IV. STRUKTUR YANG DITINJAU DAN PEMBEBANANNYA

(1)

IV. STRUKTUR YANG DITINJAU DAN PEMBEBANANNYA

1. DATA STRUKTUR BANGUNAN UNTUK DIANALISA

Model struktur yang digunakan adalah bangunan tiga dimensi tidak simetris dengan tonjolan sebesar setengah dari ukuran terbesar bagian inti denah struktur yang terdiri atas lima, sepuluh, dan 15 lantai. Dimensi masing- masing elemen-elemen struktur tersebut dapat dilihat pada tabel 4.1. dengan tinggi antar lantai seragam yaitu 3.5 meter. Untuk keseluruhan bangunan tersebut digunakan mutu beton fc' = 25 Mpa. Untuk tulangan longitudinal digunakan mutu baja fy = 400 Mpa dan mutu baja fy = 240 Mpa untuk sengkangnya. Bangunan merupakan bangunan perkantoran yang berada pada zone gempa wilayah 4 dan jenis tanah lunak menurut Konsep ke-3 SNI 1726-

1999.

Tabel 4.1

Dimensi Elemen-Elemen dari Masing-Masing Bangunan Elemen

Balok Induk Kolom Level 1-5 Kolom Level 6-10 Kolom Level 11-15

Plat Lantai Mutu Beton (fc') Tulangan Longitudinal (fy)

Sengkang (fy)

5 Lantai 400 x 600 mm2

600 x 600 mm2

- -

10 Lantai 400 x 600 mm2

750 X 750 mm2

650 x 650 mm2

-

IS Lantai 400 X 600 mm2

850 x 850 mm2

750 x 750 mm2

650 x 650 mm2

Tebal= 120 mm 25 Mpa 400 Mpa 240 Mpa

(2)

34

Denah struktur dari bangunan tidak simetris yang digunakan dapat dilihat pada gambar4.1.

5m 5m 5m 5m 5m 5m

H 1 1 1 1 1 H

I 1 Balok induk tanpa beban tembok Kolom

Gambar 4.1

Denah Model Struktur Bangunan Tidak Simetris 5,10,15 Lantai

Denah struktur bangunan simetris tiga dimensi lima lantai yang digunakan sebagai pembanding dapat dilihat pada gambar 4.2.

(3)

35

m E

E

in

5 m 5m 5m 5m 5m 5m

H 1 1 1 1 1

] Balok induk tanpa beban tembok Kolom

Gambar 4.2

Denah Model Struktur Bangunan Simetris 5 Lantai

Peraturan yang digunakan dakm melakukan analisa struktur adalah :

• Konsep Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Rumah dan Gedung SNl 1726-1999 (Konsep ke-3) (Departemen Pekerjaan Umum, 1999).

• Pedoman Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Rumah dan Gedung (Departemen Pekerjaan Umum, 1987).

(4)

36

• Buku Pedoman Perencanaan untuk Struktur Beton Bertulang Biasa dan Struktur Tembok Bertulang untuk Gedung 1983 (Departemen Pekerjaan Umum, 1998).

• Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung SNI 1727- 1989F (Departemen Pekerjaan Umum, 1987b).

• Standar Tata Cara Perhitungan Struktur Beton dan Bangunan Gedung SKSNIT-15-1991-03 (Departemen Pekerjaan Umum, 1991).

Data mengenai tulangan yang terpasang tercantum pada Lampiran 1.

Portal tiga dimensi tidak simetris yang dianalisa dengan program SAP2000 (CSI, 1998) terdiri atas lima, sepuluh, dan 15 lantai, masing-masing dapat dilihat pada gambar 4.3.

(a) (b) (c) Gambar 4.3

Portal Tiga Dimensi Tidak Simetris

(a) Struktur 5 Lantai; (b) Struktur 10 Lantai; (c) Struktur 15 Lantai

(5)

37

Untuk portal tiga dimensi simetris lima lantai yang juga dianalisa dengan program SAP2000 (CS1, 1998) dapat dilihat pada gambar 4.4.

Gambar 4.4

Portal Tiga Dimensi Simetris 5 Lantai

2. BESAR BEBAN GEMPA RENCANA

Untuk penelitian ini, beban gempa rencana yang digunakan adalah gempa El Centra 1940 N-S hasil modifikasi dengan periode ulang 500 tahun (Brigitta dan Jaqin, 2000). Gempa modifikasi ini diperoleh melalui modifikasi gempa asli sehingga respons spektrumnya menjadi sesuai dengan respons spektrum rencana dalam Konsep ke-3 SNI 1726-1999 (Departemen Pekerjaan Uraum, 1999). Target respons yang digunakan adalah spektrum respons elastis menurut Konsep ke-3 SNI 1726-1999 (Departemen Pekerjaan Umum,

1999).

Setelah didapatkan gempa hasil modifikasi dengan periode ulang 500 tahun (Brigitta dan Jaqin, 2000), maka gempa rencana modifikasi untuk

masing-masing periode ulang 200 tahun, 1000 tahun, 2000 tahun, 5000 tahun, dan 10000 tahun dapat diperoleh. Hal tersebut dilakukan dengan jalan

(6)

38

mengalikan percepatan gempa hasil modifikasi periode ulang 500 tahun dengan faktor keutamaan bangunan (I). Besarnya percepatan tanah maksimum untuk masing-masing periode gempa juga dapat diketahui dengan jalan mengalikan percepatan tanah maksimum gempa hasil modifikasi periode ulang 500 tahun dengan faktor keutamaan bangunan (I). Faktor keutamaan bangunan (I) untuk masing-masing periode ulang gempa rencana dapat dilihat pada Bab III tabel 3.4.

Spektrum respons dari gempa modifikasi dan target spektrum respons berdasarkan Konsep ke-3 SNI 1726-1999 (Departemen Pekerjaan Umum, 1999) dapat dilihat pada gambar 4.5, 4.7, 4.9, 4.11, 4.13, dan 4.15.

Rekaman gempa modifikasi untuk masing-masing periode ulang dapat dilihat pada gambar 4.6, 4.8, 4.10, 4.12, 4.14, dan 4.16. Besarnya percepatan tanah maksimum gempa El Centro 1940 N-S yang digunakan untuk masing-masing periode ulang pada jenis tanah lunak di wilayah gempa zone 4 menurut Konsep ke-3 SNI 1726-1999 (Departemen Pekerjaan Umum, 1999) juga dapat dilihat pada tabel 4.2.

(7)

1.2

RESPONS SPEKTRUM

1 2 3 Waktu Getar Alami (detik)

RESPONS SPEKTRUM MODIFIKASI -TARGET RESPONS

SPEKTRUM

Gambar4.5

Spektrum Respons Gempa El Centre 1940 N-S Modifikasi dengan Periode Ulang 200 Tahun dan Target Respons Spektrum

menurut Konsep ke-3 SNI1726-1999

0.6 0.4

-0.4 -0.6

EL CENTRO 1940 N-S MODIFIKASI

10 Waktu (detik)

15 ²⁰

Gambar 4.6

Rekaman Gempa El Centre 1940 N-S Modifikasi dengan Periode Ulang 200 Tahun

(8)

1 2 3 W a k t u Getar Ala m i (detik)

RESPONS SPEKTRUM MODIRKASI -TARGET RESPONS

SPEKTRUM

Gambar 4.7

Spektrum Respons Gempa El Centro 1940 N-S Modifikasi dengan Periode Ulang 500 Tahun dan Target Respons Spektrum

menurutKonsepke-3 SN11726-1999

0.8 0.6

3 0.4 2 0.2 c

2" o

-0.4 -0.6

Itl^JLiL/MijyLjylUUfJL^

5 10

Waktu (detik)

15 ²⁰

Gambar 4.8

Rekaman Gempa El Centro 1940 N-S Modifikasi dengan Periode Ulang 500 Tahun

(9)

1.5

3 1 2

2 0.9

TO

g 0.6

Urn

a 0- 0.3

1 2 3 W a k t u Getar A l a m i (detik)

FESPONS SPEKTRUM MODIRKASI -TARGET RESPONS

SPEKTRUM

Gambar 4.9

0.8

5 10 Waktu (detik)

Gambar 4.10

(10)

42

1.8

~ 1-5 c 1.2 g. 0.9

£ 0.6

CD

^ 0.3

1 2 3 Waktu Getar Alami (detik)

SPEKTRUM

Gambar 4.11

Spektrum Respons Gempa El Centra 1940 N-S Modifikasi dengan Periode Ulang 2000 Tahun dan Target Respons Spektrum

rtrttffivij^^

15 ²⁰

Gambar 4.12

Rekaman Gempa El Centra 1940 N-S Modifikasi dengan Periode Ulang 2000 Tahun

(11)

43

-5 1-6

c

10 TO Q.

01

u

l _ 01 Q.

1.2 0.8 0.4

1 2 3 W a k t u Qatar A l a m i (detik)

RESPONS SPBORUM MODIFIKASI

•TARGET RESPONS SPEKTRUM

Gambar4.13

Spektrum Respons Gempa El Centro 1940 N-S Modifikasi dengan Periode Ulang 5000 Tahun dan Target Respons Spektrum menurut

Konsepke-3 SNI1726-1999

Waktu (detik)

Gambar4.14

(12)

44

, ; \ ' • ' • ' •

1 2 3 Waktu Getar Ala mi (detik)

SPEKTRUM

Gambar4.15

menurutKonsepke-3 SNI1726-1999

1.2 0.9

-1.2

15 20

Gambar4.16

(13)

45

Tabel 4.2

Besarnya Percepatan Maksimum Gempa El Centra 1940 N-S Modifikasi untuk Masing-Masing Periode Ulang pada Jenis Tanah Lunak Zone 4

Periode Ulang

200 tahun 500 tahun 1000tahun 2000 tahun 5000 tahun 10000tahun

Faktor Keutamaan Bangunan

0.9 1.0 1.2 1.4 1.6 1.9

Percepatan Maksimum Gempa Modifikasi (g)

0.506 0.562 0.674 0.787 0.899 1.068

3. POLA PEMBEBANAN DALAM ANALISA PUSHOVER

Pola pembebanan (had pattern) merupakan suatu hal mutlak yang dibutuhkan dalam Analisa Pushover (ATC 40, 1997). Pola pembebanan ini digunakan sebagai suatu beban dorong yang ditambahkan secara berangsur- angsur (incremental) sampai dengan batasan performance atau sasaran daya guna yang telah direncanakan untuk suatu struktur.

Pada penelitian ini digunakan dua macam pola pembebanan, gaya statik lateral yang bekerja pada pusat massa masing-masing lantai berdasarkan hasil Analisa Beban Statik Ekivalen dan hasil Analisa Ragam Spektrum Respons. Pola pembebanan diambil berdasarkan Konsep ke-3 SNI 1726-1999 (Departemen Pekerjaan Umum, 1999).

3.1 Gaya Statik Lateral Hasil Analisa Beban Statik Ekivalen

Analisa Beban Statik Ekivalen mendistribusikan beban geser horisontal berdasarkan berat total dan ketinggian masing-masing lantai sehingga didapatkan pola pembebanan yang menyerupai segitiga

(14)

46

terbalik. Besarnya gaya geser dasar dapat dicari melalui persamaan (3.7) dalam Bab III sedangkan pola distribusi gaya geser dasar dapat dicari melalui persamaan (3.8). Perhitungan gaya statik lateral dari Analisa Beban Statik Ekivalen tercantum pada Lampiran 2.

Pola pembebanan lateral untuk masing-masing lantai berdasarkan Analisa Beban Statik Ekivalen untuk bangunan lima, sepuluh, dan 15 lantai masing-masing dapat dilihat pada gambar 4.17, 4.18, dan 4.19.

b -,

4

3 -

ro

c

RI J 2 -

1 -

0 l

> ^ 2 5 8 . 2 7

516.54

1,007.71^

S^ 1,033.08

' " ' 7 7 4 . 8 1

0.00

0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 Gaya Lateral (kN)

Gambar 4.17

Pola Pembebanan untuk Struktur Tidak Simetris 5 Lantai Berdasarkan Analisa Beban Statik Ekivalen

(15)

47

0 ' 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 Gaya Lateral (kN)

Gambar4.18

v . w u

0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 Gaya Lateral (kN)

Gambar4.19

(16)

48

3.2 Gaya Statik Lateral Hasil Analisa Ragam Spektrum Respons

Langkah-langkah yang dilakukan dalam mencari besarnya gaya geser dasar dan cara distribusinya terhadap masing-masing lantai yaitu:

a. Perhitungan berat total bangunan sama seperti pada Gaya Statik Lateral hasil Analisa Beban Statik Ekivalen di atas.

b. Mendapatkan structural mode shape Ay yang diperoleh dari program ETABS. (Hasil structural mode shape Ajj dari program ETABS tercantum pada Lampiran 2)

c. Menghitung modal participation factor, gj, dari mode ke-i dengan menggunakan persamaan (3.13).

d. Menghitung percepatan y- pada lantai yang ditinjau dengan menggunakan persamaan (3.12). Data yang diperlukan untuk menghitung yi adalah maximum absolute acceleration, Saj, diperoleh dari jenis tanah lunak, wilayah gempa 4, dan waktu getar alami (T) dari program ETABS dan spektrum respons yang bersesuaian dengan data-data tersebut. Jumlah mode yang digunakan adalah keseluruhan mode dari bangunan tersebut.

e. Menghitung gaya-gaya lateral pada masing-masing lantai, F;, yang diperoleh dengan mengalikan massa dengan percepatan.

Perhitungan gaya statik lateral dengan Analisa Ragam Spektrum Respons tercantum pada Lampiran 2.

Pola pembebanan lateral untuk masing-masing lantai berdasarkan Analisa Ragam Spektrum Respons untuk bangunan lima,

(17)

49

sepuluh, dan 15 lantai masing-masing dapat dilihat pada gambar 4.20, 4.21, dan 4.22.

c n

0.00

0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400

Gaya Lateral (kN)

Gambar 4.20

Pola Pembebanan untuk Struktur Tidak Simetris 5 Lantai Berdasarkan Analisa Ragam Spektrum Respons

1,298.81

Gaya Lateral (kN)

Gambar 4.21

(18)

50

c

IS

1,000 Gaya Lateral (kN)

Gambar4.22

1,200 1,400

Perbandingan pola pembebanan lateral hasil Analisa Beban Statik Ekivalen dengan hasil Analisa Ragam Spektrum Respons untuk masing- masing lantai untuk bangunan lima, sepuluh, dan 15 lantai dapat dilihat pada gambar 4.23,4.24, dan 4.25.

(19)

POLA PEMBEBANAN GAYA LATERAL

51

- STATIK EKIVALEN -4h~ RAGAM SPEKTRUM RESPONS

0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 Gaya L a t e r a l (kg)

Gambar 4.23

Pola Pembebanan untuk Struktur Tidak Simetris 5 Lantai

POLA PEMBEBANAN GAYA LATERAL

Gaya Lateral (kg)

• STATIK EKIVALEN —+— RAGAM SPEKTRUM RESPONS

1,000 1,200 1,400

Gambar 4.24

(20)

52

Gambar 4.25

•