BAB I
BAB I
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
Perencanaan struktur bangunan tahan gempa bertujuan untuk mencegah terjadinya Perencanaan struktur bangunan tahan gempa bertujuan untuk mencegah terjadinya keruntuhan struktur yang dapat berakibat fatal pada saat terjadi gempa. Kinerja struktur pada keruntuhan struktur yang dapat berakibat fatal pada saat terjadi gempa. Kinerja struktur pada waktu menerima beban gempa dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
waktu menerima beban gempa dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1.
1. Akibat gempa ringan, struktur bangunan tidak boleh mengalami kerusakan baik padaAkibat gempa ringan, struktur bangunan tidak boleh mengalami kerusakan baik pada elemen strukturalnya maupun pada elemen non-strukturalnya.
elemen strukturalnya maupun pada elemen non-strukturalnya. 2.
2. Akibat gempa sedang, elemen struktural bangunan tidak boleh rusak tetapi elemen non-Akibat gempa sedang, elemen struktural bangunan tidak boleh rusak tetapi elemen non-strukturalnya boleh mengalami kerusakan ringan namun struktur bangunan masih dapat strukturalnya boleh mengalami kerusakan ringan namun struktur bangunan masih dapat digunakan.
digunakan. 3.
3. Akibat gempa besar, baik elemen struktural maupun elemen non-struktural bangunanAkibat gempa besar, baik elemen struktural maupun elemen non-struktural bangunan akan mengalami kerusakan, tetapi struktur bangunan tidak boleh runtuh.
akan mengalami kerusakan, tetapi struktur bangunan tidak boleh runtuh. Menurut SEAOC
Menurut SEAOC Vision 2000 (Fema Vision 2000 (Fema 451, 2006), 451, 2006), gempa sedang ditetapkan gempa sedang ditetapkan sebagaisebagai gempa dengan kemeungkinan terlampaui sebesar 50 % dalam rentang umur layan bangunan gempa dengan kemeungkinan terlampaui sebesar 50 % dalam rentang umur layan bangunan 50 tahun, yaitu gempa dengan periode ulang 75 tahun atau gempa yang kadang-kadang 50 tahun, yaitu gempa dengan periode ulang 75 tahun atau gempa yang kadang-kadang terjadi. Sedangkan gempa besar ditetapkan sebagai gempa dengan kemungkinan terlampaui terjadi. Sedangkan gempa besar ditetapkan sebagai gempa dengan kemungkinan terlampaui sebesar 10 % dalam rentang umur layan bangunan 50 tahun yaitu gempa dengan periode sebesar 10 % dalam rentang umur layan bangunan 50 tahun yaitu gempa dengan periode ulang 500 tahun atau gempa yang jarang terjadi.
ulang 500 tahun atau gempa yang jarang terjadi.
Berdasarkan filosofi desain yang ada (Fema 451, 2006), tingkat kinerja struktur Berdasarkan filosofi desain yang ada (Fema 451, 2006), tingkat kinerja struktur bangunan
bangunan akibat akibat gempa gempa rencana rencana adalahadalah life safetylife safety yaitu walaupun struktur bangunan dapat yaitu walaupun struktur bangunan dapat mengalami tingkat kerusakan yang cukup parah namun keselamatan penghuni dapat terjaga mengalami tingkat kerusakan yang cukup parah namun keselamatan penghuni dapat terjaga karena struktur bangunan tidak sampai runtuh. Secara umum, respon struktur gedung yang karena struktur bangunan tidak sampai runtuh. Secara umum, respon struktur gedung yang baik
baik terhadap terhadap gempa gempa kuat kuat (gempa (gempa yang lebih yang lebih besar besar dari dari gempa gempa rencana) rencana) ditetapkan ditetapkan sebagaisebagai kemampuan suatu struktur gedung untuk mengalami simpangan pasca elastic yang besar kemampuan suatu struktur gedung untuk mengalami simpangan pasca elastic yang besar secara berulang kali dan bolak-balik akibat beban gempa diatas beban gempa yang secara berulang kali dan bolak-balik akibat beban gempa diatas beban gempa yang mengakibatkan terjadinya pelelehan signifikan pertama. Sambil mempertahankan kekuatan mengakibatkan terjadinya pelelehan signifikan pertama. Sambil mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang cukup, sehingga struktur gedung tersebut tetap berdiri, walaupun sudah dan kekakuan yang cukup, sehingga struktur gedung tersebut tetap berdiri, walaupun sudah berada
berada dalam dalam kondisi kondisi di di ambang ambang keruntuhan. keruntuhan. Untuk Untuk dapat dapat mencapai mencapai hal hal ini, ini, elemen-elemenelemen-elemen struktur bangunan yang mengalami respon pasca elastik harus memiliki tingkat daktilitas struktur bangunan yang mengalami respon pasca elastik harus memiliki tingkat daktilitas perpindahan yang memadai.
perpindahan yang memadai.
Model yang dianalisis adalah gedung Graha Pena Makasar dengan fungsi bangunan Model yang dianalisis adalah gedung Graha Pena Makasar dengan fungsi bangunan sebagai kampus (ruang kuliah), sedangkan jenis tanah yang di gunakan yaitu tanah lunak. sebagai kampus (ruang kuliah), sedangkan jenis tanah yang di gunakan yaitu tanah lunak. Pemodelan dan analisis
BAB II
SPESIFIKASI TEKNIS DAN PEMODELAN STRUKTUR
2.1. Data Bangunan
Prototipe bangunan yang dianalisis memilik kriteria sebagai berikut : a. Nama banguan : Graha Pena Makasar
b. Fungsi bangunan : Gedung perkuliahan (kampus) c. Jenis tanah : Tanah lunak
d. Tinggi bangunan
Lantai 1 : 5,0 m
Lantai 2 – 6 : 4,5 m Lantai 7 – 17 : 4,0 m
Spesifikasi struktur beton bertulang yang digunakan yaitu sebagai berikut : a. Beton
Mutu beton (f’c) = 30 MPa
Modulus elastis (Ec) = 4700 √ 30 = 25743 Mpa b. Baja tulangan
Baja U 24 untuk besi tulangan P ≤ 12, fy = 240 MPa. Baja U 40 untuk besi tulangan D > 13, fy = 400 MPa.
2.2. Standar Peraturan Struktur yang Digunakan
Standar peraturan struktur yang digunakan yaitu mengacu pada :
a. Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1727-1987). b. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung dan Non Gedung
(SNI 1726-2012).
c. Persyaratan Beton Struktural Untuk Gedung (SNI 2847-2013).
Untuk hal-hal yang tidak diatur dalam peraturan dan standar di atas dapat mengacu pada peraturan-peraturan dan standar berikut :
a. Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-95). b. Uniform Building Code (UBC).
2.3. Pembebanan
Secara umum, beban direncanakan sesuai dengan Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1727-1987).
Beban mati pada struktur bangunan (kolom, balok, plat lantai, dan dinding geser) akan dihitung otomatis oleh software CSI ETABS V.13.1, sedangkan beban hidup dan beban mati tambahan yang direncanakan adalah sebagai berikut :
a. Beban hidup (LL)
Beban hidup yang direncanakan yaitu sebagai berikut : - Lantai 1 – 16 (ruang perkuliahan) = 250 kg/2
- Lantai atap = 100 kg/2
b. Beban mati (DL) tambahan
Beban mati tambahan yang direncanakan sesuai yaitu sebagai berikut :
- Lantai 1 – 16 - Lantai atap
Plester = 53 kg/2 Plester = 53 kg/2
Keramik = 24 kg/2 Beban WP = 5 kg/2
Plafon dan Ducting AC = 25 kg/2 Plafon = 25 kg/2 Beban M/E = 25 kg/2 + Beban M/E = 25 kg/2 +
127 kg/2 108 kg/2
c. Beban dinding
Beban dinding pada sisi luar bangunan yang direncanakan yaitu sebagai berikut : - Dinding lantai 1 (5,0 m) = (5,0 – 0,6) x 250 = 1100 kg/′
- Dinding lantai 2 (4,5 m) = (4,5 – 0,8) x 250 = 925 kg/′ - Dinding lantai 3-6 (4,5 m) = (4,5 – 0,6) x 250 = 975 kg/′ - Dinding lantai 7-16 (4,0 m) = (4,0 – 0,6) x 250 = 850 kg/′ d. Beban tandon air
Beban tendon air yang bekerja pada atap bangunan yaitu sebagai berikut : - Berat sendiri Tandon air = 62,7 kg/2
- Plester = 53 kg/2
- Keramik = 25 kg/2 +
139,7 kg/2 e. Beban lift
Beban lift yang bekerja yaitu sebagai berikut : - Berat sendiri mesin lift P1 = 800 kg - Beban hidup (maks 10 orang) = 800 kg + - Beban akibat gaya reaksi lift P = 1600 kg
2.4. Pemodelan Struktur Bangunan
Pemodelan dan analisis struktur menggunakan software CSI ETABS V.13.1.1. Secara umum model rencana yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 1, Gambar 2, Gambar 3, dan Gambar 4 di bawah ini :
Gambar 1. Denah lantai 1 Gambar 2. Denah lantai atap
BAB III
ANALISIS
3.1. Penentuan Parameter Gaya Gempa
Berdasarkan Tabel 9 SNI 1726 : 2012 untuk parameter struktur penahan gaya gempa Sistem Rangka Beton Bertulang Pemikul Momen Khusus (SRPMK) diperoleh R = 8 ; Ω = 3 ; dan Cd = 5,5.
3.2. Penentuan Prosedur Analisis Gaya Lateral
Berdasarkan konsep SNI 1726 : 2012 pasal 6.5., pasal 4.1.2., pasal 7.5.4 dan pasal 7.6 tentang prosedur analisis gaya gempa yang boleh dilakukan dan melihat kategori desain seismik bahwa 0,75 harus ditetapkan sebagai struktur dengan kategori desain seismik E.
Struktur yang berkategori risiko IV ( jenis perkuliahan) dengan faktor keutamaan gempa I = 1,5 yang berlokasi dimana parameter respons spektral percepatan terpetakan pada perioda 1 detik S1= 1,1 lebih besar dari 0,75 dan Ss = 1,3 harus ditetapkan sebagai
struktur dengan kategori desain seismik yaitu E. Analisis statik ekivalen (ELF) tidak dijinkan untuk kategori desain seismik E, maka prosedur analisis yang di ijinkan dan digunakan untuk analisis gaya gempa lateral yaitu :
a. Analisis Respon Spektrum (RSA), dan b. Analisis Riwayat Waktu (THA)
3.3. Analisis Parameter Percepatan Desain
- Data gempa yang diperoleh dari soal yang telah ditentukan : Ss = 1,3 ; dan S1 = 1,1. - Berdasarkan tabel 4 dan tabel 5 SNI 1726 : 2012 diperoleh :
SE (tanah lunak) = Ss > 1,25 diperoleh Fa = 0,9 S1 > 0,50 diperoleh Fv = 2,4
- Berdasarkan SNI 1726 : 2012 halaman 21 persamaan (5) dan persamaan (6), maka : SMS = Fa x Ss = 0,9 x 1,3 = 1,17
SM1 = Fv x S1 = 2,4 x 1,1 = 2,64 Sds = 2/3 x SMS = 2/3 x 1,17 = 0,78 Sd1 = 2/3 x SM1 = 2/3 x 2,64 = 1,76
Adapun grafik respon spektrum gempa rencana berdasarkan hasil perhitungan yang kemudian di input ke dalam software CSI ETABS V.13.1.1. seperti ditunjukan pada Gambar 5 dibawah ini :
Gambar 5. Grafik respon spektrum gempa rencana 3.4. DesainTi me H istory Analysis (THA)
Nilai respon spektrum tersebut harus dikalikan dengan suatu faktor skala (FS) yang besarnya = g x I/R dengan g = percepatan gravitasi (g = 9,81 m/det2).
FS = 9,81 x 1,5/8 = 1,84.
Analisis dinamik dilakukan dengan metode superposisi respon spektrum dengan mengambil respon maksimum dari 4 arah gempa yaitu 0°, 45°, 90°, dan 135°. Nilai redaman untuk struktur beton diambil, Damping = 0,05.
Digunakan number eigen NE = 3 dengan mass partisipation factor ≥ 90 % dengan kombinasi dinamis (modal combination) CQC dan directional combination SRSS.
Dalam analisis ini digunakan rekaman gerakan tanah akibat gempa yang diambil dari akselerogram gempa El-Centro N-S yang direkam pada tanggal 15 Mei 1940 dalam software CSI ETABS V.13.1.1. seperti ditunjukan pada Gambar 6 dibawah ini :
3.5. Asumsi Dalam Analisis Model Struktur
Pemodelan struktur selanjutnya dilakukan pada ETABS dengan ketentuan sebagai berikut :
1. Struktur dimodelkan secara 3 Dimensi menggunakan program bantu CSI ETABS V.13.1.1., dengan menganggap semua lantai adalah diafragma kaku terhadap arah lateral dan fleksible terhadap arah tegak lurus bidang ( flexible out-of-plane).
2. Struktur beton bertulang memperhitungkan penampang inersia retak sehingga momen inersia kolom sebesar 70%, momen inersia balok 35%, momen inersia pelat 25 %, dan momen inersia dinding geser 70 %.
3. Hubungan balok dan kolom dinggap kaku dengan rigidity factor 0,5. 4. Ujung kolom lantai bawah dimodelkan perletakan jepit sempurnah.
5. Elemen dinding tidak dimodelkan sehingga hanya di asumsikan beban terbagi merata.
3.6. Waktu Getar Alami Hasil Analisis
Hasil analisis waktu getar alami struktur dan modal partisipasi massa yang diperoleh dari ETABS selanjutnya di tabelkan sebagai berikut :
Tabel 1. Periode Alami dan Partisipasi Massa dalam arah X dan Y Penampang Utuh ( Full Dimension)
Period Sum UX Sum UY Period Sum UX Sum UY
sec sec 1 1.403 44.91% 0.22% 26 0.09 91.96% 92.17% 2 1.253 45.15% 47.42% 27 0.089 91.96% 92.17% 3 0.963 45.16% 49.85% 28 0.089 91.96% 92.17% 4 0.565 45.42% 54.59% 29 0.089 91.96% 92.17% 5 0.521 47.42% 54.73% 30 0.089 91.96% 92.17% 6 0.497 47.54% 55.24% 31 0.088 91.96% 92.17% 7 0.487 78.47% 55.93% 32 0.088 91.96% 92.17% 8 0.436 78.47% 55.93% 33 0.088 91.96% 92.17% 9 0.435 78.48% 55.94% 34 0.088 91.96% 92.17% 10 0.429 78.90% 80.04% 35 0.087 91.97% 92.18% 11 0.242 80.49% 80.06% 36 0.087 91.97% 92.18% 12 0.236 84.48% 80.16% 37 0.087 91.98% 92.18% 13 0.21 84.61% 85.35% 38 0.087 92.01% 92.18% 14 0.176 84.62% 85.46% 39 0.087 92.02% 92.19% 15 0.135 89.51% 85.78% 40 0.087 92.02% 92.19% 16 0.129 89.85% 89.82% 41 0.087 92.02% 92.19% 17 0.126 89.85% 90.31% 42 0.087 92.02% 92.19% 18 0.1 91.52% 90.45% 43 0.086 92.03% 92.20% 19 0.099 91.53% 90.54% 44 0.086 92.03% 92.20% 20 0.097 91.53% 90.54% 45 0.086 92.03% 92.20% 21 0.097 91.67% 90.66% 46 0.086 92.03% 92.20% 22 0.096 91.67% 90.72% 47 0.086 92.03% 92.20% 23 0.095 91.94% 92.14% 48 0.086 92.04% 92.20% 24 0.092 91.94% 92.14% 49 0.086 92.04% 92.20% 25 0.092 91.95% 92.17% 50 0.086 92.04% 92.20% Mode % Mode %
Tabel 2. Periode Alami dan Partisipasi Massa dalam arah X dan Y Penampang Retak (Crack Dimension)
Tabel 3. Perbandingan Periode Alami Penampang Utuh dan Penampang Retak
3.7. Analisis Respon Spektrum (RSA)
Hasil simpangan antar tingkat dari ETABS disajikan dalam tabel dan gambar di bawah ini :
Gambar 7. Story Displacement arah X
Period Sum UX Sum UY Period Sum UX Sum UY
sec sec 1 1.819 45.81% 0.70% 26 0.106 91.77% 90.99% 2 1.683 46.54% 46.87% 27 0.106 91.81% 92.04% 3 1.208 46.54% 49.20% 28 0.106 91.81% 92.04% 4 0.712 46.79% 53.19% 29 0.106 91.81% 92.04% 5 0.623 56.63% 53.19% 30 0.106 91.81% 92.04% 6 0.604 75.82% 54.22% 31 0.106 91.81% 92.04% 7 0.601 77.93% 54.37% 32 0.106 91.81% 92.04% 8 0.523 78.29% 79.09% 33 0.105 91.81% 92.06% 9 0.437 78.29% 79.09% 34 0.105 91.81% 92.06% 10 0.436 78.29% 79.09% 35 0.105 91.81% 92.06% 11 0.284 83.62% 79.15% 36 0.105 91.88% 92.07% 12 0.278 84.12% 79.28% 37 0.105 91.88% 92.07% 13 0.246 84.24% 85.34% 38 0.105 91.88% 92.07% 14 0.221 84.25% 85.35% 39 0.104 91.88% 92.07% 15 0.16 89.48% 85.53% 40 0.104 91.88% 92.07% 16 0.148 89.63% 90.16% 41 0.104 91.88% 92.07% 17 0.14 89.66% 90.16% 42 0.104 91.88% 92.08% 18 0.123 89.77% 90.44% 43 0.104 91.88% 92.08% 19 0.116 90.33% 90.46% 44 0.104 91.89% 92.14% 20 0.113 91.72% 90.59% 45 0.104 91.89% 92.15% 21 0.112 91.73% 90.63% 46 0.104 91.89% 92.15% 22 0.107 91.74% 90.77% 47 0.103 91.89% 92.17% 23 0.107 91.74% 90.78% 48 0.103 91.89% 92.17% 24 0.107 91.75% 90.80% 49 0.103 91.89% 92.17% 25 0.107 91.75% 90.81% 50 0.103 91.91% 92.21% Mode Mode % %
Etabs 2013 (penampang Utuh) 1.403 Etabs 2013 (penampang crack) 1.819
Metode Perhitungan Periode Alami
Periode alami (mode 1) sec
Gambar 8. Story Displacement arah Y
Tabel 4. Hasil perhitungan drift antar tingkat akibat gempa arah X
Tabel 5. Hasil perhitungan drift antar tingkat akibat gempa arah Y
hi Total Drift Stroty Drift Strory Drift * Cd Drift Ratio Syarat
(m) (m) (m) (m) (m) Drift story 17 4 0.0065 0.0003 0.00165 0.0150 OK story 16 4 0.0062 0.0011 0.00605 0.0150 OK story 15 4 0.0051 0.0002 0.0011 0.0150 OK story 14 4 0.0049 0.0007 0.00385 0.0150 OK story 13 4 0.0042 0.0008 0.0044 0.0150 OK story 12 4 0.0034 0.0006 0.0033 0.0150 OK story 11 4 0.0028 0.0008 0.0044 0.0150 OK story 10 4 0.002 0.0002 0.0011 0.0150 OK story 9 4 0.0018 0.0003 0.00165 0.0150 OK story 8 4 0.0015 0.0005 0.00275 0.0150 OK story 7 4 0.001 -0.003 -0.0165 0.0150 OK story 6 4.5 0.004 0.0012 0.0066 0.0169 OK story 5 4.5 0.0028 0.0017 0.00935 0.0169 OK story 4 4.5 0.0011 0.0003 0.00165 0.0169 OK story 3 4.5 0.0008 0.0005 0.00275 0.0169 OK story 2 4.5 0.0003 0.0002 0.0011 0.0169 OK story 1 5 0.0001 0.0001 0.00055 0.0188 OK Lantai
hi Total Drift Stroty Drift Strory Drift * Cd Drift Ratio Syarat
(m) (m) (m) (m) (m) Drift story 17 4 0.022 0.001 0.0055 0.0150 OK story 16 4 0.021 0.001 0.0055 0.0150 OK story 15 4 0.02 0.002 0.011 0.0150 OK story 14 4 0.018 0.0008 0.0044 0.0150 OK story 13 4 0.0172 0.0024 0.0132 0.0150 OK story 12 4 0.0148 0.0008 0.0044 0.0150 OK story 11 4 0.014 0.0015 0.00825 0.0150 OK story 10 4 0.0125 0.001 0.0055 0.0150 OK story 9 4 0.0115 0.0015 0.00825 0.0150 OK story 8 4 0.01 0.002 0.011 0.0150 OK story 7 4 0.008 -0.016 -0.088 0.0150 OK story 6 4.5 0.024 0.011 0.0605 0.0169 NO story 5 4.5 0.013 0.0035 0.01925 0.0169 NO story 4 4.5 0.0095 0.0035 0.01925 0.0169 NO story 3 4.5 0.006 0.002 0.011 0.0169 OK story 2 4.5 0.004 0.002 0.011 0.0169 OK story 1 5 0.002 0.002 0.011 0.0188 OK Lantai
3.8. Output Gaya
–
Gaya DalamHasil analisis gaya – gaya dalam dari software CSI ETABS V.13.1.1. disajikan dalam tabel di bawah ini :
Tabel 6. Gaya – gaya dalam pada balok
Tabel 7. Gaya – gaya dalam pada kolom
frame Story Beam V2 (sendi) V2 (luar sendi) T (maks) M3 (maks) M3 (min)
N N N-mm N-mm N-mm LT.6 B1706 Comb4 Max - - - 263,816,692.00 -LT.6 B1707 Comb4Min - - - - (204,397,488.00) LT.7 B2219 Comb3 Min - - (9,125,547.51) - -LT.6 B1707 Comb4 Min (212,152.40) (202,254.80) - - -LT.7 B2225 Comb4 Min (210,618.90) (188,747.86) - - -LT.3 B1974 Comb3 Min - - (8,908,717.55) - -LT.7 B2225 Comb6 Max - - - 347,952,536.00 -LT.7 B2225 Comb4Min - - - - (436,068,820.00) LT.5 B1976 Comb4 Min (324,177.29) (308,145.91) - - -LT.6 B2187 Comb3 Min - - (21,226,395.00) - -LT.5 B1976 Comb4 Max - - - 391,097,169.00 -LT.5 B2156 Comb4Min - - - - (492,652,587.00) LT.11 B2225 Comb4 Min (579,503.30) (556,937.22) - - -LT.10 B2277 Comb4 Min - - (96,612,631.00) - -LT.9 B2225 Comb6 Max - - - 1,152,355,238.00 -LT.11 B2225 Comb4 Min - - - - (1,361,321,179.00) LT.15 B2232 Comb4 Max 657,481.23 (543,528.28) - - -LT.16 B2269 Comb4 Max - - 88,748,639.29 - -LT.15 B2232 SPEX Y Max - - - 1,462,017,923.00 -LT.15 B2232 Comb4 Min - - - - (1,730,752,514.00) LT.11 B1725 Comb4 Min (67,120.32) (66,050.83) - - -LT.6 B1728 Comb3 Max - - 12,876,909.92 - -LT.10 B1725 SPEX Y Max - - - 104,290,326.00 -LT.11 B1725 Comb4Min - - - - (131,421,785.00) LT.10 B2230 Comb4 Max 88,172.63 (75,044.08) - - -LT.6 B1729 Comb3 Max - - 19,715,951.50 - -LT.10 B2230 SPEX Y Max - - - 228,173,340.00 -LT.10 B2230 Comb4Min - - - - (276,060,624.00) frame Story Beam V2 (sendi) V2 (luar sendi) T (maks) M3 (maks) M3 (min)
N N N-mm N-mm N-mm LT.6 B2063 Comb3 Max 1,382,838.98 1,332,941.78 - - -LT.6 B2063 Comb4 Min - - (172,407,172.00) - -LT.6 B2054 Comb3 Max - - - 2,625,147,761.00 -LT.6 B2054 Comb5Min - - - - (1,501,721,621.00) LT.2 B2054 Comb3 Min (787,182.18) (658,929.42) - - -LT.5 B2055 Comb4 Max - - 195,243,712.00 - -LT.2 B2054 Comb3 Max - - - 1,615,605,110.00 -LT.2 B2054 Comb5Min - - - - (1,147,953,532.00) LT.7 B2212 Comb4 Min (835,915.13) (803,515.77) - - -LT.7 B2210 Comb3 Max - - 187,730,718.00 - -LT.9 B2232 Comb6 Max - - - 1,994,938,976.00 -LT.9 B2232 Comb4Min - - - - (2,116,474,477.00) LT.7 B2229 Comb3 Max 533,191.34 167,631.28 - - -LT.7 B2229 Comb4 Min - - (347,171,318.00) - -LT.9 B2233 Comb5 Max - - - 802,667,857.00 -LT.9 B2233 Comb3Min - - - - (871,029,744.00) PC3 PC4 Load Case/Combo PC1 PC2 Load Case/Combo B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7
frame Story Beam P (maks) V2 (maks) M2 (maks) M3 (maks)
N N N-mm N-mm
BASEMEN C 216 Comb3 Min (9,292,100.51) - -
-LT.6 C216 Comb3 Max - 681,391.81 -
-LT.6 C216 Comb3 Max - - 1,450,116,372.00
BASEMEN C96 Comb4 Min - - (1,152,447,173.00)
-LT.4 C59 Comb4 Min (2,752,587.04) - -
-LT.6 C55 Comb3 Max - 606,105.73 -
-LT.16 C282 Comb4 Max - - 1,079,629,625.00
-LT.6 C55 Comb3 Max - - - 1,297,374,428.00
frame Story Beam P (maks) V2 (maks) M2 (maks) M3 (maks)
N N N-mm N-mm LT.7 C291 Comb3 Min (940,328.20) - - -LT.7 C290 Comb3 Max - 380,698.22 - -LT.7 C291 Comb4 Min - - (455,695,169.00) -LT.7 C290 Comb3 Max - - - 880,023,037.00 LT.7 C215 Comb4 Min (9,285,232.70) - - -LT.9 C17 Comb3 Min - (639,301.06) - -LT.9 C282 Comb4 Max - - 1,894,429,376.00 -LT.9 C17 Comb3 Min - - (1,376,944,475.00) K5 Load Case/Combo K1 K2 Load Case/Combo K4
Tabel 8. Gaya – gaya dalam pada dinding geser
3.9. Perencanaan Struktur
Perencanaan struktur beton bertulang mengacu pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 1726-2012). Mutu bahan yang digunakan yaitu :
a. Mutu beton (f’c) = 30 MPa.
b. Baja U 24 untuk besi tulangan P ≤ 12, fy = 240 MPa dan Baja U 40 untuk besi tulangan D > 13, fy = 400 MPa.
Detail perencanaan struktur beton bertulang untuk masing – masing elemen struktur gedung Graha Pena ditampilkan pada LAMPIRAN IV , sehingga pada masing – masing sub bab dibawah ini hanya merupakan resume dari hasil perencanaan tersebut.
3.9.1. Perencanaan Plat Lantai
Pada struktur gedung Garaha Pena terdapat 10 tipe pelat lantai sesuai dengan denah struktur dan dimensinya yang disimbolkan dengan S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, dan S10. Resume dari hasil perencanaan struktur masing – masing tipe plat lantai tersebut dapat dilihat pada Tabel 9 dibawah ini :
Tabel 9. Resume hasil perencanaan plat lantai
Tipe Pelat Ukuran (m) Tebal (m)
Momen Ultimit (kNm) Penulangan
Mu lx Mu ly Mu tx Mu ty Tul. lx Tul. ly Tul. tx Tul. ty
S1 4 x 4 0,12 2,786 2,786 5,683 5.683 P 10 – 150 P 10 – 150 P 10 – 100 P 10 – 100 S2 4 x 4 0,12 2,786 2,786 5,683 5.683 P 10 – 150 P 10 – 150 P 10 – 100 P 10 – 100 S3 8 x 8 0,40 24,045 24,045 49,051 49.051 P 10 – 150 P 10 – 150 P 10 – 75 P 10 – 75 S4 4 x 4 0,50 7,163 7,163 14,613 14.613 P 10 – 150 P 10 – 150 P 10 – 100 P 10 – 100 S5 3 x 4 0,15 2,795 1,339 4,932 3.898 P 10 – 150 P 10 – 150 P 10 – 100 P 10 – 100 S6 2 x 4 0,20 2,150 0,556 3,040 1,965 P 10 – 150 P 10 – 150 P 10 – 100 P 10 – 100 S7 5,5 x 6 0,15 6,986 5,565 13,497 12,432 P 10 – 150 P 10 – 150 P 10 – 100 P 10 – 100 S8 4 x 10 0,50 17,765 4,011 23,782 14,613 P 10 – 150 P 10 – 150 P 10 – 100 P 10 – 100 S9 4 x 8 0,40 13,946 3,607 19,717 12,744 P 10 – 150 P 10 – 150 P 10 – 100 P 10 – 100 S10 4 x 4 0,12 2,786 2,786 5,683 5.683 P 10 – 150 P 10 – 150 P 10 – 100 P 10 – 100
frame Story Pear P (maks) V2 (maks) M3 (maks)
KN KN KN-m
BASEMEN P11 Comb4 Max (19,541.16) - -ATAP P23 Comb5 Max - (8,789.81)
-ATAP P23 Comb3Min - - 21,409.88
SW
Load Case/Combo
12 3.9.2. Perencanaan Balok
Pada struktur gedung Garaha Pena terdapat 11 tipe balok sesuai dengan denah struktur dan dimensinya yang disimbolkan dengan B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, PC1, PC2, PC3, dan PC4. Resume dari hasil perencanaan struktur masing – masing tipe balok tersebut dapat dilihat pada Tabel 10 dibawah ini :
Tabel 10.Resume hasil perencanaan balok
Tipe Balok
Ukuran b/h (m)
Gaya – Gaya Dalam Penulangan
Momen lentur (kNm) Gaya geser (kN)
Torsi (kNm)
Lentur Geser
Torsi Tumpuan Lapangan Tumpuan Lapangan Tumpuan Lapangan
Tumpuan Lapangan Mu Mn Mu Mn Vu Vn Vu Vn Atas Bawah Atas Bawah
B1 0,3/0,4 204,39 358,32 263,82 358,32 212,15 316,06 202,26 277,42 9,13 8 D 22 4 D 22 4 D 22 8 D 22 4 P10 - 100 4 P10 - 120 2 D 13 B2 0,25/0,6 436,07 501,66 347,95 501,66 210,62 412,52 188,75 306,97 8,91 8 D 22 4 D 22 4 D 22 8 D 22 4 P10 - 100 4 P10 - 150 2 D 13 B3 0,3/0,7 492,65 601,60 391,09 601,60 324,18 508,78 308,15 384,38 21,23 8 D 22 4 D 22 4 D 22 8 D 22 4 P10 - 100 4 P10 - 150 2 D 13 B4 0,4/0,8 1.361,32 1.555,04 1.152,36 1.555,04 579,50 611,89 556,94 652,68 96,61 18 D 22 10 D 22 10 D 22 18 D 22 4 P10 - 100 4 P10 - 150 4 D 16 B5 0,8/1,0 1.730,75 1.795,26 1.462,02 1.795,26 657,48 797,25 543,53 706,77 88,75 16 D 22 8 D 22 8 D 22 16 D 22 P10 - 100 P10 - 150 4 D 13 B6 0,2/0,4 131,42 156,87 104,29 156,87 67,12 151,08 66,05 117,15 12,87 4 D 22 2 D 22 2 D 22 4 D 22 P10 - 100 P10 - 150 4 D 13 B7 0,15/0,6 276,06 378,14 228,17 378,14 88,17 215,85 75,05 163,07 19,72 6 D 22 4 D 22 4 D 22 6 D 22 P10 - 100 P10 - 150 4 D 13 PC1 0,5/1,0 1.501,72 3.0875,5 2.625,51 3.0875,5 1.082,8 1.110,4 932,94 1.045,4 172,41 28 D 22 14 D 22 14 D 22 28 D 22 4 P12 - 100 4 P12 - 120 4 D 16 PC2 0,6/0,8 1.147,95 1.914,31 1.615,61 1.914,31 787,18 1.002,9 658,93 821,99 195,24 22 D 22 12 D 22 12 D 22 22 D 22 4 P10 - 100 P10 - 150 4 D 13 PC3 0,7/0,8 2.116,48 2.425,37 1.994,94 2.425,37 835,92 983,11 803,52 879,96 187,73 28 D 22 14 D 22 14 D 22 28 D 22 4 P12 - 100 4 P12 - 120 4 D 13 PC4 0,4/0,8 871,03 1.045,84 802,67 1.045,84 533,19 637,91 167,63 351,39 871,03 12 D 22 6 D 22 6 D 22 12 D 22 4 P10 - 100 P10 - 150 4 D 13
13 3.9.3. Perencanaan Kolom
Pada struktur gedung Graha Pena terdapat 4 tipe kolom sesuai dengan denah struktur dan dimensinya yang disimbolkan dengan K1, K2, K4, dan K5. Resume dari hasil perencanaan struktur masing – masing tipe kolom tersebut dapat dilihat pada Tabel 11 dibawah ini :
Tabel 11.Resume hasil perencanaan kolom
Tipe kolom
Ukuran b x h (m)
Gaya – gaya dalam Penulangan Pu (kN) Mu (kNm) Vu (kN) Nu (kN) Lentur Geser Tumpuan Lapangan K1 1,2 x 1,2 9.292,10 1.450,12 681,39 -9.292,10 8 D 22 P12 - 100 P12 - 150 K2 0,8 x 0,8 2.752,59 1.297,37 606,11 -2.752,59 8 D 22 4 P12 - 100 4 P12 - 150 K4 0,9 x 0,9 940,33 880,02 380,69 -940,33 8 D 22 P12 - 100 P12 - 150 K5 1,2 x 1,2 9.285,23 1.894,43 693,30 -9.285,23 8 D 22 P12 - 100 P12 - 150
Gambar 11. Diagram iteraksi Kolom K4
Gambar 12. Diagram iteraksi Kolom K5 3.9.4. Perencanaan Dinding Geser
Dinding geser direncanakan untuk menahan geser bidang horizontal dan vertikal serta momen lentur akibat gempa. Resume dari hasil perencanaan struktur dinding geser tersebut dapat dilihat pada Tabel 9 dibawah ini :
Tabel 12. Resume hasil perencanaan dinding geser
Dimensi (m) Gaya – Gaya Dalam Penulangan
Tebal P total P badan h total Mu (kNm) Pu (kN) Vu (kN) Horisontal Vertikal 0,45 5 6 76 21.409,88 19.541,16 8.789,81 D22 – 150 D22 – 150
BAB IV
PEMBAHASAN
Model yang dianalisis adalah gedung Graha Pena Makasar dengan fungsi bangunan sebagai kampus (ruang kuliah), sedangkan jenis tanah yang di gunakan yaitu tanah lunak . Secara umum struktur bangunan tersebut memiliki 17 lantai dan 1 lantai basement dengan bentuk geometri bangunan tidak beraturan serta manggunakan material beton bertulang sebagai rangka utama strukturnya. Gedung tersebut direncanakan dan dibangun diatas tanah lunak dengan fungsi utama bangunan sebagai gedung perkuliahan. Spesifikasi bahan yang digunakan yaitu mutu beton (f’c) = 30 MPa, sedangkan untuk baja tulangan menggunakan Baja U 24 untuk besi tulangan P ≤ 12, fy = 240 MPa. Baja U 40 untuk besi tulangan D > 13, fy = 400 MPa.
Struktur gedung Graha Pena memiliki denah struktur yang tidak beraturan serta memiliki tingkat lantai yang lebih dari 10 lantai dan berkate gori resiko IV ( jenis perkuliahan) dengan faktor keutamaan gempa I = 1,5 yang berlokasi dimana parameter respons spektral percepatan terpetakan pada perioda 1 detik S1= 1,1 lebih besar dari 0,75 dan Ss = 1,3 harus
ditetapkan sebagai struktur dengan kategori desain seismik yaitu E. Oleh sebab itu, Analisis statik ekivalen (ELF) tidak dijinkan untuk kategori desain seismik E, maka prosedur analisis yang diijinkan dan digunakan untuk analisis gaya gempa lateral yaitu analisis dinamik Response Spectrum Analysis dan Time History Analysis.
Analisis dinamik linier riwayat waktu (time history) sangat cocok digunakan untuk analisis struktur yang tidak beraturan terhadap pengaruh gempa rencana. Mengingat gerakan tanah akibat gempa di suatu lokasi sulit diperkirakan dengan tepat, maka sebagai input gempa dapat didekati dengan gerakan tanah yang disimulasikan. Dalam analisis ini digunakan hasil rekaman akselerogram gempa sebagai input data percepatan gerakan tanah akibat gempa. Rekaman gerakan tanah akibat gempa diambil dari akselerogram gempa El-Centro N-S yang direkam pada tanggal 15 Mei 1940.
Pada gedung-gedung bertingkat, perilaku struktur akibat beban-beban yang bekerja mengakibatkan terjadinya distribusi gaya. Konsep perancangan konstruksi didasarkan pada analisis kekuatan batas (ultimate-strength) yang mempunyai daktilitas cukup untuk menyerap energi gempa sesuai dengan peraturan yang berlaku. Prosedur perhitungan struktur bangunan diasumsikan bahwa masing – masing elemen struktur tertentu pada bangunan portal memiliki persamaan gaya – gaya dalam sehingga cara perhitungannya juga sama dengan menggunakan nilai maksimum gaya – gaya dalam pada masing – masing elemen struktur tersebut.
Pemodelan dan analisis struktur menggunakan software CSI ETABS V.13.1.1, sedangkan untuk perhitungan tulangan menggunakan Microsoft excel 2010 untuk mempermudah perhitungan.
Hasil dari analisis software CSI ETABS V.13.1.1 menunjukan bahwa struktur telah mencapai mass partisipation factor ≥ 90 % dengan kombinasi dinamis ( modal combination) CQC dan directional combination SRSS, baik dari penampang utuh ( full dimension) maupun penampang retak (crack dimension). Sedangkan perbandingan periode alami penampang utuh ( full dimension) dan penampang retak (crack dimension) pada modal 1 berturut – turut yaitu 1,403 detik dan 1,819 detik.
Hasil dari analisis struktur menunjukan bahwa pada masing – masing elemen struktur (plat lantai, balok, kolom, dan dinding geser) membutuhkan dimensi yang cukup besar serta tulangan yang cukup banyak baik pada tulangan lentur, tulangan geser, maupun tulangan torsinya (hasil perhitungan dan gambar detail terlampir ). Hal ini disebabkan oleh besarnya beban yang didukung oleh struktur, sebab struktur memiliki dimensi yang cukup besar serta bentuk denah struktur yang tidak beraturan, yang kemudian menyebabkan beban mati (DL), beban hidup (LL), beban gempa (E), dan beban angin (W) akan semakin besar pula.
Selain itu, juga dipengaruhi oleh fungsi bangunan yang harus didukung oleh stuktur yaitu sebagai gedung perkuliahan dengan besar beban hidup (LL) 250 kg/2 dengan faktor keutamaan bangunan (I) = 1,5. Hal lain yang kemudian sangat berpengaruh adalah jenis t anah yang merupakan pendukung utama terhadap struktur yang dibangun diatasnya merupakan tanah lunak yang kemudian akan menyebabkan energi gempa yang diterima oleh struktur akan semakin besar pula.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1. Kesimpulan
1.
Struktur direncanakan sebagai Sistem Rangka Beton Bertulang Pemikul Momen Khusus (SRPMK), sehingga diperoleh R = 8 ; Ω = 3 ; dan Cd = 5,5.2.
Struktur gedung Graha Pena memiliki denah struktur yang tidak beraturan serta memiliki tingkat lantai yang lebih dari 10 lantai dan berkategori risiko IV ( jenis perkuliahan) dengan faktor keutamaan gempa I = 1,5 dan ditetapkan sebagai struktur dengan kategori desain seismik yaitu E. Oleh sebab itu, Analisis statik ekivalen (ELF) tidak dijinkan untuk kategori desain seismik E, maka prosedur analisis yang diijinkan dan digunakan untuk analisis gaya gempa lateral yaitu analisis dinamik Response Spectrum Analysis dan Time History Analysis.3.
Hasil dari analisis software CSI ETABS V.13.1.1 menunjukan bahwa struktur telah mencapai mass partisipation factor ≥ 90 % dengan kombinasi dinamis ( modal combination) CQC dan directional combination SRSS, baik dari penampang utuh ( full dimension) maupun penampang retak (crack dimension).4. Periode alami penampang utuh ( full dimension) dan penampang retak (crack dimension) pada modal 1 berturut – turut yaitu 1,403 detik dan 1,819 detik.
5. Oleh karena besarnya beban yang harus didukung, maka pada bentangan balok yang terlalu panjang (16 m), diperpendek bentangannya dengan cara menambahkan kolom pada tengah bentangnya.
4.2. Saran
Struktur gedung Graha Pena yang semula dibangun di daerah Makassar Sulawesi Selatan dengan tingkat resiko gempa yang kecil dan fungsi bangunan sebagai perkantoran, jika akan dibangun di daerah gempa besar dengan jenis tanah lunak dan
fungsi bangunannya diubah menjadi gedung perkuliahan maka perlu diredisain kembali denah struktur maupun dimensi strukturnya.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 1987, Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, SKBI-1.3.53.1987 , Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta.
Anonim, 2013, Persyaratan Beton Struktural Untuk Gedung SNI 2847-2013, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta.
Anonim, 2012, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung dan Non Gedung SNI 1726-2012, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta.
Dipohusodo, Istimawan, 1994, Struktur Beton Bertulang, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Ilham, M. N, Analisis Struktur Gedung Bertingkat dengan Software ETABS 9.2.0.
Rastandi, J. I (2006), Dampak Pembatasan Waktu Getar Alami pada Gedung Bertingkat Rendah, Seminar HAKI.
Vis, W.C., Kusuma Gedeon, 1993, Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang , Erlangga, Jakarta.
