Aplikasi Perencanaan Gedung Dengan ETABS

(1)

(2)

lingkungan orang- orang yang berada… Ingatlah, bahwa masih banyak orang- orang yang hidupnya jauh di bawah kita. Orang- orang yang selalu berpikir “Besok apa yang bisa dimakan..?” Orang- orang yang memiliki beberapa keterbatasan, mulai dari tidak adanya orang tua, minimnya dana untuk bersekolah, dan sedikitnya pakaian yang bisa mereka kenakan.

Apa yang bisa Kita bantu…??

Kami berharap, ebook ini tidak di copy paste tanpa izin dari Penulis, karena ebook ini dijual dan lebih dari 10% dana yang terkumpul akan disedekahkan dan digunakan untuk menyantuni anak- anak yatim piatu tersebut. Anda bisa berpartisipasi untuk mempromosikan ebook ini ke teman- teman dan rekan kerja, melalui pembelian online di website Kami di : www.engineerwork.blogspot.com, Kami memang bukan orang yang sempurna, Kami juga bukan orang yang suci, tapi kami memiliki niatan yang tulus untuk peduli dan membantu orang- orang seperti mereka.

Best Regard,

AZZA REKA STRUKTUR

RS

GROUP

Muhammad Miftakhur Riza

(3)

KATA PENGANTAR

Ilmu teknik sipil pada dasarnya adalah ilmu yang kuno. Orang- orang terdahulu pun telah mampu menciptakan berbagai macam konstruksi yang kokoh, hal tersebut dibuktikan dengan berbagai macam penemuan bangunan- bangunan prasejarah. Namun ilmu teknik sipil tersebut terus berkembang karena 3 hal yaitu : adanya inovasi material- material baru, teknik atau metode pelaksanaan yang semakin canggih, dan adanya teknologi yang membantu dalam hal perencanaan, pengawasan, dll.

Perkembangan ilmu teknik sipil dirasakan begitu cepat karena adanya keinginan dan kebutuhan manusia yang semakin meningkat, seperti banyaknya gedung- gedung tinggi, jembatan, bangunan air, dan sarana prasarana lainnya. Sekarang untuk merencanakan semua itu tidak menjadi masalah dan bisa dilakukan dengan cepat karena kecanggihan teknologi untuk mendesain bangunan sipil.

ETABS (Extended Three dimension Analysis of Building Systems) adalah salah satu progam computer yang digunakan khusus untuk perencanaan gedung dengan konstruksi beton, baja, dan komposit. Software tersebut mempunyai tampilan yang hampir sama dengan SAP karena dikembangkan oleh perusahaan yang sama (Computers and Structures Inc, CSI) yaitu salah satu perusahaan pembuat piranti lunak (software) untuk perencanaan- perencanaan struktur. Software- software dari CSI tersebut sudah digunakan di lebih dari 160 negara.

Buku ini membahas dengan detail cara- cara untuk mendesain struktur gedung dengan ETABS yang meliputi : pemodelan struktur, input pembebaban, analisis gempa, dan perhitungan struktur balok, kolom, plat, serta pondasi. Buku ini sangat cocok sebagai referensi para pelajar yang sedang mendalami ilmu struktur dan para praktisi di dunia teknik sipil.

(4)

1. Sistem Struktur 1

2. Asumsi yang Digunakan 2

3. Peraturan dan Standar Perencanaan 2

(5)

8.2.4. Beban pada Tangga 39

8.4.4. Analisis Gempa Dinamik Time History 76

9. Kontrol dan Analisis 80

10. Perhitungan Struktur dengan ETABS 92

(6)

10.4.6. Gambar Detail Penulangan Balok 104

10.5. Penulangan Kolom 104

10.5.1. Desain Tulangan Utama Kolom 107

10.5.2. Desain Tulangan Geser Kolom 107

10.5.3. Kontrol Pesyaratan Kolom pada SRPMK 107

10.5.4. Gambar Detail Penulangan Kolom 111

10.6. Penulangan Plat Lantai 112

10.7. Desain Pondasi 113

10.7.1. Data Tanah 113

10.7.2. Daya Dukung Pondasi Tiang Bor 114

11. Perhitungan Estimasi Biaya Pekerjaan Struktur 118

DAFTAR PUSTAKA 120

(7)

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS AZZA REKA STRUKTUR

RS

GROUP GROUP

Ebook yang asli hanya bisa didapatkan di : www.engineerwork.blogspot.com 1

1. Sistem Struktur

KASUS

Sebuah gedung perkantoran 8 lantai akan direncanakan dengan struktur beton. Sistem perencanaan dengan SRPMK (Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus). Gedung tersebut

terletak di lokasi zona gempa 3 dengan kondisi tanah sedang.

Pemodelan struktur dilakukan dengan Program ETABS v9.7.2 (Extended Three- dimensional Analysis of Building Systems. Perencanaan dengan Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK). Pemodelan struktur gedung 8 lantai untuk gedung perkantoran yang akan didesain ditunjukkan pada Gambar berikut.

(8)

2. Asumsi yang Digunakan

a. Efek P-delta diabaikan.

b. Plat lantai dianggap sebagai elemen shell yang bersifat menerima beban tegak lurus bidang (vertikal) dan beban lateral (horizontal) akibat gempa.

c. Pondasi dianggap jepit, karena desain pondasi menggunakan bore pile (pondasi dalam), sehingga kedudukan pondasi diasumsikan tidak mengalami rotasi dan translasi.

3. Peraturan dan Standard Perencanaan

a. Peraturan Perencanaan Tahan Gempa untuk Gedung SNI 03-1726-2000. b. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Gedung SNI 03-2847-2002.

c. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung SNI 03-1729-2002. d. Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung PPPURG 1987.

Untuk memulai pembuatan model struktur pada ETABS, dapat dilakukan dengan cara File – New Model – No.

Gambar 3.1. Tampilan Awal Program ETABS

Setelah itu akan muncul kolom yang berisi data teknis bangunan. Kolom tersebut diisi sesuai dengan model struktur gedung yang akan di desain yang meliputi :

a. Jumlah lantai (Number of Stories),

(9)

RS

GROUP GROUP

Gambar 3.2. Input Data Jumlah Lantai, Ketinggiannya, dan Satuan

(10)

Jarak antar As untuk penggambaran kolom dan balok dapat diinput dengan cara Edit – Edit Grid Data – Modify/ Show System sebagai berikut.

Gambar 3.4. Coordinate System

(11)

RS

GROUP GROUP

Tampilan grid yang telah diinput ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar 3.6. Grid atau Sumbu As untuk Penggambaran Balok dan Kolom

4. Material Struktur

Struktur gedung didesain menggunakan bahan beton bertulang dengan mutu dan persyaratan sesuai dengan standard peraturan yang ada sebagai berikut :

4.1. Beton

(12)

4.3. Baja Profil

Mutu baja profil yang digunakan untuk struktur baja harus memenuhi persyaratan setara dengan BJ 40 dengan tegangan leleh fy = 400 MPa.

Bahan struktur beton yang digunakan adalah dengan spesifikasi berikut :

Mass per unit volume = 2,4

F’c (mutu kuat tekan beton) = 20 MPa = 20000 kNm Fy (tegangan leleh tulangan utama), BJ 40 = 400 Mpa = 400000 kNm Fys (tegangan leleh tulangan geser/ sengkang), BJ 24 = 240 Mpa = 240000 kNm

Data bahan tersebut dapat diinput ke dalam ETABS dengan cara Define – Material Properties – Conc – Modify seperti ditunjukkan pada Gambar berikut ini.

(13)

RS

GROUP GROUP

5. Detail Elemen Struktur

Elemen- elemen struktur yang digunakan dalam perencanaan gedung ditunjukkan sebagai berikut :

Input elemen struktur balok dilakukan dengan cara Define – Frame Section –

AddRectangular.

(14)

Detail penampang balok yang digunakan ditunjukkan sebagai berikut.

Gambar 5.2. Input Profil Balok B1-40x70

(satuan : meter)

Gambar 5.3. Input Profil Balok BA-40x60 (satuan : meter)

Gambar 5.4. Input Profil Balok B4-20x50 (satuan : meter)

Gambar 5.5. Input Profil Balok TB1-40x80 (satuan : meter)

(15)

RS

GROUP GROUP

5.2. Kolom

Input elemen struktur kolom dilakukan dengan cara Define – Frame Section – Add Rectangular.

Detail penulangan kolom bisa klik Reinforcement sebagai berikut :

Gambar 5.7. Input Profil Kolom K1-70x70

(satuan : meter)

Gambar 5.8. Input Profil Kolom K3-70x70 (satuan : meter)

Gambar 5.9. Desain Penulangan Kolom K1-70x70 (satuan : meter)

(16)

Keterangan :

▪Cover to rebar center : tebal selimut beton berdasarkan SNI Beton 03-2847-2002 Pasal 9.7.

▪Number of bar in 3 dir : jumlah tulangan arah sumbu 3.

▪Number of bar in 2 dir : jumlah tulangan arah sumbu 2.

▪Bar size : dimensi tulangan tepi.

▪Corner Bar size : dimensi tulangan ujung atau tepi sudut.

Karena ada perbedaan ukuran atau dimensi tulangan yang digunakan di Amerika dengan di Indonesia, maka untuk membuat ukuran tulangan yang kita inginkan bisa dilakukan dengan cara Option – Preferences – Reinforcement Bar Sizes.

Gambar 5.11. Input Dimensi Tulangan Baru - Diameter 22 (satuan : mm)

Keterangan :

▪ Bar ID : identitas nama tulangan,

▪ Bar Area : luas tulangan, dapat dihitung dengan cara A = ¼ x π x d2,

(17)

RS

GROUP GROUP

Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2002 Pasal 9.7 tebal selimut beton minimum yang diizinkan adalah sebagai berikut :

Tabel 5.1. Persyaratan Tebal Selimut Minimum

Tebal selimut tersebut dapat diinput ke ETABS dengan cara Define – Frame Section –

Rectangular – Reinforcement – Concrete cover to Rebar Center. Tebal selimut untuk balok dan kalom 40 mm, serta untuk Tie Biem 60 mm.

Gambar 5.12.Tebal Selimut untuk

Balok (satuan : meter)

(18)

5.3.Plat Lantai

Input elemen plat dilakukan dengan cara Define – Wall/ Slab – Deck Section – Add New Slab. Ada 3 asumsi dalam pemodelan plat lantai yaitu :

▪ Shell : plat diasumsikan menerima gaya vertikal akibat beban mati dan hidup, juga menerima gaya horizontal/ lateral akibat gempa.

▪ Membrane : plat diasumsikan menerima gaya horizontal saja.

▪ Plate : plat diasumsikan hanya menerima gaya vertikal saja, akibat beban mati dan hidup.

▪ Thick Plate : plat diasumsikan mempunyai ketebalan lebih, biasanya digunakan untuk jalan beton, tempat parkir dan plat yang berfungsi sebagai pondasi.

Dalam perencanaan ini, plat dimodelkan sebagai Shell, sehingga selain menerima gaya vertikal akibat beban mati dan hidup, plat juga diasumsikan menerima gaya horizontal/ lateral akibat gempa. Input data plat ditunjukkan pada Gambar berikut.

(19)

RS

GROUP GROUP

Pada plat lantai basement (S1) diasumsikan sebagai Thick Plate, karena dimensi plat yang digunakan relatif tebal dan plat tersebut juga menumpu di tanah sebagai pondasi.

5.4.Shear Wall

Adanya gerakan lift menyebatkan getaran yang berakibat retaknya dinding, maka digunakan shear wall untuk meredam getaran tersebut dan untuk memperbesar kekakuan gedung akibat pengaruh gempa. Karena shear wall tersebut dimodelkan berbentuk tube

(20)

Gambar 5.18. Input Elemen Wall

Shear wall tersebut dapat diasumsikan sebagai Thick Plate, karena dimensi dinding yang digunakan relatif tebal dan karena plat tersebut juga menumpu di tanah sebagai pondasi.

5.5.Momen Inersia Penampang

Besarnya waktu getar alami struktur (T) dapat diketahui dengan menganggap bahwa momen inersia penampang untuk arah 2 axis atau 3 axis adalah utuh tanpa mengalami keretakan, sehingga nilai faktor pengali diisi 1 dengan cara Define – Frame Sections –

Pilih Elemen Balok atau Kolom – Modify/ Show Property – Set Modifiers.

(21)

RS

GROUP GROUP

Gambar 5.20. Nilai Faktor Pengali 1 untuk Penampang Utuh Kolom

6. Pemodelan Struktur

Pemodelan struktur gedung dilakukan secara 3D dengan menggambar semua elemen balok, kolom, plat, dan shear wall. Cara penggambaran masing- masing elemen ditunjukkan sebagai berikut.

6.1. Penggambaran Elemen Balok

Penggambaran elemen balok dapat dilakukan secara praktis dengan pilihan Similar Story

(22)

Gambar 6.1. Denah Rencana Balok Tie Beam (elevasi +1 meter)

(23)

RS

GROUP GROUP

Gambar 6.3. Denah Rencana Balok Lantai 5 sampai Lantai 6 (Similar Stories)

(24)

Gambar 6.5. Denah Rencana Balok Lantai Atap (elevasi +28,7 meter)

6.2. Penggambaran Elemen Kolom

Penggambaran elemen kolom dapat dilakukan secara praktis dengan pilihan Similar Story

(25)

RS

GROUP GROUP

Gambar 6.6. Denah Rencana Kolom Lantai 1 sampai Lantai 4 (Similar Story)

(26)

6.3. Penggambaran Elemen Plat

Penggambaran elemen plat dapat dilakukan dengan cara Draw – Draw Area Objects – Create Areas at Click. Karena ada lantai yang mempunyai jenis plat yang sama (typical), maka penggambaran plat dapat dilakukan secara praktis dengan pilihan Similar Story, sedangkan untuk kasus dimana lantai yang di desain berbeda dengan lantai yang lain, maka dapat digunakan pilihan One Story. Plat lantai yang diinput ditunjukkan sebagai berikut.

Gambar 6.8. Denah Rencana Plat Lantai Basement (S1)

(27)

RS

GROUP GROUP

Gambar 6.10. Denah Rencana Plat Lantai Atap (S3)

6.4. Penggambaran Elemen Shear Wall

Penggambaran elemen wall dapat dilakukan dengan cara Draw – Draw Area Objects – Create Areas at Click. Tampilan harus diubah terlebih dahulu menjadi XZ (tampak samping). Elemen wall yang diinput ditunjukkan sebagai berikut.

(28)

Gambar 6.12. Elemen Shear Wall Melintang pada As 2-3

Elemen shear wall didesain mempunyai sifat yang hampir sama dengan kolom yaitu menerima beban aksial dan lentur, maka shear wall tersebut harus dimodelkan sebagai elemen Pilar (Pier) . Pemodelan elemen Pier tersebut dilakukan dengan cara memilih elemen shear wall terlebih dahulu, kemudian Assign – Shell/ Area – Pier Label - Add New Pier.

Gambar 6.13. Pembuatan Pieruntuk Elemen Wall

(29)

RS

GROUP GROUP

Gambar 6.14. Pemodelan Elemen Wall sebagai Pier

Gambar 6.15. Tampak Elemen Wall 1 (kiri) dan Wall 2 (kanan)

(30)

Gambar 6.16. Pembuatan Detail Elemen Wall 1 (sebelah kiri) dengan Section Designer

Gambar 6.17. Detail Penulangan dan Dimensi Elemen Wall 1 dengan Section Designer

(31)

RS

GROUP GROUP

Gambar 6.19. Detail Penulangan dan Dimensi Elemen Wall 2 dengan Section Designer

Pemodelan elemen wall sebagai pilar (Pier) dilakukan dengan memberikan tulangan langsung, sehingga elemen Pier tersebut harus dimodelkan dengan General Reinforcement. Bentuk dan desain wall dari lantai atas sampai bawah bentuknya sama, maka Section at Bottom dan at Top juga sama.

Pemodelan General Reinforcement tersebut dilakukan dengan cara memilih/ menyeleksi

wall terlebih dahulu, kemudian Design – Shear Wall Design – Assign Pier Sections for Checking – General Reinforcing Pier Sections.

(32)

6.5. Pemodelan Pondasi

Pemodelan pondasi diasumsikan sebagai jepit, karena desain pondasi yang menggunakan

bore pile (pondasi dalam), sehingga kedudukan pondasi dianggap tidak mengalami rotasi dan translasi. Pemodelan tumpuan tersebut dapat dilakukan dengan klik semua kolom pada lantai dasar, kemudian Assign – Joint/ Point – Restrains.

Gambar 6.21. Penentuan Tipe Tumpuan Pondasi sebagai Jepit

6.6. Kekakuan Sambungan (joint) Balok- Kolom

Tingkat kekakuan balok- kolom dapat dimodelkan sebagai Rigid Zone Offset atau daerah yang kaku, karena pada struktur beton hubungan balok dan kolom adalah monolite. Nilai

Rigid Zone Factor atau faktor kekakuan berkisar dari 0 sampai 1. Angka 0 untuk tanpa kekakuan dan 1 untuk sangat kaku (full rigid). Tidak ada ketentuan khusus untuk nilai tersebut, sepenuhnya adalah Engineering Judgement. Namun manual program

menyarankan nilai Rigid Zone Factor adalah ≤ 0,5.

(33)

RS

GROUP GROUP

Gambar 6.22. Pemilihan Seluruh Elemen Balok dan Kolom

Setelah semua elemen balok- kolom dipilih, nilai kekakuan (rigid factor) dapat dimasukkan dengan cara Assign – Frame/ Line – End (Length) Offsets.

(34)

7. Denah Struktur

Pemodelan dan denah struktur rencana balok, kolom, plat, serta shear wall pada ETABS ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar 7.1. Perencanaan Struktur Gedung Perkantoran secara 3D dengan ETABS

(35)

RS

GROUP GROUP

Gambar 7.3. Denah Rencana Balok, Kolom, Plat Lantai 1 – Lantai 4 (Similar Story)

(36)

Gambar 7.5. Denah Rencana Balok, Kolom, Plat Lantai 7

(37)

RS

GROUP GROUP

Tampak struktur shear wall pada As 3 dan As D ditunjukkan pada Gambar berikut :

Gambar 7.7. Penampang Shear Wall pada As 3

(38)

8. Pembebanan

Jenis beban yang bekerja pada gedung meliputi :

a. Beban mati sendiri elemen struktur (Self Weight) Meliputi : berat balok, kolom, shear wall, dan plat.

b.Beban mati elemen tambahan (SuperimposedDead Load)

Meliputi :dinding, keramik, plesteran, plumbing, mechanical electrical, dll.

c. Beban hidup (Live Load) : berupa beban luasan yang ditinjau berdasarkan fungsi

bangunan.

d.Beban Gempa (Earthquake Load): ditinjau terhadap beban gempa statik dan

dinamik.

Beban mati sendiri elemen struktur (Self Weight) yang terdiri dari kolom, balok dan plat sudah dihitung secara otomatis dalam ETABS dengan memberikan faktor pengali berat sendiri (self weight multiplier) sama dengan 1, sedangkan beban mati elemen tambahan yang terdiri dari dinding, keramik, plesteran, plumbing, dlldiberikan faktor pengali sama dengan 0, karena beban tersebut diinput secara manual.

Beban mati elemen tambahan sebaiknya dibuatkan Load Case tersendiri, misal Dead

untuk beban mati tambahan dan SW untuk beban mati sendiri (Self Weight). Hal ini untuk menghindari kerancuan antara beban mati tambahan dengan berat sendiri, dan untuk memisahkan massa bangunan tambahan dengan massa bangunan itu sendiri. Jenis beban yang bekerja pada struktur gedung dapat diinput dengan cara Define – Static Load Case.

(39)

RS

GROUP GROUP

8.1. Kombinasi Pembebanan

Struktur bangunan dirancang mampu menahan beban mati, hidup dan gempa sesuai peraturan SNI Gempa 03-1726-2002 Pasal 4.1.1 dimana gempa rencana ditetapkan mempunyai periode ulang 500 tahun, sehingga probabilitas terjadinya terbatas pada 10 % selama umur gedung 50 tahun. Kombinasi pembebanan yang digunakan mengacu pada SNI Beton 03-2847-2002 Pasal 11.2 sebagai berikut :

Kombinasi = 1,4 D beban mati tambahan (superimposed dead load, D),

L : beban hidup (live load), tergantung fungsi gedung,

Lr : beban hidup yang boleh direduksi dengan faktor pengali 0,5

E : beban gempa (earthquake load), ditinjau terhadap gempa statik (EQX, EQY), gempa dinamik respons spektrum (RSPX, RSPY), dan gempa dinamik time history (THX, THY).

(40)

Tabel 8.1. Kombinasi Pembebanan

Nama Kombinasi Kombinasi Pembebanan Jenis Kombinasi

Kombinasi 1

(akibat beban mati, hidup, dan gempa statik)

Kombinasi 7

(akibat beban mati, hidup, dan gempa dinamik respons spektrum)

(akibat beban mati, hidup, dan gempa dinamik time history)

Berbagai kombinasi pembebanan tersebut diinput ke ETABS dengan cara Define – Load Combination – Add New Combo.

(41)

RS

GROUP GROUP

Gambar 8.3. Berbagai Macam Kombinasi Pembebanan yang telah Diinput

(42)

Kombinasi pembebanan yang telah diinput ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar 8.4. Output Kombinasi Pembebanan ETABS

(43)

RS

GROUP GROUP

8.2. Perhitungan Beban Mati (Dead Load)

Beban mati adalah beban dari semua elemen gedung yang bersifat permanen termasuk peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung. Jenis- jenis beban mati pada gedung ditunjukkan pada Tabel berikut :

Tabel 8.2. Jenis Beban Mati pada Gedung

No. Jenis Beban Mati Berat Satuan

11 Langit- langit dan penggantung 0,2 kN/m2

12 Cladding metal sheet + rangka 0,2 kN/m2

13 Finishing lantai (tegel atau keramik) 22 kN/m3

14 Marmer, granit per cm tebal 0,24 kN/m2

15 Instalasi plumbing (ME) 0,25 kN/m2

16 Penutup atap genteng 0,5 kN/m2

8.2.1. Beban Mati pada Plat Lantai

Beban mati yang bekerja pada plat lantai gedung meliputi :

(44)

8.2.2.Beban Mati pada Plat Atap

Beban mati yang bekerja pada plat atap gedung meliputi :

Berat waterproofing dengan aspal tebal 2 cm = 0,02 x 14 = 0,28 kN/m2

Berat plafon dan penggantung = 0,2 kN/m2

Berat Instalasi ME = 0,25 kN/m2

Gambar 8.5. Distribusi Beban Mati pada Plat Lantai

Total beban mati pada plat atap = 0,73 kN/m2

Beban mati didistribusikan pada plat secara merata dengan cara Assign – Shell/ Area Loads – Uniform – Load Case Name – Dead. Distribusi beban mati yang bekerja pada plat ditunjukkan pada Gambar berikut.

8.2.3.Beban Mati pada Balok

Beban mati yang bekerja pada balok meliput i :

Beban dinding pasangan bata ½ batu = 3,6 x 2,50 = 9 kN/m Beban dinding partisi (cladding) = 2 x 0,20 = 0,40 kN/m

Beban reaksi pada balok akibat tangga = 13,65 kN/m

(45)

RS

GROUP GROUP

Beban mati pada balok yang berupa beban garis seperti beban dinding dan partisi diinput dengan cara Assign – Frame/ Line Loads – Distributed. Sedangkan beban mati yang berupa titik seperti beban lift dan reaksi tumpuan kuda- kuda diinput dengan cara Assign – Frame/ Line Loads – Point. Distribusi beban mati yang bekerja pada balok ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar 8.6. Distribusi Beban Mati pada Balok

8.2.4. Beban pada Tangga

Beban pada tangga meliputi beban mati yang berupa antrede, optrede, dan finishing

berupa pasangan keramik. Data teknis tangga dalam perencanaan adalah sebagai berikut :

(46)

Keterangan :

Langkah datar (antrede) = 30 cm Langkah naik (optrede) = 20 cm

Jumlah total = 18

Pemodelan struktur tangga dengan SAP v. 14 ditunjukkan pada Gambar berikut :

Gambar 8.8. Pemodelan Struktur Tangga dengan SAP 2000

Plat tangga dimodelkan sebagai elemen Shell dimana plat tersebut menerima beban vertikal (akibat beban mati dan hidup) dan menerima beban horizontal (akibat gempa). Agar tegangan yang bekerja pada pelat tangga dapat merata, maka plat dibagi dengan pias- pias kecil dengan cara Edit- Devide Areas.

(47)

RS

GROUP GROUP

8.2.4.1. Beban pada Plat Tangga

Beban mati yang bekerja pada plat tangga meliputi :

Berat finishing lantai (spesi dan tegel) tebal 5 cm = 0,05 x 22 = 1,1 kN Beban mati total trap beton = ½ x 0,3 x 0,2 x 9 x 1,25 = 0,34 kN

Berat besi pegangan (handrill) = 0,1 kN

Beban hidup = 3 kN/m2

8.2.4.2. Beban pada Bordes

Beban mati yang bekerja pada bordes meliputi :

Berat finishing lantai (spesi dan tegel) tebal 5 cm = 0,05 x 22 = 1,1 kN

Beban hidup = 3 kN/m2

Distribusi beban mati pada tangga dengan SAP ditunjukkan pada Gambar berikut.

(48)

Distribusi beban mati dan hidup pada tangga adalah beban terbagi merata pada plat, sehingga dapat diinput dengan cara Assign – Shell/ Area Loads – Uniform ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar 8.11. Distribusi Beban Mati pada Tangga

Tulangan plat lantai tangga dapat didesain langsung pada SAP dengan cara mengganti elemen plat menjadi shell, dengan cara Define– Area Section – Modify – Shell Layered – Modify/ Show Layer Defintion – Quick Start.

(49)

RS

GROUP GROUP

Tegangan yang terjadi pada tangga akibat beban mati dan hidup (kombinasi 2) ditunjukkan pada Gambar berikut :

Gambar 8.13. Tegangan yang Terjadi Akibat Beban Mati dan Hidup (Mumax = 7,89 kNm)

(50)

8.3.Beban Hidup (Live Load)

Beban hidup adalah beban yang bekerja pada lantai bangunan tergantung dari fungsi ruang yang digunakan. Besarnya beban hidup lantai bangunan menurut Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung PPPURG 1987 ditunjukkan pada Tabel berikut :

Tabel 8.3. Beban Hidup untuk Gedung

No. Jenis Beban Hidup Beban Satuan

1 Dak atap bangunan 1 kN/m2

2 Rumah tinggal 2 kN/m2

3 Kantor, sekolah, hotel, pasar, rumah sakit 2,5 kN/m2

4 Hall, tangga, coridor, balcony 3 kN/m2

5 Ruang olahraga, pabrik, bioskop, bengkel, 4 kN/m2

perpustakaan, tempat ibadah, parkir, aula kN/m2

6 Panggung penonton 5 kN/m2

Reduksi beban dapat dilakukan dengan cara mengalikan beban hidup dengan koefisien reduksi yang nilainya tergantung pada penggunaan bangunan. Besarnya koefisien reduksi beban hidup untuk perencanaan portal dan gempa ditentukan sebagai berikut :

Tabel 8.4. Faktor Reduksi Beban Hidup untuk Gedung

No. Fungsi Bangunan Faktor Reduksi

untuk Portal

Faktor Reduksi untuk Gempa

1 Perumahan : rumah tinggal, asrama hotel, rumah

sakit

0,75 0,30

2 Gedung pendidikan : sekolah, ruang kuliah 0,90 0,50

3 Tempat pertemuan umum, tempat ibadah, bioskop,

restoran, ruang dansa, ruang pergelaran 0,90 0,50

4 Gedung perkantoran : kantor, bank 0,60 0,30

5 Gedung perdagangan dan ruang penyimpanan :

toko, toserba, pasar, gudang, ruang arsip,

perpustakaan

0,80 0,80

6 Tempat kendaraan: garasi, gedung parkir 0,90 0,50

(51)

RS

GROUP GROUP

Dari Tabel 8.3, beban hidup yang bekerja untuk perkantoran adalah sebagai berikut : Beban hidup ruang kerja = 2,5 kN/m²

Beban hidup lantai atap = 1 kN/m²

Distribusi beban hidup pada lantai dilakukan dengan cara Assign – Shell/ Area Loads – Uniform – Load Case Name – Life.

Gambar 8.14. Distribusi Beban Hidup pada Lantai Gedung Perkantoran (2,5 kN/m2)

Semua elemen plat dapat dibagi menjadi pias- pias kecil agar disribusi beban dari plat ke balok bisa lebih halus dan merata dengan cara pilih elemen plat, kemudian Edit – Mesh Areas. Elemen plat lantai yang telah dibagi menjadi pias- pias kecil dengan Meshing Areas

(52)

Gambar 8.15. Pembagian Plat Menjadi Pias- pias Kecil (Meshing Areas)

Elemen shear wall yang telah dibagi menjadi pias- pias kecil dengan Meshing Areas dapat dilihat pada Gambar berikut :

Gambar 8.16. Detail Elemen Shear Wall yang telah Dihaluskan dengan Meshing Areas

Pembagaian elemen plat menjadi pias- pias kecil cukup dilakukan setiap jarak 0,5 m – 1,5 m, karena pembagian pias yang terlalu rapat/ banyak akan membuat proses Run Analysis

(53)

RS

GROUP

8.4. Beban Gempa

Analisis beban gempa dilakukan dengan 2 cara yaitu statik ekuivalen dan dinamik respons spektrum. Untuk perhitungan gempa statik ekuivalen dapat dilakukan secara otomatis dengan Auto Lateral Loads dan secara manual dengan cara menginput besarmya beban gempa ke pusat massa struktur tiap lantai.

8.4.1. Perhitungan Gempa Statik Ekuivalen secara Otomatis

Beban gempa statik ekuivalen adalah penyederhanaan dari perhitungan beban gempa yang sebenarnya dengan asumsi tanah dasar dianggap tetap (tidak bergetar), sehingga beban gempa diekuivalensikan menjadi beban lateral statik yang bekerja pada pusat massa struktur tiap lantai bangunan.

Besarnya beban gempa yang bekerja pada struktur dapat dilakukan secara otomatis dengan cara Define - Static Load Cases – Pilih gempa Eqx dan Eqy – Auto Lateral Load – User Coefficient.

(54)

Setelah Auto Lateral Load dipilih, kemudian klik Modify Lateral Load - User Coefficient

dan tetapkan arah untuk masing- masing gempa untuk arah X dan Y sebagai berikut.

Gambar 8.18. Pendefinisian Beban Gempa Statik EQX Arah X

(55)

RS

GROUP

8.4.1.1. Lantai Tingkat sebagai Diafragma

Pada SNI Gempa 1726-2002 Pasal 5.3.1 disebutkan bahwa lantai tingkat, atap beton dan sistem lantai dengan ikatan suatu struktur gedung dapat dianggap sangat kaku (rigid) dalam bidangnya dan dianggap bekerja sebagai diafragma terhadap beban gempa horisontal. Maka, masing- masing lantai tingkat didefinisikan sebagai diafragma kaku dengan cara Assign – Joint/ point – Diafragms – Add New Diafragms seperti pada Gambar berikut.

Gambar 8.20. Input Diafragma pada Masing – masing Lantai

Elemen lantai yang didefinisikan sebagai diafragma ditunjukkan pada Gambar berikut :

(56)

8.4.1.2. Waktu Getar Alami (T)

Berdasarkan UBC (Uniform Building Code) 1997 section 1630.2.2, estimasi atau perkiraan waktu getar alami gedung dengan struktur beton dapat dihitung dengan rumus : T = 0,0731 x H0,75

= 0,0731 x 26,20,75 = 0,846 detik

Berdasarkan SNI Gempa 1226- 2002 waktu getar struktur dapat didekati dengan Rumus Rayleigh.

Wi : berat lantai tingkat ke-i, termasuk beban hidup yang sesuai (direduksi), z i : ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral,

Fi : beban gempa statik ekuivalen pada lantai tingkat ke-i,

di : simpangan horisontal lantai tingkat ke-i dinyatakan dalam mm, g : percepatan gravitasi yang ditetapkan sebesar 9,81 m/det2, n : nomor lantai tingkat paling atas.

Pada ETABS waktu getar alami dapat diketahui secara otomatis dari hasil ragam getar atau

(57)

RS

GROUP

Gambar 8.22. Waktu Getar StrukturMode 1 (arah X) dengan T1 = 0,7877 detik

Waktu getar struktur Mode 1 (T1) pada arah X adalah sebesar 0,7877 detik, berarti struktur gedung kemungkinan akan mengalami gerakan dengan tipe pada Gambar 8.22 setiap 0,7877 detik.

(58)

Waktu getar gedung pada Mode 2 ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 8.23. Waktu Getar StrukturMode2 (arah Y) dengan T2 = 0,7366 detik

Waktu getar struktur pada Mode 2 (T2) pada arah Y adalah sebesar 0,7366 detik, berarti struktur gedung kemungkinan akan mengalami gerakan dengan tipe pada Gambar 8.23 setiap 0,7366 detik.

Dalam SNI Gempa Pasal 5.6 disebutkan bahwa waktu getar alami fundamental harus dibatasi untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel dengan persayaratan T1 < ζ n , dimana n adalah jumlah lantai dan koefisien ζ tergantung dari zona gempa seperti pada Tabel berikut.

(59)

RS

GROUP

Lokasi gedung berada pada zona 3, maka ζ = 0,18 Maka T1 < ζ x n

0,7877 < 0,18 x 8

0,7877 < 1,44 → OK, waktu getar struktur gedung memenuhi persyaratan. Gedung mempunyai kekakuan yang cukup.

8.4.1.3. Faktor Keutamaan Gedung (I)

Pada SNI Gempa 1736-2002 Pasal 4.1.2 disebutkan bahwa untuk berbagai kategori gedung, bergantung pada probabilitas terjadinya keruntuhan struktur gedung selama umur gedung dan umur gedung tersebut yang diharapkan, pengaruh gempa rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu Faktor Keutamaan (Important Factor, I) menurut persamaan I = I1 xI2 . Faktor- faktor keutamaan I1, I2 dan I ditetapkan pada Tabel berikut.

Tabel 8.6. Faktor Keutamaan (Important Factor, I) untuk Berbagai Kategori Gedung

.

(60)

8.4.1.4. Penentuan Jenis Tanah

Konsep perancangan konstruksi didasarkan pada analisis kekuatan batas ( ultimate-strength) yang mempunyai daktilitas cukup untuk menyerap energi gempa sesuai dengan peraturan yang berlaku. Pembagian zona gempa di Indonesia dapat dilihat pada Peta Gempa berikut.

Gambar 8.24. Zona Gempa di Indonesia

Berdasarkan SNI Gempa 1726-2002 Pasal 4.6.3 jenis tanah ditetapkan sebagai tanah keras, tanah sedang, dan tanah lunak. Jika lapisan setebal maksimum 30 m paling atas dipenuhi syarat- syarat yang tercantum dalam Tabel berikut :

Tabel 8.7. Jenis- jenis Tanah

Atau, setiap profil dengan tanah lunak yang tebal total lebih dari 3 m dengan PI > 20, wn≥ 40% dan Su< 25 kPa

(61)

RS

GROUP

Hasil data tanah berdasarkan nilai SPT (Soil Penetration Test) dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Dimana :

N_{: nilai hasil test penetrasi standar rata- rata,} ti : tebal lapisan tanah ke-i,

Ni : hasil test penetrasi standar lapisan tanah ke-i.

Getaran yang disebabkan oleh gempa cenderung membesar pada tanah lunak dibandingkan pada tanah keras atau batuan. Proses penentuan klasifikasi tanah tersebut berdasarkan data tanah pada kedalaman hingga 30 m, karena menurut penelitian hanya lapisan- lapisan tanah sampai kedalaman 30 m saja yang menentukan pembesaran gelombang gempa (Wangsadinata, 2006). Data tanah tersebut adalah shear wave velocity

(kecepatan rambat gelombang geser), standard penetration resistance (uji penetrasi standard SPT) dan undrained shear strength (kuat geser undrained).

(62)

Tabel 8.8. Perhitungan Nilai SPT Rata- rata

Lapis N SPT Kedalaman (m) Tebal (m) N'= Tebal/ N SPT ∑ N' N'= 30/ ∑N'

Dari hasil perhitungan didapat nilai Test Penetrasi Standar rata- rata, N= 16,36 maka berdasarkan Tabel 8.7 termasuk katagori Tanah Sedang.

8.4.1.5. Perhitungan Beban Gempa Nominal (V)

Beban gempa nominal statik ekuivalen yang terjadi di tingkat dasar dapat dihitung berdasarkan zona gempa, faktor reduksi untuk jenis struktur yang digunakan, fungsi gedung, dan berat total gedung dengan persamaan :

V = C x I R Wt Dimana :

C : nilai faktor respons gempa, yang ditentukan berdasarkan wilayah gempa, kondisi tanah dan waktu getar alami (T),

(63)

RS

GROUP

Nilai faktor respon gempa berdasarkan wilayah gempa dan jenis tanah ditentukan sebagai berikut :

Karena waktu getar struktur untuk arah X dan Y berbeda, maka nilai faktor respon gempa juga berbeda. Nilai spektrum gempa rencana dihitung sebagai berikut berikut :

▪ Gempa statik arah X (Mode 1), T1 = 0,7877 detik → C1 = 0,33/ 0,7877 = 0,4189.

▪ Gempa statik arah Y (Mode 2), T2 = 0,7366 detik → C2 = 0,33/ 0,7366 = 0,4480.

Beban geser nominal untuk perhitungan gempa statik dapat dihitung sebagai berikut :

▪ Vx = C1 x I

Karena struktur gedung didesain dengan daktilitas penuh, diambil faktor daktilitas μ = 5,3

dan ditetapkan kuat lebih beban dan bahan yang terkandung di dalam struktur gedung f1 = 1,6 sesuai SNI Gempa 1726- 2002 Pasal 4.3.3. Maka R = μ x f1 = 5,3 x 1,6 = 8,5. Besarnya nilai faktor daktalitas (μ) dan reduksi gempa (R) ditunjukkan pada Tabel berikut.

(64)

Tabel 8.9. Parameter Daktilitas Struktur Gedung

Besarnya koefisien gaya geser gempa untuk arah X dan Y dapat dihitung sebagai berikut :

▪ Koefisien gaya geser dasar gempa arah X = C1 x I / R = 0,4189 x 1/ 8,5 = 0,0492.

▪ Koefisien gaya geser dasar gempa arah Y = C2 x I / R = 0,4480 x 1/ 8,5 = 0,0527.

Besarnya nilai koefisien gaya geser gempa untuk arah X dan Y tersebut diinput ke ETABS dengan cara Define – Static Load Cases – Pilih Load EQX dan EQY – Modify lateral Load –

Base Shear Coefficient.

Gambar 8.25. Koefisien Gaya Geser Dasar Gempa Arah X

(65)

RS

GROUP

8.4.1.6. Eksentrisitas Rencana (ed)

SNI Gempa 1726- 2002 pasal 5.4.3 menyebutkan bahwa : Antara pusat massa dan pusat rotasi lantai tingkat harus ditinjau suatu eksentrisitas rencana ed. Apabila ukuran horisontal terbesar denah struktur gedung pada lantai tingkat itu, diukur tegak lurus pada arah pembebanan gempa dinyatakan dengan ‘b’, maka eksentrisitas rencana ed harus ditentukan sebagai berikut :

untuk 0 < e ≤ 0,3 b , maka ed = 1,5 e + 0,05 atau ed = e – 0,05 b

Nilai dari keduanya dipilih yang pengaruhnya paling menentukan untuk unsur atau subsistem struktur gedung yang ditinjau, dimana eksentrisitas (e) adalah pengurangan antara pusat massa dengan pusat rotasi. Nilai pusat massa dan rotasi bangunan dapat dicari pada ETABS dengan cara Run – Display – Show Tables Draw Point Objects – Analysis Results – Building Output – Center Mass Rigidity.

(66)

Besarnya eksentrisitas rencana (ed) tiap lantai dihitung pada Tabel berikut :

Tabel 8.10. Perhitungan Eksentrisitas Rencana (ed) Tiap Lantai

Lantai Pusat Massa Pusat Rotasi Eksentrisitas (e) ed = 1,5e + 0,05b ed = e - 0,05b

Dari hasil perhitungan eksentrisitas rencana (ed), digunakan nilai ed yang paling berpengaruh = 1,5 e + 0,05 b. Besarnya eksentrisitas tersebut dapat diinput ke ETABS dengan cara Define – Static Load Case – Pilih Gempa EQx atau EQy – Modify Lateral Load – Override.

Gambar 8.28. Input Besarnya Eksentrisitas Rencana (ed) arah X

(67)

RS

GROUP

8.4.2. Perhitungan Beban Gempa Statik Ekuivalen secara Manual

Perhitungan beban gempa statik ekuivalen scara manual dilakukan dengan cara menginput beban gempa nominal statik ekuivalen Fi pada pusat massa tiap lantai gedung. Besarnya

beban gempa tersebut dihitung dengan persamaan :

Fi = V

Wi : berat lantai tingkat ke-i, berupa beban sendiri gedung, beban mati tambahan dan beban hidup yang telah direduksi 30% (untuk gedung perkantoran),

Zi : ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral struktur bangunan,

n : lantai tingkat paling atas, V : beban geser dasar nominal.

Agar gempa statik dapat diinput secara manual, maka definisi dari beban gempa harus diubah dulu dengan cara Define – Static Load Cases – Pilih Load Eqx dan Eqy – None.

(68)

8.4.2.1. Perhitungan Berat Gedung (Wt)

Berat total gedung (Wt) akibat berat sendiri secara otomatis dapat dihitung dengan ETABS

dengan cara menyeleksi luasan masing- masing lantai, kemudian Assign – Group Names.

Gambar 8.31. Pembuatan Group pada Tiap Lantai untuk Mengetahui Berat Gedung

Setelah masing- masing lantai dibuat Group, berat gedung tiap lantai dapat diketahui dengan cara Display – Show Tables – Building Data – Groups – Groups Masses and Weights.

(69)

RS

GROUP

Berat gedung tambahan seperti plesteran, dinding, keramik, dll harus dihitung secara manual ditambah dengan 30% beban hidup.

a.Beban Mati Tambahan

▪ Beban mati tambahan pada plat Lantai Base

(70)

b.Beban Hidup Tambahan

▪ Beban hidup tambahan pada plat lantai base (Luas = 1327,42 m2)

(71)

RS

GROUP

Beban mati tambahan dan beban hidup tambahan dihitung, kemudian ditambah dengan berat sendiri gedung (self weight) menjadi beban total seperti perhitungan berikut :

Tabel 8.11. Perhitungan Beban Mati dan Beban Hidup Tambahan

Tingkat Lantai

Beban Mati Beban Hidup Berat Sendiri Beban Total

Tambahan (kN) Tambahan (kN) (kN) (kN)

Besarnya perhitungan gaya lateral ekuivalen (Fi) setiap lantai dihitung sebagai berikut.

Tabel 8.12. Perhitungan Gaya Lateral Gempa Statik Ekuivalen (Fi)

(72)

SNI Gempa 1726- 2002 Pasal 5.8.2 menyebutkan bahwa : “Untuk mensimulasikan arah pengaruh gempa rencana yang sembarang terhadap struktur gedung, pengaruh gempa dalam arah utama harus dianggap efektif 100% dan harus dianggap terjadi bersamaan dengan pengaruh pembebanan gempa dalam arah tegak lurus pada arah utama pembebanan tadi dengan efektifitas hanya 30%”.

Beban gempa untuk masing- masing arah harus dianggap penuh (100%) untuk arah

yang ditinjau dan 30% untuk arah tegak lurusnya. Beban gempa yang diinput pada 2

arah tersebut sebagai antisipasi datangnya gempa dari arah yang tidak terduga, misalnya dari arah 15°, 30°, 45°, dll. Beban gempa yang diinput ke pusat massa tersebut ditunjukkan pada Tabel berikut.

Tabel 8.13. Perhitungan Gaya Lateral Gempa Statik Ekuivalen (Fi) untuk Setiap Arah

Lantai Perhitungan gempa 100% arah yang ditinjau dan 30% arah tegak lurus

Fx (kN) 30% Fx (kN) Fy (kN) 30% Fy (kN)

(73)

RS

GROUP

Tabel 8.14. Koordinat Pusat Massa pada Tiap Lantai

Story Pusat Massa Pusat Rotasi ed = 1,5e + 0,05b Koordinat pusat

Adanya perbedaan letak dinding yang tidak beraturan, perbedaan dimensi struktur antar lantai yang berbeda, dll menyebabkan letak titik pusat massa setiap lantai pun berbeda- beda. Koordinat pusat massa yang telah diketahui tersebut, kemudian diinput ke ETABS untuk memasukkan gaya gempa statik dengan cara Draw – Draw Point Objects.

(74)

Gambar 8.34. Koordinat Pusat Massa pada Lantai 2

Input koordinat pusat massa pada lantai berikutnya (lantai 3 sampai lantai atap)

juga dilakukan dengan cara yang sama.

8.4.2.2. Input Beban Gempa Statik Ekuivalen

(75)

RS

GROUP

Gambar 8.35. Input Beban Gempa arah X (EQX) pada Lantai 1

(76)

Gambar 8.37. Input Beban Gempa arah X (EQX) pada Lantai 2

Gambar 8.38. Input Beban Gempa arah Y (EQY) pada Lantai 2

Catatan :

▪ Input beban gempa lantai berikutnya dapat diinput dengan cara yang sama.

(77)

RS

GROUP

8.4.3. Analisis Gempa Dinamik Respons Spektrum

Analisis beban gempa dinamik respons spektrum ditentukan oleh percepatan gempa rencana dan massa total struktur. Dalam analisis struktur terhadap beban gempa, massa bangunan sangat menentukan besarnya gaya inersia akibat gempa. Maka massa tambahan yang diinput pada ETABS meliputi massa akibat beban mati tambahan dan beban hidup yang direduksi dengan faktor reduksi 0,3 (sesuai fungsi gedung).

Massa akibat berat sendiri (self weight) elemen struktur sudah dihitung secara otomatis oleh program. Jadi hanya perlu input massa tambahan (berupa plesteran, dinding, keramik, dll) yang dilakukan dengan cara Define – Mass Source.

(78)

8.4.3.1. Respons Spektrum Gempa Rencana

Dalam analisis beban gempa dinamik, respons spektrum disusun berdasarkan respons terhadap percepatan tanah (ground acceleration) hasil rekaman gempa. Desain spektrum merupakan representasi gerakan tanah (ground motion) akibat getaran gempa yang pernah terjadi pada suatu lokasi. Hal- hal yang dipertimbangkan adalah zona gempa dan jenis tanah. Desain kurva respons spektrum untuk zona gempa 3 dengan kondisi tanah lunak adalah sebagai berikut :

Input data kurva spektrum gempa rencana kedalam ETABS dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu dengan input manual ke program ETABS dan input otomatis dengan cara mencopy data spektrum dari Excel ke notepad kemudian dimasukkan ke ETABS.

a. Input Manual

Input manual nilai spektrum gempa ke dalam ETABS dapat dilakukan dengan cara

Define – Response Spectrum Functions – User Spectrum – Add New Spectrum.

(79)

RS

GROUP

Gambar 8.40. Input Manual Kurva Response Spectrum dengan User Spectrum

b. Input Otomatis

Input otomatis nilai spektrum gempa dapat dilakukan dengan cara mencopy data spektrum dari Excel ke notepad kemudian dimasukkan ke ETABS dengan cara

Define – Response Spectrum Functions – Spectrum From File – Add New Spectrum.

(80)

Gambar 8.42. Input Otomatis Kurva Response Spectrum dengan Spectrum From File

Setelah kurva respon spektrum dibuat, kemudian harus didefinisikan spectrum case

dengan cara Define – Response Spectrum Case – Add New Spectrum. Data yang harus diinput adalah sebagai berikut :

a. Redaman struktur beton (damping) = 0,05

Merupakan perbandingan redaman struktur beton dengan redaman kritis = 0,05.

b. Modal Combination :

▪ CQC (Complete Quadratic Combination)

Penjumlahan respons ragam getar untuk struktur gedung tidak beraturan yang memiliki waktu- waktu getar alami yang berdekatan, apabila selisih nilai waktu gerarnya kurang dari 15%.

▪ SRSS (Square Root of the Sum of Squares)

Untuk struktur gedung tidak beraturan yang memiliki waktu getar alami yang berjauhan.

c. Input Response Spectra

(81)

RS

GROUP

Response Spectrum Case Data dengan ETABS ditunjukkan pada Gambar berikut :

Gambar 8.43. Response Spectrum

CaseGempa Arah X (RSPX)

(82)

8.4.4.Analisis Gempa Dinamik Time History

Berdasarkan SNI Gempa 03-1726-2002 Pasal 7.3.1. Perhitungan respons dinamik struktur gedung terhadap pengaruh gempa rencana, dapat dilakukan dengan metode analisis dinamik 3 dimensi berupa analisis respons dinamik linier dan non linier time history

(riwayat waktu) dengan suatu akselerogram gempa yang diangkakan sebagai gerakan tanah masukan. Percepatan muka tanah asli dari gempa masukan harus diskalakan ke taraf

pembebanan gempa nominal tersebut, sehingga nilai percepatan puncak A = Ao x I R . Dimana :

A = percepatan puncak gempa rencana pada taraf pembebanan nominal sebagai gempa masukan untuk analisis respons dinamik linier riwayat waktu struktur gedung.

Ao = percepatan puncak muka tanah akibat pengaruh gempa rencana berdasarkan wilayah gempa dan jenis tanah tempat struktur gedung

I = faktor keutamaan gedung ( I =1, untuk gedung perkantoran).

R = faktor reduksi gempa berdasarkan SNI Gempa 03-1726-2002 Pasal 4.3.6

Besarnya nilai percepatan puncak muka tanah akibat pengaruh gempa rencana (Ao) ditunjukkan pada Tabel berikut.

Tabel 8.15. Percepatan Puncak Batuan Dasar dan Percepatan Puncak Muka Tanah Zona Gempa Indonesia

Maka besarnya nilai A = Ao x I R =

0,23 x 1

(83)

RS

GROUP

Instalasi program ETABS yang standard biasanya belum bisa digunakan untuk analisis gempa dinamik dengan Time History, maka program harus dimodifikasi dulu dengan cara klik instalasi program/ install ulang, kemudian Modify – Time History Function – This Feature will be installed on local hard drive.

Gambar 8.45. Modifikasi Program ETABS untuk Analisis Gempa Time History

Setelah program mempunyai fitur yang lengkap untuk analisis gempa dinamik, data akselerogram Gempa El Centro dapat diinput otomatis dari ETABS dengan cara Define - Time History Functions- Function From File – Add New Function – Browse.

(84)

Nilai percepatan puncaknya gempa El Centro sebesar 0,3194 g dapat diketahui dengan

View File. (Keterangan : T adalah periode dan a adalah percepatan gempa).

Gambar 8.47. Nilai Percepatan Puncaknya Gempa El centro Sebesar 0,3194 g

Agar percepatan akselerogram tersebut sesuai target, maka diperlukan faktor pengali sebagai berikut :

▪ Faktor skala = (0,027 / 0,3194) x 9,81 = 0,8289.

Dengan 30% arah tegak lurusnya = 0,03 x 0,8289 = 0,284.

Gambar 8.48. Detail Hubungan Antara Periode (T) dengan Akselerasi Gempa

(85)

RS

GROUP

Berdasarkan Gambar 8.48, waktu rekaman total gempa El Centro adalah 12,113 detik dengan interval waktu rata- rata (Output Time Step Size) 0,05 detik. Maka besarnya Number of Output Time Steps adalah waktu total dibagi interval waktu rata- rata = 12,113 / 0,05 = 242,26 → 242. Nilai tersebut diinput ke ETA BS dengan cara Define- Time History Cases-Add New History untuk arah X dan Y dengan redaman struktur beton (damping) sebesar 5% sesuai SNI Gempa 03-1726- 2002 Pasal 7.2.3.

Gambar 8.49. Input Case Time History Arah X (ThX)

(86)

9. Kontrol dan Analisis

Setelah pemodelan struktur dan pembebanan selesai dilakukan, maka struktur perlu dicek terhadap standard dan persyaratan yang berlaku sebagai berikut.

9.1. Analisis Ragam Respons Spektrum

Pada SNI Gempa 03-1726-2002 Pasal 7.2.2 disebutkan bahwa untuk struktur gedung yang memiliki waktu getar alami yang berdekatan atau selisih nilainya kurang dari 15%, harus dilakukan dengan metoda yang dikenal dengan Kombinasi Kuadratik Lengkap (Complete Quadratic Combination atau CQC). Jika waktu getar alami yang berjauhan, penjumlahan respons ragam tersebut dapat dilakukan dengan metoda yang dikenal dengan Akar Jumlah Kuadrat (Square Root of the Sum of Squares atau SRSS).

(87)

RS

GROUP

Gambar 9.1. Data Waktu Getar Struktur untuk 12 Mode

Untuk menentukan tipe analisis ragam respons spektrum yang sesuai, maka selisih dari periode dihitung sebagai berikut :

Tabel 9.1. Perhitungan Selisih Periode (ΔT) setiap Mode

Mode Period (T) Δ T (%)

(88)

Modifikasi tersebut dapat dilakukan dengan cara Define – Response Spectrum Cases – Modify – Show Spectrum – Modal Combination.

Gambar 9.2. Modifikasi Kombinasi Ragam Spektrum menjadi Tipe SRSS

9.2. Partisipasi Massa

Pada SNI Gempa 03-1726-2002 Pasal 7.2.1 disebutkan bahwa jumlah ragam vibrasi yang ditinjau dalam penjumlahan respons harus menghasilkan partisipasi massa minimum 90%. Dalam ETABS besarnya partisipasi massa tersebut dapat diketahui dengan Run – Display – Show Table – Analysis Result – Modal Information – Table : Modal

(89)

RS

GROUP

Gambar 9.3. Jumlah Partisipasi Massa pada 12 Mode (kurang dari 90%)

Berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan, jumlah partisipasi massa pada Mode ke 12 masih belum mencapai 90%. Maka jumlah mode harus ditambah dengan cara Analyze – Set Analysis Option – Set Dynamic Parameters – Number of Modes.

(90)

Berdasarkan hasil modifikasi peningkatan jumlah Mode, telah didapatkan jumlah partisipasi massa minimum lebih dari 90%. Hal ini telah sesuai dengan Pasal SNI Gempa 03- 1726-2002 Pasal 7.2.1.

Gambar 9.5. Jumlah Partisipasi Massa pada 22 Mode (lebih dari 90%)

9.3. Gaya Geser Dasar Nominal, V (Base Shear)

Pada SNI Gempa 03-1726-2002 Pasal 7.1.3 disebutkan bahwa : Nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana dalam suatu arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari 80% nilai respons ragam yang pertama. Bila respons dinamik struktur gedung dinyatakan dalam gaya geser dasar nominal V, maka persyaratan tersebut dapat dinyatakan menurut persamaan berikut :

Vdinamik > 0,8 Vstatik

(91)

RS

GROUP

Gambar 9.6. Seleksi Load Case untuk Perhitungan Base Shear

Agar seleksi data dapat dipilih dengan lebih muda, Load Case bisa dipilih satu per satu. Mulai dari EQx, EQy, RSPx, RSPy, THx dan THy. Jumlah base shear untuk masing- masing gempa dijumlahkan seperti ditunjukkan pada Tabel berikut :

Tabel 9.2. Hasil Penjumlahan Base Shear untuk Masing- masing Gempa

Tipe Beban Gempa Fx (kN) Fy (kN) 80% Statik X 80% Statik Y

Statik EQX -11265,51 -1688,17 -9012,408 -1350,536

EQY -1805,27 -12057 -1444,216 -9645,592

Dari Tabel tersebut disimpulkan persyaratan gaya geser gempa dinamik belum terpenuhi (Vdinamik < 0,8 Vstatik), maka besanya Vdinamik harus dikalikan nilainya dengan faktor skala

0,8 V statik V dinamik

a. Faktor Skala Gempa Dinamik Respon Spektrum :

▪ Arah X = 9012,408

4019,28 = 2,24

▪ Arah Y = 9645,592

(92)

Nilai faktor skala yang telah dikoreksi tersebut diinput ke ETABS dengan cara Define – Response Spectrum Cases – Modify/ Show Spectrum.

Gambar 9.7. Modifikasi Faktor Skala Gempa Dinamik Respon Spektrum X (RSPX)

Gambar 9.8. Modifikasi Faktor Skala Gempa Dinamik Respon Spektrum Y (RSPY) U1 = 1,154 x 2,24 = 2,585 U2 = 0,30 x 2,585 = 0,775

(93)

RS

GROUP

b. Faktor Skala Gempa Dinamik Time History :

▪ Arah X = 9012,408

3493,41 = 2,58

▪ Arah Y = 9645,592

3787,4 = 2,34

Nilai faktor skala yang telah dikoreksi tersebut diinput ke ETABS dengan cara Define – Time History Cases – Modify/ Show Spectrum.

(94)

9.4.Kinerja Sruktur Gedung

9.4.1. Kinerja Batas Layan

Pada SNI Gempa 03-1726-2002 Pasal 8.1 disebutkan bahwa kinerja batas layan struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat akibat pengaruh gempa rencana, yaitu untuk membatasi terjadinya pelelehan baja, peretakan beton yang berlebihan, mencegah kerusakan non struktur dan ketidaknyamanan penghuni.

Simpangan antar tingkat yang diizinkan tidak boleh melampaui 0,03/R x tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm. Diambil yang terkecil. Besarnya simpangan yang terjadi tersebut dapat diketahui pada ETABS dengan cara Run – Display – Show Story Respons Plot. Besarnya simpangan arah X akibat gempa statik ditunjukkan sebagai berikut.

(95)