategori Desain Gempa (KDG), kemudian langkah selanjutnya yang kita ambil adalah penentuan perfomance level, yaitu kita tentukan pergerakan tanah (ground motion) berdasarkan probabilitas terjadinya gempa dalam kurun waktu 50 tahun (Tabel 2.6) dan target perfomance saat disain (Gambar 2.4.b)
Tabel 2.6. Tingkatan eartquake hazard
Earthquake Hazard Level (NEHRP 2003-FEMA 273)
Probabilitas Perioda Ulang Frekuensi
50% dalam kurun waktu 50 tahun 72 tahun Sering (frequent) 20% dalam kurun waktu 50 tahun 225 tahun Kadang-kadang (occasional) 10% dalam kurun waktu 50 tahun 474 tahun Jarang (Rare) 2% dalam kurun waktu 50 tahun 2475 tahun Sangat jarang (Very Rare)
Gambar 2.5. Perfomance Objective
2.5. Metode S pektrum Kapasitas
Salah satu metode yang dapat digunakan dalam perencanaan tahan gempa berbasis kinerja (perfomance-based seismic design) adalah Spectrum Capacity M ethod (CSM) yang merupakan metoda utama ATC 40. Dalam metode ini menghasilkan dua buah kurva yaitu kurva kapasitas dan kurva respon spektrum yang mana kedua kurva ini diplot kedalam kurva ADRS (accelaration displacement response spectrum )
Kurva kapasitas atau kurva pushover menggambarkan hubungan antara besarnya perpindahan puncak (atap), !", dan gaya geser dasar gempa rencana, Vb, yang merupakan respon daripada struktur secara global (M DOF) dari hasil analisa dengan menggunakan beban dorong (Push Over Analysis), sedangkan kurva respon spektrum menggambarkan hubungan antara respon spektra percepatan, #$, dan waktu getar, T, yang merupakan respon spektrum (SDOF) daripada gempa rencana. Agar kedua kurva tersebut dapat diplot dalam satu kurva ADRS, maka harus dilakukan konversi terhadap masing-masing kurva tersebut, sebagai berikut;
2.6. Kurva Kapasitas
Kurva kapasitas merupakan kurva hubungan beban dan perpindahan, pada gambar 2.6 menunjukan kurva hasil analisa pushover. Hubungan Load dan displacement, titik A pada kurva merupakan kapasitas beban dasar rencana yang
bekerja pada struktur disederhanakan dengan skala pendekatan daripada kedua sumbu daripada kurva kapasitas, dimana pada titik ini merupakan titik leleh dimana komponen struktur (balok dan kolom) mencapai batas elastic (titik leleh), kemudian titik B yang merupakan titik perubahan kekakuan akibat penambahan beban, yang ditentukan dengan perhitungan model matematik berdasarkan jumlah sendi plastis yang terjadi pada struktur yang mewakili segmen AB, kemudian beban ditingkatkan lagi dengan skala tertentu sampai mencapai titik C dan titik D merupakan titik akhir kurva yang menunjukan struktur diambang keruntuhan.
Gambar 2.6. Kurva Kapaitas
2.7. Perfomance Point
Perfomance point adalah titik pertemuan kurva kapasitas struktur (Capacity Spectum) dari hasil pushover analysis dan kurva respon spektrum tereduksi (Demand Spectrum)) dalam format ADRS (lihat gambar 2.7) yang menggambarkan kapasitas struktur dalam menahan beban gempa rencana.
Gambar 2.7 Perfom ance Point (AT C 40)
M etode Spektrum Kapasitas dikerjakan secara otomatis dalam program SAP2000, data yang perlu dimasukan cukup melakukan input kurva Respon Spektrum Rencana sebagai berikut, pilih menu Define lalu pilih Pushover Parameter Sets dan ATC 40 Capacity Spectrum, kemudian akan tampil tabel menu seperti pada gambar 2.9, kemudian klik Add New Parameter untuk menampilkan Parameter Capacity Spectrum ATC40 seperti pada gambar 2.8 kemudian lakukan input sesuai dengan data Respon Spectrum Elastis dengan redaman sebesar 5%.
Gambar 2.8 Pendefinisikan Parameter Pushover ATC40
Gambar 2.9 Parameter Capacity Spectrum ATC40
a. Kriteria Penerimaan Tingkat Kinerja
Perfomance level atau tingkat kinerja merupakan suatu kondisi yang menggambarkan kinerja struktur bangunan pada saat terjadi gempa rencana.
Kriteria penerimaan dari tingkat kinerja adalah batasan-batasan yang harus dipenuhi oleh struktur secara global maupun lokal, agar struktur tersebut dapat dikategorikan sebagai struktur yang mempunyai tingkat kinerja tertentu.
• Deformasi Lateral
Deformasi lateral pada titik kinerja adalah sebagai titik kontrol tehadap batas deformasi yang direncanakan terhadap tingkat kinerja, dimana gaya geser dasar pada titik kinerja (target perpindahan), %&, tidak boleh kurang dari 80% dari gaya geser dasar efektif pada saat leleh, %', yang dihitung pada saat menentukan ().
Didalam ATC 40 kriteria penerimaan tingkat kinerja struktur secara global diberikan pada tabel berikut.
T abel 2.7 Deform ation Limits
Interstory Drift Limit
Perfomance Level Immidiate
Occupancy
Damage Control
Life Safety
Structural Stability Maximum
Total drift 0,01 0,01 – 0,02 0,02 0,03*+
,+
Maximum
Inelastic Drift 0,005 0,005-0,015 No limit No limit
Sumber: ATC 40 Catatan:
1. Vi adalah total gaya geser lateral pada lantai ke-i
2. Pi adalah total beban gravitasi (termasuk beban mati dan beban hidup) pada lantai ke-i
• Beban dan Deformasi
Jika kurva hubungan Beban-Deformasi dari hasil eksperimental tidak ada, maka dapat digunakan kurva beban-deformasi seperti pada Gambar 2.10, yang didefinisikan dalam Tabel 2.8 dan 2.9 (built in SAP2000) sebagai berikut:
Gambar 2.10 KurvaBeban–Deformasi (AT C40)
Pada kurva diatas menggambarkan respon linier dari titik A (komponen tidak terbebani) sampai titik B (titik leleh) akibat beban lateral, kemudian kekakuan komponen menurun, ini terlihat dari respon linier titik B ke titik C, pada saat mencapai titik C ketahanan dalam menahan beban lateral menurun secara tiba-tiba pada titik D, akan tetapi komponen struktur masih bertahan sampai titik E kemudian runtuh.
- sama dengan * atau . adalah gaya pada komponen dan -/0 sama dengan *1 atau .1,adalah kekuatan yang tersedia dari komponen. Pada balok dan kolom,2adalah rotasi elastis plastis total dari balok atau kolom, 23 adalah rotasi pada saat leleh, ∆ adalah perpindahan elastis plastis total, dan∆3adalah perpindahan saat leleh. Pada daerah panel, θy adalah sudut deformasi geser dalam radian.
Tingkat kinerja yang direncanakan pada komponen struktur (balok dan kolom) terletak antara titik B dan C, yang mana dapat dijelaskan pada Gambar 2.11 dan Tabel 2.8 dan 2.9 sebagai berikut:
Gambar 2.11 Com ponent Perfom ance Based (AT C40)
T abel 2.8 Kriteria Penerimaan Rotasi Sendi Plastis terhadap Lentur pada Balok
Reinforced Concrete Beams
Parameter Plastic Rotation Limit 56
Plastic Rotation 56
Residual
Strength Perfomance Level 7 8 7′
7:$;
%
:<=>?′@ a b c IO LS CP
≤ 0,0 ≤ 3 0,025 0,050 0,200 0,005 0,020 0,025
≤ 0,0 ≥ 6 0,002 0,040 0,200 0,005 0,010 0,002
≥ 0,5 ≤ 3 0,002 0,030 0,200 0,005 0,010 0,002
≥ 0,5 ≥ 6 0,015 0,020 0,200 0,005 0,005 0,015
Keterangan:
* = Gaya geser desain Sumber: ATC40
T abel 2.9 Kriteria Penerimaan Rotasi Sendi Plastis terhadap Lentur pada Kolom
Reinforced Concrete Columns
Parameter Plastic Rotation Limit 56
Plastic Rotation 56
Residual
Strength Perfomance Level 6
AB?′@
%
:<=>?′@ a b c IO LS CP
≤ 0,1 ≤ 3 0,020 0,030 0,200 0,005 0,010 0,020
≤ 0,1 ≥ 6 0,015 0,025 0,200 0,005 0,010 0,015
≥ 0,4 ≤ 3 0,015 0,025 0,200 0,000 0,005 0,015
≥ 0,4 ≥ 6 0,010 0,015 0,200 0,000 0,005 0,010
Keterangan:
1. , = Beban aksial desain 2. * = Gaya geser desain Sumber: ATC40
a. Putaran Pada Kantilever b. Putaran Pada Balok
Gambar 2.12 Definisi Perputaran Untuk Evaluasi (FEMA 356)
Gambar 2.12 menyatakan putaran pada balok, t itik rotasi harus dihitung 2berdasarkan salah-satu kriteria berikut:
• M enambahkan rotasi leleh,5',ke rotasi plastis, 56, atau
• M engambil sama dengan besarnya story drift.
BAB 3. TUJUAN DAN MAMFAAT PENELITIAN Adapun tujuan dan mamfaat dari penelitian ini adalah:
1. Penelitian ini diharapkan jadi bahan masukan bagi buku ajar dibidang ilmu teknik sipil, dan menjadi bahan referensi yang akan ditulis dalam jurnal ilmiah TEKNIKA terbitan Fakultas Teknik Universitas IBA
2. Bagi pemerintah memberikan informasi untuk pemberian izin mendirikan bangunan (IM B) perlu adanya dokumen perhitungan struktur yang dapat menjamin bahwa struktur bangunan tersebut aman bagi lingkungan disekitarnya terhadap yang mungkin terjadi akibat beban bekerja pada bangunan selama masa layannya khusunya beban gempa.
3. Bagi pemilik bangunan, memberikan informasi kondisi bangunan apabila terjadi gempa kuat sehingga dapat diambil tindakan pencegahan kerusakan pada bangunan dengan memberikan perkuatan yang diperlukan pada bangunan.
BAB 4. METODE PENELITIAN 4.1. Diagram Alir Penelitian
M etode penelitian yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat dari diagram alir seperti pada gambar 4.1 sampai dengan gambar 4.3. dengan sebagai berikut:
1. Kumpulkan dan struktur dan data beban
2. Tentukan model struktur yang ditinjau mendekati model sesungguhnya 3. Input data struktur data beban dengan menggunakan program SAP2000 4. Lakukan Analisa struktur kondisi linier untuk mendapatkan respon struktur
berupa gaya-gaya dalam dan deformasi yang terjadi pada struktur
5. Kontrol kondisi struktur apakah memenuhi persyaratan pada kondisi linier jika ya lanjutkan ke analisa kondisi non-linier, jika tidak stop analisa
6. Berdasarkan analisa non-linier tentukan perfomance objective struktur yang ditinjau.
Gambar 4.1. Diagram Alur Perencanaan Komponen Struktur
Gambar 4.2. Diagram Alur Analisa Pushover
Gambar 4.3. Diagram Alur Kriteria Penerimaan
4.2. Lokasi Penelitian
Lokasi Penelitian dilakukan pada pabrik karet (Crumb Rubber Factory) PT. M ardec Siger Waykanan yang belokasi di Jln. Lintas Sumatera tepatnya di
Desa Gunung Sangkaran Kecamatan Belambangan Umpu Kabupaten Waykanan Provinsi Lampung dapat dilihat pada gambar 4.4.
Gambar 4.4. Lokasi Penelitian
BAB 5. ANALIS A DAN PEMBAHAS AN
Data-data yang didapat yaitu gambar denah dan potongan struktur bangunan eksisting digunakan untuk mengetahui dimensi struktur bangunan dan dimensi komponen-komponen struktur yang digunakan pada bangunan menara air, sebagai data untuk menentukan besarnya beban yang bekerja pada struktur agar dapat di analisa.
Untuk lebih jelasnya dalam bab ini akan diuraikan mengenai informasi bangunan M enara Tanki Air, analisa struktur dan pembahasan.
5.1. Deskripsi Bangunan Menara Air
Struktur bangunan bangunan menara air yang ditinjau pada penelitian ini terbuat dari struktur baja profile WF, dengan ukuran portal 5m x 5m, lantai dudukan tanki 8mx8m, dengan tinggi menara 10m (pedestal 1m). Kapasitas rencana bangunan direncanakan dapat menampung air ±100 m3. Pemodelan struktur pada penelitian ini, struktur dimodelkan sebagai rangka bresing konsentrik dengan perletakannya diasumsikan sebagai jepit pada base plate.
Lokasi
Gambar 5.1. Bangunan Eksisting Menara Air Kap 100m3
Gambar 5.2. T ahap Pembangunan Bangunan Menara Air Kap 100m3
Fungsi dari menara air ini adalah sebagai penampungan air untuk mensuplai kebutuhan air untuk mencuci cacahan karet didalam bak pencuci.
Dilihat dari fungsinya volume tanki air terus menerus dijaga agar dapat memenuhi kebutuhan.
Gambar 5.3. Lantai Atas Menara
Gambar 5.4. Konfigurasi Pemasangan Balok Lantai Atas
Gambar 5.5. Gambar T ampak Samping Bangunan Menara Air
5.2. Data S truktur
Sebagaimana telah dijelaskan pada uraian sebelumnya struktur yang digunakan pada konstruksi bangunan kamar jemur ini menggunakan struktur baja dengan Sifat-sifat mekanis sebagai berikut:
- M odulus elastisitas : E = 200.000 M pa - M odulus geser : G = 76.923 M pa - Nisbah poisson : μ = 0,3
- Koefisien pemuaian : α = 12 x 10-6 /oC
Konfigurasi komponen-komponen struktur tersusun sebagai berikut : - Balok rangka pada lantai digunakan WF250.125.6.9
- Balok rangka dan balok anak digunakan WF200.100.5,5.8 - Bresing dan skoor digunakan WF150.75.5.7
- Kolom digunakan WF250.125.6.9
5.3. Pemodelan S truktur
M elihat dari kondisi fisik struktur bangunan, pada penelitian ini struktur dimodelkan sebagai Struktur Rangka Bresing Konsentrik.
Gambar 5.6. Model Struktur 3 Dimensi
Gambar 5.7. Potongan Melintang Bangunan
5.4. Data Beban
Struktur direncanakan untuk menahan beban tetap akibat berat dari komponen-komponen dan beban air dan tanki kapasitas 100m3.
Gambar 5.8. Konfigurasi Beban Pelat Lantai
Gambar 5.9. Konfigurasi Beban Pelat T anki
Gambar 5.10. Konfigurasi Beban Air
Gambar 5.11. Konfigurasi Beban Pelat Lantai
5.4.1. Beban Tetap
Beban tetap berupa beban akibat komponen-komponen struktur (balok, kolom dan bresing) dihitung otomatis oleh program SAP2000, sedangkan beban pelat lantai, pelat tangki, air dan hidup ditentukan sebagai berikut:
- Beban Pelat Lantai = 0,63 kN/m2 (tebat pelat 6mm) - Beban Pelat Tanki = 4,31 kN/m2 (tebat pelat 8mm) - Beban Air = 49,9 kN/m2
- Beban Hidup = 98 kN (bekeja pada titik simpul dan lantai)
5.4.2. Parameter Beban Gempa
Lokasi penelitian berada di Jalan Lintas Tengah Sumatera tepatnya di Desa Gunung Sangkaran Kecamatan Blambangan Umpu Kabupaten Waykanan Propinsi Lampung. Berdasarkan peta dan satelit terletak pada -4,48454o Lintang Selatan dan 104,4551o Bujur Timur.
Gambar 5.12. Peta Satelit Lokasi Penelitian
Bangunan yang ditinjau merupakan bangunan penjemuran karet PT. M ardec Siger Waykanan, merupakan bangunan 4 lantai yang berfungsi
sebagai tempat menjemur karet dalam bentuk selendang. Kondisi tanah merupakan tanah pasir berbatuan dimana diklasifikasikan sebagai tanah sedang.
Gambar 5.13. Peta Satelit Bangunan yang ditinjau
Dengan menggunakan Desain Spektra Indonesia di situs www.puskim.pu.go.id didapatkan variable-variable gempa sebagai berikut :
Respon Spektra Percepatan Gempa periode pendek (gbr. 5.14) (Ss) = 0,622 (g)
Respon Spektra Percepatan Gempa periode 1 detik (gbr. 5.15) (S1) = 0,292 (g)
Faktor amplifikasi gempa periode pendek Fa = 1,302
Faktor amplifikasi gempa periode 1 detik Fv = 1,817
Respon Spektra Percepatan Gempa permukaan periode pendek SMS = 0,810 . g
Respon Spektra Percepatan Gempa permukaan periode 1 detik SM1 = 0,530 . g
Respon Spektra Percepatan Desain Gempa periode pendek SDS = 0,540 . g
Respon Spektra Percepatan Desain Gempa permukaan periode 1 detik SD1 = 0,353 . g
Lokasi Bangunan
Gambar 5.14. Peta Zonasi Gempa periode pendek (SS), dengan probilitas keruntuhan 2%
dalam kurun waktu 50 T ahun (peta hazard gempa Indonesia)
Gambar 5.15. Peta Zonasi Gempa periode satu detik (S1) ), dengan probilitas keruntuhan 2% dalam kurun waktu 50 T ahun (peta hazard gempa Indonesia)
0,622.g
0,292.g
Sumber : www.puskim.go,id
Gambar 5.16. Variable-variable gempa hasil Desain Spektra Indonesia
Gambar 5.17. Grafik Respon Spektra Desain hasil Desain Spektra Indonesia
Kategori Desain Seismik
T abel 5.1. Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respons Percepatan Gempa periode Pendek
Nilai SDS Kategori Resiko
I atau II atau III IV
SDS < 0,167 A A
0,167 < SDS < 0,33 B B
0,33 < SDS < 0,5 C C
0,5 ≤ SDS D D
Sumber : SNI 03-1726-2012
SDS
SD1
T abel 5.2. Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respons Percepatan Gempa periode 1 detik
Nilai SD1 Kategori Resiko
I atau II atau III IV
SD1 < 0,067 A A
0,067 < SD1 < 0,133 B B
0,133 < SD1 < 0,20 C C
0,20 ≤ SD1 D D
Sumber : SNI 03-1726-2012
Sistem Struktur Pemikul Beban Gempa
Berdasarkan tabel 5.1 dan 5.2 kategori desain seismik (KDS) lokasi yang ditinjau termasuk Kategori Resiko D, dimana tingkat resiko seismik tinggi sehingga pilihan sistem struktur adalah SRPM K.
Koefisien Desain dan Faktor-faktor Sistem Penahan Gempa SRBKK R = 6
Ωo = 2 Cd = 5,5
Batasan Periode berdasarkan SNI 03-1726-2012, SD1= 0,353 : Batas Bawah :
C D+1 EF. ℎ1H EF 0,0488 ℎ1 9 m I 0,75
C D+1 0,2536 detik (Batas Bawah)
Batas Atas :
C D JK EL.C EL .0,2536 EL 1,4
C D JK EL.C 0,3550 detik
Dari hasil analisa getar bebas dengan menggunakan program SAP2000 didapatkan hasil data perioda getar bebas pada Tabel 5.3.
T abel 5.3. Perioda Getar Bebas Struktur (Output SAP2000)
Mode Period Frequency CircFreq Eigenvalue
Sec Cyc/sec rad/sec rad2/sec2
1 0,310 3,226 20,270 410,89
2 0,306 3,270 20,545 422,09
3 0,100 9,951 62,525 3909,30
4 0,020 49,062 308,270 95029,00
5 0,020 50,397 316,650 100270,00
Sumber : Hasil analisa
Nilai periode getar bebas, Tc = 0,310 detik > C D+1 0,255 detik dan Tc = 0,310 detik < C D H 0,355, maka gunakan T= 0,031 detik.
Koefisien Geser Dasar Gempa
Dengan menggunakan Grafik Respon Spektra Desain didapat :
CS(min.) = 0,02
CS(max.) = 0,1902
CS = 0,0900
Gaya Geser Dasar Gempa (Base Shear)
Untuk peritungan gaya geser dasar gempa digunakan berat beban mati ditambah 25% beban hidup:
* E .NF
Dari hasil analisa struktur menggunakan SAP2000 didapatkan, Wt = 1191,546 kN
M aka didapat Base Shear sebesar,
* 107,2656 kN
T abel 5.4. Base Reaction (Output SAP2000)
OutputCase GlobalFX GlobalFY GlobalFZ GlobalMX GlobalMY GlobalMZ
Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m
DEAD 0 0 58,35 233,4011 -233,4011 0
PLAT 0 0 40,523 162,0908 -162,0908 0
TANKI 0 0 85,819 343,2745 -343,2745 0
AIR 0 0 992,88 3971,519 -3971,519 0
L 0 0 55,898 223,5916 -223,5916 0
Ex -107,251 0 0 0 -305,3848 429,0056
Ey 0 -107,251 0 320,3123 0 -429,0056
DL+0,25LL 0 0 1191,546 4766,1833 -4766,1833 0
Sumber : Hasil analisa
5.4.3. Kombinasi Beban
Kombinasi pembebanan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. 1,4D
2. 1,2D + 1,0 L (Rubber Sheet) + 1,6 P (beban hidup pada Atap) 3. 1,2D + 1,0 (L+P) + 1,0 E
4. 0,9D + 1,0 E
Berdasarkan SNI 03-1726-2012 kombinasi beban gempa KDS C, D, E, dan F harus dirancang berdasarkan beban seismik sebagai berikut ;
Untuk penggunaan pada kombinasi 3, E didefinisikan sebagai E = Eh + Ev
Dimana,
Eh = ρ . QE = 1,3 . QE Ev = 0,2 . SDS . D = 0,108 . D
Untuk penggunaan pada kombinasi 4, E didefinisikan sebagai E = Eh - Ev
Sehingga menjadi,
1. 1,2D + 1,0 (L+P) ± 1,0 (1,3 QEx + 0,108 D) ± 0,3 (1,3 QEy + 0,108 D) 2. 1,2D + 1,0 (L+P) ± 0,3 (1,3 QEx + 0,108 D) ± 0,1 (1,3 QEy + 0,108 D) 3. 0,9D ± 1,0 (1,3 QEx - 0,108 D) ± 0,3 (1,3 QEy - 0,108 D)
4. 1,2D ± 0,3 (1,3 QEx - 0,108 D) ± 0,1 (1,3 QEy - 0,108 D)
Kombinasi beban yang digunakan, 1. 1,4D
2. 1,2D + 1,0 AIR + 1,6 L (beban hidup) 3. 1,3404 D + 1,0 (AIR+L) + 1,30 Ex + 0,39 Ey 4. 1,2756 D + 1,0 (AIR+L) + 1,30 Ex - 0,39 Ey 5. 1,1244D + 1,0 (AIR+L) - 1,30 Ex + 0,39 Ey 6. 0,7680D + 1,0 (AIR+L) - 1,30 Ex - 0,39 Ey
5.5. Analisa S truktur Kondisi Linier 5.5.1. Rasio Kapasitas
Hasil analisa struktur dengan menggunakan program bantu SAP2000, dimana struktur hanya dibebani dengan beban gravitasi (Kombinasi 1 dan 2), didapatkan hasil yang memenuhi persyaratan kekuatan dimana rasio kapsitas yaitu demand tehadap capacity <1 (kolom= 0,354 ; balok= 0,021 ; bresing= 0,358) (lihat gbr 5.18), begitu pula setelah dibebani dengan beban gempa rencana (Kombinasi 3 sd. 6) didapatkan hasil yang memenuhi persyaratan dimana rasio demand tehadap capacity < 1 (kolom= 0,409 ; balok= 0,022 ; bresing= 0,656) (lihat gbr 5.19).
Gambar 5.18. P-M Interaksi Rasio Akibat Beban Gravitasi
Gambar 5.19. P-M Interaksi Rasio Akibat Beban Gravitasi dan Gempa
Dari hasil analisa diatas dapat ditarik kesimpulan sementara, struktur yang ditinjau mampu menahan beban gempa rencana.
5.5.2. Pemeriksaan Defleksi dan S impangan Antar Tingkat
Berdasarkan SNI 03-1726 2012 Ps. 7.8.6 menyatakan bahwa defleksi pada pusat masa ditingkat x (δx) harus ditentukan dengan persamaan berikut : δH EO.δHP
QP Dimana,
δHP = defleksi pada pusat masa hasil analisa struktur (output SAP2000) EO = 5,5
QHP = 1
SNI 03-1726 2012 Ps. 7.12.1 (tabel 16 simpangan antar lantai ijin) menyatakan bahwa semua struktur lainnya untuk kategori resiko I dan II simpangan antar tingkat yang diijinkan ∆a = 0,020 hsx.
SNI 03-1726 2012 Ps. 7.12.1.1.menyatakan bahwa untuk sisitem penahan gempa yang terdiri dari hanya rangka momen pada struktur yang dirancang untuk kategori desain gempa D,E dan F, simpangan antar tingkat desain (∆) tidak boleh melebihi ∆a/ρ untuk semua tingkat dan ρ harus ditentukan berdasarkan Ps. 7.3.4.2 SNI 03-1726 2012.
T abel 5.5. Defleksi dan Simpangan Antar Lantai Arah x
Lantai Tinggi δδδδxe δδδδx ∆∆∆∆x ∆∆∆∆a/ρρρρ Kontrol (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) ∆∆∆∆x≤ ∆∆∆∆a/ρρρρ
1 2 3 4 5 6
Lantai
Atas 9.000 2,13 11,72 11,72 180 Ok
Base 0 0 0 0 0 0
Sumber : hasil analisa
T abel 5.6. Defleksi dan Simpangan Antar Lantai Arah y
Lantai Tinggi δδδδye δδδδy ∆∆∆∆y ∆∆∆∆a/ρρρρ Kontrol (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) ∆∆∆∆y ≤ ∆∆∆∆a/ρρρρ
1 2 3 4 5 6
Lantai
Atas 9000 2,19 12,04 12,04 180 Ok
Base 0 0 0 0 0 0
Sumber : hasil analisa
5.5.3. Pemeriksaan S tabilitas Struktur
SNI 03-1726 2012 Ps. 7.8.7, menyatakan pengaruh P-delta pada geser dan momen tingkat, gaya dan momen elemen struktur yang dihasilkan, dan simpangan antar lantai tingkat yang timbul oleh pengaruh ini tidak di syaratkan untuk diperhitungkan bila koefisien stabilitas (θ ) memenuhi kriteria berikut:
θ≤ 0,10 θ ,H.∆ .QP
*H. ℎKH. EO
Dan tidak boleh melebihi:
θD JK 0,5
β.EO≤ 0,25 Dimana,
Cd = 5,5 Ie = 1,0 β = 1,0
T abel 5.7. Koefisien Stabilitas Arah x
Tingkat hsx ∆∆∆∆ P V θθθθ θ θ θ θ < 0,1
(m) (m) (kN) (kN) (rad)
Lt. Atas 9 0,0021 1191,55 107,27 0,0026 Abaikan
Base 0 0 0 0 0
Sumber : hasil analisa
T abel 5.8. Koefisien Stabilitas Arah y
Tingkat hsy ∆∆∆∆ P V θθθθ θ θ θ θ < 0,1
(m) (m) (kN) (kN) (rad)
Lt. Atas 9 0,0022 1191,55 107,27 0,0027 Abaikan
Base 0 0 0 0 0
Sumber : hasil analisa
T abel 5.9. Ringkasan Hasil Analisa Kondisi Linier
Bangunan Eksisiting
Akibat Beban Gravitasi
Akibat Beban Gempa
Sistem Struktur SRBKK
Gaya Geser Dasar
V = Cs.Wt Total (kN) - 107,2656
Beban Gravitasi Wt (kN) 1.191,55 -
Kolom
(WF250.125.6.9) Strength Ratio Max. 0,354 0,409
Balok
(WF250.125.6.9) Strength Ratio Max. 0,021 0,022
Bracing
(WF150.75.5.7) Strength Ratio Max. 0.358 0,656
Perpindahan Lantai Maksimum
δxe(mm) - 2,13
δye(mm) - 2,19
Perpindahan Antar Lantai Maksimum
∆x(mm) - 11,72
∆y (mm) - 12,04
Catatan:
1. Perpindahan Total Maks. Izin = 0,02h = 180 mm 2. Perpindahan Antar Lantai Maks. Izin = 0,02hi
Dari hasil pemeriksaan diatas terlihat bahwa stabilitas struktur telah memenuhi syarat sehingga tidak perlu dilakukan disain ulang terhadap komponen- komponen struktur dan juga bahwa pengaruh bahwa pengaruh dari P-delta dapat diabaikan.
5.6. Analisa S truktur Kondisi Non-Linier
Analisa non-linier dilakukan untuk mengetahui kinerja (perfomance) dari struktur yang ditinjau pada saat terjadi gempa kuat yang mengakibatkan struktur mengalami perlelehan sebagai akibat dari beban gempa besar yang bekerja pada struktur tersebut. Salah satu metode analisa yang dapat digunakan yaitu Capacity Spectrum Method (CSM) yang menggunakan nonlinier static pushover analysis, dimana metode ini dapat dilakukan dengan menggunakan program SAP2000.
Pada studi kasus ini struktur yang ditinjau merupakan Sistem Struktur Rangka Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK), dengan perletakan jepit pada tumpuan kolom pada pedestal.
5.6.1. Pemodelan S endi Plastis SRBKK
Pada sistem SRBK bagian yang disyaratkan leleh terjadi pada bresing, maka pendefinisian sendi plastis dilakukan secara otomatis oleh SAP2000 sebagai berikut:
1. Balok , sendi plastis pada balok terjadi pada ujung-ujungnya akibat momen pada arah lenturnya, maka pada balok di definisikan Auto-M3-0 dan Auto- M3-1 pada menu Assign-Hinges.
2. Kolom, sendi plastis pada kolom terjadi pada ujung-ujungnya sebagai akibat adanya interakasi antara lentur dan tekan pada kedua arah bekerjanya beban gempa, maka pada balok di definisikan Auto-PMM-0 dan Auto-PMM-1 pada menu Assign-Hinges.
3. Bresing, sendi plastis pada bresing terjadi pada ujung-ujung dan tengah bentangnya sebagai akibat gaya tekan yang terjadi pada bresing akibat beban gempa, maka pada balok di definisikan Auto-P-0 dan Auto-P-1 pada menu Assign-Hinges.
5.6.2. Pendefinisian Static Nonlinier untuk Analysis Pushover S RBKK Agar analisis pushover mendekati kondisi sebenarnya, maka pendefinisian Load Cases dilakukan secara otomatis oleh SAP2000 sebagai berikut:
1. Pembebanan Gravitasi, kasus beban ini didefinisikan sesuai pola pembebanan gravitasi, dimana beban yang diperhitungkan adalah berat sendiri struktur dan beban mati lainnya sebesar 100% serta beban hidup 25%
2. Pembebanan Lateral, setelah kasus pembebanan gravitasi selanjutnya struktur didorong dengan beban lateral Load Type-Accel yang mengikuti pola ragam 1, kemudian struktur didorong hingga mencapai perpindahan tertentu, dimana titik kontrol perpindahannya adalah lantai paling atas yaitu lantai atap.
Besarnya kontrol perpindahan atap dibatasi maksimum 4% dari tinggi total struktur.
