ANALISIS STRUKTUR BANGUNAN DENGAN SISTEM GANDA DUAL SYSTEM STRUCTURAL ANALYSIS

(1)

ANALISIS STRUKTUR BANGUNAN DENGAN SISTEM GANDA DUAL SYSTEM STRUCTURAL ANALYSIS

1

Esab Rachmat Tama,

²

Relly Andayani

1,2

Program Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Gunadarma

1

[email protected]

2

[email protected] ABSTRAK

Negara Indonesia merupakan kawasan rawan bencana alam. Hal ini dikarenakan akibat adanya aktifitas tektonik dan vulkanik dalam perut bumi yaitu gempa. Keamanan merupakan faktor utama yang harus diperhatikan dalam suatu perencanaan gedung bertingkat tinggi, maka setiap bangunan yang akan dibuat harus direncanakan tahan terhadap gempa, stabil dan kaku antar sambungannya. Direncanakan gedung bertingkat 25 lantai dan 3 basemen dengan menggunakan metode sistem ganda sesuai SNI 1726:2012 dimana gempa sekurangnya 25% ditahan oleh Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM). Gedung didesain meliputi struktur atas dan struktur bawah serta direncanakan di wilayah DKI Jakarta dengan menggunakan material beton bertulang. Dari hasil analisa dan perhitungan struktur didapatkan komponen tebal pelat lantai 150 mm, tebal pelat atap 125 mm, dimensi balok BI-1 700/400, BI-2 600/350, BA-1 500/300, kolom K1 1100/1000, K2 900/600, K3 750/600, K4 600/600, dan tebal dinding geser 400 mm, disediakan tulangan ulir D10, D13, D22, untuk tulangan utama komponen struktur utama serta tulangan geser disediakan tulangan ulir D8, D10 dan D13. Total biaya yang diperkirakan untuk struktur bangunan gedung ini mencapai Rp. 50.357.986.000,- dengan harga permeter perseginya sebesar Rp. 2.445.088,-.

Kata Kunci: Struktur, Gempa, Sistem Ganda.

ABSTRACT

Indonesia is a region prone to natural disasters. This matter due to the existence of tectonic and volcanic activity inside the earth called as earthquakes. Safety is a major factor that must be considered in a high-rise building planning, then every building that will be made must be earthquake resistant, stable and stiff between connections. Planned 25 storey building and 3 basements using dual system method according to SNI 1726: 2012 where earthquakes are at least 25% held by the Moment Frame System (SRPM). The building was designed covering upper structure and lower structure and planned in the DKI Jakarta area with using reinforced concrete material. From the results of the analysis and calculation of the structure obtained components of floor plate thickness 150 mm, roof plate thickness 125 mm, beam dimension BI-1 700/400, BI-2 600/350, BA-1 500/300, column K1 1100/1000, K2 900/600, K3 750/600, K4 600/600, and shear wall thickness 400 mm, provided thread reinforcement D10, D13, D22, for the main reinforcement main structural components as well Shear reinforcement is provided D8, D10 and D13 screw bars. The total estimated cost of this building structure reaches Rp.

50.357.986.000,- per square meter price is Rp. 2.445.088,-.

Keywords: Structure, Earthquakes, Dual System.

PENDAHULUAN Latar Belakang

Keamanan merupakan faktor utama yang harus diperhatikan dalam suatu perencanaan gedung bertingkat tinggi, maka setiap bangunan yang akan dibuat harus direncanakan tahan terhadap gempa, stabil dan kaku antar sambungannya, oleh karena itu, dipilihlah sistem struktur ganda, yaitu kombinasi dari sistem

pemikul beban lateral berupa dinding geser dengan sistem rangka pemikul momen.

Dasar pemilihan sistem struktur ganda ini dikarenakan bangunan akan didesain tahan gempa yang terletak didaerah rawan gempa, selain itu sistem ganda memiliki 3 ciri dasar.

Pertama, sistem rangka pemikul momen khusus

berfungsi memikul beban gravitasi. Kedua,

pemikul beban lateral dilakukan oleh dinding

(2)

geser dengan sistem rangka pemikul momen khusus, dimana sistem rangka pemikul momen khusus harus sanggup memikul sedikitnya 25%

dari beban dasar geser nominal. Ketiga, dinding geser dan sistem rangka pemikul momen khusus direncanakan memikul secara bersama-sama seluruh beban lateral dengan memperhatikan sistem ganda.

Selain dilihat dari segi keamanan bangunan, pemilihan material penyusun bangunan juga sangat penting untuk ditinjau, karena nantinya akan menentukan efisiensi serta efektifitas dalam perencanaan bangunan tersebut. Material beton dipilih karena memiliki peranan yang lebih kompleks dan dapat dibuat daktail, dimana material beton tersebut akan dikombinasikan dengan tulangan baja yang berfungsi memikul tegangan tarik yang terjadi akibat beban-beban yang bekerja.

Tujuan

Tujuan perencananaan dimaksudkan untuk memberikan gambaran secara khusus dari permasalahan yang akan dibahas, Adapun tujuan dari penulisan ini adalah sebagai berikut:

1. Merencanakan gedung beton bertulang tahan gempa dengan sistem ganda sesuai dengan SNI 2847:2013 dan SNI 1726:2012.

2. Merencanakan anggaran biaya konstruksi.

Ruang Lingkup

Ruang lingkup perencanaan pada penulisan ini adalah sebagai berikut:

1. Perencanaan struktur atas meliputi struktur kolom, balok, dinding geser dan pelat lantai.

2. Perhitungan dan perencanaan menggunakan bantuan Program ETABS 2016, SAP 2000, dan sp-Column.

Tinjauan Pustaka Sistem Struktur

Sistem ganda merupakan gabungan dari sistem pemikul beban lateral berupa dinding geser atau bresing dengan sistem rangka pemikul momen. Struktur sistem ganda (dual system) memiliki kemampuan yang tinggi dalam memikul gaya geser pada sistem gabungan antara portal dengan dinding geser disebabkan

adanya interaksi antara keduanya. Interaksi tersebut terjadi karena kedua sistem tersebut mempunyai perilaku defleksi yang berbeda.

Akibat beban lateral, dinding geser akan berperilaku flexural/ bending mode, sedangkan frame akan berdeformasi dalam shear mode, dengan demikian, gaya geser dipikul oleh frame pada bagian atas dan dinding geser memikul gaya geser pada bagian bawah.

Pemeriksaan terhadap rangka pemikul momen harus dilakukan apabila sistem rangka pemikul momen menerima beban geser akibat gempa lebih dari 10%. Bila beban lateral akibat gempa yang dipikul oleh sistem rangka pemikul momen kurang dari 10%, maka pemeriksaan terhadap kemampuan untuk memikul 25% beban lateral dapat diabaikan.

Struktur Bangunan Tahan Gempa

Pada perencanaan struktur bangunan tahan gempa dibutuhkan karakteristik dari gempa itu sendiri sesuai dengan lokasi yang didirikan yaitu di daerah DKI Jakarta.

1. Faktor keutamaan gempa berdasarkan kategori resiko

2. Klasifikasi situs berdasarkan jenis tanah 3. Parameter percepatan gempa

S

MS

= F

a

Ss S

M1

= F

v

S

1

4. Parameter percepatan spektra desain

1 1

2 2

3 ; 3

DS MS D M

S = S S = S 5. Spektrum respon desain

a. Untuk T < T

0

, S

a

=

0

0, 4 0,6

DS

S T

T

 + 

 

 

b. Untuk T

0

≤ T ≤ T

s

, S

a

= S

DS.

c. Untuk T >T

0

, S

a

= S

^D¹

T

6. Kategori desain seismik berdasarkan nilai S

DS

, S

D1

, dan kategori resiko

7. Sistem penahan gaya seismik

Berdasarkan SNI 1726-2012 Pasal 7.2.2,

dipilih berdasarkan sistem struktur yang akan

direncanakan.

(3)

8. Gaya lateral ekivalen a. Geser dasar seismik

V = C W

s

C

s

=

^DS ^D¹

( 0,044.

^DS^. ^e

)

e e

S S

S I

R R

I T I

 

   

   

   

C

s

= 0,5

¹

e

S R I

   

  C

s

≥ 0,01 b. Penentuan Perioda

C

s

< T C

a

.

u

T

a

= C h

t

.

n^x

c. Distribusi Gaya Gempa F

x

= C V

vx.

C

vx

=

1 k x x n

i ik

i

w h w h



=

V

x

=

n i i x

F



=

9. Kombinasi pembebanan

Sesuai dengan SNI 1726:2016, kombinasi pembebanan yang digunakan adalah:

U = 1,4 D

U = 1,2 D + 1,6 L

U = 1,2 D + 1,0 L ± 1,0 EQx ± 0.3 EQy U = 1,2 D + 1,0 L ± 0.3 EQx ± 1.0 EQy U = 0.9 D ± 1.0 EQx ± 0.3 EQy

U = 0.9 D ± 0.3 EQx ± 1.0 EQy METODOLOGI PERENCANAAN

Gambar 1. Bagan Alir Perencanaan

Model struktur perlu memperhatikan analisa dual sytem, oleh karena itu perlu dimodelkan menjadi 2, yaitu model 1a (gabungan SRPM dan shear wall) dan model 1b (pemodelan boundary element menggantikan shear wall)

Data Perencanaan

Data perencanaan bangunan yang akan didesain dan diperhitungkan dapat dilihat sebagai berikut:

1. Data umum bangunan

Lokasi : DKI Jakarta Nama bangunan : Maznah Tower Fungsi bangunan : apartemen dan mall Jumlah lantai : 23 lantai

Luas bangunan : 20604 m

²

Tinggi bangunan : 86 m

Tipe struktur : sistem ganda 2. Spesifikasi material struktur

Mutu beton

Pelat : 30 MPa

Balok, Kolom, SW : 35 MPa Berat jenis beton : 2400 kg/m

³

Kuat leleh tulangan

Tulangan lentur f

y

: 420 MPa Tulangan geser f

yv

: 240 Mpa Tulangan torsi f

yt

: 420 MPa

Gambar 2. Pemodelan 3D Struktur Bangunan Tabel 1. Parameter Gempa Rencana

Mulai

Studi pustaka

Preliminary design - Dimensi struktur - Geometrik struktur

Analisa pembenan

Pemodelan struktur

Struktur sekunder Struktur primer

Analisa gaya dalam

Syarat Dual System

Kontrol kapasitas layan dan ultimit Perubahan dimensi

perencanaan

Gambar rencana

Selesai Ya

Ya

Tidak

Nilai Nilai Nilai

PGA (g) 0,35 PSA (g) 0,403

^Ie

1,00 Ss (g) 0,657 S

MS

(g) 0,838

^KDS

D S

₁

(g) 0,29 S

_M1

(g) 0,528

R

7,00 C

_RS

0,987 S

_DS

(g) 0,558

Ωd

2,50 C

_R1

0,938 S

_D1

(g) 0,352

^Cd

5,50 F

_PGA

1,15 T

₀

(s) 0,126

F

_A

1,274 Ts (s) 0,631

FV 1,819

Variabel Variabel Variabel

(4)

Gambar 3. Kurva Respons Desain Spektra

Hasil dan Pembahasan Perencanaan Struktur Atas

Hasil yang didapatkan dari proses running di Program Analisa Struktur ETABS 2016 sesuai dengan komponen struktur yang direncanakan adalah sebagai berikut:

Tabel 2. Modal Load Participation Ratios

Tabel 3. Modal Participating Mass Ratios

Gambar 4. Simpangan Lantai Akibat Gempa

Analisis Dual System

Sistem Rangka Pemikul Momen harus memikul minimum 25% dari beban geser nominal total yang bekerja pada struktur bangunan.

Gambar 5. Kurva Respons Desain Spektra Tabel 4. Persentase Base Shear Model 1a

Berdasarkan Tabel 5 mengenai gaya geser dari interaksi sistem ganda, persentase beban gempa yang dipikul oleh SRPM < 25% dari beban geser nominal. Oleh karena itu perlu dilakukan analisa kembali dengan memberikan beban gempa desain tetap sesuai rencana 100%

yang nantinya dikenakan pada rangka pemikul momen dan juga boundary element. Dimensi dan konfigurasi boundary element harus dilakukan trial error supaya hasil persentase beban gempa yang dipikul oleh SRPM > 25% dari beban geser nominal.

Gambar 6. Kurva Respons Desain Spektra Tabel 5. Persentase Base Shear Model 1b Static Dynamic

% %

Modal Acceleration UX 100 99,54 Modal Acceleration UY 100 98,77 Modal Acceleration UZ 0 0

Item Case Item Type

Period sec

Modal 1 2,826 0,000 0,662 0,000 Modal 2 2,555 0,627 0,000 0,061 Modal 3 1,976 0,063 0,000 0,580 Modal 4 0,790 0,000 0,144 0,000 Modal 5 0,757 0,112 0,000 0,011

: : : : : :

Modal 30 0,041 0,002 0,000 0,000

Case Mode UX UY RZ

Uraian Arah X Arah Y

74904,38 kg 93409,47 kg 12,66% 15,79%

516722,50 kg 498217,42 kg 87,34% 84,21%

Shear Wall SRPM

Uraian Arah X Arah Y

155726,33 kg 158858,61 kg 26,32% 26,85%

435900,56 kg 432768,28 kg 73,68 73,15%

SRPM Boundary

Element

(5)

Penulangan Struktur Atas

Perhitungan detail penulangan struktur atas mengacu pada SNI 2847:2013. Berikut adalah hasil dari perhitungan penulangan struktur atas yang di diinterprestasikan ke dalam gambar detail struktur.

Gambar 7. Potongan Penampang Pelat S1

Gambar 8. Denah Penulangan Balok BI-1

Gambar 9. Potongan Penampang Balok BI-1

Gambar 10. Denah Penulangan Kolom K3

Gambar 11. Potongan Penampang Kolom K3

Gambar 12. Denah Penulangan ShearWall SW1 Rencana Anggaran Biaya

Penyusunan Rencana Anggaran Biaya (RAB) didahului dengan mendata harga upah tenaga kerja, material, dan peralatan sesuai dengan lokasi perencanaan yaitu didaerah DKI Jakarta, serta Analisa Harga Satuan Pekerjaan (AHSP) yang mengacu pada Permen PUPR No. 28 tahun 2016 guna mendapatkan harga pekerjaan dengan satuan tertentu.

Tabel 6. Rencana Anggaran Biaya

SIMPULAN

Kesimpulan yang didapatkan berdasarkan analisis dan perhitungan data pada pembahasan hasil adalah sebagai berikut:

1. Perencanaan struktur gedung beton bertulang dengan menggunakan sistem ganda, dimana Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM) harus menahan gaya geser sekurangnya 25%

sudah terpenuhi, dimana gaya geser SRPM arah X dan Y adalah 26,32% dan 26,85%, dengan cara membuat pemodelan baru dan mengganti komponen struktur shear wall

JUMLAH HARGA (Rp.)

I Pekerjaan Pelat 12.285.231.817,37 II Pekerjaan Balok 15.024.598.574,96 III Pekerjaan Kolom 11.906.678.571,22 IV Pekerjaan Shear Wall 6.563.478.729,54 Jumlah : 45.779.987.693,09 PPn 10% : 4.577.998.769,31 50.357.986.462,40

50.357.986.000,00

NO. URAIAN PEKERJAAN

Total :

Dibulatkan :

(6)

menjadi boundary element supaya lebih mudah dalam melakukan trial error sampai memenuhi persyaratan perencanaan gedung sistem ganda.

2. Besarnya anggaran biaya yang terhitung mencapai Rp. 50.357.986.000,- dengan harga permeter perseginya adalah Rp. 2.445.088,- . DAFTAR PUSTAKA

Badan Standardisasi Nasional. (2012) Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.

Badan Standardisasi Nasional. (2013) Beban Minimum Untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.

Badan Standardisasi Nasional. (2013) Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.

Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan.

(1981) Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung. Jakarta: Stensil.

Sudarsana, I K. et al. (2019) Kinerja Struktur Gedung Sistem Ganda (Dual System) Dengan Berbagai Konfigurasi Dan Posisi Dinding Geser. Jurnal Ilmiah Teknik Sipil, Vol. 23, No. 2, 80 – 87.