BIBI
IV- 70 2.m Gaya Dalam Yang Bekerja Pada Balok
4.2 Perencanaan Struktur Primer .1 Pembebanan Struktur Primer
4.2.1.3 Beban Angin
Perhitungan beban angin pada bangunan ini dilakukan dengan menggunakan prosedur Sistem Penahan Gaya Angin Utama (SPGAU).
Untuk parameter beban mengacu pada SNI 1727:2018.
1. Data Dimensi Struktur Bangunan
Gambar 4.53 Dimensi struktur bangunan 2. Parameter Beban Angin
Nilai parameter ditentukan berdasarkan kriteria yang dipersyaratkan pada Pasal 26.1.2.1 tentang Sistem Penahan Gaya Angin Utama (SPGAU).
• Kecepatan Angin Dasar, V
• Koefisien Faktor Arah Angin, Kd
IV-77
Ketegori = Eksposur B
Koefien faktor arah angin = 0.85
• Kategori Eksposur
(Eksposur B : Daerah perkotaan dan pinggiran kota, daerah berhutan dengan penghalang terhadap hembusan angin berjarak dekat)
• Koefisien Faktor Topografi, Kzt
Efek peningkatan kecepatan angin diperhitungkan, dengan persamaan : Kzt = (1 + K1K2K3)24
Kondisi yang dipersyaratkan Pasal 26.8.1 Peningkatan kecepatan angin di atas bukit, bukit memanjang, dan tebing curam tidak terpenuhi, maka diambil nilai Kzt = 1
• Faktor Efek Hembusan Angin, G
Berasarkan Pasal 26.11.1 Faktor efek hembusan angin, untuk bangunan gedung dan struktur lain yang kaku, nilai G diambil = 0.85
• Koefisien Tekanan Internal, (GCpi)
Berasarkan Tabel 26.13-1 Sistem penahan gaya angin utama dan komponen dan klading (semua ketinggian) : koefisien tekanan internal, (GCpi) , untuk bangunan tertutup, tertutup sebagian, terbuka sebagian, dan bangunan terbuka (dinding dan atap) didapatkan : - Klasifikasi ketertutupan : Bangunan Gedung Tertutup - Koefisien Tekanan Internal : -0.18
• Koefisien Ekposur Tekanan Velositas, Kz atau Kh, dan Tekanan Velositas, q
IV-78
- Rasio dimensi horizontal, L/B =
- Rasio dimensi tinggi terhadap dimensi horizontal, h/L = 0.23 2.25 Berasarkan Tabel 26.10-1 Koefisien eksposur tekanan kecepatan, Kh
dan Kz, Nilai koefisien bervariasi tergantung jenis eksposur dan nilai ketinggian bangunan :
Tabel 4.1 Koefisien eksposur tekanan velositas pada ketinggian z, Kh
• Koefisien Tekanan Eksternal, Cp
Berasarkan Gambar 27.3-1 Sistem Penahan Gaya Angin Utama, Bagian 1 (seluruh ketinggian): koefisien tekanan eksternal, Cp , untuk bangunan tertutup dan bangunan tertutup sebagian dinding dan atap, nilai koefisien tekanan eksternal dipengaruhi oleh rasio dimensi bangunan :
Tabel 4.2 Koefisien tekanan eksternal,Cp
Permukaan Dinding Cp
Dinding sisi angin datang 0.80 Dinding sisi angin pergi -0.50
Dinding tepi -0.70
Ketinggian (m) Kz qz1 (N/m2) qz2 (N/m2)
0 0.70 583.58 583.58
3.96 0.70 583.58 583.58 7.66 0.70 583.58 583.58 11.36 0.75 622.30 622.30 15.06 0.81 672.50 672.50 18.76 0.86 719.80 719.80 22.46 0.91 755.43 755.43
IV-79
Tekanan pada Sisi Dinding Angin Datang
Tekanan pada Sisi Dinding Angin Pergi
Ketinggian (m)
qh (N/m2) P (N/m2) P (Kg/m2) Seluruh Nilai 755.43 -313.50 -31.97
Tekanan pada Sisi Dinding Angin Tepi Ketinggian (m)
qh (N/m2) P (N/m2) P (Kg/m2) Seluruh Nilai 755.43 -185.08 -18.87
593.28 60.50
625.44 63.78
649.67 66.25
11.36 15.06 18.76 22.46
583.58 583.58 583.58 622.30 672.50 719.80 755.43 Ketinggian (m)
qz (N/m2) P (N/m2) P (Kg/m2) 0
3.96 7.66
532.81 54.33
532.81 54.33
532.81 54.33
559.14 57.02
3. Tekanan Angin Desain, P
Tabel 4.3 Tekanan angin desain, P
4. Pola Distribusi Beban Angin
Gambar 4.54 Pola distribusi beban angin Y-Z (paralel)
IV-80
Y/Z 0.00 3.96 7.66 11.36 15.06 18.76 22.46 0 -127 -245 -237 -237 -237 -237 -118 4 -316 -612 -591 -591 -591 -591 -296 10 -190 -367 -355 -355 -355 -355 -177 P = 5 x 3.70 x 63.78
= 1180 kg
Y/Z 0.00 3.96 7.66 11.36 15.06 18.76 22.46
0 215 416 402 422 448 472 245
4 538 1040 1005 1055 1119 1180 613
10 323 624 603 633 672 708 368
Gambar 4.55 Detail beban angin datang Y-Z (4, 18.76)
Tabel 4.4 Rekapitulasi beban angin datang Y-Z (kg)
Tabel 4.5 Rekapitulasi beban angin pergi Y-Z (kg)
Gambar 4.56 Pola distribusi beban angin X-Z (tegak lurus)
IV-81 P = 4.60 x 3.70 x 63.78
= 1085 kg
X/Z 0.00 3.96 7.66 11.36 15.06 18.76 22.46
0 258 499 482 506 537 566 294
4.80 495 957 925 970 1030 1085 564 9.20 586 1134 1096 1150 1220 1286 668 15.70 565 1092 1055 1108 1175 1239 643 19.70 430 832 804 844 895 944 490 23.70 430 832 804 844 895 944 490 27.70 430 832 804 844 895 944 490 31.70 430 832 804 844 895 944 490 35.70 430 832 804 844 895 944 490 39.70 430 832 804 844 895 944 490 43.70 215 416 402 422 448 472 245
X/Z 0.00 3.96 7.66 11.36 15.06 18.76 22.46
0 -90 -173 -168 -168 -168 -168 -84
4.80 -172 -333 -321 -321 -321 -321 -161 9.20 -204 -394 -381 -381 -381 -381 -190 15.70 -196 -379 -367 -367 -367 -367 -183 19.70 -149 -289 -279 -279 -279 -279 -140 23.70 -149 -289 -279 -279 -279 -279 -140 Gambar 4.57 Detail beban angin datang X-Z (4.80, 18.76)
Tabel 4.6 Rekapitulasi beban angin datang X-Z (kg)
Tabel 4.7 Rekapitulasi beban angin pergi X-Z (kg)
IV-82
27.70 -149 -289 -279 -279 -279 -279 -140 31.70 -149 -289 -279 -279 -279 -279 -140 35.70 -149 -289 -279 -279 -279 -279 -140 39.70 -149 -289 -279 -279 -279 -279 -140 43.70 -75 -145 -140 -140 -140 -140 -70 Lanjutan Tabel 4.7
Gambar 4.58 Distribusi beban angin arah Y (SAP2000)
Gambar 4.59 Distribusi beban angin arah X (SAP2000)
IV-83
1. Lokasi Bangunan : Kota : Makassar : Latitude / Lintang :
: Longitude / Bujur :
2. Tinggi Bangunan : Dari muka tanah : 22.46 m -5.13853674 119.4429623
Gedung sekolah dan fasilitas pendidikan :
3. Peruntukan Bangunan 4. Parameter Beban Gempa 4.2.1.4 Beban Gempa
Perhitungan beban gempa pada bangunan ini dilakukan dengan menggunakan prosedur Gaya Lateral Ekivalen (Statik ekivalen). Untuk parameter beban mengacu pada SNI 1726:2019.
• Kategori Risiko
Berdasarkan Tabel 2.4, gedung termasuk kedalam kategori IV.
• Faktor Keutamaan Gempa, Ie
Berdasarkan Tabel 2.5, nilai Ie untuk gedung ktegori IV adalah 1.50.
• Menentukan nilai Ss & S1
Nilai Ss dan S1 didapatkan dari Gambar 2.3, Ss = 0.25 g & S1 = 0.14 g
Gambar 4.60 Menentukan nilai Ss
Gambar 4.61 Menentukan nilai S1
IV-84
• Klasifikasi Situs Tanah
Penentuan jenis tanah untuk meninjau gempa adalah data tanah pada lapisan setebal maksimum 30 m paling atas sesuai SNI 1726:2019.
Berdasarkan hasil pengujian Soil Penetration Test (SPT), ditentukan kelas situs tanah termasuk dalam klasifikasi situs SE (tanah lunak).
• Menentukan Nilai Fa dan Fv
Nilai Fa ditentukan berdasarkan Tabel 2.1. Sedangkan nilai Fv
ditentukan berdasarkan Tabel 2.2. Maka nilai Fa = 2.40 dari Fv = 3.37
• Menentukan Nilai SMS dan SM1
Menurut persamaan 2.1 nilai SMS ditentukan sebagai berikut : SMS = Fa. Ss = 0,60 g
Menurut persamaan 2.2 nilai SM1 ditentukan sebagai berikut : SM1 = Fv.S1 = 0.48 g
• Menentukan Nilai SDS dan SD1
Menurut persamaan 2.3 nilai SDS ditentukan sebagai berikut : SDS = 2/3 SMS = 0.40 g
Menurut persamaan 2.4 nilai SD1 ditentukan sebagai berikut : SD1 = 2/3 SM1 = 0.32 g
• Menentukan Kategori Desain Seismik (KDS)
Berdasarkan Tabel 2.6, nilai SDS yang telah terhitung ditentukan Kategori Desain Seismik (KDS) D. Begitu juga berdasarkan Tabel 2.7, nilai SD1 yang telah terhitung ditentukan Kategori Desain Seismik
IV-85
- Jika, T < T0 : Sa = SDS x (0.4 + 0.6 T/To) - Jika, T0 ≤ T ≤ Ts : Sa = SDs
- Jika, T > Ts : Sa = SD1 / T
T T Sa
detik detik (g) 0 0.000 0.160 T0 0.161 0.400 TS 0.803 0.400 Ts+0.10 0.903 0.356 Ts+0.20 1.003 0.320 Ts+0.30 1.103 0.291 Ts+0.40 1.203 0.267 Ts+0.50 1.303 0.247 Ts+0.60 1.403 0.229 Ts+0.70 1.503 0.214 Ts+0.80 1.603 0.200 Ts+0.90 1.703 0.189 Ts+1.00 1.803 0.178 Ts+1.10 1.903 0.169 Ts+1.20 2.003 0.160 Ts+1.30 2.103 0.153 Ts+1.40 2.203 0.146 Ts+1.50 2.303 0.140 Ts+1.60 2.403 0.134 Ts+1.70 2.503 0.128 Ts+1.80 2.603 0.123 Ts+1.90 2.703 0.119 Ts+2.00 2.803 0.115 Ts+2.10 2.903 0.111 Ts+2.20 3.003 0.107 Ts+2.30 3.103 0.104 Ts+2.40 3.203 0.100 Ts+2.50 3.303 0.097 Ts+2.60 3.403 0.094 Ts+2.70 3.503 0.092 Ts+2.80 3.603 0.089 Ts+2.90 3.703 0.087 Ts+3.00 3.803 0.084 Ts+3.10 3.903 0.082 Ts+3.20 4.003 0.080
(KDS) D. Sehingga bangunan gedung Universitas Bosowa Makassar termasuk dalam Kategori Desain Seismik (KDS) D.
• Menentukan Grafik Respon Spektrum
Perhitungan desain kurva respon spektrum sesuai persamaan 2.5-2.8 sebagai berikut:
= 0.161 sec = 0.803 sec
Maka dapat ditentukan hubungan Percepatan Spektra (Sa) dan Periode (T) sebagai berikut :
Gambar 4.62 Grafik respon spektrum
• Pemilhan Sistem Strukturdan Parameter Sistem (R, Ω0 dan Cd) Bangunan gedung Fakultas Kedokteran Universitas Bosowa Makassar direncanakan menggunakan Sistem Rangka Pemikul T0 𝑆𝐷
S S
TS 𝑆𝐷
S S
IV-86
Momen Khusus (SRPMK), sehingga berdasarkan tabel 12 SNI 1726:2019 didapatkan nilai faktor pembesaran defleksi (Cd = 5.5), faktor kuat lebih sistem (Ω0 = 3) dan nilai koefisien modifikasi respon (R = 8).
• Permodelan Pelat Sebagai Diafragma
Menurut SNI 1726:2019 Pasal 7.3.1.2, Keberadaan pelat beton atau dek metal yang diberi penutup (topping) beton, pada saat menerima beban gempa dapat berfungsi sebagai penyalur beban gempa pada struktur primer atau dapat diidealisasikan sebagai diafragma kaku.
Gambar 4.63 Input diafragma SAP2000 v22
• Arah Pembebanan
Beban gempa yang terjadi pada struktur memiliki arah yang tidak beraturan dan tidak terduga. Untuk mensimulasikan arah dari pengaruh gempa yang terjadi, pengaruh pembebanan gempa rencana dianggap memikul kombinasi beban-beban yang ditetapkan berikut : 100 % gaya untuk satu arah ditambah 30 % gaya untuk arah tegak
IV-87
lurus. Kombinasi yang mensyaratkan kekuatan komponen maksimum harus digunakan. Pembebanan gempa yang dimasukan dalam program SAP2000 v20 merupakan metode pembebanan gempa dengan prosedur Gaya Lateral Ekivalen.
• Analisis Modal
Analisis modal digunakan untuk menentukan ragam vibrasi struktur supaya dapat memahami perilaku struktur. Analisa modal menggunakan tipe analisis Ritz Vector.
Gambar 4.64 Analisis Modal SAP2000 v22
Jumlah perkiraan mode ditentukan berdasarkan perkalian DOF (Degree of Freedom) atau derajat kebebasan struktur dengan jumlah lantai tinjauan. Tiap lantai memiliki 3 DOF, yaitu translasi arah x, translasi arah y, dan rotasi memutari sumbu z. Bangunan gedung Fakultas Kedokteran Universitas Bosowa Makassar memiliki 7 lantai, sehingga perkiraan jumlah mode yang ditentukan sebesar 7×3 = 21.
IV-88
A 3
3
2.40
A B C D E F G H I J K
2
1 3
43.70
10.00
4.80 4.40 6.50 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00
4.006.00
P L A Beban Berat Total (m) (m) (m2) (kg/m2) (kg) (kg)
1 2.40 3 7.20 99 713 713
5 2.40 3 7.20 133 958 4788
1 2.40 3 7.20 1728 1728
5 2.40 3 7.20 2160 10800
6 2.40 3 7.20 10.10 73 436 Item
Beban Mati
Beban Mati Tambahan Atap Beban Mati Tambahan Lantai Pelat Atap , t = 10 cm
Pelat Lantai, t = 12.5 cm Bondek (0.75 mm)
n 4.2.2 Kontrol Pembebanan Struktur 4.2.2.1 Kontrol Beban Aksial Kolom
Kontrol ini membandingkan beban aksial yang diterima kolom pada SAP2000 v22 dengan perhitungan manual. Batasselisih perbedaan antara hasil output SAP dan perhitungan manual sebesar 5%.
Adapun kolom yang ditinjau sebagai berikut :
Gambar 4.65 Area pembebanan kolom as-A3
Gambar 4.66 Detail area pembebanan kolom as-A3 Tabel 4.8 Perhitungan beban mati dan hidup lantai
IV-89
P T A Beban Berat Total (m) (m) (m2) (kg/m2) (kg) (kg) 5 2.40 3.70 8.88 12.90 115 573 5 3 3.70 11.1 12.90 143 716 1288
Item n
Dinding Melintang (Kaca 5 mm) Dinding Memanjang (Kaca 5 mm)
Total (Kg)
1 2.40 3 7.20 97.89 705 705 Lt. 6 (Theater) 1 2.40 3 7.20 292.65 2107 2107 Lt. 5 (Lab hewan) 1 2.40 3 7.20 195.78 1410 1410 Lt. 4 (Ruang kelas) 1 2.40 3 7.20 195.78 1410 1410 Lt. 3 (Koridor) 1 2.40 3 7.20 390.55 2812 2812 1 2.40 3 7.20 488.44 3517 3517 30425 Total (Kg)
Beban Hidup Lt. 7 (Atap)
Lt. 2 (Koridor)
L Berat Total Total (m) (kg/m) L (m) (kg)
1 3 36.70 3 110
1 2.40 49.60 2.40 119
1 3 36.70 3 55
5 3 66.00 15 990
5 2.4 66.00 12 792
5 3 49.60 15 372
2438 IWF350x175x7 x11
BA Lantai
Total (Kg) BI Lantai Melintang IWF400x200x8x13
Item n
BI Atap Memanjang BI Atap Melintang BA Atap
BI Lantai Memanjang
Profil
IWF300x150x6.5x9 IWF350x175x7x11 IWF300x150x6.5x9 IWF400x200x8x13
L Berat Total Total (m) (kg/m) L (m) (kg) 1 22 172 22.46 3863 Kolom Lantai 1-7 H400x400x13x21
Item Profil n
Lanjutan Tabel 4.8
Tabel 4.9 Perhitungan beban mati dinding
Tabel 4.10 Perhitungan beban mati balok
Tabel 4.11 Perhitungan beban mati kolom
IV-90
Total (Kg) 38015 Perhitungan Beban Mati balok
Perhitungan Beban Mati Kolom
Berat (Kg) 30425
1288 2438 3863 Keterangan
Perhitungan Beban Mati & Hidup Pelat Perhitungan Beban Mati Dinding
38015 - 36451
< 5%
x 100%
38015 = 4.11% OK
Tabel 4.12 Total beban aksial kolom as-A3
Total beban mati dan hidup sesuai perhitungan manual pada tabel 4.12 (D+L = 38015 kg).
Hasil output beban mati dan hidup dengan kombinasi D+L dari SAP2000 v22 adalah sebesar 36451.37 kg sesuai gambar berikut ini.
Gambar 4.67 Hasil output gaya aksial pada kolom as-A3
Maka selisih antara perhitungan manual dengan hasil output dari SAP2000 v22 adalah sebagai berikut:
Pemodelan struktur dapat diterima karena hasil selisih perhitungan manual dengan hasil output pada SAP 2000 v22 memiliki selisih 4.11%
yang kurang dari 5%.
IV-91 3211.27 - 3180.54
5% OK 3211.27 x 100% = 0.96% <