Perubahan Nilai Simpangan Horisontal Bangunan Bertingkat
Setelah Pemasangan Dinding Geser Pada Tiap Sisinya
The Change Of Drifts Value Of High Rise Building After The Shear
Wall Installations On Each Of It Sides
TUGAS AKHIR
Disusun untuk memenuhi per syar at an memper ol eh gelar sar jana t eknik pada
Jur usan Tekni k Sipil Fakultas Teknik Univer sitas Sebelas Mar et
Disusun oleh :
DIAN BUDHI WINANTO
NIM. I 0105021
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
Perubahan Nilai Simpangan Horisontal Bangunan Bertingkat
Setelah Pemasangan Dinding Geser Pada Tiap Sisinya
The Change Of Drifts Value Of High Rise Building After The Shear
Wall Installations On Each Of It Sides
TUGAS AKHIR
Disusun untuk memenuhi per syar at an memper ol eh gelar sar jana t eknik pada
Jur usan Tekni k Sipil Fakultas Teknik Univer sitas Sebelas Mar et
Disusun oleh :
DIAN BUDHI WINANTO
NIM. I 0105021
SKRIPSI
Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan tim penguji pendadaran
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Disetujui,
Pembimbing I
Ir. M u n a w a r HS
NIP. 19470828 197603 1 001
Pembimbing II
ABSTRAK
Dian Budhi Winanto, 2010,
Perubahan Nilai Simpangan Horisontal
Bangunan Bertingkat Setelah Pemasangan Dinding Geser pada Tiap Sisinya
,
Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret,
Surakarta.
Di seluruh dunia, gempa dapat terjadi ratusan kali setiap harinya. Suatu jaringan
alat seismograph (alat untuk mencatat pergerakan tanah akibat gempa) yang
terpasang di seluruh dunia, mendeteksi sekitar 1 juta gempa ringan terjadi setiap
tahunnya. Gempa kuat di daerah pemukiman dapat menyebabkan banyak kerugian
materi dan korban jiwa. Dalam 500 tahun terakhir, gempa telah menyebabkan
jutaan korban jiwa di seluruh dunia, termasuk gempa yang terjadi akhir- akhir ini
di beberapa daerah di Indonesia. Oleh karena itu pada daerah rawan gempa seperti
Indonesia perlu dilakukan perencanaan yang menyeluruh terhadap desain
bangunan tahan gempa. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi telah
memunculkan salah satu solusi untuk meningkatkan kinerja struktur bangunan
tingkat tinggi yaitu dengan pemasangan dinding geser dengan menggunakan
komponen batas (boundary element) sebagai subsistem penahan beban lateral dari
sistem struktur.
Metode penelitian berupa analisis struktur baja 8 lantai dengan ukuran 30m x 50m
tanpa dinding geser dan dengan dinding geser yang direncanakan sebagai pusat
perdagangan. Perhitungan analisis struktur menggunakan perangkat lunak ETABS
v.9.0. Hasil dari analisis ini adalah simpangan masing-masing tingkat, simpangan
antar tingkat dan simpangan antar tingkat maksimum. Hasil analisis tersebut
digunakan untuk mengontrol kinerja batas layan dan kinerja batas ultimit struktur.
Hasil analisis menunjukan bahwa dengan penggunaan dinding geser dapat
mengurangi simpangan horisontal
(drift)
, simpangan antar tingkat dan waktu getar
alami. Penggunaan dinding geser mampu mengurangi simpangan horisontal
tingkat yaitu sebesar 83,96 % pada arah X dan 87,33 % pada Arah Y. Simpangan
antar tingkat berkurang sebesar 79,33 % pada arah X dan 82,9 % pada Arah Y.
Hal ini berarti bahwa penggunaan dinding geser dapat meningkatkan kekakuan,
kekuatan dan stabilitas struktur.
ABSTRACT
Dian Budhi Winanto, 2010,
The Change Of Drifts Value Of High Rise
Building After The Shear Wall Installations On Each Of It Sides.
Civil
Engineering Major Technique Faculty of Sebelas Maret University
Surakarta.
Earth quakes have been happened a hundreds everydays in all around of the
world. An unit of seishmograph are installed to detect a million quakes that
happen every days. This disaster can give a bad effect in matery and million
death. In last of 500 years, quake caused a million death in all around of the
world, so did in Indonesia at last. So in In the country like Indonesia need an over
all quake resistant building design. The increase of science and technology
knowing have been set a solution to increase the ability of high rise building with
the installation of shear wall that use a boundary element as lateral resistant
subsystem.
Research methods using analysis of 8 floor steel structures with a size 30m x 50m
without shearwalls and with shearwalls planned as a trade center. Calculation of
structural analysis using ETABS software v.9.0. The results of this analysis is
drift of each level, drift between the level and maximum drift between the level.
The results of this analysis is used to control the limit performance counter and
the limit performance ultimit of structure.
Results of analysis showed that the use of shearwalls can reduce the drift of each
level, drift between the level and time of natural vibration. The use of shear walls
can reduce the level of the drift 83,96 % % in the X direction and 87,33 % in the
Y direction. Drift between the level decreased 79,33 % in the X direction and 82,9
% in the Y direction. This means that the use of shear walls can increase the
stiffness, strength and stability of the structure.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat
dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan.skripsi ini dengan baik.
Adapun maksud dan tujuan penyusunan skripsi yang berjudul
Perubahan
Nilai
Simpangan Horisontal Bangunan Bertingkat setelah Pemasangan Dinding Geser
pada Tiap Sisinya
adalah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
Dalam penyusunan skripsi ini, penulis banyak menerima bantuan dari berbagai
pihak, oleh karena itu penyusun ucapkan terima kasih kepada :
1.
Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
2.
Pimpinan Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
3.
Ir. Sofa Marwoto, selaku Dosen Pembimbing Akademik.
4.
Ir. Munawar HS, selaku Dosen Pembimbing Skripsi I.
5.
Purnawan Gunawan, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing Skripsi II.
6.
Kedua orang tua beserta keluarga penulis.
7.
Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Sipil angkatan 2005
8.
Semua pihak yang telah membantu penyusunan skripsi ini yang tidak dapat
disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan keterbatasan dalam
penyusunan skripsi ini, meski penulus telah berusaha maksimal.
Surakarta, Januari 2010
Penyusun
DAFTAR ISI
HALAM AN JUDUL i
HALAM AN PENGESAHAN ii
HALAM AN M OTTO iii
HALAM AN PERSEM BAHAN iv
ABSTRAK v
KATA PENGANTAR vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR NOTASI xi
DAFTAR TABEL xiii
DAFTAR GAM BAR xv
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Lat ar Belakang M asalah 1
1.2. Rumusan M asalah 2
1.3. Bat asan M asalah 2
1.5. M anfaat Penelit ian 3
BAB 2 DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pust aka 4
2.2. Konsep Dasar Perancangan 6
2.2.1. Prosedur Desain 6
2.2.2.
2.2.3.
2.2.4.
Pembebanan
Perancangan Tahan Gempa
Simpangan Horisont al Drift s
7
8
17
2.3. Dinding Geser Shear w all 17
2.3.1. Perilaku M at erial Dan Elemen Dinding Geser Sebagai St rukt ur Bet on
2.3.2. Konsep Desain Dinding Geser
2.3.3. Penulangan shear w all
2.3.4. Jenis- Jenis Dinding Geser
18
18
19
22
BAB 3 M ETODOLOGI PENELITIAN
3.1. M odel St rukt ur 23
3.1.1. M odel St rukt ur Tanpa Dinding Geser 23
3.1.2. M odel St rukt ur Dengan Dinding Geser 25
3.2. M et odologi Penelit ian 26
3.2.1. M et odologi Penelit ian 26
3.2.3. Flow chart 28
BAB 4 ANALISIS DAN PEM BAHASAN
4.1. Analisis 29
4.2. St rukt ur Gedung Tanpa Dinding Geser 29
4.2.1. Permodelan Gedung 29
4.2.2. Beban- beban 31
4.3. Kont rol St abilit as Gedung 44
4.3.1. Kinerja Bat as Layan St rukt ur Gedung 44
4.3.2. Kinerja Bat as Ult imit St rukt ur Gedung 45
4.4. St rukt ur Gedung Dipasang Shearw all 46
4.4.1 Permodelan 46
4.4.2 Beban Gempa 47
4.5. Kont rol St abilit as Gedung 56
4.5.1. Kinerja Bat as Layan St rukt ur Gedung
4.5.2 Kinerja Bat as Ultimit St rukt ur Gedung
56
57
4.6. Rekapit ulasi 57
4.7. Kont rol Port al
4.7.1. Kont rol St abilit as M omen
4.7.2. Kont rol t erhadap axial
59
59
61
BAB 5 KESIM PULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 62
DAFTAR PUSTAKA xvii
LAM PIRAN xviii
DAFTAR NOTASI
A : Luas dimensi profil bat ang
Am : Percepat an respons maksimum
B : Panjang gedung pada arah gem pa yang dit injau
C
1: Faktor respons gempa yang didapat dari spektrum respons gempa Rencana
di : Simpangan t ingkat
E : M odulus elast isit as
En : Beban gempa nominal
Fi : Beban-beban gempa nominal st at ik ekuivalen yang menangkap pada pusat
massa lant ai t ingkat
Fy : Tegangan leleh profil bat ang
g : Percepat an gravit asi
H : Tinggi puncak bagian ut ama st rukt ur
Hw : Tinggi dinding geser
I : Fakt or keut amaan gedung
I1 : Fakt or Keut amaan unt uk m enyesuaikan perioda ulang gempa berkait an
dengan penyesuaian probabilit as t erjadinya gempa it u selama umur gedung
I2 : Fakt or Keut amaan unt uk m enyesuaikan perioda ulang gempa berkait an
kc : Fakt or panjang t ekuk
L : Lebar rangka berpenopang
Lb : Panjang bat ang penopang diagonal
Le : Panjang efekt if dari penopang diagonal
Leq : Pusat berat massa
Ln : Beban hidup nominal
lw : Lebar dinding geser
R : Fakt or reduksi gempa
Rn : Kekuat an nominal st rukt ur gedung
Ru : Kekuat an ult imit st rukt ur gedung
t : Tebal penampang
T : Wakt u get ar alami st rukt ur gedung
T
1: Waktu getar alami fundamental
Tc : Wakt u get ar alami sudut
TRayleigh : Wakt u get ar alami fundament al yang dit ent ukan dengan rumus Rayleigh
V : Beban geser dasar nominal st at ik ekuivalen
Wi : Berat lant ai t ingkat
W
t: Berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai
Zi : Ket inggian lant ai t ingkat diukur dari t araf penjepit an lat eral
H1 : Geser t ingkat akibat beban lat eral
:Deformasi lateral
δm
: Simpangan ant ar t ingkat
: Fakt or beban
: Koefisienyang membatasi waktu getar alami fundamental struktur
ξ
: Fakt or pengali simpangan st rukt ur ant ar t ingkat akibat pembebanan gempa nominal pada kinerja bat as ult imitDAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Fakt or Keut amaan (I) unt uk berbagai kat egori gedung dan bangunan
9 Tabel 2.2 Param et er dakt ilit as st rukt ur gedung 11 Tabel 2.3. Klasifikasi Sist em St rukt ur, Sist em Pemikul Beban Gempa, Fakt or
M odifikasi Respons, R, dan fakt or kuat cadang st rukt ur,
Ω0
.12 Tabel 2.4. Koefisien
ζ
yang membat asi w akt u get ar alami fundament alst rukt ur
14
Tabel 4.1 Beban Angin pada Arah x dan Arah y 35
Tabel 4.2. Berat Lant ai 1 36
Tabel 4.3. Berat Lant ai 2-5 37
Tabel 4.4. Berat Lant ai 6 37
Tabel 4.6. Berat Lant ai 8 39
Tabel 4.7. Beban Tereduksi 40
Tabel 4.8. Dist ribusi Beban Geser Nominal St at ik Ekuivalen 42
Tabel 4.9. Perhit ungan T Rayleigh arah X 39
Tabel 4.10 Perhit ungan T Rayleigh arah Y 43
Tabel 4.11 Simpangan Horisont al Arah X 44
Tabel 4.12 Simpangan Horisont al Arah Y 44
Tabel 4.13 Kont rol Gedung Arah X 45
Tabel 4.14. Kont rol Gedung Arah Y 45
Tabel 4.15. Berat M at i Lant ai 1 47
Tabel 4.16. Berat M at i Lant ai 2-5 48
Tabel 4.17. Berat M at i Lant ai 6 48
Tabel 4.18. Berat M at i Lant ai 7 49
Tabel 4.19. Berat M at i Lant ai 8 50
Tabel 4.20. Beban Tereduksi 51
Tabel 4.21. Dist ribusi Beban Geser Nominal St at ik Ekuivalen 53
Tabel 4.22 Perhit ungan T Rayleigh arah X 54
Tabel 4.23 Perhit ungan T Rayleigh arah Y 54
Tabel 4.24 Dist ribusi Beban Geser Nominal St at ik Ekuivalen 55
Tabel 4.25 Simpangan Horisont al Arah X 56
Tabel 4.26 Simpangan Horisont al Arah y 56
Tabel 4.27 Kont rol Gedung Arah X 57
Tabel 4.28. Kont rol Gedung Arah Y 57
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Kest abilan St rukt ur Port al 6
Gambar 2.2. Fakt or Respons Gempa berdasarkan Wilayah Gempa 9
Gambar 2.3. Defleksi Lat eral 10
Gambar 2.4
Kerjasama Struktur Rangka Dengan Dinding Geser
18Gambar 3.2. M odel 3 dimensi st rukt ur t anpa shearw all 22
Gambar 3.3. Denah st rukt ur dengan shearw all 23
Gambar 3.4. M odel 3 dimensi st rukt ur dengan shearw all 23
Gambar 3.5.
Gambar 4.1.
Gambar 4.2.
Gambar 4.3.
Gambar 4.4.
Gambar 4.5.
Gambar 4.6.
Gambar 4.7.
Gambar 4.8.
Gambar 4.9.
Gambar 4.10.
Diagram Alir
Denah st rukt ur t anpa shear w all
Beban Angin
Respon Spekt rum Gempa Rencana
Denah Gedung Dengan Shear Wall
M odel 3 dimensi st rukt ur dengan shearw al
Respon Spekt rum Gempa Rencana
Diagram Perbandingan Nilai Simpangan Horisont al Port al X
Diagram Perbandingan Nilai Simpangan Horisont al Port al Y
Nilai Zx Berdasarkan Profil Baja
Nomogram Unt uk M encari K
28
31
34
41
46
46
52
58
58
59
61
BAB 1
1.1
Latar Belakang Masalah
Di seluruh dunia, gempa dapat t erjadi rat usan kali set iap harinya. Suat u jaringan alat seismograph (alat unt uk m encat at pergerakan t anah akibat gempa) yang t erpasang di seluruh dunia, mendet eksi sekit ar 1 jut a gempa ringan t erjadi set iap t ahunnya. Gempa kuat di daerah pemukiman dapat m enyebabkan banyak kerugian mat eri dan korban jiw a. Dalam 500 t ahun t erakhir, gem pa t elah menyebabkan jut aan korban jiw a di seluruh dunia, t ermasuk gempa yang t erjadi akhir- akhir ini di beberapa daerah di Indonesia.
Persiapan-persiapan yang m emadai sepert i pendidikan at au sosialisasai mengenai bahaya gempa, perancangan keselamat an saat t erjadi gem pa, perkuat an st rukt ur bangunan yang sudah berdiri dan desain st rukt ur bangunan t ahan gempa, dapat mengurangi jumlah korban jiw a dan kerusakan infrast rukt ur yang disebabkan oleh gempa.
Semakin t inggi bangunan semakin raw an bangunan t ersebut dalam menahan gaya lat eral, t erut ama gaya gempa. Gaya lat eral ini dapat menyebabkan sim pangan horisont al. Jika nilai simpangan ini m elebihi bat as aman, t ent u saja bangunan dapat runt uh. Oleh karena it u pada daerah raw an gempa sepert i Indonesia perlu dilakukan perencanaan yang m enyeluruh t erhadap desain bangunan t ahan gempa. Perkembangan ilmu penget ahuan dan t eknologi t elah memunculkan salah sat u solusi unt uk meningkat kan kinerja st rukt ur bangunan t ingkat t inggi yait u dengan pemasangan dinding geser dengan m enggunakan komponen bat as (boundary element ) sebagai subsist em penahan beban lat eral dari sist em st rukt ur. Dinding geser dipasang unt uk menambah kekakuan st rukt ur dan m enyerap gaya geser yang besar seiring dengan semakin t ingginya st rukt ur. Komponen bat as berfungsi unt uk menahan gaya vert ikal dari
Unt uk membukt ikan perubahan nilai simpangan horisont al, maka diperlukan adanya suat u penelit ian lebih lanjut . Penelit ian ini mencoba unt uk membandingkan besarnya
drift st rukt ur baja t ahan gempa akibat pembebanan angin dan gempa pada st ukt ur baja sebelum dan sesudah dipasang shearw all. Gedung dapat dikat akan aman apabila nilai simpangan t idak melampaui kinerja bat as layan gedung dan kinerja bat as ult imit .
1.2
Rumusan M asalah
Rumusan masalah yang dapat diambil dari uraian diat as adalah bagaimana perubahan
drift st rukt ur baja t ahan gempa akibat pembebanan aksial maupun lat eral karena pemasangan dinding geser.
1.3
Batasan M asalah
Bat asan M asalah dalam penelit ian ini adalah :
a.
Penelit ian berupa analisis gedung st rukt ur baja dengan t ambahan pengaku dinding geserb.
Perl et akan Dinding geser t idak simet risc.
St rukt ur bangunan dianalisis t erhadap gaya gempa di Zone 4 berdasarkan SNI-1726-2002 pada t anah keras.d.
Perat uran yang digunakan selain SNI-1726-2002, ant ara lain : LRFD dan SNI 1729 BAJA.e.
Analisis st rukt ur dit injau dalam 3 dimensi menggunakan bant uan soft w are ETABS v.9.0Tujuan dari penelit ian ini adalah unt uk m enget ahui perubahan dr ift st rukt ur baja t ahan gempa akibat pembebanan lat eral (beban angin at au beban gempa) dan beban gravit asi (beban hidup dan beban mat i) pada st ukt ur baja sebelum dan sesudah dipasang
shearw all.
1.5
M anfaat Penelitian
a. M anfaat t eorit is
Pengembangan ilmu penget ahuan di bidang t eknik sipil khususnya dalam st rukt ur port al 3 dimensi baja dengan penambahan shearw all dalam pengaruhnya t erhadap nilai simpangan horisont al (drift).
b. M anfaat prakt is
Dengan mengetahui pengaruh penggunaan
shear wall
, diharapkan dapat
digunakan sebagai salah satu alternatif penyelesaian terhadap struktur
bangunan bertingkat pada suatu wilayah dengan kekuatan gempa tertentu.
BAB 2
DASAR TEORI
Pada dasarnya set iap syst em st rukt ur pada suat u bangunan merupakan penggabungan berbagai el em en st rukt ur secara t iga dimensi yang cukup rumit . Fungsi ut ama dari sist em st rukt ur adalah memikul secara aman dan efekt if beban yang bekerja pada bangunan sert a menyalurkannya ke t anah melalui fondasi. Beban yang bekerja pada bangunan t erdiri dari beban vert ikal, horisont al, dan beban lain. Hal yang pent ing pada st rukt ur bangunan t inggi adalah st abilit as dan kem ampuannya unt uk m enahan gaya lat eral, baik yang disebabkan oleh angin dan gempa bumi. Beban angin lebih t erkait pada dimensi ket inggian bangunan, sedangkan beban gempa lebih t erkait pada masa bangunan.(Jimmy, 2004)
Schodek (1999 ) m enyat akan bahw a pada st rukt ur st abil apabila dikenakan beban, st rukt ur t ersebut akan m engalami perubahan bent uk (def orm asi) yang lebih kecil dibandingkan st rukt ur yang t idak st abil. Hal ini disebabkan karena pada st rukt ur yang st abil memiliki kekuat an dan kest abilan dalam menahan beban.
St abilit as merupakan hal sulit di dalam perencanaan st rukt ur yang m erupakan gabungan dari elemen-elem en. Unt uk memperj elas mengenai kest abilit as st rukt ur akan diilust rasikan dalam Gambar 2.1
gaya-gaya yang dikenakan pada st rukt ur akan disebarkan keseluruh bagian t ermasuk ke elem en diagonal, gaya- gaya yang dit erima masing-masing st rukt ur akan brerkurang sehingga simpangan yang dihasilkan lebih kecil. Cara kedua adalah dengan menggunakan dinding geser. Elem ennya m erupakan elem en permukaan bidang kaku, yang t ent unya dapat m enahan deformasi akibat beban horisont al dan simpangan horisont al yang akan dihasilkan akan lebih kecil. Cara ket iga adalah dengan m engubah hubungan ant ara elem en st rukt ur sedemikian rupa sehingga perubahan sudut unt uk suat u kondisi pembebanan t ert ent u. Hal ini dengan membuat t it ik hubung kaku diant ara elem en st rukt ur sebagai cont oh, m eja adalah st rukt ur st abil karena adanya t it ik hubung kaku di ant ara set iap kaki meja dengan permukaan meja yang m enjamin hubungan sudut konst an di ant ara el em en t ersebut , sehingga st rukt ur m enjadi lebih kaku. Dalam menent ukan let ak bresing maupun dinding geser hendaknya simet ris. Hal ini unt uk menghindari efek t orsional.
(a) Susunan kolom dan balok (b) Ketidakst abilan t erhadap beban horizont al
(c) Tiga met ode dasar unt uk menjamin kest abilan st rukt ur sederhana m eliput i : penopang diagonal, bidang geser dan t it ik hubung kaku.
(d) Set iap m et ode yang dipakai unt uk menjamin kest abilan pada st rukt ur harus dipasang secara simet ris. Apabila t idak, dapat t erjadi efek t orsional pada st rukt ur.
Gambar 2.1 Kest abilan St rukt ur Port al
2.2
Konsep Dasar Perancangan
2.2.1. Prosedur Desain
Prosedur desain dapat dianggap t erdiri dari dua bagian, yait u : desain fungsional dan kerangka kerja st rukt ural. Secara garis besar, prosedur desain secara it erat if dapat digambarkan sebagai berikut :
a.
Perencanaan. Penenet uan fungsi –fungsi yang akan dilayani oleh st rukt ur yang bersangkut anb.
Konfigurasi st rukt ur pendahuluan. Susunan dari elemen - elem en yang akan melayani fungsi pada langkah 1.c.
penent uan beban – beban yang harus dipikuld.
pemilihan bat ang pendahuluane.
Analisisf.
Evaluasih.
Keput usan akhir2.2.2. Pembebanan
Gedung menerima beban-beban, bukan hanya beban secara lat eral. Namun, beban gravit asi. Unt uk it u beban t ersebut harus dijabarkan dan dikelompokkan unt uk memudahkan analisis.
a. Beban – beban
Beban –beban yang akan dit anggung oleh suat u st rukt ur at au elemen st rukt ur t idak selalu dapat diramalkan dengan t epat sebelumnya. Bahakan, jika beban-beban t ersebut t elah diket ahui dengan baik pada salah sat u lokasi pada sebuah st rukt ur t ert ent u, dist ribusi bebannya dari elemen yang sat u ke elemen yang lain pada keseluruhan st rukt ur biasanya masih membut uhkan asumsi dan pendekat an. Dalam bagian-bagian ini akan dibicarakan beberapa jenis beban yang paling dikenal.
Adapun beban yang bekerja pada st rukt ur ant ara lain :
1) Beban mat i
Beban mat i m erupakan beban gaya berat pada suat u posisi t ert ent u. Beban ini disebut demikian karena bekerja t erus m enerus menuju arah bumi pada saat st rukt ur t elah berfungsi.
2) Beban mat i t ambahan
Beban mat i t ambahan merupakan beban yang disebabkan oleh elem en – elemen t ambahan non st rukt ural pada suat u gedung, sepert i: plafond, part isi, t embok pasangan bat a, inst alasi list rik, dan lain lain.
Beban gravit asi yang bekerja pada saat st rukt ur t elah berfungsi, namun berveriasi dalam besar dan lokasinya, disebut beban hidup. Cont ohnya adalah beban orang, furnit ur, perkakas yang dapat bergerak, kendaraan, dan barang- barang yan g disimpan.
4) Beban hidup at ap
at ap m emikul beberapa beban hidup ant ara lain : beban hujan dan beban peraw at an. Unt uk beban hujan berdasarkan SNI besarnyan sebesar 0,1 t / m2 sedangkan unt uk beban peraw at an sebesar 0,02 t / m2
5) beban angin 6) Beban Gempa
b. Kombinasi Pembebanan
Berdasarkan pembebanan yang ada maka digunakan kombinasi dengan Persamaan 2.1 – 2.6:
1) 1,4 DL (2.1)
2) 1,2 DL + 1,6 LL + 0,5 La (2.2)
3) 1,2 DL + 1,6 La + 0,5 LL (2.3)
4) 1,2 DL + 1,3 WL + 0,5 LL + 0,5 La (2.4)
5) 1,2 DL + 0,8 LL ± 2.8 E (2.5)
6) 0,9 DL ±2,8 E (2.6)
Ket erangan:
DL : adalah beban mat i yang disebabkan oleh berat elemen st rukt ur dan beban t et ap pada st rukt ur.
LL : adalah pengaruh beban hidup akibat pengguna gedung dan peralat an bergerak.
La : adalah beban hidup di at ap yang dit imbulkan selama peraw at an oleh pekerja,
WL : adalah beban angin.
E : adalah beban gempa yang dit ent ukan menurut SNI 03-1726-2002.
2.2.3. Perancangan Tahan Gem pa
Tujuan perencanaan struktur adalah untuk menghasilkan suatu struktur yang stabil, cukup
kuat, mampu-layan, awet, dan memenuhi tujuan-tujuan lainnya seperti ekonomi dan
kemudahan pelaksanaan.
a.
Gempa rencana dan kategori gedungGempa Rencana ditetapkan mempunyai perioda ulang 500 tahun, agar
probabilitas terjadinya terbatas pada 10% selama umur gedung 50 tahun. Sehingga
diharapkan, struktur gedung secara keseluruhan masih berdiri, walaupun sudah
berada dalam kondisi di ambang keruntuhan.
b. Keutamaan gedung
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 I menurut Persamaan 2.7 :
I =
I
1I
2(2.7)
di mana I
1adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa
berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur
gedung, sedangkan I
2adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda
Tabel 2.1 Faktor Keutam aan I unt uk berbagai kategori gedung dan bangunan
Kategori gedung
Faktor Keutam aan
I1 I2 I
Gedung umum seperti untuk penghunian,
1,0 1,0 1,0M onum en dan bangunan monument al 1,0 1,6 1,6
Gedung pent ing pasca gempa sepert i rumah 1,4 1,0 1,4 Gedung unt uk m enyimpan bahan berbahaya 1,6 1,0 1,6
Cerobong, t angki di at as menara 1,5 1,0 1,5
Catatan :
Unt uk semua st rukt ur bangunan gedung yang ijin penggunaannya dit erbit kan sebelum berlakunya St andar ini maka Fakt or Keut amaam, I, dapat dikalikan 80%.
c. Daktilitas str uktur bangunan dan pembeba nan gempa nominal
Faktor daktilitas struktur gedung
adalah rasio antara simpangan maksimum
struktur gedung akibat pengaruh Gempa Rencana pada saat mencapai kondisi di
ambang keruntuhan
mdan simpangan struktur gedung pada saat terjadinya
pelelehan pertama
y, nilai
harus lebih besar atau sama dengan satu. Nilai
didapatkan dari Persamaan 2.8 :
m y m
0
,
1
(2.8)
Dalam persamaan di atas
= 1,0 adalah nilai faktor daktilitas untuk struktur
gedung yang berperilaku elastik penuh, sedangkan
madalah nilai faktor
daktilitas maksimum yang dapat dikerahkan oleh sistem struktur gedung yang
bersangkutan.
simpangan maksimum
myang sama dalam kondisi di ambang keruntuhan, maka
berlaku Persamaan 2.9, yaitu :
ey
V
V
(2.9)
di mana
adalah faktor daktilitas struktur gedung.
Apabila V
nadalah pembebanan gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana
yang harus ditinjau dalam perencanaan struktur gedung, maka berlaku Persamaan
2.10, yaitu :
di mana f
1adalah faktor kuat lebih beban dan bahan yang terkandung di dalam
struktur gedung dan nilainya ditetapkan seperti dalam persamaan 2.11 sebesar :
6
,
1
f
1
(2.11)
dan R disebut faktor reduksi gempa menurut Persamaan 2.12 adalah sebagai
berikut :
Dalam pers.(6) R = 1,6 adalah faktor reduksi gempa untuk struktur gedung yang
berperilaku elastik penuh, sedangkan R
madalah faktor reduksi gempa maksimum
yang dapat dikerahkan oleh sistem struktur yang bersangkutan.
Dalam Tabel 2.2 dicantumkan nilai R untuk berbagai nilai
yang bersangkutan,
dengan ketentuan bahwa nilai
dan R tidak dapat melampaui nilai
maksimumnya.
Tabel 2.2 Parameter daktilitas struktur gedung
Taraf kinerja struktur
R
Elastik penuh
1,0
1,6
1,5
2,4
2,0
3,2
Taraf kinerja struktur
R
Daktail parsial
3,0
4,8
3,5
5,6
4,0
6,4
4,5
7,2
5,0
8,0
Daktail penuh
5,3
8,5
Nilai faktor daktilitas struktur gedung
di dalam perencanaan struktur gedung
dapat dipilih menurut kebutuhan, tetapi tidak boleh diambil lebih besar dari nilai
faktor daktilitas maksimum
myang dapat dikerahkan oleh masing-masing sistem
atau subsistem struktur gedung. Dalam Tabel 2.3 ditetapkan nilai
myang dapat
dikerahkan oleh beberapa jenis sistem dan subsistem struktur gedung, berikut
faktor reduksi maksimum R
myang bersangkutan.
Tabel 2.3. Klasifikasi Sist em St rukt ur, Sist em Pemikul Beban Gempa, Fakt or
Apabila dalam arah pembebanan gempa akibat pengaruh Gempa Rencana sistem
struktur gedung terdiri dari beberapa jenis subsistem struktur gedung yang
berbeda, faktor reduksi gempa representatif dari struktur gedung itu untuk arah
pembebanan gempa tersebut, dapat dihitung sebagai nilai rata-rata berbobot
dengan gaya geser dasar yang dipikul oleh masing-masing jenis subsistem sebagai
besaran pembobotnya menurut persamaan :
s s
s
R
/
V
V
R
(2.13)
di mana R
sadalah nilai faktor reduksi gempa masing-masing jenis subsistem
struktur gedung dan V
sadalah gaya geser dasar yang dipikul oleh masing-masing
jenis subsistem struktur gedung tersebut, dengan penjumlahan meliputi seluruh
jenis subsistem struktur gedung yang ada. Metoda ini hanya boleh dipakai, apabila
rasio antara nilai-nilai faktor reduksi gempa dari jenis-jenis subsistem struktur
gedung yang ada tidak lebih dari 1,5.
Untuk jenis subsistem struktur gedung yang tidak tercantum dalam Tabel 2.2,
nilai faktor daktilitasnya dan faktor reduksi gempanya harus ditentukan dengan
cara-cara rasional, misalnya dengan menentukannya dari hasil analisis beban
dorong statik (
static push-over analysis
).
d. Waktu Getar Alami
Wakt u get ar alami st rukt ur gedung dapat dihit ung dengan rumus-rumus pendekat an sebagai berikut :
1) Unt uk st rukt ur-st rukt ur gedung berupa port al-port al t anpa unsur pengaku yan g dapat membat asi simpangan :
T = 0.085. H
0.75untuk portal baja
(2.14)
T = 0.060. H
0.75untuk portal beton (2.15)
2)
Untuk struktur gedung yang lain :
T = 0.090. H. B
(-0,5)(2.16)
dimana :
H : tinggi puncak bagian ut ama st rukt ur (met er)
e. Pembatasan Waktu Getar Alami Fundamental
Pemakaian st rukt ur bangunan gedung yang t erlalu fleksibel sebaiknya dihindari dengan membat asi nilai w akt u get ar fundam ent alnya. Pembat asan w akt u get ar fundam ent al dari suat u st rukt ur gedung dimaksudkan unt uk:
1) Unt uk mencegah Pengaruh P-Delt a yang berlebihan.
2) unt uk m encegah simpangan ant ar-t ingkat yang berlebihan pada t araf pembebanan gempa yang menyebabkan pelelehan pert ama, yait u unt uk m enjamin kenyamanan penghunian dan membat asi kemungkinan t erjadinya kerusakan st rukt ur akibat pelel ehan baja dan peret akan bet on yang berlebihan, maupun kerusakan non-st rukt ural.
3) unt uk m encegah simpangan ant ar-t ingkat yang berlebihan pada t araf pembebanan gempa maksimum, yait u unt uk m embat asi kemungkinan t erjadinya kerunt uhan st rukt ur yang m enelan korban jiw a manusia;
4) unt uk m encegah kekuat an (kapasit as) st rukt ur t erpasang yang t erlalu rendah, mengingat st rukt ur gedung dengan w akt u get ar fundament al yang panjang menyerap beban gempa yang rendah (t erlihat dari Diagram Spekt rum Respons), sehingga gaya int ernal yang t erjadi di dalam unsur -unsur st rukt ur menghasilkan kekuat an t erpasang yang rendah.
Unt uk mencegah penggunaan st rukt ur gedung yang t erlalu fleksibel, nilai w akt u get ar alami fundament al T1 dari st rukt ur gedung harus dibat asi, bergant ung pada koefisien
ζ
unt uk Wilayah Gempa t empat st rukt ur gedung berada dan jumlah t ingkat nya, n menurut persamaan :T1 <
ζ
n
(2.17)
di mana koefisien
ζ
ditetapkan menurut Tabel 2.4.
Tabel 2.4.
Koefisien
yang membatasi waktu getar alami fundamental struktur
Wilayah Gempa
0.60 Sumber : SNI-1726-2002 hal. 24
f.
Arah pembebanan gempa
Dalam perencanaan st rukt ur gedung, arah ut ama pengaruh Gem pa Rencana harus dit ent ukan sedemikian rupa, sehingga memberi pengaruh t erbesar t erhadap unsur-unsur subsist em dan sist em st rukt ur gedung secara keseluruhan. Berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 15.11.2.3 m enyat akan unt uk mensimulasikan arah pengaruh Gempa Rencana yang sembarang t erhadap st rukt ur gedung baja, pengaruh pembebanan gempa dalam arah ut ama harus dianggap efekt if 100% dan harus dianggap t erjadi bersamaan dengan pengaruh gem pa dalam arah t egak lurus pada arah ut ama t adi t et api efekt ifit asnya hanya sebesar minimal 30% t api t idak lebih dari 70%. Gaya gempa t erlet ak di pusat massa lant ai-lant ai tingkat .
g. Fakt or Respons Gem pa
Gambar 2.2 Faktor Respons Gempa berdasarkan Wilayah Gempa
h. Beban Gempa Nominal Statik Ekuivalen
Besarnya beban geser nominal statik ekuivalen (V) yang terjadi di tingkat dasar
dapat dihitung menurut Persamaan 2.18
t
sedangkan W
tadalah berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai.
Beban geser dasar nominal V menurut Persamaan 2.18 harus dibagikan sepanjang t inggi st rukt ur gedung menjadi beban-beban gempa nominal st at ik ekuivalen Fi yang menangkap pada pusat massa lant ai t ingkat ke-i menurut Persamaan 2.19
V
i.
Analisis Ragam Spektrum Respons
Apabila unt uk analisis 3D sumbu koordinat diambil sejajar dengan arah sumbu-sumbu ut ama denah st rukt ur, kemudian dilakukan analisis vibrasi bebas, maka pada st rukt ur gedung berat uran gerak ragam pert ama akan dominan dalam t ranslasi dalam arah salah sat u sumbu ut amanya, sedangkan gerak ragam kedua akan dominan dalam t ranslasi dalam arah sumbu ut ama lainnya. Dengan demikian, st rukt ur 3D gedung berat uran prakt is berperilaku sebagai st rukt ur 2D dalam masing-masing arah sumbu ut amanya. pengaruh gempa pada st rukt ur gedung berat uran dengan menerapkan met oda Analisis Ragam dapat dianggap seolah-olah berupa beban gempa st at ik ekuivalen yang dihit ung sebagai respons dinamik ragam fundam ent alnya saja.
j.
Kinerja Struktur Gedung
1) Kinerja Bat as Layan
Kinerja bat as layan st rukt ur gedung dit ent ukan ol eh simpangan ant ar-t ingkat akibat pengaruh Gempa Rencana, yait u unt uk membat asi t erjadinya pelelehan baja dan peret akan bet on yang berlebihan, di samping unt uk mencegah kerusakan non-st rukt ur dan ket idaknyamanan penghuni. Simpangan ant ar -t ingkat ini harus dihit ung dari simpangan st rukt ur gedung t ersebut akibat pengaruh gempa nominal yang t elah dibagi fakt or skala.
Unt uk mem enuhi persyarat an kinerja bat as layan st rukt ur gedung, dalam segala hal simpangan ant ar-t ingkat yang dihit ung dari simpangan st rukt ur gedung t idak boleh melam paui
1 = 0,03/ R kali t inggi t ingkat yang bersangkut an at au 30 mm, bergant ungyang mana yang nilainya t erkecil.
2) Kinerja Bat as Ult imit
harus dihit ung dari simpangan st rukt ur gedung akibat pembebanan gempa nominal, dikalikan dengan suat u fakt or pengali
ξ
sebagai berikut :a)
Unt uk st rukt ur gedung berat uran didefinisikan dalam Persamaan 2.20ξ
= 0.7 R (2.20)b)
Unt uk st rukt ur gedung t idak berat uran fact or pengali didapat kan melalui Persamaan 2.21a
FaktorSkal
R
.
7
.
0
(2.21)di mana R adalah fakt or reduksi gempa st rukt ur gedung t ersebut .
Unt uk mem enuhi persyarat an kinerja bat as ult imit st rukt ur gedung, dalam segala hal simpangan ant ar-t ingkat yang dihit ung dari simpangan st rukt ur gedung t idak boleh melam paui 0,02 kali t inggi t ingkat yang bersangkut an.
2.2.4. Simpangan Horisontal
Drifts
Besarnya sinpangan horisont al (dr ift) harus dipert imbangkan sesuai dengan perat uran yang berlaku, yait u unt uk kinerja bat as layan st rukt ur dan kinerja bat as ult imit . M enurut M cCormac (1981 ) m enyat akan bahw a simpangan st rukut ur dapat dinyat akan dalam bent uk Drif t Indeks. Simpangan horisont al dapat t erjadi karena adanya gaya lat eral, sepert i t erlihat pada Gambar 2.4
Gam bar 2.4. Defleksi Lat eral
2.3. Dinding Geser
Shear w all
Berdasarkan SNI 1726 2002 dinding geser dibedakan menjadi 2 macam :
a. Dinding Geser Beton Bertulang Kantilever
Dinding geser beton bertulang kantilever merupakan suatu subsistem struktur
gedung yang fungsi utamanya adalah untuk memikul beban geser akibat
pengaruh Gempa Rencana, yang runtuhnya disebabkan oleh momen lentur
(bukan oleh gaya geser) dengan terjadinya sendi plastis pada kakinya, di mana
nilai momen lelehnya dapat mengalami peningkatan terbatas akibat
pengerasan regangan. Rasio antara tinggi dan lebar dinding geser tidak boleh
kurang dari 2 dan lebar tersebut tidak boleh kurang dari 1,5 m.
b. Dinding Geser Beton Bertulang Berangkai
dinding geser bet on bert ulang berangkai suat u subsist em st rukt ur gedung yang fungsi ut amanya adalah unt uk memikul beban geser akibat pengaruh Gempa Rencana, yang t erdiri dari dua buah at au lebih dinding geser yang dirangkaikan oleh balok-balok perangkai dan yang runt uhnya t erjadi dengan sesuat u dakt ilit as t ert ent u oleh t erjadinya sendi-sendi plast is pada ke dua ujung balok-balok perangkai dan pada kaki semua dinding geser, di mana masing-m asing mom en lelehnya dapat mengalami peningkat an hampir sepenuhnya akibat pengerasan regangan. Rasio ant ara bent ang dan t inggi balok perangkai t idak boleh lebih dari 4.
2.3.1. Perilaku Material Dan Elemen Dinding Geser Sebagai Struktur Beton
Modulus Young atau modulus elastisitas beton (Ec) bisa diambil sebesar
4700
f
' MPa, dimana
c
f’c
merupakan kuat tekan beton dalam Mpa. Nilai
regangan beton pada tegangan maksimum kira-kira 0,002 untuk semua mutu
beton. Bentuk penurunan percabangan kurva tegangan-regangan bervariasi sesuai
tulangan melintang yang terpasang.
2.3.2.
Konsep Desain Dinding Geser
Dalam menahan gaya, dinding geser bekerja sama dengan komponen rangka
struktur agar mampu menahan gaya lateral maupun gaya lain yang bekerja secara
optimum. Kerja sama struktur tersebut adalah sebagai berikut :
geser atau rangka bressing. Untuk sistem rangka gedung dengan dinding geser
beton bertulang sebagai elemen penahan beban lateral memiliki nilai R = 5,5.
b. sistem ganda, yang terdiri dari:
1) rangka ruang yang memikul seluruh beban gravitasi,
2) pemikul beban lateral berupa dinding geser atau rangka bresing dengan
rangka pemikul momen. Rangka pemikul momen harus direncanakan secara
terpisah mampu memikul sekurang-kurangnya 25% dari seluruh beban
lateral,
3) kedua sistem harus direncanakan untuk memikul secara bersama-sama
seluruh beban lateral dengan memperhatikan interaksi /sistem ganda.
Kerjasama anatara struktur rangka dengan dindin geser dapat dilihat dalam
Gambar 2. 5 berikut
Gambar 2.5 kerjasama struktur rangka dengan dinding geser
2.3.3. Penulangan shear wall
y
berdasarkan Persamaan 2.23 dan 2.24
koefisien
α
c = ¼ unt ukrasio penulangan horizont al. Kuat geser nominal sist em dinding st rukt ural yang secara bersama-sama m emikul beban lat eral t idak boleh diambil melebihi Persamaan 2.25, yait u
V
n
2
3
a
cvf
'
c
, (2.25)dan kuat geser nominal t iap dinding individual t idak boleh diambil melebihi Persamaan 2.26, yait u
dengan acp adalah luas penampang dinding yang dit injau. Dinding juga harus mempunyai
t ulangan geser t ersebar yang memberikan t ahanan dalam dua arah ort hogonal pada bidang dinding. Apabila rasio
w w
l
h
t idak melebihi 2, rasio penulangan vert ikal
ρv tidak
boleh kurang daripada rasio penulangan horisont alρ
n.
Komponen bat as at au boundary element pada dinding harus mem enuhi persyarat an sebagai berikut :a. Komponen bat as harus menerus secara horizont al dari sisi serat t ekan t erluar sejarak t idak kurang daripada (c – 0,1 ) dan c/ 2.
c. Tulangan t ransversal komponen bat as khusus harus mem enuhi persyarat an berikut :
1) Rasio volum et rik t ulangan spiral at au sengkang cincin,
ρ
s, t idak boleh kurang dari Persamaan 2.27:)
Dimana f’c m erupakan mut u bet on sedangkan fyh m erupakan kuat leleh baja.
2) Luas t ot al penam pang sengkang t ertut up persegi Ash t idak boleh kurang dari Persamaan 2.28:
Dimana s merupakan spasi sengkang, hc merupakan t inggi.
d. Tulangan t ransversal harus berupa sengkang t unggal at au t umpuk. Tulangan pengikat silang dengan diam et er dan spasi yang sama dengan diam et er dan spasi sengkang t ert ut up bisa digunakan. Tiap ujung t ulangan pengikat silang harus t erkait pada t ulangan longit udinal t erluar.
e. Tulangan t ransversal harus dilet akan dengan spasi t idak lebih daripada sat u perempat dari dimensi t erkecil komponen st rukt ur, enam kali diamet er t ulangan longit udinal, dan sx sesuai dengan Persamaan 2.29 berikut ini:
3
Dimana hx merupakan jarak vert ical. Nilai t idak perlu lebih besar daripada 150 mm dan t idak perlu lebih kecil daripada 100 mm.
f. Tulangan pengikat silang t idak boleh dipasang dengan spasi lebih daripada 350 mm dari sumbu ke sumbu dalam arah t egak lurus sumbu komponen st rukt ur (boundaryelement).
SPACING < 18" Lw
2 LAYERS IF T> 10" OR
CAPACITY
Vu > CONCRETE SHEAR
Hw
T
Hw/Lw < 2.0 Av > Ah FOR
CONCRETE CAPACITY UNLESS Vu < 1/2 REINF > 0.25% OF GROSS AREA
yang mana t ulangan t ransversal komponen bat as khusus t ersebut harus dipasang hingga set idak-t idaknya sejauh 300 mm ke dalam fondasi t elapak at au pelat .
h. Tulangan horizont al pada badan dinding harus diangkur di dalam int i t erkekang dari komponen bat as t ersebut agar dapat mengembangkan kuat lelehnya, fy. i. Penulangan pada dinding geser dapat dilihat dalam Gambar 2.6 berikut :
Gambar 2.6 Penulangan dinding geser
2.3.4. Jenis- Jenis Dinding Geser
Jenis dinding geser biasanya dikategorikan berdasarkan geometrinya yaitu:
a.
Flexural wall
, dinding geser yang memiliki rasio
w w
l
h
≥
2 , dimana desain
dikontrol oleh lentur sehingga memiliki rasio perbandingan M/V yang tinggi.
b.
Squat wall
, dinding geser yang memiliki rasio
w w
l
h
≤
1 atau 2, dimana desain
dikontrol oleh geser sehingga memiliki rasio perbandingan M/V yang rendah.
c.
Coupled shear wall
dimana momen yang terjadi pada dasar dinding
BAB 3
M ETODOLOGI PENELITIAN
3.1
M odel Struktur
3.1.1 M odel Strukt ur Tanpa Shearw all
M et ode penelit ian ini menggunakan met ode analisis perancangan. M odel gedung yang akan dianalisis berupa gedung 8 lant ai t ermasuk at ap. Ukuran denah 30 m x 50 m. Tinggi ant ar lant ai 5 m. Fungsi gedung digunakan sebagai pusat perdagangan. St rukt ur yang digunakan dalam gedung ini adalah st rukt ur baja. Gaya gempa diberikan di pusat massa t iap lant ai. Analisis yang digunakan m enggunakan analisis 3 dimensi menggunakan bant uan sof t w are ETABS v.9.0. Denah gedung selengkapnya sepert i dalam Gambar 3.1.
7.00 8.00 8.00 7.00
5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00
void
50.00
7.00 8.00 8.00 7.00
30.00
5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 50.00
b) denah lant ai 8
Gambar 3.1 Denah st rukt ur t anpa shearw all
Gambar 3.2 M odel 3 dimensi st rukt ur t anpa shear w all
3.1.2 M odel Strukt ur dengan Shearw all
Jika gedung 8 lant ai t ersebut t idak aman, maka perlu pemasangan shear w all. Adapun shear w all akan dipasang pada set iap sisi gedung. Denah dari bangunan t ersebut dapat dilihat pada Gambar 3.3
7.00 8.00 8.00 7.00
30.00
5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00
void
Gambar 3.3 Denah st rukt ur dengan shearw all
unt uk permodelan gedung yang t elah dipasang shear w all dalam bent uk t iga dim ensi dapat dilihat pada Gambar 3.4
Gambar 3.4 M odel 3 dimensi st rukt ur dengan shearw al
3.2
M etodologi Penelitian
M et ode yang digunakan dalam penelit ian ini menggunakan analisis perancangan, kemudian dibandingkan unt uk memperol eh kesimpulan
3.2.2 Tahapan Penelitian
Unt uk mew ujudkan uraian diat as maka langkah analisis yang hendak dilakukan adalah sebagai berikut :
M encari dat a-dat a yang m endukung perancangan st rukt ur, sepert i; denah st rukt ur, geomet ri, model st rukt ur, dan beban yang akan digunakan
a. M elakukan pemodelan st rukt ur 3 dim ensi t anpa shearw all dan menent ukan dimensi profil yang akan dipakai
b. M enghit ung, dan m enent ukan jenis beban ant ara lain beban mat i, beban hidup, beban gempa dan beban angin, kemudian m elet akkan beban pada model st rukt ur t anpa shearw all.
c. M elakukan analisis st rukt ur t erhadap model st rukt ur t anpa shearw all dengan bant uan soft w are ETABS v.9.0 unt uk menget ahui besarnya nilai st ory displacement
padat iap-t iap lant ai gedung.
d. M elakukan kont rol st rukt ur t erhadap model st rukt ur t anpa shearw all unt uk menget ahui apakah st rukt ur aman at au t idak berdasar kinerja bat as layan dan kinerja bat as ult imit st rukt ur.
e. M elakukan pemodelan st rukt ur 3 dimensi dengan shearw all.
f. M enghit ung, dan m enent ukan jenis beban ant ara lain beban mat i, beban hidup, beban gempa dan beban angin, kemudian m elet akkan beban pada model st rukt ur dengan shearw all
g. M elakukan analisis st rukt ur t erhadap model st rukt ur dengan shearw all dengan bant uan soft w are ETABS v.9.0 unt uk menget ahui besarnya nilai st ory displacement
padat iap-t iap lant ai gedung.
i. M elakukan analisis dat a dan pembahasan model st rukt ur sebelum dan sesudah dipasang shearw all unt uk mendapat kan hubungan ant ara variabel-variabel yan g dit elit i dalam penelit ian ini.
j. M engambilan kesimpulan. Pada t ahap ini, dengan berdasarkan hasil analisis dat a dan pembahasan, dibuat suat u kesimpulan yang sesuai dengan t ujuan penelit ian.
3.2.3.Flow chart
Gambar 3.5 Diagram Alir
BAB 4
Mulai
Data Yang Dibutuhkan
Analisis Gedung 3 dimensi
Tanpa
Shear wall
Nilai Rotasi Untuk
Menentukan Sistem
Rangka Pemikul
Perhitungan Beban Gempa
Analisis Gedung 3 dimensi
Tanpa
Shear wall
Drifts x dan Drifts y
Kontrol Gedung
Analisis Gedung 3 dimensi
Setelah Pemasangan
Shear wall
Nilai Rotasi Untuk
Menentukan Sistem
Rangka Pemikul
Perhitungan Beban Gempa
Drifts x dan Drifts y
Analisis Gedung 3 dimensi
Setelah Pemasangan
Shear wall
Kontrol Gedung
ANALISIS DAN PEM BAHASAN
4.1. Analisis
Dalam Tahap analisis semua paramet er, baik berupa beban maupun st rukt ur akan dit erjemahkan dalam bent uk t iga dimensi Et abs. Sof t w are et abs yang akan digunakan adalah et abs v9.0. Et abs akan menganalisis set iap input yang ada baik berupa beban dari luar berupa beban lat eral dan aksial maupun beban st rukt ur it u sendiri. Kemudian Et abs
akan mengeluarkan out put berupa momen, displacement s, drif t s, dan out put lain yang mampu disajikan oleh et abs. Selanjut nya out put et abs berupa drift s akan digunakan sebagai acuan penarikan kesimpulan dalam analisis st rukt ur ini.
4.2. Struktur Gedung Tanpa
Shear w all
Gedung merupakan sat u kesat uan sist em. Salah sat u sist em t ersebut adalah sist em st rukt ur. St rukt ur gedung t anpa shear w all berart i st rukt ur t ersebut t idak diberi pengaku. Dengan kat a lain st rukt ur baja yang digunakan dalam sist em st rukt ur t idak mendapat bant uan unt uk menahan simpangan horisont al.
4.2.1. Permodelan Gedung
Gedung yang akan dianalisis merupakan gedung 8 lant ai. Adapun dat a dari gedung t ersebut ant ara lain :
a. Panjang (arah y) : 50 m
b. Lebar (arah x) : 30 m
c. Tinggi ant ar lant ai : 5 m
7.00 8.00 8.00 7.00
5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00
void
50.00
a) denah lant ai 1-7
7.00 8.00 8.00 7.00
30.00
5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 50.00
b) denah lant ai 8
Gambar 4.1 Denah st rukt ur t anpa shear w all
4.2.2. Beban- beban
a.
Beban Mati
Beban mati yang akan dimasukkan dalam analisis etabs terdiri dari dua beban,
yaitu : beban struktur disebut dead, sedangkan beban mati tambahan atau
beban komponen didefinisikan sebagai super dead loads. Berikut beban
tambahan komponen gedung yang digunakan antara lain :
Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen
Baja
: 7850 kg/m
3= 7,850 t/m
3Beton
: 2200 kg/m
3= 2,200 t/m
3Beton bertulang
: 2400 kg/m
3= 2,400 t/m
3Pasir
: 1800 kg/m
3= 1,800 t/m
3Adukan semen
: 21 kg/m
2/cm = 0,021 t/m
2/cm
Eternit
: 11 kg/m
2= 0,011 t/m
2Penggantung langit-langit
: 7 kg/m
2= 0,007 t/m
2Penutup lantai (keramik)
: 17 kg/m
2= 0,015 t/m
2(tebal1 cm)
Berat aspal
:1400 kg/m
2= 0,014 t/m
2(per 1 cm tebal)
Pasangan batu bata
: 250 kg/ m
2= 0,25 t/ m
2Partisi
: 20 kg/ m
2= 0,02 t/ m
2 b. Beban hidupGedung akan difungsikan sebagai t oserba at au pusat perbelanjaan. Berdasarkan SNI 03-1727-1989 t abel 2 besar beban hidup adalah 250 kg/ m2. Besar beban hidup di lant ai at ap berdasarkan SNI 03-1727-1989 pasal 2.1.2.b adalah 100 kg/ m2.
Beban hidup at ap : 100 kg/ m2 = 0,100 t / m2 Beban air hujan : 20 kg/ m2 = 0,020 t / m2 Beban hidup lant ai ( t oserba ) : 250 kg/ m2 = 0,250 t / m2 Koefisien reduksi ( t oserba ) : 0,8
c. Kombinasi Pembebanan
Kombinasi pembebanan yang digunakan sebagai berikut : 1) 1,4 DL
2) 1,2 DL + 1,6 LL + 0,5 La 3) 1,2 DL + 1,6 La + 0,5 LL
4) 1,2 DL + 1,3 WL + 0,5 LL + 0,5 La 5) 1,2 DL + 0,8 LL ± 2.8 E
Ket erangan:
peralat an, dan mat erial, at au selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak.
Bidang luar berupa dinding vert ikal yang berada di pihak angin (PPIUG hal 23)
Gambar 4.2. Beban Angin
kip
Beban beban di at as merupakan beban t it ik. Beban ini bekerja sepanjang t inggi bangunan, adapun beban t ersebut dapat lebih jelas sepert i dalam Tabel 4.1 Tabel 4.1. Beban Angin
Beban Angin Arah x (kip)
beban gempa m erupakan salah sat u beban lat eral yang bekerja selain beban angin. Adapun besar kecilnya gempa bergant ung pada berat suat u gedung, baik beban mat i maupun beban hidup yang ada di dalam gedung t ersebut .
Beban yang ada pada lant ai 1 ant ara lain beban st rukt ur, berupa: plat , kolom, maupun balok. Beban lain ant ara lain beban yang disebabkan unit plafond juga menambah beban mat i yang bekerja. Beban yang dit injau adalah 5 m di baaw ah plat lant ai 1 dan 2,5 m di at as plat lant ai 1. Kalkulasi beban – beban t ersebut dapat dilihat dalam Tabel 4.2
Tabel 4.2 Berat Lant ai 1
Beban yang ada pada lant ai 2 sampai 5 ant ara lain beban st rukt ur, berupa: plat , kolom, maupun balok. Beban lain ant ara lain beban yang disebabkan unit plafond juga menambah beban mat i yang bekerja. Beban yang dit injau adalah 2,5 m di baw ah dan 2,5 m di at as plat lant ai yang dit injau. Kalkulasi beban – beban t ersebut dapat dilihat dalam Tabel 4.3
Spesi 0,0210 1180 49,56
Beban yang ada pada lant ai 6 ant ara lain beban st rukt ur, berupa: plat , kolom, maupun balok. Ada beberapa brace yang dipasang unt uk mengrangi lendut an pada balok induk lant ai 6. Beban lain ant ara lain beban yang disebabkan unit plafond juga menambah beban mat i yang bekerja. Beban yang dit injau adalah 2,5 m di baw ah plat lant ai t injauan dan 2,5 m di at as plat lant ai t injauan. Kalkulasi beban – beban
t ersebut dapat dilihat dalamTabel 4.4 Tabel 4.4 Berat Lant ai 6
di baw ah plat lant ai t injauan dan 2,5 m di at as plat lant ai t injauan. Kalkulasi beban – beban t ersebut dapat dilihat dalamTabel 4.5
Tabel 4.5 Berat Lant ai 7
beban yang ada di lant ai 8 sama sepert i lant ai yang lain. Namun, beban berupa keramik dan spesi t idak ada. Beban berupa lapisan aspal set ebal 3 cm merupakan beban yang ada di lant ai 8 sebagai lapisan kedap air unt uk mengant isipasi air di w akt u hujan. Kalkulasi beban beban t ersebut dapat dilihat dalam Tabel 4.6.
Plafond 0,0110 1500 16,50
Pada perencanaan balok induk dan port al (beban vert ikal/ gravit asi), unt uk
3 1018,82 295 236 1254,82
2 1018,82 295 236 1254,82
1 1236,11 295 236 1472,11
base 0 0 0 0
Tot al 10074,72
4)
Beban Geser Dasar Nominal Statik Ekuivalen
Diket ahui bangunan unt uk perdagangan / fasilit as umum t erlet ak pada t anah sedang dan berdiri pada zona gempa IV.
Fakt or Keut amaan Gempa
I1 = 1,0 Fakt or Keut amaan unt uk menyesuaikan perioda ulang gempa berkait an
dengan penyesuaian probabilit as t erjadinya gem pa it u selama umur gedung, (perniagaan) SNI-1726-2002 Tabel 1
I2 = 1,0 Fakt or Keut amaan unt uk menyesuaikan perioda ulang gempa berkait an
dengan penyesuaian umur gedung (perniagaan) SNI-1726-2002 Tabel 1 I = I1 I2 = 1,0 (perniagaan) SNI-1726-2002 Tabel 1
5)
Faktor Reduksi Gempa (R)
Unt uk sist em rangka pemikul momen biasa, Fakt or Reduksi Gempa, R = 4,5
Nilai ini didapat kan berdasarkan nilai rot asi sekurang-kurangnya 0,01 rad (SNI 1729 baja) dari analisis st rukt ur sebelum diberi beban gempa.
6)
Waktu Getar Alami Fundamental (T
1)
Rumus empiris memakai met ode A dari UBC sect ion 1630.2.2 Dengan t inggi gedung (H) = 40 m
Ct = 0,085
T1 = Ct . (H)
0,75
= 0,085 × 400,75 = 1,352 det ik
Kont rol pembat as T sesuai pasal 5.6 SNI-1726-2002 hal. 27
ξ
= 0,17 (w ilayah gempa 4)n = 8
T =
ξ
. nT = 0,17 × 8 = 1,36 det ik Kont rol
1,352 < 1,36 , dipakai T1 = 1,352 det ik
7)
Faktor Respons Gempa
Set elah dihit ung w akt u get ar dari st rukt ur bangunan maka harga dari Fakt or Respon Gempa C dapat dit ent ukan dari Diagram Spekt rum Respon Gempa Rencana dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Dari grafik respon spekt rum gempa rencana dengan w akt u get ar alami fundament al (T1) sebesar 1,352 det ik t erlet ak pada zona gempa 4 dengan j enis t anah keras maka diperoleh nilai C1 sebesar 0,222.
0. 60
Gambar 4.3Respon Spekt rum Gempa Rencana
8)
Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen (V)
Besarnya beban gempa st at ik ekuivalen bergant ung pada nilai C, I keut amaan gedung, dan R reduksi. Nialai R didapat kan dari hasil analisis gedung sebelum
diberikan beban gempa. Nilai R ini didapat kan dari nilai rot asi st rukt ur gedung. Rot asi gedung sebesar sekurang-kurangnya 0,01, maka st ruktur rangka yang digunakan adalah sist em rangka pemikul momen khusus (SRPM K). Besarnya nilai V beban gempa st at ik ekuivalen adalah sebagai berikut :
9)
Pembagian Beban Geser Nominal Sepanjang Tinggi Gedung
Rasio t inggi gedung dengan lebar ukuran gedung t erbebani gempa:
80
Karena H/ Lx < 3, maka beban geser dasar nominal V harus dibagikan sepanjang t inggi st rukt ur gedung sehingga m enjadi beban-beban gempa nominal st at ic ekuivalen Fi yang m enangkap pada pusat massa lant ai iap t ingkat ke i. Dengan rumus dibaw ah ini didapat Fi sepert i di Tabel 4.8.
Tabel 4.8. Dist ribusi Beban Geser Nominal St at ik Ekuivalen Lant ai Zi(m) Wi(t on) Wi×Zi(t on m) Fi x(t on) Fiy(t on)
Set elah didapat kan besar gaya F, maka dilakukan analisis et abs 9.0 menghasilkan out put berupa simpangan horisont al d.
Kemudian dilakukan analisis t erhadap T rayleigh berdasarkan nilai d,
Analisis t erhadap T Rayleigh arah x
Unt uk analisis T rayleigh dat a – dat a yang digunakan dapat dilihat dalam Tabel 4.9 berikut :
Tabel 4.9. Perhit ungan T Reyleigh arah X
Lant ai Wi (t on) di x (m) di x ² (m²) Wi × di x ² Fix (t on) Fix × di x (t on m)
Kont rol w akt u get ar alami fundament al T1 < 1.2 T1 Rayleigh
1,352 < 4,53 maka dipakai T sebesar 1,352 det ik
Sedangkan unt uk arah y adalah sepert i dalam Tabel 4.10 sebagai berikut :
Tabel 4.10. Perhit ungan T Rayleigh arah Y
Lant ai Wi(t on) di y(m) di y ²(m²) Wi × di x ² Fiy(t on) Fiy × di y(t on m)
Kont rol w akt u get ar alami fundament al T1 < 1,2 T1 Rayleigh
1,352 < 4,64 maka dipakai T sebesar 1,352 det ik
4.3 Kontrol Stabilitas Gedung
Gedung akan dikont rol berdasarkan nilai simpangan horizont al t ingkat dan simpangan horizont al ant ar t ingkat . Dari hasil analisis etabs 9 didapat kan out put berupa simpangan horizont al sepert i dalam Tabel 4.11 dan 4.12.
Tabel 4.11. Simpangan Horisont al Arah X
Lant ai di x (m) δm (m)
Tabel 4.12. Simpangan Horisont al Arah Y
Lant ai di y(m) δm (m)
4.3.1. Kinerja Batas Layan Struktur Gedung
Unt uk menget ahui bahw a st rukt ur port al bidang ini aman at au t idak berdasar kinerja bat as layan, maka simpangan ant ar t ingkat (
δm
) dibatasi dengan perhit ungan sebagai berikut :Unt uk menget ahui bahw a st rukt ur port al bidang ini aman at au t idak berdasar kinerja bat as ult imit , maka simpangan ant ar t ingkat maksimum (
δm
xξ
) dibat asi dengan perhit ungan sebagai berikut :δm
xξ
< 0,02 Hδm
x 0,7 R < 0,02 Hδm
x 0,7 x 4,5 < 0,02 x 5 3,15δm
< 0,1 mUnt uk kont rol bat as layan dan bat as ult imit dapat dilihat dalam Tabel 4.13 dan 4.14. berikut :
Tabel 4.13 Kont rol Bat as Layan dan Ult imit Gedung Arah X
Lant ai di x (m) δm (m) δm < 30mm (Batas layan) 3.15 × δm < 0.1 m (batas ultimit)
8 0,115 0,001179 aman aman
7 0,114 0,007463 aman aman
6 0,106 0,013776 aman aman
5 0,092 0,018217 aman aman
4 0,074 0,021119 aman aman
3 0,053 0,022239 aman aman
2 0,031 0,0202 aman aman
1 0,011 0,010599 aman aman
base 0
Tabel 4.14 Kontrol Bat as Layan dan Ult imit Gedung Arah Y
Lant ai di y(m) δm (m) δm < 30mm (Batas layan) 3.15 × δm < 0.1 m (batas ultimit)
8 0.153309 0.002972 aman aman
7 0.150337 0.010163 aman aman
6 0.140174 0.016764 aman aman
5 0.12341 0.021028 aman aman
4 0.102382 0.024425 aman aman
3 0.077957 0.026798 aman aman
2 0.051159 0.028014 aman aman
1 0.023145 0.023145 aman aman
4.4 Struktur Gedung Dipasang Shearw all
Set elah nilai simpangan horisont al didapat kan dari analisis gedung t anpa shear w all , langkah selanjut nya adalah melakukan analisis unt uk mendapat kan nilai simpangan horisont al pada gedung yang t elah dipasang shear w all. Dengan adanya shear w all ini diharapkan st rukt ur lebih baik lagi unt uk menahan beban lat eral.
4.4.1. Permodelan
Gedung yang digunakan t et ap sama namun dipasang shearw all pada t iap sisi gedung dengan ket ebalan 15 cm. Denah gedung yang t elah dipasang shear w all dapat dilihat dalam Gambar 4.4 berikut
Gambar 4.4 Denah Gedung Dengan Shear Wall
unt uk permodelan gedung yang
t elah dipasang shear w all dalam
bent uk t iga dimensi dapat
dilihat pada Gambar 4.5
7.00 8.00 8.00 7.00
30.00
5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00
void
Gambar 4.5. M odel 3 dimensi st rukt ur dengan shearw al 4.4.2. Beban Gempa
Unt uk mencari besar beban gempa maka dilakukan perhit ungan beban mat i dan beban hidup gedung t ersebut
a. Beban mati gedung
1) Lant ai 1
Beban yang ada pada lant ai 1 ant ara lain beban st rukt ur, berupa: plat , shear w all, kolom, maupun balok. Beban lain ant ara lain beban yang disebabkan unit plafond juga
menambah beban mat i yang bekerja. Beban yang dit injau adalah 5 m di baaw ah plat lant ai 1 dan 2,5 m di at as plat lant ai 1. Kalkulasi beban – beban t ersebut dapat dilihat
Beban yang ada pada lant ai 2 sampai 5 ant ara lain beban st rukt ur, berupa: plat , shear w all, kolom, maupun balok, Beban lain ant ara lain beban yang disebabkan unit plafond juga menambah beban mat i yang bekerja. Beban yang dit injau adalah 2,5 m di baw ah sampai 2,5 m di at as plat lant ai yang dit injau. Kalkulasi beban – beban t ersebut dapat dilihat dalamTabel 4. 16.
Plat 2.4 0.12 1145 329.76
Beban yang ada pada lant ai 6 ant ara lain beban st rukt ur, berupa: plat , kolom, shear w all,
