4. HASIL DESAIN DAN ANALISIS

(1)

93

Universitas Kristen Petra

4. HASIL DESAIN DAN ANALISIS

4.1. Umum

Pada bab ini ditampilkan hasil desain dari seluruh bangunan, performance point dari analisis pushover, simpangan (displacement) dan simpangan antar tingkat (drift ratio), lokasi sendi plastis, damage index, dan matriks kinerja. Selain itu dibahas pula mengenai efisiensi profil.

4.2. Hasil Desain Bangunan 6- dan 10-lantai 4.2.1. Balok

Dalam penelitian ini perencanaan balok dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu balok eksterior, balok interior, dan balok anak. Balok anak bukan merupakan komponen pemikul gempa yang utama, sehingga hanya diperhitungkan untuk memikul beban gravitasi saja. Profil WF untuk balok yang terpakai dapat dilihat pada Tabel 4.l s.d. 4.4. Konfigurasi bangunan beserta pembagian jenis balok dapat dilihat pada Gambar 4.1 berikut:

Gambar 4.1. Jenis-jenis Balok yang Didesain Balok Anak

Balok Eksterior

Balok Interior

Balok Eksterior

(2)

94

Tabel 4.1. Profil Balok Terpakai pada Bangunan 6-lantai

Lantai Balok Induk

Balok Anak Balok Eksterior Balok Interior

Lantai 1

WF 400x200x8x13 WF 400x200x8x13

WF 250.125.6.9 Lantai 2

Lantai 3 Lantai 4 Lantai 5

WF 350x175x7x11 WF 350x175x7x11 Lantai 6

Tabel 4.2. Profil Balok Terpakai pada Bangunan 10-lantai

Lantai Balok Induk

Balok Anak Eksterior Interior

Lantai 1

WF 300x150x6,5x9 WF 350x175x7x11 WF 250x125x6x9 Lantai 2

Lantai 3 Lantai 4 Lantai 5 Lantai 6 Lantai 7 Lantai 8 Lantai 9 Lantai 10

4.2.2. Kolom

Dalam penelitian ini perencanaan kolom dibedakan menjadi 4 jenis, yaitu kolom eksterior x, kolom eksterior y, kolom interior, dan kolom sudut. Profil WF untuk kolom yang terpakai dapat dilihat pada Tabel 4.3 dan Tabel 4.4, sedangkan untuk konfigurasi bangunan beserta pembagian jenis kolom dapat dilihat pada Gambar 4.2 berikut ini.

(3)

95

Gambar 4.2. Jenis-Jenis Kolom yang Didesain Tabel 4.3. Profil Kolom Terpakai pada Bangunan 6-lantai

Lantai Kolom Interior Kolom Eksterior X Kolom Bresing Kolom Sudut Lantai 1

WF 588x300x12x20

WF 588x300x12x20 WF 588x300x12x20

WF 500x200x10x16 Lantai 2

WF 488x300x11x18 WF 488x300x11x18 Lantai 3

Lantai 4

Lantai 5 WF 488x300x11x18

WF 506x201x11x19 WF 506x201x11x19 Lantai 6 WF 506x201x11x19

Kolom Sudut

Kolom Eks y

Kolom Interior

Kolom eks x

(4)

96

Tabel 4.4. Profil Kolom Terpakai pada Bangunan 10-lantai

Lantai Kolom Interior Kolom Eksterior X Kolom Bresing Kolom Sudut Lantai 1 WF 900x300x16x28

WF 588x300x12x20 WF 700x300x13x24 WF 582x300x12x17 Lantai 2

Lantai 4

WF 700x300x13x24 WF 582x300x12x17 WF 582x300x12x17 WF 482x300x11x15 Lantai 5

Lantai 6 Lantai 7

WF 588x300x12x20 WF 500x200x10x16 WF 500x200x10x16

Lantai 9

WF 596x199x10x15 WF 400x200x8x13 WF 400x200x8x13 Lantai 10

Syarat-syarat yang mempengaruhi pemilihan ukuran profil adalah syarat kekompakan, kapasitas, kinerja batas layan, kinerja batas ultimit, dan strong column weak beam. Syarat yang lebih dominan dalam penentuan profil untuk bangunan 6- dan 10-lantai adalah syarat kinerja batas layan dan kinerja batas ultimit.

4.2.3. Bresing

Dalam perencanaan ini digunakan bresing yang terdapat pada arah y pada bagian eksterior saja. Adapun profil WF untuk bresing yang terpakai dapat dilihat pada Tabel 4.5 dan Tabel 4.6, sedangkan letak bresing dapat dilihat pada Gambar 4.3 berikut.

Gambar 4.3 Penataan Bresing pada Portal Eksterior-y

(5)

97

Tabel 4.5. Profil Bresing Terpakai pada Bangunan 6-lantai

Lantai Bresing

Lantai 1 WF 294x 200x8x12 Lantai 2

Lantai 4

Lantai 5 WF 194x150x6x9 Lantai 6 WF 169x125x5,5x8

Tabel 4.6. Profil Bresing Terpakai pada Bangunan 10-lantai Lantai Bresing

Lantai 1 WF 200x200x8x12 Lantai 2

WF 175x175x7,5x11 Lantai 3

Lantai 4 Lantai 5 Lantai 6

Lantai 8 Lantai 9

WF 125x125x6,5x9 Lantai 10

4.3. Performance Point dari Analisis Pushover

Performance point adalah titik perpotongan antara capacity spectrum struktur dengan demand spectrum yang telah direduksi untuk suatu periode ulang gempa tertentu. Berdasarkan data-data dari performance point, respon-respon struktur lainnya seperti displacement, drift ratio, lokasi sendi plastis dan tingkat kinerja struktur untuk suatu periode ulang gempa dapat diketahui. Pada Gambar 4.4 s.d.4.15 ditampilkan pushover curve untuk bangunan 6- dan 10-lantai untuk arah x dan arah y.

(6)

98

Gambar 4.4. Pushover curve Bangunan 6-lantai pada Gempa 100 Tahun arah-x

Gambar 4.5. Pushover curve Bangunan 6-lantai pada Gempa 500 Tahun untuk arah-x

Gambar 4.6. Pushover curve Bangunan 6-lantai pada Gempa 1000 Tahun untuk arah-x

(7)

99

Gambar 4.7. Pushover curve Bangunan 6-lantai pada Gempa 100 Tahun untuk arah-y

Gambar 4.9. Pushover curve Bangunan 6-lantai pada

Gempa 1000 Tahun untuk arah-y

(8)

100

Gambar 4.10 Pushover curve Bangunan 10-lantai pada Gempa 100 Tahun untuk arah-x

Gambar 4.11 Pushover curve Bangunan 10-lantai pada

Gempa 500 Tahun untuk arah-x

Gambar 4.12 Pushover curve Bangunan 10-lantai pada Gempa 1000 Tahun untuk arah-x

(9)

101

Yield Point

Performance Point

(10)

102

Dari gambar performance point diatas, terlihat bahwa bresing sama sekali tidak daktail. Sebagai contoh dapat dilihat pada performance point Bangunan 10-lantai pada gempa 500 tahun untuk arah y (Gambar 4.14) yang memiliki daktilitas (µ) sebesar

77 4 ,

92 = 1,2. Hal tersebut jelas tidak sesuai dengan desain awal yang merencanakan daktilitas sebesar 4,6.

4.4. Simpangan (Displacement) dan Simpangan Antar Tingkat (Drift Ratio)

Displacement dan drift ratio maksimum, baik dari hasil analisis pushover maupun analisis time history dengan periode ulang gempa 100, 500, dan 1000 tahun untuk bangunan 6- dan 10-lantai dapat dilihat pada dalam bentuk grafik pada Gambar 4.16-4.19. Keterangan-keterangan yang digunakan dalam grafik akan dijelaskan sebagai berikut :

PO100 = analisis pushover dengan gempa 100 tahun TH100 = analisis time history dengan gempa 100 tahun PO500 = analisis pushover dengan gempa 500 tahun TH500 = analisis time history dengan gempa 500 tahun PO1000 = analisis pushover dengan gempa 1000 tahun TH 1000 = analisis time history dengan gempa 1000 tahun

Gambar 4.16. Displacement dan Drift Ratio Bangunan 6-lantai untuk arah-x

(11)

103

Gambar 4.17. Displacement dan Drift Ratio Bangunan 6-lantai untuk arah-y

Gambar 4.18. PDisplacement dan Drift Ratio Bangunan 10-lantai untuk arah-x

(12)

104

Gambar 4.19. Displacement dan Drift Ratio Bangunan 10-lantai untuk arah-y

Dari grafik di atas terlihat pada bangunan 10-lantai pada beban gempa 500 dan 1000 tahun arah y (Gambar 4.19) memiliki nilai displacement yang besar sehingga memberikan perbedaan yang cukup signifikan dibandingkan grafik lainnya. Hal tersebut dikarenakan terjadinya soft story pada lantai ke 9 baik pada portal eksterior maupun portal interior.

4.5. Lokasi Sendi Plastis dan Damage Index

Pada bagian ini, akan ditampilkan lokasi terjadinya sendi-sendi plastis yang terjadi pada analisis pushover dan time history untuk bangunan 6- dan 10- lantai. Pada saat performance point, analisis pushover tidak dapat memberikan angka damage index yang terjadi secara eksak, namun hanya memberikan kisaran nilai damage index berdasarkan batas yang telah ditentukan (pada penelitian ini digunakan batasan damage index sesuai FEMA 350). Lokasi terjadinya sendi- sendi plastis pada portal eksterior dan interior bangunan 6- dan 10-lantai akibat gempa wilayah 2 peta gempa Indonesia dengan periode ulang 100, 500, dan 1000 tahun dapat dilihat pada Gambar 4.20 s.d. 4.31. Hasil damage index yang ditinjau terdiri dari arah x dan arah y.

Berikut akan ditampilkan hasil analisis pushover dengan keterangan sebagai berikut :

B = titik dimana terjadi first yield, di sini nilai damage index yang terjadi adalah < 0,1

(13)

105

IO = titik yang berada pada serviceability limit state, di sini nilai damage index yang terjadi berkisar antara 0,1-0,33

LS = titik yang berada pada damage control limit state, di sini nilai damage index yang terjadi berkisar antara 0,33-0,5

CP = titik yang berada pada safety limit state, Disini nilai damage index yang terjadi berkisar antara 0,5-1

Pushover

Portal Eksterior Portal Interior

Time History (Time : 20 sec of 20 sec)

Gambar 4.20. Lokasi Terjadinya Sendi Plastis dari Hasil Analisis Pushover dan

Time History untuk Bangunan 6-lantai pada Beban Gempa 100 Tahun arah-x.

(14)

106

Gambar 4.21. Lokasi Terjadinya Sendi Plastis dari Hasil Analisis Pushover dan Time History untuk Bangunan 6-lantai pada Beban Gempa

500 Tahun arah-x.

Pushover

(15)

107

1000 Tahun arah-x.

Pushover

(16)

108

100 Tahun arah-y.

Pushover

(17)

109

500 Tahun arah-y.

Pushover

Time History (Time :20 sec of 20 sec)

(18)

110

1000 Tahun arah-y.

Pushover

Time History (Time : 6,4 sec of 20 sec)

(19)

111

Pushover

100 Tahun arah-x.

(20)

112

Pushover

500 Tahun arah-x

(21)

113

Pushover

1000 Tahun arah-x

(22)

114

100 Tahun arah-y Pushover

(23)

115

500 Tahun arah-y Pushover

Time History (Time :4,6 sec of 20 sec)

(24)

116

1000 Tahun arah-y.

Pushover

Time History (Time :3,24 sec of 20 sec)

(25)

117

Dari hasil analisis pushover dan time history di atas dapat perilaku bangunan pada arah x sesuai dengan perencanaan awal, sedangkan pada arah y perilaku bangunan tidak memuaskan karena didapati kolom leleh terlebih dahulu daripada balok. Hal tersebut dikarenakan bresing sebagai struktur penahan beban lateral utama leleh akibat beban gempa 500 dan 1000 tahun, sehingga kolom pada arah sumbu lemah tidak mampu menahan beban yang ada. Selain itu damage index balok yang dihasilkan time history lebih besar daripada yang dihasilkan pushover.

4.6. Evaluasi Tingkat Kinerja

Matriks Performance Based Design (PBD) memperlihatkan tingkat kinerja struktur secara eksplisit saat terjadi pembebanan gempa dengan berbagai macam periode ulang. Pada Tabel 4.7 s.d. 4.13 ditampilkan matriks PBD dari hasil analisis pushover dan time history meliputi drift ratio dan damage index.

Tabel 4.7. Matriks Performance Bangunan 6- dan 10-lantai untuk arah x Peta Gempa Indonesia Berdasarkan Drift ratio

Periode Ulang Gempa

Bangunan

Performance Level

Fully Operational Operational Life Safe Near

Collapse Collapse

PO TH PO TH PO TH PO TH PO TH

100 tahun

6-lantai 0,003868 0,004081 10-lantai 0,005646 0,006058

500 tahun

6-lantai 0,006453 0,008037

10-lantai 0,010621 0,010106

1000 tahun

6-lantai 0,008009 0,010623

10-lantai 0,01352 0,012754

Drift Ratio Maximum

(%) <0,2 0,2-0,5 0,5-1,5 1,5-2,5 > 2,5

: standar Vision 2000

(26)

Tabel 4.8. Matriks

Peta Gempa Indonesia

Periode Ulang Gempa

Bangunan

100 tahun

6-lantai 10-lantai 500 tahun

6-lantai 10-lantai 1000

tahun

6-lantai 10-lantai Damage Index maximum

O : berada pada kisaran nilai tersebut : standar FEMA 350

Tabel 4.9.

Peta Gempa Indonesia

Periode Ulang Gempa

Bangunan

100 tahun

6-lantai 10-lantai 500 tahun

tahun

6-lantai 10-lantai Damage Index maximum

Dalam matrix performance bahwa drift ratio yang terjadi

gempa 100 tahun, 500 tahun, dan 1000 sesuai dengan persyaratan

bahwa damage index

sama dan hasil damage index disyaratkan FEMA 350. Sementara itu

118

Matriks Performance Bangunan 6- dan 10-lantai untuk Peta Gempa Indonesia Berdasarkan Damage Index pada Balok

Performance Level First Yield Immediate

Occupancy Life Safety Structural Stability

PO TH PO TH PO TH PO

O

O O

< 0,1 0,1-0,333 0,333-0,5 0,5-1,0

: berada pada kisaran nilai tersebut FEMA 350

Matriks Performance 6- dan 10-lantai untuk Peta Gempa Indonesia Berdasarkan Damage Index pada Kolom

Occupancy Life Safety Structural Stability

PO TH PO TH PO TH PO

< 0,1 0,1-0,333 0,333-0,5 0,5-1,0

: berada pada kisaran nilai tersebut FEMA 350

matrix performance bangunan berdasarkan drift ratio

yang terjadi pada bangunan 6- dan 10- lantai yang diberi beban tahun, 500 tahun, dan 1000 tahun masih memiliki

dengan persyaratan Vision 2000. Berdasarkan damage index damage index balok hasil analisis pushover dan time history

damage index-nya lebih kecil daripada damage index EMA 350. Sementara itu dari tabel damage index kolom

untuk arah x pada Balok.

Structural

Stability Unacceptable

TH PO TH

1,0 > 1,0

untuk arah x pada Kolom

Structural

Stability Unacceptable

TH PO TH

1,0 > 1,0

drift ratio, terlihat yang diberi beban drift ratio yang damage index, terlihat istory cenderung damage index yang kolom untuk arah

(27)

119

x memperlihatkan bahwa tidak terbentuk sendi plastis pada kolom. Hasil damage index kolom bagunan 6-lantai yang dibebani beban gempa 100 tahun, 500 tahun, dan 1000 tahun lebih kecil dari yang disyaratkan oleh FEMA 350.

Tabel 4.10. Matriks Performance Bangunan 6- dan 10-lantai untuk arah y Peta Gempa Indonesia Berdasarkan Drift ratio

Periode Ulang Gempa

Bangunan

Performance Level

Fully Operational Operational Life Safe Near Collapse Collapse

PO TH PO TH PO TH PO TH PO TH

100 tahun

6-lantai 0,002557 0,001475 10-lantai 0,00516 0,00598

500 tahun

6-lantai 0,0041 0,011903

10-lantai 0,00739 0,63028*

1000 tahun

6-lantai 0,004304 0,032915*

10-lantai 0,00765 0,06016*

Drift Ratio Maximum

(%) <0,2 0,2-0,5 0,5-1,5 1,5-2,5 > 2,5

: standar Vision 2000

Tanda * menunjukkan bahwa analisis berhenti sebelum detik ke-20.

Tabel 4.11. Matriks Performance Bangunan 6- dan 10-lantai untuk arah y Peta Gempa Indonesia Berdasarkan Damage Index pada Balok.

Periode Ulang Gempa

Bangunan

Occupancy Life Safety Structural

Stability Unacceptable PO TH PO TH PO TH PO TH PO TH 100

tahun

6-lantai

10-lantai O O

500 tahun

6-lantai O

10-lantai O O

1000 tahun

6-lantai O

10-lantai O O

Damage Index Maximum < 0,1 0,1-0,333 0,333-0,5 0,5-1,0 > 1,0

(28)

120

Tabel 4.12. Matriks Performance 6- dan 10-lantai untuk arah y Peta Gempa Indonesia Berdasarkan Damage Index pada Kolom

Periode Ulang Gempa

Bangunan

tahun

6-lantai O

10-lantai O

1000 tahun

6-lantai O

10-lantai O O

Damage IndexMaximum < 0,1 0,1-0,333 0,333-0,5 0,5-1,0 > 1,0

Tabel 4.13. Matriks Performance 6- dan 10-lantai untuk arah y Peta Gempa Indonesia Berdasarkan Damage Index pada Bresing

Periode Ulang Gempa

Bangunan

tahun

6-lantai O

10-lantai O O

500 tahun

6-lantai O O

10-lantai O O

1000 tahun

6-lantai O O

10-lantai O O

Damage IndexMaximum < 0,1 0,1-0,333 0,333-0,5 0,5-1,0 > 1,0

Dalam matrix performance bangunan berdasarkan drift ratio, terlihat bahwa drift ratio yang terjadi pada bangunan 6- lantai yang diberi beban gempa 100 tahun, 500 tahun, dan 1000 tahun memiliki drift ratio yang memenuhi persyaratan Vision 2000. Drift ratio yang terjadi pada bangunan 10- lantai yang diberi beban gempa 100 tahun dan 1000 tahun juga masih memenuhi persyaratan Vision 2000. Namun pada bangunan 10- lantai yang diberi beban gempa 500

(29)

121

tahun tidak memenuhi persyaratan Vision 2000. Sedangkan berdasarkan damage index, terlihat bahwa damage index balok masih memenuhi persyaratan yang disyaratkan FEMA 350. Sementara itu damage index kolom hanya terjadi pada dasar bangunan 6- lantai dan 10- lantai yang dibebani beban gempa 500 tahun dan 1000 tahun. Sedangkan damage index bresing memperlihatkan bahwa mayoritas bresing berada pada level unacceptable, dengan kata lain hanya bresing pada bangunan 6- lantai dengan beban gempa 100 tahun saja yang sesuai dengan standar FEMA 350.

4.7. Analisis Berat Profil Baja

Berikut ini adalah tabel perbandingan berat profil yang digunakan pada penelitian mengenai SRPMK baja tanpa RBS (Budiharjo, Santoso, 2008), SRPMK baja dengan RBS pada salah satu arah (Limongan, Leonanta 2010), SRPMK baja dengan RBS pada kedua arah ( Darmawan, Hermawan, 2011) dan Sistem ganda SRPMK dan SRBK dengan RBS pada kedua arah wilayah gempa 2 peta gempa Indonesia.

Tabel 4.14. Perbandingan Berat Profil Bangunan pada Wilayah 2

Jumlah Tingkat

SRPMK Tanpa RBS

(kg/m²)

SRPMK Dengan RBS 1arah (kg/m²)

SRPMK Dengan RBS 2 arah (kg/m²)

SRPMK Dengan RBS

2 arah + SRBK (kg/m²)

4 46,837 44,090

6 49,978 50,785

8 49,782 46,483

10 53,446 47,89

12 54,049 43,696

Dari tabel perbandingan berat profil baja pada wilayah 2 dapat dilihat bahwa bangunan SRPMK baja dengan RBS pada 2 arah dengan SRBK baja memiliki berat profil per m² luas lantai yang lebih besar. Jadi penggunaan konfigurasi sistem tersebut tidak efisien.