EVALUASI PENGARUH KETIDAKBERATURAN HORIZONTAL

(1)

EVALUASI PENGARUH KETIDAKBERATURAN HORIZONTAL PADA

STRUKTUR BANGUNAN DENGAN DENAH BERBENTUK U

BERDASARKAN SNI 03-1726-2002 DAN SNI 1726:2012

(2)

(3)

OUTLINE

• PENDAHULUAN

• TINJAUAN PUSTAKA

• METODOLOGI PENELITIAN

• ANALISA DAN PEMBAHASAN

• KESIMPULAN DAN SARAN

• REFERENSI

(4)

Bab 1 - Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

• Denah berbentuk U ini sering digunakan

• Denah berbentuk U kategori gedung tidak beraturan

• Percepatan gempa dan penalti yg berbeda pada kedua peraturan

1.5 Hipotesis Penelitian

• Analisa SNI 1726:2012 akan menghasilkan gaya gempa rencana yang lebih besar akibat kenaikan percepatan gempa.

• Penalti ketidakberaturan horizontal di SNI 1726:2012 lebih kompleks sehingga 1.2 Deskripsi Masalah

Variasi 6 model denah U → Analisa SNI 03-1726-2002 dan SNI 1726:2012 → Evaluasi ketidakberaturan

1.3 Tujuan Penelitian

• Mengetahui perbedaan hasil analisa dan desain akibat ketidakberaturan horizontal berdasarkan kedua peraturan

• Mengetahui variasi model U yang memiliki perbedaan berat tulangan paling efisien.

1.4 Pembatasan Masalah

menghasilkan struktur yang lebih boros 1.6 Sistematika Penulisan

• Bab 1 Pendahuluan • Bab 2 Tinjauan Pustaka • Bab 3 Metodologi Penelitian • Bab 4 Analisa dan Pembahasan • Bab 5 Kesimpulan dan Saran

1.4 Pembatasan Masalah

• Gedung dual system SRPMK beton bertulang dengan analisa statik ekivalen dan respons spektrum

• Variasi 6 model berdasarkan panjang dan lebar sudut dalam serta ketinggian.

• Beban gempa rencana lokasi Jakarta (tanah lunak)

• Modelisasi dengan program ETABS versi 15

• Berat tulangan berdasarkan hasil output ETABS

(5)

Bab 2 – Tinjauan Pustaka

2.1 Peraturan Gempa SNI 03-1726-2002

• Jenis Tanah

• Wilayah Gempa & Respons Spekrum

• Kontrol Nilai Waktu Getar Alami

• Faktor Keutamaan

• Faktor Reduksi Gempa (R)

• Berat Seismik Efektif

• Ketidakberaturan Struktur (Horizontal) - Klasifikasi Diafragma

rigid – semi rigid – fleksibel - Gaya Desain Diafragma (Pasal 7.10.1.1) - Elemen Kolektor (Pasal 7.10.2.1)

• Geser Dasar Seismik

• Distribusi Vertikal Gaya Gempa

• Kinerja Batas Layan dan Ultimate

• P-delta

• Struktur Gedung Beraturan & Tidak Beraturan

2.2 Peraturan Gempa SNI 1726:2012

• Kategori Risiko & Faktor Keutamaan

• Wilayah Gempa & Respons Spektrum

• Kategori Desain Seismik (KDS)

• Faktor Sistem Penahan Gaya Gempa

• Penentuan Perioda

- Elemen Kolektor (Pasal 7.10.2.1) - Kord

• Ketidakberaturan Struktur (Vertikal)

Tetap dilakukan pengecekan walaupun denah dan struktur gedung dibentuk untuk termasuk dalam kategori ketidakberaturan horizontal.

• Penentuan Perioda

• Berat Seismik Efektif

• Gaya Geser Dasar Seismik

• Distribusi Gaya Gempa Lateral Tingkat

• Faktor Pembesaran Torsi

• Simpangan Antar Tingkat

• P-delta

• Kombinasi Pembebanan

(6)

Bab 2 – Tinjauan Pustaka

(Ketidakberaturan Horizontal)

• Klasifikasi Diafragma

a. Dimensi dan pembebanan b. Rigid

c. Fleksibel d. Semirigid

The seismic handbook Farzad Naeim, 2000

(7)

Bab 2 – Tinjauan Pustaka

(Ketidakberaturan Horizontal)

• Gaya Desain Diafragma (SNI 1726:2012 Pasal 7.10.1.1)

Diafragma harus didesain untuk menahan kedua tegangan Diafragma harus didesain untuk menahan kedua tegangan geser dan lentur yang dihasilkan dari gaya desain serta menyalurkan gaya desain seismik akibat offset horizontal atau perubahan kekakuan dari elemen vertikal.

Pada diskontinuitas diafragma, seperti bukaan dan sudut dalam, desain harus menjamin bahwa transfer gaya ke tepi (kord) terkombinasi dengan gaya lainnya dalam diafragma, yaitu kapasitas geser dan tarik diafragma.

(8)

Bab 2 – Tinjauan Pustaka

(Ketidakberaturan Horizontal)

• Elemen Kolektor (SNI 1726:2012 Pasal 7.10.2.1)

• Kord

Kord tekan, maks 0,2 f’c.

Tulangan sengkang tidak

diperlukan apabila bukan sekitar

opening

Kord tarik Diberi tulangan

selebar 0,25 b

(9)

Bab 3 – Metodologi Penelitian

3.2 Kriteria Perencanaan

• H lantai 1

= 3,5 m

H lantai typical

= 3 m

• SNI 2002, R

= 8,5

SNI 2012, R

= 7

(10)

Bab 3 – Metodologi Penelitian

3.5 Mass Source

3.2 Kriteria Perencanaan

SNI 03-1726-2002

(11)

Bab 3 – Metodologi Penelitian

3.3 Variasi Pemodelan

(12)

2

(13)

Analisa SNI 03-1726-2002 vs SNI 1726:2012

No

Item

SNI 2002

SNI 2012

1 R

8.5

7 2 Faktor skala

1.154

1.401 3 Diaphragma

Rigid

Semi rigid

4 Pembebanan

SNI 03-1727-1989

SNI 1727:2013

4 Pembebanan

SNI 03-1727-1989

SNI 1727:2013

5 Mass Source

LL = 0.3

LL = 0

6 Beton

SNI 2847:2013

(14)

Respons Spektrum

• Respons spektrum 2002 > 2012

• T

_max

2012 jauh lebih kecil dibandingkan 2002

• Hal ini menyebabkan bangunan dituntut untuk lebih kaku agar mendekati T

_max

dan

menyebabkan gaya gempa yang dihasilkan menjadi lebih besar.

(15)

(16)

PERIODE

• T SNI 03-1726-2002 sedikit lebih

Hasil Analisa Gempa

• T SNI 03-1726-2002 sedikit lebih

besar dibandingkan SNI 1726:2012

• W SNI 03-1726-2002 > SNI

1726:2012.

• Berat seismik pada SNI

03-1726-2002 mengikutsertakan 30% Live

Load (LL) hunian.

• SNI

1726:2012

tidak

mempertimbangkan

Live

Load

(17)

• V SNI 1726:2012 > SNI 03-1726-2002

Hasil Analisa Gempa

• P-delta pada analisa SNI 1726:2012

dapat diabaikan, sedangkan pada SNI

• Faktor pembesaran torsi (Ax) di SNI

1726:2012 pada semua model adalah

1,0

• Nilai redundansi untuk semua model

pada SNI 1726:2012 sebesar 1,0 kecuali

pada model H:D = 2,25:5 20 Lantai

untuk arah

X,

yaitu sebesar 1,3.

Sedangkan pada SNI 03-1726-2002

03-1726-2002 pengaruh P-delta harus

ditinjau.

• Pada kedua peraturan sama – sama

mengkategorikan

struktur

yang

dianalisa sebagai struktur gedung tidak

beraturan.

Namun,

pada

SNI

1726:2012 lebih dispesifikasikan jenis

ketidakberaturannya

yaitu

ketidakberaturan

horizontal.

Dari

Sedangkan pada SNI 03-1726-2002

tidak dijelaskan tentang redundansi

sehingga nilai yang diambil sebesar 1,0.

• Story drift untuk semua model pada

kedua arah masih di bawah drift limit.

ketidakberaturan

horizontal.

Dari

berbagai macam tipe ketidakberaturan

horizontal tersebut, struktur gedung

termasuk jenis gedung yang memiliki

ketidakberaturan horizontal tipe 2.

(18)

Hasil Analisa Gempa

DUAL SYSTEM

• Presentase gaya gempa yang dipikul oleh frame

arah X dengan analisa SNI 1726:2012 lebih besar

daripada SNI 03-1726-2002.

• Untuk model H:D = 2,25:5 arah X menunjukkan

hasil presentase kontrol sistem ganda yang berbeda

dengan rata – rata model lainnya yang disebabkan

oleh pengurangan shearwall SW 3 dan SW 8

sehingga presentase gaya gempa yang dipikul frame

jauh lebih besar dibandingkan model lainnya.

• shearwall → menghindari puntir yang tidak

diinginkan dan kekakuan yang berlebihan.

• Kekakuan yang berlebihan menyebabkan output

tulangan minimum dari ETABS sehingga tidak bisa

dijadikan perbandingan pada berat tulangan.

• Presentase frame arah Y pada model H:D = 2,25:5

di kedua peraturan tersebut sama – sama tidak

mencapai syarat minimum (25%) akibat minimnya

elemen frame yang menahan gaya gempa arah Y

tersebut.

• Untuk

arah

Y,

presentase

perbedaan

kedua

peraturan tersebut sangat kecil. Namun pada

bangunan 20 lantai, terdapat perbedaan yang

menunjukkan presentase gaya gempa yang dipikul

oleh frame dengan analisa SNI 03-1726-2002 lebih

besar.

(19)

Gaya Geser Tingkat Kumulatif

(20)

Gaya Geser Tingkat Kumulatif

(21)

Gaya Geser Tingkat Kumulatif

(22)

Gaya Geser Tingkat Kumulatif

(23)

Gaya Geser Tingkat Kumulatif

(24)

Gaya Geser Tingkat Kumulatif

(25)

Gaya Geser Tingkat Kumulatif

• Hasil tersebut menunjukkan bahwa semakin kecil variasi dimensi

sumbu Y dan ketinggian lantainya, semakin kecil pula kenaikan

gaya geser tingkat kumulatif yang terjadi.

• Semakin kecil variasi dimensi sumbu Y dan ketinggian lantainya

maka periode struktur semakin kecil.

• SNI 1726:2012, variasi dimensi sumbu Y dan ketinggian lantainya

yang semakin kecil menghasilkan periode struktur yang mendekati

periode maksimum (T

_max

) sehingga menghasilkan faktor skala yang

semakin kecil pula.

• Kombinasi hal tersebut menyebabkan perbedaan gaya geser tingkat

kumulatif yang berbanding lurus dengan perbedaan dimensi variasi

sumbu Y dan ketinggian lantainya.

(26)

Story Drift

(27)

Story Drift

(28)

Story Drift

(29)

Story Drift

(30)

Story Drift

(31)

Story Drift

(32)

Story Drift

• Semakin kecil kenaikan drift max disebabkan oleh

semakin kecil pula kenaikan gaya geser yang terjadi.

• Namun pada model H:D = 2,25:5 20 Lantai drift max

arah y justru mengalami penurunan.

• Hal ini disebabkan nilai faktor pembesaran defleksi SNI

03-1726-2002 (ξ) sebesar 5,95 > nilai faktor pembesaran

defleksi SNI 1726:2012 (Cd) yaitu sebesar 5,5.

• Penurunan nilai faktor pembesaran defleksi tersebut

sebesar 7,6% sedangkan kenaikan V

_y

rata – rata hanya

(33)

Berat Tulangan

• Semakin kecil variasi dimensi sumbu Y dan ketinggian lantainya menghasilkan kenaikan presentase berat tulangan yang semakin kecil pula.

• Presentase kenaikan tulangan kolom lebih kecil dari elemen lainnya yang disebabkan oleh mayoritas kolom menghasilkan tulangan minimum.

• Namun terjadi kenaikan pada model H:D = 2,25:5 20 Lantai yang disebabkan oleh redundansi arah X (ρ_x) yang berbeda dengan model lainnya, yaitu 1,3.

(34)

Ketidakberaturan Horizontal

SNI 03-1726-2002

• Tinggi struktur gedung diukur dari taraf penjepitan lateral adalah 87,5 m dan 57,5 m, lebih dari 10 tingkat atau 40 m.

SNI 1726:2012

Ketidakberaturan Horizontal tipe 2

• Denah bangunan berbentuk U dan apabila

• Denah struktur gedung bukan persegi panjang dan memiliki panjang tonjolan lebih dari 25% dari ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah tonjolan tersebut.

• Denah struktur gedung menunjukkan coakan sudut dan panjang sisi coakan tersebut lebih dari 15% dari ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah sisi coakan tersebut.

• Denah bangunan berbentuk U dan apabila diproyeksikan terdapat denah struktur dari dalam hasilnya lebih besar dari 15% dimensi dalam arah yang ditentukan.

Penalti Penalti

• Peningkatan 25% Gaya Desain Diafragma - Diafragma ke dinding geser

- Kolektor ke dinding geser

• Prosedur Analisis

Penalti

(35)

Ketidakberaturan Horizontal

(Tipe 2 SNI 1726:2012)

(36)

Ketidakberaturan Horizontal

(Tipe 2 SNI 1726:2012)

• Peningkatan 25% Gaya Desain Diafragma

Gaya desain diafragma ditingkatkan 25% sebagai antisipasi dari ketidakberaturan

penyaluran

gaya

diafragma

ke

elemen

vertikal

yang

disebabkan

oleh

ketidakberaturannya denah bangunan.

Peningkatan 25% gaya desain diafragma menghasilkan tulangan ekstra pada

diafragma ke shearwall sebagai tulangan geser friksi, tulangan elemen kolektor ke

shearwall dan tulangan kord pada balok serta pelat lantai.

Besarnya jumlah tulangan esktra yang diperlukan tergantung dari besarnya gaya

gempa rencana, berat diafragma dan ketebalan pelat lantai

(37)

Ketidakberaturan Horizontal

(Tipe 2 SNI 1726:2012)

• Peningkatan 25% Gaya Desain Diafragma

- Diafragma ke shearwall

Tulangan

diafragma

ke

shearwall

diperlukan untuk menahan geser friksi

antara difragma dengan sisi shearwall.

(38)

Ketidakberaturan Horizontal

(Tipe 2 SNI 1726:2012)

• Peningkatan 25% Gaya Desain Diafragma

- Elemen Kolektor ke shearwall

Tulangan kolektor untuk mengumpulkan

gaya – gaya geser yang ingin di transfer ke

shearwall.

Elemen kolektor dimodelisasikan sebagai

balok yang memiliki lebar yang sama

dengan lebar shear wall.

(39)

Ketidakberaturan Horizontal

(Tipe 2 SNI 1726:2012)

• Peningkatan 25% Gaya Desain Diafragma

- Kord (pelat lantai dan balok)

Tulangan kord diperlukan untuk menahan tekan dan tarik di tepi akibat gaya geser utama.

Tulangan kord pelat lantai selebar 0,25 b dan diletakkan di tengah ketebalan pelat (antara tulangan pelat lantai)

pelat lantai)

Tulangan kord balok diletakkan di tengah ketebalan balok (antara tulangan longitudinal balok)

(40)

Ketidakberaturan Horizontal

(Tipe 2 SNI 1726:2012)

• Peningkatan 25% Gaya Desain Diafragma

- Hasil Tulangan Ekstra

1. Tidak banyak tulangan ekstra pada pelat lantai akibat ketebalan pelat lantai yang cukup memadai,

yaitu 130 mm

2. Over stress balok kolektor menunjukkan bahwa lebar efektif (b

_eff

) elemen kolektor harus lebih besar

dari lebar shearwall sehingga elemen kolektor merupakan perpaduan antara balok dengan pelat

lantai.

(41)

Ketidakberaturan Horizontal

(Tipe 2 SNI 1726:2012)

• Prosedur Analisis

Tabel 13 SNI 1726:2012 :

Struktur tidak beraturan dengan T < 3,5 T

_s

dan

mempunyai hanya ketidakberaturan horizontal

tipe 2, 3, 4 atau 5 atau ketidakberaturan vertikal

tipe 4, 5a, atau 5b diizinkan menggunakan

prosedur analisa gaya lateral ekivalen, spektrum

respons ragam dan riwayat waktu.

Hasil Analisa :

Gedung memiliki ketidakberaturan horizontal

tipe 2 dan T > 3,5T

_s

untuk gedung 30 lantai,

namun T < 3,5T

_s

untuk gedung 20 lantai.

Kesimpulan :

Analisa

yang

digunakan

adalah

analisa

spektrum respons ragam.

(42)

3

(43)

Kesimpulan

• Analisa dengan SNI 1726:2012 menghasilkan gaya gempa rencana yang lebih besar, namun bukan akibat dari kenaikan percepatan gempanya melainkan karena batasan acuan periode getar yang digunakan pada SNI 1726:2012 lebih kecil daripada SNI 03-1726-2002.

• Penalti ketidakberaturan horizontal menurut SNI

1726:2012 tentang peningkatan 25% gaya desain diafragma menghasilkan tulangan ekstra pada diafragma ke shearwall sebagai tulangan geser friksi, tulangan elemen kolektor ke shearwall dan tulangan kord pada 1726:2012 lebih kecil daripada SNI 03-1726-2002.

• Semakin tinggi sifat ketidakberaturan horizontal maka semakin tinggi pula kenaikan gaya geser, drift max dan berat tulangan dari SNI 03-1726-2002 ke SNI 1726:2012. Namun pada model H:D = 2,25:5 20 Lantai SNI 1726:2012 drift max arah y justru mengalami penurunan. Hal ini disebabkan nilai faktor pembesaran defleksi SNI 03-1726-2002 (ξ) sebesar 5,95, lebih besar dari nilai faktor pembesaran defleksi SNI 1726:2012 (Cd) yaitu sebesar 5,5. Penurunan nilai faktor pembesaran defleksi tersebut sebesar 7,6% sedangkan kenaikan Vy rata – rata hanya sebesar 3,0%. Pada berat tulangan terjadi kenaikan yang besar pada model H:D = 2,25:5 20 Lantai yang

elemen kolektor ke shearwall dan tulangan kord pada balok serta pelat lantai. Besarnya jumlah tulangan esktra yang diperlukan tergantung dari besarnya gaya gempa rencana dan berat diafragma. Model H:D = 5:5 30 Lantai menghasilkan tulangan ekstra terbesar akibat peningkatan 25% gaya desain diafragma. Tulangan ekstra tersebut menyebabkan desain pada analisa SNI 1726:2012 memerlukan tulangan yang lebih banyak dibandingkan dengan SNI 03-1726-2002.

• Rentang pertambahan tulangan akibat perbedaan

peraturan yaitu sebesar 5,6% - 22,0%. Presentase kenaikan berat tulangan yang paling kecil adalah model H:D = 2,25:5 30 Lantai sebesar 5,6% dan yang terbesar yang besar pada model H:D = 2,25:5 20 Lantai yang

(44)

Referensi

• American Concrete Institute (ACI). (2008). Building Code Requirements

for Structural Concrete (ACI 318M-08) and Commentary. ACI 318M-08.

• American Concrete Institute (ACI). (2011). Building Code Requirements

for Structural Concrete. ACI 318-11.

• American Concrete Institute (ACI). (2014). Building Code Requirements

for Structural Concrete. ACI 318-14.

• American Society of Civil Engineers (ASCE). (2010). Minimum Design

Loads for Buildings and Other Structures. ASCE 7-10. Reston, VA :

ASCE.

• Budiono, Bambang. (2011). Presentasi Seminar HAKI 2011: Konsep SNI

Gempa

1726-201x.

Jakarta:

HAKI

(Himpunan

Ahli

Konstruksi

Indonesia)

• CSI

Knowledge

Base.(2014).

Center

of

Rigidity

for

Semi-rigid

diaphragm.

• CSI Knowledge Base.(2014). Rigid vs Semi-rigid diaphragm.

• Federal Emergency Management Agency (FEMA). (2009). NEHRP

Recommended Seismic. Washington, D.C. : FEMA

• Federal Emergency Management Agency (FEMA). (2012). 2009 NEHRP

Recommended Seismic Provision Design Example.Washington, D.C. :

FEMA

• Ghosh, S. K. (2014). Significant Changes from ASCE 7-05 to ASCE 7-10,

part 1: Seismic Design Provisions.

• Gregory MacRae & Bruce Deam. (2009). Building Regularity for

Simplified Modelling. EQC Project No. 06/514. New Zeland.

• Himpunan Ahli Konstruksi Indonesia (HAKI). (2015). Shourtcourse

HAKI 2015 : Penerapan Tata Cara Perancangan Struktur Tahan Gempa.

Jakarta: HAKI (Himpunan Ahli Konstruksi Indonesia).

• Himanshu Gaur, R.K. Goliya, Krishna Murari, Dr. A. K Mullick. (2014).

A Parametric Study of Multy-storey R/C Building With Horizontal

Irregularity. International Journal of Research in Engineering and

Technology. Ghana, India.

(45)

Referensi

• ICC. (2009). International Building Code (IBC). Falls Church, VA : ICC

• Lujiang Yang, Dewen Liu, Zhongli Guo, Jing Li, Bihui Dai. (2014). Engineering Mechanic in High-Rise Building With Irregular Planer. Applied Mechanic and Material Vol 540 pp 193 – 196. Switzerland.

• Mario De Stefano, Barbara Pintucchi. (2007). A Areview of Research on Seismic Behaviour of Irregular Buildng Structure Since 2002. Florence, Italy.

• Naeim, Farzad. (2000). The Seismic Design Handbook 2nd _{Edition. Los Angeles,}

CA.

• National Institute of Standard and Technology (NIST). (2010). NEHRP Seismic Design of Cast-in-place Concrete Diaphragms Chord and Collector. NIST GCR Design of Cast-in-place Concrete Diaphragms Chord and Collector. NIST GCR 10-917-4. California.

• Rahim, Sjahril A. (2016) Kuat Lateral Tingkat Struktur. Depok, Indonesia.

• Rekesh Sakale, R K Arora dan Jitendra Chouchan. (2014). Seismic Behaviour of Building Having Horizontal Irregularities. International Journal of Structural and Civil Enginnering Research Vol 3 No 4.

• S. K. Ghosh. Significant Changes form ASCE 7-05 to ASCE 7-10, part 1 Seismic Design Provisions.

• Standard Nasional Indonesia (SNI). (1989). Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung. SNI 03-1727-1989. Bandung: Badan Standarisasi Indonesia.

• Standard Nasional Indonesia (SNI). (2002). Standard Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung. SNI 03-1726-2002. Bandung: Badan Standarisasi Indonesia.

• Standard Nasional Indonesia (SNI). (2012). Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Banunan Gedung dan non Gedung. SNI 1726:2012. Gempa untuk Struktur Banunan Gedung dan non Gedung. SNI 1726:2012. Bandung: Badan Standarisasi Indonesia.

• Standard Nasional Indonesia (SNI). (2013). Beban Minimum untuk Perencanaan bangunan Gedung dan Struktur Lain. SNI 1727:2013. Bandung: Badan Standarisasi Indonesia.

• Standard Nasional Indonesia (SNI). (2013). Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung. SNI 2847:2013. Bandung: Badan Standarisasi Indonesia.

• Thomas F. Hausler. (2014). The Most Common Errors in Seismic Design and How to Properly Avoid Them. 2014 Annual Conference Proceedings of National Council of Structural Engineers Associates (NCSEA). Kansas City.

(46)