Bab 3. Analisis Gempa

(1)

BAB III BAB III

ANALISIS BEBAN GEMPA ANALISIS BEBAN GEMPA

3.

3. Analisis GempaAnalisis Gempa

Analisis beban gempa dilakukan dengan 2 cara yaitu statik ekuivalen dan dinamik respons Analisis beban gempa dilakukan dengan 2 cara yaitu statik ekuivalen dan dinamik respons spektrum

spektrum.. Hasil analisis dari Hasil analisis dari kedua perhitungan kedua perhitungan gempa tersebugempa tersebut t diambil ydiambil yang menghasilkanang menghasilkan pengaruh

pengaruh gaya gaya dalam dalam paling paling besar. besar. Perhitungan Perhitungan analisis analisis struktur struktur gedung gedung terhadap terhadap bebanbeban gempa mengacu pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan gempa mengacu pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 03-1726-2012) dengan tahapan sebagai berikut.

Gedung dan Non Gedung (SNI 03-1726-2012) dengan tahapan sebagai berikut.

a.

a. Menentukan Katagori Resiko Struktur Bangunan dan Faktor KeutamaanMenentukan Katagori Resiko Struktur Bangunan dan Faktor Keutamaan

Berdasarkan Pasal 4.1.2 SNI 03-1726-2012 disebutkan bahwa Gedung Sekolah dan Berdasarkan Pasal 4.1.2 SNI 03-1726-2012 disebutkan bahwa Gedung Sekolah dan fasilitas pendidikan termasuk dalam katagori resiko IV dengan faktor keutamaan gempa I fasilitas pendidikan termasuk dalam katagori resiko IV dengan faktor keutamaan gempa Iee

sebesar 1,5. sebesar 1,5.

b.

b. Menentukan Kelas SitusMenentukan Kelas Situs

Salah satu cara penetapan kelas situs melalui penyelidikan tanah dilakukan dengan Salah satu cara penetapan kelas situs melalui penyelidikan tanah dilakukan dengan mengolah data N-SPT sampai kedalaman 30 m sesuai SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal mengolah data N-SPT sampai kedalaman 30 m sesuai SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 5.1. Hasil data tanah berdasarkan nilai SPT (

5.1. Hasil data tanah berdasarkan nilai SPT (Soil Penetration Test Soil Penetration Test ) dihitung dengan rumus) dihitung dengan rumus sebagai berikut :

sebagai berikut :

Dimana : Dimana :

N

N : : nilai hnilai hasil test penetrasi asil test penetrasi standar rata- rata,standar rata- rata, ttii : : tebal ltebal lapisan tanah apisan tanah ke-i,ke-i,

N

Nii : : hasil test penhasil test penetrasi standar etrasi standar lapisan lapisan tanah ke-i.tanah ke-i.

Getaran yang disebabkan oleh gempa cenderung membesar pada tanah lunak Getaran yang disebabkan oleh gempa cenderung membesar pada tanah lunak dibandingkan pada tanah keras atau batuan. Proses penentuan klasifikasi tanah tersebut dibandingkan pada tanah keras atau batuan. Proses penentuan klasifikasi tanah tersebut berdasarkan

(2)

(3)

lapisan- lapisan tanah sampai kedalaman 30 m saja yang menentukan pembesaran lapisan- lapisan tanah sampai kedalaman 30 m saja yang menentukan pembesaran gelombang gempa (Wangsadinata, 2006). Data tanah tersebut adalah :

gelombang gempa (Wangsadinata, 2006). Data tanah tersebut adalah : a.

a. Shear wave velocityShear wave velocity (kecepatan rambat gelombang geser),(kecepatan rambat gelombang geser), b.

b. Standard penetration resistanceStandard penetration resistance (uji penetrasi standard SPT), dan (uji penetrasi standard SPT), dan c.

c. Undrained shear strengthUndrained shear strength (kuat geser (kuat geser undrained undrained ).).

Dari 3 parameter tersebut minimal harus dipenuhi 2, dimana data yang terbaik adalah Vs Dari 3 parameter tersebut minimal harus dipenuhi 2, dimana data yang terbaik adalah Vs (( shear wave velocity shear wave velocity) dan data yang digunakan harus dimulai dari permukaan tanah, bukan) dan data yang digunakan harus dimulai dari permukaan tanah, bukan dari bawah

dari bawah basement basement (HATTI, 2006). Perhitungan Nilai SPT untuk penentuan jenis tanah (HATTI, 2006). Perhitungan Nilai SPT untuk penentuan jenis tanah ditunjukkan pada Tabel 3.1 berikut.

ditunjukkan pada Tabel 3.1 berikut.

Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Nilai N-SPT Laporan A Nilai N-SPT Laporan Akhir Soil Investigationkhir Soil Investigation

Lapis

Lapis Kedalaman Kedalaman (m) (m) Tebal Tebal (m) (m) N N SPT SPT N'= N'= Tebal/ Tebal/ N N SPTSPT

1 1 0 0 - - 2 2 2 2 12 12 0.1670.167 2 2 2 2 - - 4 4 2 2 28 28 0.0710.071 3 3 4 4 - - 6 6 2 2 47 47 0.0430.043 4 4 6 6 - - 8 8 2 2 52 52 0.0380.038 5 5 8 8 - - 10 10 2 2 48 48 0.0420.042 6 6 10 10 - - 12 12 2 2 24 24 0.0830.083 7 7 12 12 - - 14 14 2 2 23 23 0.0870.087 8 8 14 14 - - 16 16 2 2 49 49 0.0410.041 9 9 16 16 - - 18 18 2 2 38 38 0.0530.053 10 10 18 18 - - 20 20 2 2 38 38 0.0530.053 11 11 20 20 - - 22 22 2 2 39 39 0.0510.051 12 12 22 22 - - 24 24 2 2 41 41 0.0490.049 13 13 24 24 - - 26 26 2 2 38 38 0.0530.053 14 14 26 26 - - 28 28 2 2 42 42 0.0480.048 15 15 28 28 - - 30 30 2 2 43 43 0.0470.047 Ʃ H = Ʃ H = 3030 Ʃ N'=Ʃ N'= 0.9240.924 Nilai rata-rata N = Nilai rata-rata N = ∑∑  ∑ ∑  ==     = = 32,4732,47

(4)

Berdasarkan

Berdasarkan SNI GemSNI Gempa 03-1726pa 03-1726- 2012 - 2012 Pasal Pasal 5.3, 5.3, nilai nilai rata- rata N rata- rata N sebesar 3sebesar 32,47 m2,47 masukasuk ke dalam katagori

ke dalam katagori tanah sedang (SD)tanah sedang (SD) sesuai pada Tabel 3.2 berikut. sesuai pada Tabel 3.2 berikut.

Tabel 3.2.

Tabel 3.2. Klasifikasi SitusKlasifikasi Situs

c.

c. Menentukan Parameter Percepatan Gempa (SMenentukan Parameter Percepatan Gempa (Sss, S, S11))

Parameter percepatan gempa (S

Parameter percepatan gempa (Sss, , SS11) dapat diketahui secara detail melalui situs online) dapat diketahui secara detail melalui situs online

Dinas PU di link :

Dinas PU di link : http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/

Data yang diinput dalam situs tersebut adalah sebagai berikut : Data yang diinput dalam situs tersebut adalah sebagai berikut :

Jenis

Jenis input input = = diisi diisi koordinat koordinat atau atau nama nama Kota.Kota. Jenis

Jenis batuan batuan = = keras, keras, sedang, sedang, atau atau lunak.lunak.

Input parameter percepatan gempa melalui situs online PU ditunjukkan pada Gambar 3.1 Input parameter percepatan gempa melalui situs online PU ditunjukkan pada Gambar 3.1 berikut.

berikut.

Gambar 3.1. Input Data

(5)

Gambar 3.2. Ouput Desain Spektra pada Website puskim.pu.go.id

Hasil output percepatan gempa (Ss, S1) untuk lokasi gedung di Kota Yogyakarta adalah

sebesar SS= 1,219 g dan S1 = 0,447.

d. Menentukan Koefisien Situs dan Parameter Respons Spectra Percepatan Gempa Berdasarkan website http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/ didapatkan nilai parameter spektrum respons percepatan pada perioda pendek (SMS) dan

perioda 1 detik (SM1) sesuai ditunjukkan pada Gambar 3.3 berikut.

(6)

e. Menentukan Spectrum Respon Desain

Penentuan respons spektrum desain berdasarkan website resmi Dinas PU di link http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/ yang ditunjukkan pada Gambar 3.4 berikut.

Gambar 3.4. Respons Spektrum Desain Berdasarkan Website puskim.pu.go.id

f. Menentukan Katagori Desain Seismic

Penentuan Kategori Desain Seismik (KDS) berdasarkan kategori risiko dan parameter respons spektral percepatan desain sesuai Tabel 6 dan Tabel 7 SNI Gempa 03-1276-2012 Pasal 6.5 sebagai berikut.

Tabel 3.3. Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan pada Perioda Pendek.

(7)

Tabel 3.4. Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan pada Perioda 1 Detik

Berdasarkan perhitungan sebelumnya, didapatkan nilai parameter percepatan respons spektral pada perioda pendek, SDS = 0,823g dan parameter percepatan respons spektral

pada perioda 1 detik, SD1 = 0,462g, maka termasuk katagori resiko D.

g. Pemilihan Sistem Struktur dan Parameter Sistem

Berdasarkan SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 7.2.2 dan hasil seminar HAKI dirumuskan pemilihan sistem struktur untuk berbagai tingkat kegempaan pada Tabel 3.5 berikut :

Tabel 3.5. Pemilihan Sistem Struktur Berdasarkan Tingkat Resiko Gempa Tingkat Resiko Kegempaan

Code Rendah Menengah Tinggi

SNI 03-1726-2012 A, B C D, E, F Sistem Penahan Gempa SRMB/ M/ K SRMM/ K SRMK SDSB/ K SDSB/ K SDSK

Jenis struktur Gedung yang ditinjau masuk pada katagori tingkat resiko gempa tinggi (D), sehingga digunakan sistem penahan gempa SRMK (Struktur Rangka Momen Khusus) sesuai ditunjukkan pada Tabel 3.6 berikut.

(8)

Tabel 3.6. Faktor R, Cd, Ω0untuk Sistem Penahan Gempa

h. Menghitung Periode Struktur (T)

Waktu getar struktur adalah peristiwa bergetar dan bergoyangnya struktur dalam 1 periode. Peristiwa tersebut dimodelkan sebagai model massa terpusat (lump mass model )

ditunjukkan pada Gambar 3.5 sebagai berikut.

(9)

Perioda fundamental pendekatan Ta (detik) ditentukan dari persamaan Ta = Ct . hxn ,

Dimana :

hn : ketinggian struktur (m) di atas dasar sampai tingkat tertinggi struktur,

Ctdan x : ditentukan sesuai SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 7.8.2.1 seperti pada

Tabel 3.7 berikut :

Tabel 3.7. Nilai Parameter Pendekatan untuk Ct dan x

Tipe Struktur Ct x

Rangka baja pemikul momen 0,0724 0,8

Rangka beton pemikul momen 0,0466 0,9

Rangka baja dengan bresing eksentris 0,0731 0,75 Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk 0,0731 0,75 Semua sistem struktur lainnya 0,0488 0,75

Perhitungan perkiraan periode struktur untuk rangka beton pemikul momen adalah sebagai berikut.

Ta = Ct x hnx = 0,0466 x 29,60,9= 0,983 detik.

Pada program ETABS waktu getar alami (Tc) dapat diketahui secara otomatis dari hasil

ragam getar atau Modal Analysis dengan cara Run, kemudian Display

_–

Show Mode Shapes. Waktu getar analisis ETABS untuk Mode 1 dan Mode 2 ditunjukkan pada Gambar 3.6 berikut.

(10)

Waktu getar struktur Mode 1 (Tcy) pada arah Y adalah sebesar 1,0178 detik, berarti

struktur gedung kemungkinan akan mengalami gerakan dengan tipe pada Gambar 3.6 setiap 1,0178 detik. Perilaku struktur tersebut dapat dilihat dengan cara Run - Start Animation.

Animasi yang telah dijalankan dapat dilihat bahwa struktur tersebut dominan mengalami translasi (tanpa rotasi) pada arah Y pada Mode 1. Berarti struktur tersebut mempunyai kekakuan yang cukup.

Waktu getar gedung pada Mode 2 ditunjukkan pada Gambar 3.7 berikut.

Gambar 3.7. Waktu Getar Struktur Mode 2 (arah X) dengan T2 = 1,0173 detik

Waktu getar struktur pada Mode 2 (Tcx) pada arah X adalah sebesar 1,0173 detik, berarti

struktur gedung kemungkinan akan mengalami gerakan dengan tipe pada Gambar 3.7 setiap 1,0173 detik.

Nilai waktu fundamental struktur awal bangunan (Tc) yang didapatkan dari hasil analisis

model program struktur dibatasi tidak boleh melebihi hasil koefisien untuk batasan atas pada perioda yang dihitung (Cu) dari Tabel 14 SNI Gempa 2012 dan perioda fundamental

(11)

Tabel 3.8. Koefisien Batas Atas Periode yang Dihitung

Parameter percepatan respons spektral desain

Koefisien Cu pada 1 detik, SD1 ≥ 0,4 1,4 0,3 1,4 0,2 1,5 0,15 1,6 ≤ 0,1 1,7

Dari perhitungan yang telah dilakukan didapatkan nilai SD1 sebesar 0,462 g dan Ta 0,983

detik. maka besarnya periode maksimum adalah sebagai berikut : Tmaks = Cu x Ta

= 1,4 x 0,983 = 1,376 detik.

Kontrol batasan waktu getar : Tcx < Tmaks

1,0173 < 1,376 detik → OK, batasan periode terpenuhi.

Tcy < Tmaks

1,0178 < 1,376 detik → OK, batasan periode terpenuhi.

Besarnya waktu getar untuk setiap mode bisa diketahui dengan cara Run

_–

Dispay

_–

Show Tables

_–

Analysis Result

_–

Modal Information

_–

Building Modal Information

_–

Modal Participating Mass Ratios.

(12)

Gambar 3.8. Besarnya Waktu Getar Struktur untuk Setiap Mode

Selisih antar periode getar pada setiap mode ditunjukkan pada Tabel 3.9 sebagai berikut :

Tabel 3.9. Perhitungan Selisih Periode (ΔT) setiap Mode Mode Period (T) Δ T (%) 1 1.017847 0.05 2 1.017311 4.34 3 0.973154 66.93 4 0.321823 0.16 5 0.321323 4.76 6 0.306042 41.81 7 0.178083 0.65 8 0.176924 4.02 Keterangan :

ΔT : Selisih periode/ waktu getar yang dihitung dengan cara = (T1 – T2) / T1 x 100%

dan seterusnya.

Jika periode stuktur melebihi batas periode maksimum yang disyaratkan, maka struktur bisa diubah konfigurasinya, atau dengan memperkecil massa (m) dan memperbesar penampang untuk menambah nilai kekakuan (k).

(13)

3.1. Gempa Statik Ekuivalen

Beban gempa statik ekuivalen adalah penyederhanaan dari perhitungan beban gempa yang sebenarnya, dengan asumsi tanah dasar dianggap tetap (tidak bergetar), sehingga beban gempa diekuivalensikan menjadi beban lateral statik yang bekerja pada pusat massa struktur tiap lantai bangunan.

Perhitungan gempa statik ekuivalen dapat dilakukan secara otomatis dengan Auto Lateral Loads dan secara manual dengan cara menginput besarmya beban gempa ke pusat massa struktur tiap lantai. Ilustrasi dari perencanaan gempa dengan metode statik ekuivalen ditunjukkan pada Gambar 3.9 berikut.

Gambar 3.9. Ilustrasi dari Analisis Gempa dengan Metode Statik Ekuivalen

Tahap perhitungan gempa statik ekuivalen adalah sebagai berikut.

a. Menghitung Berat Struktur

Berat gedung (W) akibat berat sendiri secara otomatis dapat dihitung dengan ETABS dengan cara menyeleksi luasan masing- masing lantai, kemudian Assign

_–

Group Names sesuai pada Gambar 3.10 berikut.

(14)

Gambar 3.10. Pembuatan Group pada Tiap Lantai untuk Mengetahui B erat Gedung

Setelah masing- masing lantai dibuat Group, berat sendiri gedung pada setiap lantai dapat diketahui dengan cara Display

_–

Show Tables

_–

Building Data

_–

Groups

_–

Groups Masses and Weights, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.11 berikut.

Gambar 3.11. Berat dan Massa Bangunan Tiap Lantai

Berat gedung tambahan seperti plesteran, dinding, keramik, dll harus dihitung secara manual ditambah dengan 30% beban hidup.

(15)

Beban Mati Tambahan

▪ Beban Mati Tambahan Plat Lantai 1 sampai 6 (Luas = 1365,12 m2) Beban mati yang bekerja pada plat lantai gedung meliputi :

Beban pasir setebal 1 cm = 0,01 x 16 = 0,16 kN/m2 Beban spesi setebal 3 cm = 0,03 x 22 = 0,66 kN/m2 Beban keramik setebal 1 cm = 0,01 x 22 = 0,22 kN/m2 Beban plafon dan penggantung = 0,2 kN/m2

Beban Instalasi ME = 0,25 kN/m2

Beban mati pada plat lantai 1-6 = 1,49 kN/m2x Luas lantai = 1,49 x 1365,12 = 2034,03 kN.

Beban mati yang bekerja pada balok meliputi :

Beban dinding bata 3,7 m panjang total 331,2 m = 2,5 x 3,7 x 331,2 = 3063,6 kN. Beban dinding partisi 1,5 m panjang tot al 158,4 m = 0,2 x 2 x 158,4 = 47,52 kN.

Total beban mati pada plat lantai 1-6

WD = 2034,03 + 3063,6 + 47,52 = 5145,15 kN

▪ Beban Mati Tambahan pada Plat Lantai 7 (Luas = 898,56 m2) Berat waterproofing aspal tebal 2 cm = 0,02 x 14 = 0,28 kN/m2 Berat plafon dan penggantung = 0,2 kN/m2

Berat Instalasi ME = 0,25 kN/m2

Total beban mati pada plat atap = 0,73 kN/m2 x Luas lantai = 0,73 x 898,56 = 655,95 kN.

▪ Beban Mati Tambahan pada Plat Atap (Luas = 34,56 m2) Berat waterproofing aspal tebal 2 cm = 0,02 x 14 = 0,28 kN/m2 Berat plafon dan penggantung = 0,2 kN/m2

Berat Instalasi ME = 0,25 kN/m2

Total beban mati pada plat atap = 0,73 kN/m2 x Luas lantai = 0,73 x 34,56 = 25,23 kN.

(16)

Beban Hidup

▪ Beban Hidup pada Lantai 1 sampai 6 (Luas = 1365,12 m2)

Beban hidup yang bekerja pada untuk Gedung perkantoran adalah 2,5 kN/m2. Total beban hidup pada plat lantai 1-6 = 2,5 kN/m2 x Luas lantai

= 2,5 x 1365,12 = 3412,8 kN. Reduksi beban hidup sebesar 25 % = 0,25 x 3412,8 = 853,2 kN

▪ Beban Hidup pada Lantai 7 (Luas = 898,56 m2)

Beban hidup yang bekerja pada untuk atap Gedung adalah 1 kN/m2. Total beban hidup pada plat lantai 7 = 1 kN/m2 x Luas lantai

= 1 x 898,56 = 898,56 kN. Reduksi beban hidup sebesar 25 % = 0,25 x 898,56 = 224,64 kN

▪ Beban Hidup pada Lantai Atap (Luas = 34,56 m2)

Beban hidup yang bekerja pada untuk atap Gedung adalah 1 kN/m2. Beban hidup pada plat lantai atap = 1 kN/m2 x Luas lantai

= 1 x 34,56 = 34,56 kN.

Beban reaksi akibat lift, R1 = 47 kN ; R2 = 59 kN.

Reduksi beban hidup sebesar 25 % = (0,25 x 34,56) + 2 x (47 + 59) = 220,64 kN

Berat struktur yang digunakan dalam perhitungan gempa berdasarkan SNI Gempa 1726-2012 Pasal 7.7.2 adalah beban mati sendiri struktur, beban mati tambahan, dan beban hidup tereduksi 30% seperti ditunjukkan pada Tabel 3.10 berikut :

(17)

Tabel 3.10. Berat Struktur Gedung

Lantai Beban Mati Beban Hidup Berat Beban A plat L dinding L Partisi Tambahan (kN) Tereduksi (kN) Sendiri (kN) Total (kN) ( m2) ( m ) ( m )

1 _5145.15 _853.20 _4901.18 _10899.53 _1365.12 _331.20 _158.40 2 _5145.15 _853.20 _4803.73 _10802.08 _1365.12 _331.20 _158.40 3 _5145.15 _853.20 _4803.73 _10802.08 _1365.12 _331.20 _158.40 4 _5145.15 _853.20 _4803.73 _10802.08 _1365.12 _331.20 _158.40 5 _5145.15 _853.20 _4803.73 _10802.08 _1365.12 _331.20 _158.40 6 _5145.15 _853.20 _4803.73 _10802.08 _1365.12 _331.20 _158.40 7 _655.95 _224.64 _4089.83 _4970.42 _898.56 _0.00 _0.00 Atap _25.23 _220.64 _484.49 _730.36 _34.56 _0.00 _0.00 Beban Total 31552.07 5564.48 33494.16 70610.71

b. Menghitung Koefisien Respons Seismik

Koefisien respons seismic dihitung berdasarkan SNI Gempa 1726- 2012 Pasal 7.8.1.1

V = Csx W g I R S C e DS s 0,154 5 , 1 8 823 , 0

_





























Keterangan :

Cs = koefisien respons seismic W = berat seismic efektif

SDS= parameter percepatan spectrum respon desain dalam rentang periode pendek

seperti yang ditentukan dalam SNI Gempa 1726- 2012 Pasal 7.8.1.1

Ie = faktor keutamaan gempa seperti yang ditentukan dalam SNI Gempa 1726- 2012

Pasal 4.1.2.

Berdasarkan SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 7.8.1.1 nilai koefisien respon seismik tidak boleh kurang dari :

Csmin = 0,044 SDS Ie ≥ 0,01

= 0,044 x 0,823 x 1,5 ≥ 0,01

(18)















e D maks I R T S Cs 1 1,0173 g g I R T S X Cs e x D maks 0,0851 5 , 1 8 0173 , 1 462 , 0 1































g g I R T S Y Cs e y D maks 0,0851 5 , 1 8 0178 , 1 462 , 0 1































c. Menghitung Gaya Geser Dasar

Perhitungan nilai gaya geser dalam arah yang ditetapkan dihitung berdasarkan SNI Gempa 1726 – 2012 Pasal 7.8.1 sebagai berikut:

Vx = Csx x W = 0,0851 x 70610,71= 6008,97 kN.

Vy = Csy x W = 0,0851 x 70610,71= 6008,97 kN.

d. Menghitung Distribusi Beban Gempa

Perhitungan gaya gempa menggunakan persamaan sesuai SNI gempa 03 -1726-2014 Pasal 7.8.3 sebagai berikut : Fx = Cvx x V = V h w h w n i k i i k x x . 1



 Dimana :

Cvx = faktor distribusi vertikal

V = gaya geser dasar (kN)

Wi dan wx = berat seismik efektif total struktur di tingkat i atau x

hi dan hx = tinggi dari dasar sampai tingkat i atau x (m)

k = exponen yang terkait dengan periode struktur T ≥ 2,5 , nilai k = 2

(19)

Distribusi beban gempa yang bekerja pada struktur ditunjukkan pada Tabel 3.11 berikut.

Tabel 3.11. Perhitungan Gaya Gempa Tiap Lantai

Tingkat Lantai Beban Total (kN) h (m) _{W x h}k

(kN) Fx (kN) Fy (kN) Lantai 1 10899.53 3.90 165781.79 52.17 53.65 Lantai 2 10802.08 7.60 623928.24 196.35 201.91 Lantai 3 10802.08 11.30 1379317.83 434.08 446.36 Lantai 4 10802.08 15.00 2430468.41 764.88 786.52 Lantai 5 10802.08 18.70 3777379.98 1188.75 1222.40 Lantai 6 10802.08 22.40 5420052.56 1705.71 1753.98 Lantai 7 4970.42 26.10 3385897.63 1065.55 1095.71 Atap 730.36 29.80 648586.05 204.11 209.89 Σ Wt = 70610.71 Σ W x Z = 17831412.492

Simulasi arah pengaruh gempa rencana yang sembarang terhadap struktur gedung harus ditinjau dalam arah utama dianggap penuh (100%) dan 30% untuk arah tegak lurusnya.

Beban gempa yang diinput pada 2 arah tersebut sebagai antisipasi datangnya gempa dari arah yang tidak terduga, misalnya dari arah 15°, 30°, 45°, dll. Besarya beban gempa yang diinput ke pusat massa ditunjukkan pada Tabel 3.12 berikut.

Tabel 3.12. Perhitungan Gaya Gempa arah X dan Y

Tingkat Lantai

Perhitungan gempa 100% arah yang ditinjau dan 30% arah tegak lurus Fx (kN) 30% Fx (kN) Fy (kN) 30% Fy (kN) Lantai 1 52.17 15.65 53.65 _16.09 Lantai 2 196.35 58.91 201.91 _60.57 Lantai 3 434.08 130.22 446.36 _133.91 Lantai 4 764.88 229.46 786.52 _235.96 Lantai 5 1188.75 356.63 1222.40 _366.72 Lantai 6 1705.71 511.71 1753.98 _526.20 Lantai 7 1065.55 319.67 1095.71 _328.71 Atap 204.11 61.23 209.89 _62.97

(20)

e. Menentukan Eksentrisitas Rencana (ed)

Berdasarkan SNI Gempa 1726- 2002 pasal 5.4.3 disebutkan bahwa : Antara pusat massa dan pusat rotasi lantai tingkat harus ditinjau suatu eksentrisitas rencana ed. Apabila

ukuran horisontal terbesar denah struktur gedung pada lantai tingkat itu, diukur tegak lurus pada arah pembebanan gempa dinyatakan dengan ‘ b’, maka eksentrisitas rencana ed

harus ditentukan sebagai berikut :

untuk 0 < e  0,3 b , maka ed = 1,5 e + 0,05 atau ed = e – 0,05 b

Nilai dari keduanya dipilih yang pengaruhnya paling menentukan untuk unsur atau subsistem struktur gedung yang ditinjau, dimana eksentrisitas (e) adalah pengurangan antara pusat massa dengan pusat rotasi. Nilai pusat massa dan rotasi bangunan dapat dicari pada ETABS dengan cara Run

_–

Display

_–

Show Tables Draw Point Objects

_–

Analysis Results

_–

Building Output

_–

Center Mass Rigidity yang ditunjukkan pada

Gambar 3.12 berikut.

(21)

Besarnya eksentrisitas rencana (ed) tiap lantai dihitung pada Tabel 3.13 berikut :

Tabel 3.13. Perhitungan Eksentrisitas Rencana (ed) Tiap Lantai

Lantai Pusat Massa (m) Pusat Rotasi (m) ed = 1,5e + 0,05b Koordinat pusat massa (m)

X Y X Y X Y X Y 1 32.4 10.793 32.4 10.671 1.08 1.26 31.32 9.408 2 32.4 10.794 32.4 10.599 1.08 1.37 31.32 9.227 3 32.4 10.794 32.4 10.566 1.08 1.42 31.32 9.144 4 32.4 10.794 32.4 10.552 1.08 1.44 31.32 9.109 5 32.4 10.794 32.4 10.544 1.08 1.46 31.32 9.089 6 32.4 10.794 32.4 10.54 1.08 1.46 31.32 9.079 7 29.424 9.63 32.4 10.539 -3.38 -0.28 29.02 10.823 Atap 32.124 5.667 32.389 9.442 0.68 -4.58 31.71 4.860

Hasil perhitungan eksentrisitas rencana (ed), digunakan nilai edyang paling berpengaruh =

1,5 e + 0,05 b. Besarnya eksentrisitas tersebut dapat diinput ke ETABS dengan cara Define

_–

Static Load Case

_–

Pilih Gempa EQx atau EQy – Modify Lateral Load

–

Override.

Pada SNI Gempa 2002 Pasal 5.4.1 disebutkan bahwa titik tangkap beban gempa statik dan dinamik adalah pada pusat massa. Untuk mengetahui koordinat titik pusat massa tersebut dapat dilakukan dengan cara mengurangi pusat rotasi dengan eksentrisitas rencana (ed).

Perhitungan koordinat pusat massa ditunjukkan dalam Tabel 3.14 berikut.

Tabel 3.14. Koordinat Pusat Massa pada Tiap Lantai

Lantai Pusat Massa (m) Pusat Rotasi (m) ed = 1,5e + 0,05b (m) Koordinat pusat massa (m)

X Y X Y X Y X Y 1 32.4 10.793 32.4 10.671 1.08 1.26 31.32 9.408 2 32.4 10.794 32.4 10.599 1.08 1.37 31.32 9.227 3 32.4 10.794 32.4 10.566 1.08 1.42 31.32 9.144 4 32.4 10.794 32.4 10.552 1.08 1.44 31.32 9.109 5 32.4 10.794 32.4 10.544 1.08 1.46 31.32 9.089 6 32.4 10.794 32.4 10.54 1.08 1.46 31.32 9.079 7 29.424 9.63 32.4 10.539 -3.38 -0.28 29.02 10.823 Atap 32.124 5.667 32.389 9.442 0.68 -4.58 31.71 4.860

Adanya perbedaan letak dinding yang tidak beraturan, perbedaan dimensi struktur antar lantai yang berbeda, dll menyebabkan letak titik pusat massa setiap lantai pun berbeda- beda. Koordinat pusat massa yang telah diketahui tersebut, kemudian diinput ke ETABS

(22)

Gambar 3.13. Koordinat Pusat Massa pada Lantai 1

Gambar 3.14. Koordinat Pusat Massa pada Lantai 2

Input koordinat pusat massa pada lantai berikutnya (lantai 3 sampai lantai atap) juga dilakukan dengan cara yang sama.

f. Input Beban Gempa Statik

Perhitungan beban gempa statik ekuivalen scara manual dilakukan dengan cara menginput beban gempa nominal statik ekuivalen Fi pada pusat massa tiap lantai gedung. Agar gempa statik dapat diinput secara manual, maka definisi dari beban gempa harus diubah dulu dengan cara Define

_–

Static Load Cases

_–

Pilih Load Eqx dan Eqy

_–

None, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.15 sebagai berikut.

(23)

Gambar 3.15. Pendefinisian Beban Gempa Statik secara Manual

g. Input Beban Gempa Statik Ekuivalen

Pada SNI Gempa 2002 Pasal 5.4.1 disebutkan bahwa titik tangkap beban gempa statik dan dinamik adalah pada pusat massa. Jadi gaya gempa lateral ekuivalen (Fx dan Fy) yang telah dihitung pada tersebut diinput ke koordinat pusat massa bangunan tiap lantai dengan cara klik koordinat pusat massa, kemudian Assign

_–

Joint/ Point Loads

_–

Force

_–

Load Case Name EQ X / EQY seperti ditunjukkan pada Gambar 3.16.

(24)

Gambar 3.17. Input Beban Gempa arah Y (EQY) pada Lantai 1

Catatan :

▪ Input beban gempa lantai berikutnya dapat diinput dengan cara yang sama.

▪ Perhitungan gempa statik ekuivalen bisa dilakukan dengan cara manual atau otomatis, tergantung dari konfigurasi struktur dan denah gedung.

Penyatuan beban gempa yang bekerja dengan elemen Gedung harus disatukan dengan diafragma dengan cara Klik luasan plat pada lantai, kemudian Assign

_–

Joint/ point

_–

Diafragms

_–

Add New Diafragms ditujukkan pada Gambar 3.18 berikut.

(25)

Elemen lantai yang didefinisikan sebagai diafragma ditunjukkan pada Gambar 3.19 berikut

Gambar 3.19. Elemen Plat di Setiap Lantai yang Bekerja sebagai Diafragma

3.2. Gempa Dinamik Respons Spektrum

Analisis beban gempa dinamik respons spektrum ditentukan oleh percepatan gempa rencana dan massa total struktur. Dalam analisis struktur terhadap beban gempa dinamik, massa bangunan sangat menentukan besarnya gaya inersia akibat gempa. Maka massa tambahan yang diinput pada ETABS meliputi massa akibat beban mati tambahan dan beban hidup yang direduksi dengan faktor reduksi 0,3 (sesuai fungsi gedung, lihat Tabel 2.4).

Massa akibat berat sendiri ( self weight ) elemen struktur sudah dihitung secara otomatis oleh program. Jadi hanya perlu input massa tambahan (berupa plesteran, dinding, keramik, dll)

(26)

Gambar 3.20. Input Massa Beban Mati Tambahan (Dead) dan Beban Hidup Tereduksi

a. Input Respons Spektrum Gempa Rencana

Desain gempa dinamik respons spektrum disusun berdasarkan respons t erhadap percepatan tanah ( ground acceleration) hasil rekaman gempa. Desain kurva respons spektrum untuk zona gempa 3 dengan kondisi tanah sedang yang telah diinput ditunjukkan pada Gambar 3.21 berikut.

(27)

Input data kurva spektrum gempa rencana kedalam ETABS dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu : input manual ke program ETABS dan input otomatis.

Input otomatis nilai spektrum gempa dapat dilakukan dengan cara mencopy data spektrum dari Excel ke notepad kemudian dimasukkan ke ETABS dengan cara Define

_–

Response Spectrum Functions

_–

Spectrum From File

_–

Add New Spectrum seperti ditunjukkan pada Gambar 3.22 sebagai berikut.

(28)

Gambar 3.23. Input Otomatis Kurva Response Spectrum dengan Spectrum From File

b. Menentukan Tipe Analisis Ragam Respons Spektrum

Penentuan tipe ragam respons spektrum mengacu SNI Gempa 03

-

1726-2002 Pasal

7.2.2

sebagai beriku :

• CQC (Complete Quadrati c Combin atio n)

Jika struktur gedung memiliki waktu getar alami yang berdekatan atau selisih nilainya kurang dari 15%,

• SRSS (Squar e Root of the Sum of Squares )

Jika struktur gedung memiliki waktu getar alami yang berjauhan.

Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan pada Tabel 3.9 terlihat bahwa waktu getar struktur ada yang melebihi 15%, maka digunakan kombinasi ragam spektrum SRSS.

Input spectrum case dilakukan dengan cara Define

_–

Response Spectrum Case

_–

Add New Spectrum. Data yang harus diinput adalah sebagai berikut :

• Redaman struktur beton (damping ) = 0,05

Merupakan perbandingan redaman struktur beton dengan redaman kritis = 0,05. • Input Response Spectra

(29)

Faktor reduksi gempa (R) = 8 (untuk daktalitas penuh)

Faktor skala gempa arah X = (G x I)/ R = 9,81 x 1,5/ 8 = 1,839 Faktor skala gempa arah Y = 30% x Gempa arah X = 0,346

Response Spectrum Case Data dengan ETABS ditunjukkan pada Gambar 3.24 berikut :

(30)

Gambar 3.25. Response Spectrum Case Gempa Arah Y (RSPY

c. Kontrol Partisipasi Massa

Berdasarkan SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 7.2.1 disebutkan bahwa jumlah ragam vibrasi yang ditinjau dalam penjumlahan respons harus menghasilkan partisipasi massa minimum 90%. Besarnya partisipasi massa pada struktur dapat diketahui dengan cara Run

–

Display

–

Show Tables

–

Analysis Result

–

Modal Information

–

Building Modal

Information Table Modal Participating Mass Ratio ditunjukkan pada Gambar 3.26 berikut.

(31)

Gambar 3.26. Nilai Partisipasi Massa untuk Arah X dan Y

d. Gaya Geser Dasar Nominal, V (Base Shear )

Pada SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 7.1.3 disebutkan bahwa : Nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana dalam suatu arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari 80% nilai respons ragam yang pertama. Bila respons dinamik struktur gedung dinyatakan dalam gaya geser dasar nominal V, seperti persamaan berikut :

Vdinamik > 0,8 Vstatik

Cara menampilkan base shear akibat beban gempa statik dan dinamik dapat dilakukan dengan cara Run

_–

Display

_–

Show Table

_–

Pilih Load Case untuk EQ x , EQ y, RSP x , RSP y,

(32)

Gambar 3.28. Seleksi Load Case untuk Perhitungan Base Shear

Agar seleksi data dapat dipilih dengan lebih muda, Load Case bisa dipilih satu per satu. Mulai dari EQx, EQy,RSPx, RSPy,THx dan THy. Jumlah base shear untuk masing- masing

gempa dijumlahkan seperti ditunjukkan pada Tabel 3.15 berikut.

Tabel 3.15. Besarnya Gaya Geser Dasar (Base Shear) Nominal untuk Masing- masing Gempa

Tipe Beban Gempa FX FY 80% Statik X 80% Statik Y Statik Eqx -13825.8 -1018.57 -11060.63 -814.86

Eqy -908.41 -14019.4 - 726.73 - 11215.52 Dinamik RSPx 5769.08 1736.83

RSPy 5587.14 9925.02

Hasil nilai dari Tabel 3.15 tersebut dapat disimpulkan persyaratan gaya geser gempa dinamik belum terpenuhi (Vdinamik < 0,8 Vstatik ), maka besanya Vdinamik harus dikalikan

nilainya dengan faktor skala

dinamik V

statik V

0,8 _.

Faktor Skala Gempa Dinamik Respon Spektrum :

▪ Arah X = 5769,08 11060,63 = 1,92. ▪ Arah Y = 9925,02 11215,52 = 1,13

(33)

Nilai faktor skala yang telah dikoreksi tersebut diinput ke ETABS dengan cara Define