PEDOMAN PERENCANAAN GEDUNG TAHAN GEMPA 2021

(1)

1 PRIMA SUKMA YUANA, S.T., M.T.

(2)

(3)

Prima Sukma Yuana, S.T., M.T. 1-2

Kondisi teknologi saat ini sangat memudahkan bagi engineer dalam proses pekerjaannya, mulai dari proses perancangan sampai dengan proses pelaksanaan. Kemajuan teknologi dalam bidang rekayasa sipil tentu menghasilkan dampak positif dan negatif.

Dampak positifnya adalah pekerjaan dapat dilakukan jauh lebih cepat sementara hal lainnya adalah pola kerja engineer menjadi berubah.

Sebelum teknologi berkembang seperti saat ini, tanggung jawab seorang engineer adalah bagaimana proses perhitungan dapat dilakukan secepat dan seteliti mungkin. Namun saat ini, dimana teknologi sudah maju, fokus engineer dalam perancangan menjadi bergeser.

Proses perhitungan manual yang cenderung rumit seolah dilewati begitu saja. Saat ini seorang engineer harus mampu membangun strategi yang lain, yaitu bagaimana dapat membuat model struktur yang benar-benar mewakili kondisi asli di lapangan.

Seorang engineer harus mampu menentukan model seperti apa yang harus dibuat dalam analisis struktur. Model harus ditentukan berdasarkan perilaku struktur yang akan dianalisis. Menganalisis struktur rangka (truss) tentu akan berbeda asumsi dan metode perhitungannya dengan struktur balok. Hal ini tentu harus dipahami oleh engineer meskipun prosesnya dibantu oleh program hitung. Jangan sampai proses desain seluruhnya mengandalkan output dari program hitung. Terlebih program hitung seperti misalnya SAP 2000 mengeluarkan pernyataan yang seolah tidak bertanggung jawab terhadap apa yang dihasilkan dari program tersebut. Disitulah pentingnya peran seorang engineer untuk melakukan review terhadap hasil rancangan dan memastikan program hitung hanya sebagai alat bantu bukan seolah menggantikan peran engineer.

Modal yang harus dipersiapkan oleh seorang engineer untuk melakukan perancangan struktur selain bagaimana cara penggunaan program hitung adalah dengan memahami dasar- dasar analisis strukturnya. Pemahaman analisis struktur secara manual dapat dipahami terlebih dahulu untuk model yang sederhana tetapi secara konsep dikuasai. Semua asumsi dalam perencanaan diketahui secara jelas maksud dan penggunaannya. Jika hal tersebut dilakukan dan kemudian dibandingkan dengan program hitung hasilnya sama, maka secara prinsip seorang engineer tersebut memahami proses analisisnya dan dapat memastikan penggunaan program hitung hanya sebatas alat bantu.

(4)

(5)

Prima Sukma Yuana, S.T., M.T. 2-2 1. Spasifikasi Material Untuk Bangunan Tahan Gempa

Bab ini akan membahas mengenai material yang digunakan dalam perencanaan struktur, terutama bangunan yang diperuntukkan untuk penahan gempa. Terdapat perbedaan antara material yang diperuntukkan untuk bangunan tahan gempa dan bangunan yang tidak tahan terhadap gempa. Tentu untuk bangunan penahan gempa pembatasan spesifikasi material menjadi lebih ketat. Hal ini berkaitan dengan perilaku yang diharapkan dari elemen struktur maupun dari struktur secara keseluruhan saat menerima beban gempa. Gedung penahan gempa diharapkan dapat berperilaku daktail sehingga mampu menyerap energi gempa dengan baik dan terhindar dari keruntuhan. Oleh karena itu, perlu dibahas secara mendalam mengenai jenis material yang akan digunakan, khususnya dalam hal ini adalah material beton dan baja tulangan.

2. Beton

Beton bukanlah bahan tambang murni, tetapi merupakan campuran dari beberapa material pembentuk. Beton terbentuk dari pencampuran air, semen, pasir (agregat halus), dan kerikil (agregat kasar). Dalam banyak kasus material pembentuk beton diberikan bahan tambah (admixture) untuk memodifikasi hasil dari pencampuran tersebut. Komposisi bahan pembentuk beton harus diatur sedemikian rupa sehingga menghasilkan campuran beton yang mudah dikerjakan, diumur rencananya memenuhi kuat tekan yang direncanakan, dan bernilai ekonomis.

Material beton saat ini menjadi yang dominan dalam penggunaan di dunia konstruksi.

Beton tersebut dikombinasikan dengan baja tulangan dan dinamakan sebagai beton bertulang. Beton dan baja tulangan bekerja secara bersama-sama dalam memikul beban luar.

Kekuatan beton akan sangat bergantung dari banyak faktor, sesuai dengan perbandingan unsur pembentuk beton, temperatur, kelembapan, dan kondisi dari lingkungan luar.

Penggunaan beton sebagai material konstruksi harus digabungkan atau dikombinasikan dengan baja tulangan. Secara prinsip, beton memiliki kapasitas tekan yang baik tetapi tidak demikian dengan kapasitas tariknya. Oleh karena itu, dipasang baja tulangan yang fungsinya untuk menahan tegangan tarik yang terjadi. Penempatan baja tulangan harus diatur sedemikian rupa sehingga berada pada serat tarik dan mampu menyediakan kapasitas tarik yang baik untuk elemen secara keseluruhan. Pada balok dua tumpuan dengan beban gravitasi, daerah tarik akan berada di serat bawah sementara untuk balok kantilever dengan beban gravitasi, daerah tarik akan ada pada serat atas. Namun begitu, baja tulangan juga dimanfaatkan untuk menerima tegangan tekan, karena secara

(6)

prinsip baja sanggup menahan tegangan tekan sebaik menahan tegangan tarik. Tulangan yang ditempatkan pada daerah tekan dinamakan tulangan tekan.

Dalam SNI 2847-2019, penggunaan mutu beton untuk material struktur penahan gempa dibatasi besarannya. Sesuai Tabel 2.1 bahwa untuk struktur umum, minimum digunakan mutu beton sebesar 17 MPa, sedangkan untuk SRPMK dan SDSK dibatasi minimum sebesar 21 MPa.

Tabel 2.1 Batasan Nilai fc’

Kegunaan Jenis Beton Nilai fc’ minimum (MPa) Nilai fc’ maksimum (MPa)

Umum Berat normal

dan berat ringan

17 Tidak ada batasan

Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus dan Dinding Struktural Khusus

Berat normal 21 Tidak ada batasan

Berat ringan 21 35^[1]

[1] Batasan diizinkan untuk dilewati bila bukti hasil eksperimental dari elemen struktur yang terbuat dari beton ringan menunjukkan kekuatan dan keteguhan yang sama atau melebihi dari elemen yang dibuat dengan menggunakan beton normal dengan kekuatan yang sama.

Sumber: Tabel 19.2.1.1 SNI 2847:2019

Untuk desain sistem rangka pemikul momen khusus dan dinding struktural khusus yang digunakan untuk menahan gaya gempa, standar ini membatasi nilai maksimum fc’

untuk beton ringan menjadi 35 MPa. Batasan ini diberlakukan terutama karena kurangnya data eksperimental dan lapangan terkait perilaku komponen-komponen dengan material beton ringan yang mengalami simpangan bolak-balik dalam rentang nonlinear.

Daktilitas dari beton bertulang akan sangat bergantung pada jumlah tulangan dan posisinya di penampang. Keberadaan dari sengkang ikat maupun sengkang kait sangat berpengaruh dalam meningkatkan daktilitas dan kekuatan beton. Mengapa daktilitas sangat penting? Gedung penahan gempa sangat diharapkan untuk mampu menyerap energi gempa yang besar.

(7)

Prima Sukma Yuana, S.T., M.T. 2-4 3. Baja Tulangan

3.1 Spesifikasi Baja Tulangan

Jika kita mengacu pada SNI 2847:2019, di Pasal 20 dibahas secara detail mengenai spesifikasi baja tulangan yang dapat digunakan untuk struktur beton bertulang. Saat ini baja tulangan yang digunakan untuk struktur tahan gempa wajib menggunakan tulangan ulir atau bersirip. Sebenarnya masalah penggunaan baja tulangan ulir sudah mulai dibahas di SNI 2847-2002. Namun di SNI 2847:2019 dibahas lebih jelas lagi, diawali dengan Pasal 20.2.1.1 bahwa baja tulangan semua elemen struktur harus berulir atau bersirip (BjTS), sementara baja tulangan polos (BjTP) hanya boleh digunakan sebagai tulangan spiral. Sangat jelas bahwa yang boleh digunakan untuk beton bertulang adalah baja tulangan ulir atau bersirip.

Namun demikian, di lapangan masih sering digunakan tulangan polos sebagai tulangan longitudinal ataupun sengkang.

Sesuai Pasal 20.2.1.3 mengenai spesifikasi baja tulangan, bahwa tulangan harus ulir sesuai dengan:

a. ASTM A615M - Baja karbon,

b. ASTM A706M - Baja paduan rendah,

c. ASTM A996M - Baja as dan baja rel; tulangan dari baja rel harus tipe R, d. ASTM A966M - Baja nirkarat, dan

e. ASTM A1035M - Baja karbon kromium rendah.

Dalam Pasal 20.2.1.3 disebutkan tipe-tipe baja tulangan, namun begitu yang populer di Indonesia hanya dua teratas, ASTM A615M tentang baja karbon dan ASTM A706M tentang baja paduan rendah. Dalam SNI yang sama juga diatur mengenai baja tulangan polos. Pasal 20.2.1.4 dibahas mengenai baja tulangan polos harus sesuai dengan:

a. ASTM A615M, b. ASTM A706M,

c. ASTM A955M atau A1035M.

(8)

Prima Sukma Yuana, S.T., M.T. 2-5 Gambar 2.1 Diagram Tegangan-Regangan Baja Tulangan

Sumber: CRSI, 2016

Sesuai Gambar 2.1, dijelaskan beberapa parameter penting terutama dalam perencanaan bangunan gedung tahan gempa antara lain uniform elongation atau perpanjangan seragam, yaitu perpanjangan sesaat sebelum tercapainya tensile strength.

Sebelum mengalami elastic shortening, regangan yang terjadi relatif seragam sehingga disebut uniform elongation. Berikutnya adalah total elongation (elongasi dari awal sampai terjadi putusnya tulangan (fracture). Pada bagian ini, sudah mengandung bentuk-bentuk regangan yang cenderung terkonsentrasi dibagian yang akan putus, yang disebut necking.

Parameter uniform elongation dan total elongation adalah parameter yang mengindikasikan kemampuan deformability dari material baja tulangan yang digunakan. Selain itu tentu parameter lainnya seperti yield strength, tensile to yield strength ratio (parameter yang jarang dilihat) yaitu rasio kuat tarik dibagi dengan kuat lelehnya (nilai aktual). Yang lainnya adalah strength (elongation) at tensile strength, . Dan yang terakhir adalah panjang dari yield plateau.

3.2 Penggunaan Baja Tulangan Mutu Tinggi

Baja tulangan dalam peraturan Indonesia mengacu pada ASTM seperti disebutkan pada Pasal 20.2.1.3 SNI 2847:2019, namun yang paling populer adalah yang dua teratas.

ASTM A615M baja karbon yang dikeluarkan pada tahun 2018 dan ASTM A706M baja paduan rendah yang dikeluarkan pada tahun 2016. Dalam ASTM A615M ada empat tipe

Uniform Elongation

Total Elongation

(9)

baja tulangan yang dispesifikasikan, antara lain mutu 280 MPa, 420 MPa, 550 MPa, dan 690 MPa. Sementara dalam ASTM A706M ada dua tipe baja tulangan yaitu mutu 420 MPa dan 550 MPa.

3.3 Sifat Mekanis Baja Tulangan

Selain sifat kimiawi baja tulangan, sifat mekanis baja dari baja tulangan juga menjadi hal yang penting untuk ditinjau. Sifat mekanis baja tulangan sesuai Tabel 6 SNI 2052:2017 dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Rasio Ts/Ys (hasil uji aktual) sangat penting untuk bangunan tahan gempa khususnya untuk elemen yang akan mendisipasi energi. Biasanya disyaratkan bahwa rasio tidak boleh kurang dari 1,25 kecuali BjTS 700 minimum 1,15. Rasio ini akan berkorelasi dengan panjang sendi plastis yang dihasilkan saat terjadi plastifikasi. Semakin besar rasionya, semakin panjang sendi plastis, semakin daktail perilaku elemennya. Oleh karena itu ada pembatasan rasio minimum khususnya jika akan digunakan untuk bangunan tahan gempa.

Tipe baja polos (BjTP) yang bisa digunakan sebagai tulangan elemen struktur tidak banyak, hanya mutu 280 MPa yang mana peruntukkannya hanya untuk tulangan spiral.

Sementara BjTS 420 dibagi menjadi dua jenis, BjTS 420 A dan BjTS 420 B dimana yang membedakan adalah nilai elongasinya. Jika kita membuka dokumen ASTM terkait, dapat dilihat nilai elongasi pada BjTS 420A menyerupai ASTM A615M sedangkan BjTS 420B menyerupai ASTM A706M, lebih panjang elongasinya (daktail) daripada ASTM A615M.

Sehingga sangat direkomendasikan BjTS 420B sebagai baja tulangan. Termasuk dalam hasil uji tekuk, nilainya pun lebih baik. Tetapi perlu dicatat, walaupun menyerupai ASTM A706M, tetapi BjTS 420B tidak sama dengan ASTM A706M.

Tabel 2.2 Sifat Mekanis Menurut SNI 2052:2017

Kelas Baja Tulangan

Uji Tarik Uji Lengkung Rasio

Ts/Ys (Hasil Uji) Kuat leleh

(Ys)

Kuat tarik (Ts)

Regangan dalam 200

mm, min Sudut

lengkung

Diameter pelengkung

MPa MPa % mm

BjTP 280 Min 280

Maks. 405 Min 350 11 (d ≤ 10 mm) 180° 3,5d (d ≤ 16 mm) 12 (d ≥ 12 mm) 180° 5d (d ≥ 19 mm) -

BjTS 280 Min 280

Maks. 405 Min 350 11 (d ≤ 10 mm) 180° 3,5d (d ≤ 16 mm)

Min 1,25 12 (d ≥ 13 mm) 180° 5d (d ≥ 19 mm)

BjTS 420A Min 420

Maks. 545 Min 525

9 (d ≤ 19 mm) 180° 3,5d (d ≤ 16 mm)

Min 1,25 8 (22 ≤ d ≤ 25 mm) 180° 5d (19 ≤ d ≤ 25 mm)

7 (d ≥ 29 mm) 180° 7d (29 ≤ d ≤ 36 mm)

(10)

90° 9d (d > 36 mm)

BjTS 420B Min 420

Maks. 545 Min 525

14 (d ≤ 19 mm) 180° 3,5d (d ≤ 16 mm)

Min 1,25 12 (22 ≤ d ≤ 36 mm) 180° 5d (d ≥ 19 mm)

10 (d ≥ 36 mm) 180° 7d (29 ≤ d ≤ 36 mm) 90° 9d (d > 36 mm)

BjTS 520 Min 520

Maks. 645 Min 650

7 (d ≤ 25 mm) 180° 5d (d ≤ 25 mm)

Min 1,25 6 (d ≥ 29 mm) 180° 7d (29 ≤ d ≤ 36 mm)

90° 9d (d > 36 mm)

BjTS 550 Min 550

Maks. 675 Min 687,5

7 (d ≤ 25 mm) 180° 5d (d ≤ 25 mm)

Min 1,25 6 (d ≥ 29 mm) 180° 7d (29 ≤ d ≤ 36 mm)

90° 9d (d > 36 mm)

BjTS 700 Min 700

Maks. 825 Min 805

7 (d ≤ 25 mm) 180° 5d (d ≤ 25 mm)

Min 1,15 6 (d ≥ 29 mm) 180° 7d (29 ≤ d ≤ 36 mm)

90° 9d (d > 36 mm) Keterangan :

1. d adalah diameter nominal baja tulangan beton

2. hasil uji lengkung tidak boleh menunjukkan retak pada sisi luar lengkungan benda uji lengkung Sumber: Tabel 6 SNI 2052:2017

Dalam Tabel 7 SNI 2052:2017 juga diberikan identifikasi supaya tidak terjadi kesalahan dalam penggunaan baja tulangan. Terdapat penanda warna di ujung tulangan sesuai dengan kelas baja.

Tabel 2.3 Tanda Kelas Baja Tulangan

Kelas Baja Warna

BjTP 280 BjTS 280 Hitam

BjTS 420A Kuning

BjTS 420B Merah

BjTS 520 Hijau

BjTS 550 Putih

BjTS 700 Biru

Sumber: Tabel 7 SNI 2052:2017

Dengan ketentuan-ketentuan diatas, maka dapat disimpulkan bahwa SNI 2052:2017 lebih dekat atau lebih menyerupai dengan ASTM A615M daripada ASTM A706M. Namun demikian, memang di Indonesia tidak banyak baja tulangan yang spesifikasinya mendekati ASTM A706M.

(11)

Prima Sukma Yuana, S.T., M.T. 2-8 3.4 Penggunaan Baja Tulangan Untuk SRPMK dan SDSK

Persyaratan material SNI 2847:2019 Pasal 20.2.2.5 menjelaskan untuk elemen struktur SRPMK dan SDSK harus menggunakan penulangan yang memenuhi persyaratan ASTM A706M mutu 420 MPa. Tetapi jika masih ingin menggunakan ASTM A615M maka persyaratan yang harus dipenuhi antara lain:

- Kekuatan leleh aktual (kuat lebih) berdasarkan tes pabrik tidak boleh lebih besar dari 125 MPa. Ini harus dipenuhi supaya hierarki keruntuhan (hierarki kelelehan) pada struktur tetap terjaga. Mutu baja tulangan tidak boleh berlebihan sehingga mekanisme strong column weak beam tetap berjalan karena kuat lebih dan kelelehan dikendalikan.

- Rasio dari kuat tarik terhadap kuat leleh minimal adalah 1,25. Ini diperlukan untuk daktilitas elemen struktur. Semakin besar nilai rasio berarti elemen struktur yang didesain menjadi semakin daktail. Daktilitas yang baik harus dimiliki oleh setiap bangunan tahan gempa.

Ketentuan-ketentuan diatas sebetulnya sudah bisa dipenuhi oleh baja tulangan tipe BjTS 420B. Itu artinya, kita boleh atau bahkan sangat disarankan menggunakan BjTS 420B sebagai penulangan untuk elemen struktur Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus, Sistem Dinding Struktural Khusus, atau apapun elemen struktur yang ada di Kategori Desain Seismik D.

(12)

(13)

Prima Sukma Yuana, S.T., M.T. 3-2 1 Sekilas Tentang SAP 2000

Modal yang harus dipersiapkan oleh seorang engineer untuk melakukan perancangan struktur selain bagaimana cara penggunaan program hitung adalah dengan memahami dasar- dasar analisis strukturnya. Pemahaman analisis struktur secara manual dapat dipahami terlebih dahulu untuk model yang sederhana tetapi secara konsep dikuasai. Semua asumsi dalam perencanaan diketahui secara jelas maksud dan penggunaannya. Jika hal tersebut dilakukan dan kemudian dibandingkan dengan program hitung hasilnya sama, maka secara prinsip seorang engineer tersebut memahami proses analisisnya dan dapat memastikan penggunaan program hitung hanya sebatas alat bantu.

Dalam bab ini akan dibahas langkah demi langkah pemodelan struktur gedung beton bertulang menggunakan program bantu hitung SAP 2000 v20 dilengkapi dengan penjelasan- penjelasan untuk membantu memudahkan pemodelan. Pertanyaannya mengapa harus menggunakan SAP 2000? Apa pemodelan gedung hanya bisa menggunakan SAP 2000? Tentu tidak harus dan tidak hanya SAP 2000 program hitung yang bisa digunakan dalam pemodelan gedung. Sebagai perencana, kita dapat memilih program apa yang akan digunakan dalam pemodelan, katakanlah seperti MIDASGen, ETABS, Sanspro, atau mungkin yang lainnya.

Namun sebagai praktisi perencana gedung, baiknya menguasai salah satu dari beragam pilihan program hitung dari mulai input sampai pembacaan output program.

Gambar 3.1 SAP 2000 v20

(14)

Program SAP 2000 penulis pilih hanya karena program SAP 2000 dinilai lebih eksis terutama dilingkungan perguruan tinggi. Program SAP 2000 mulai dikembangkan pada tahun 1970 dan versi komersilnya dibuat tahun 1975. Selama itu, SAP 2000 mengembangkan banyak peraturan didalamnya dan bahkan menjadi referensi atau acuan dibuatnya program analisis struktur serupa lainnya.

Sampai saat ini, SAP 2000 terus mengeluarkan versi terbaru dalam rangka meningkatkan kemampuan analisis dan update peraturan yang digunakan didalamnya mengikuti perkembangan peraturan (code). Tidak heran jika versi orisinil mempunyai harga yang terbilang mahal, hanya dibeli untuk kepentingan profesional dan perguruan tinggi. Mahasiswa tentu akan kesulitan jika harus membelinya, oleh karena itu solusi yang bisa dilakukan mahasiswa adalah menggunakan versi non komersil, SAP 2000 Student Version.

Dalam kasus yang akan dibahas kali ini, kita akan merencanakan gedung beton bertulang 3 lantai yang dirancang tahan terhadap beban gempa. Peraturan gempa Indonesia pun sudah dikeluarkan yang terbaru SNI 1726-2019, dan ditargetkan pada tahun 2022 semua perencana sudah menggunakan SNI terbaru tersebut dalam perencanaan. Oleh karena itu, penulis menggunakan SAP 2000 v20 karena dalam versi tersebut sudah terdapat peraturan ASCE 7-16 yang menjadi rujukan SNI 1726-2019 dan ACI 318-14 yang menjadi rujukan peraturan beton Indonesia terbaru SNI 2847-2019.

(15)

Prima Sukma Yuana, S.T., M.T. 3-4 2 Studi Kasus Gedung 3 lantai

Berikut diberikan denah gedung yang akan direncanakan yang berjumlah 3 lantai.

Gedung tersebut difungsikan sebagai perkantoran dan berlokasi di Bandung.

Gambar 3.2 Denah Rencana

Untuk data tanah, diberikan data hasil pengujian berupa uji SPT sebanyak 1 titik sampai kedalaman 30 meter. Berdasarkan data tersebut, perencana harus memutuskan jenis tanah yang akan digunakannya dalam perencanaan.

+12.00 +8.00

280057003800

6900 4700

(16)

(17)

Prima Sukma Yuana, S.T., M.T. 3-6 Gambar 3.3 Data SPT

(18)

Perhitungan jenis tanah didasarkan pada data tanah di 30 m teratas. Perhitungan jenis tanah menurut SNI 03-1726-2019 diberikan sebagai berikut:

Gambar 3.4 Perhitungan Jenis Tanah

Kedalaman (d) m tebal (t) m N t/N

0 1.5 13 0.115

1.5 1.5 2 0.750

3 1.5 6 0.250

4.5 1.5 8 0.188

6 1.5 50 0.030

7.5 1.5 16 0.094

9 1.5 21 0.071

10.5 1.5 10 0.150

12 1.5 27 0.056

13.5 1.5 40 0.038

15 1.5 19 0.079

16.5 1.5 50 0.030

18 1.5 50 0.030

19.5 1.5 50 0.030

21 1.5 50 0.030

22.5 1.5 20 0.075

24 1.5 19 0.079

25.5 1.5 50 0.030

27 1.5 21 0.071

28.5 1.5 50 0.030

30

Jumlah 30 2.225

13.48047 Lunak

∑

(19)

Prima Sukma Yuana, S.T., M.T. 3-8 3 Kriteria Desain

a. Deskripsi Bangunan

- Data teknis merupakan data yang akan menjadi acuan dalam melakukan analisis struktur. Data teknis bangunan struktur ini adalah sebagai berikut:

- Fungsi Bangunan : Gedung Perkantoran - Jenis Struktur : Struktur Beton Bertulang

- Sistem Struktur : Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus

- Jumlah Lantai : 3 Lantai

- Lokasi : Kota Bandung

- Jenis Tanah : SE (tanah lunak)

- Struktur Atap : Dak beton

b. Material Struktur Beton

Material beton digunakan untuk struktur atas seperti kolom, balok dan pelat lantai.

Berikut ini merupakan spesifikasi material beton yang digunakan:

- Kuat tekan beton, ′ : 25 MPa (balok dan pelat) dan 30 MPa (kolom) - Modulus elastisitas beton, : 4700 ′ = 25742,96 MPa

- Angka poison beton, : 0,2

- Modulus geser beton, : /21+ = 10726,23 - Berat jenis beton, : 24 kN/m³

Baja Tulangan

- Modulus elastisitas baja, : 200000 Mpa

- Tegangan leleh tulangan geser, :420 Mpa (Tulangan Ulir) - Tegangan leleh tulangan utama, :420 Mpa (Tulangan Ulir) - Berat jenis baja, :78,5 kN/m³

c. Peraturan yang Digunakan

- SNI 2847-2019 Peraturan Beton - SNI 1729-2020 Peraturan Baja Struktur

- SNI 1727-2020 Peraturan Pembebanan Gravitasi & Beban Angin - SNI 1726-2019 Peraturan Pembebanan Gempa Indonesia

- PPURG 1987 Pedoman Pembebanan

(20)

Prima Sukma Yuana, S.T., M.T. 3-9 4 Pemodelan Struktur Gedung

a. Menetapkan Struktur

Pada halaman awal ini, kita akan disuguhkan beberapa pilihan struktur yang akan dianalisis. Dikarenakan kita akan merancangan struktur rangka gedung maka yang dipilih adalah 3D Frame seperti ditunjukkan pada Gambar 3.5. Satu hal yang harus dilakukan diawal adalah menentukan satuan yang akan digunakan dalam pemodelan. Kesalahan pemilihan satuan berdampak pada kesalahan hasil analisis.

Gambar 3.5 Pilihan Sistem Struktur Yang Akan Dianalisis

Jika kita memilih 3D Frame untuk sistem struktur yang akan dianalisis, maka tampilannya akan seperti pada Gambar 3.6.

(21)

3-10 Prima Sukma Yuana, S.T., M.T.

Gambar 3.6 Menetapkan Jumlah dan Panjang Bentang

Tampilan awal akan menjadi seperti Gambar 3.7. Pada layar tersebut juga akan dilakukan modifikasi terhadap model struktur. Tahap utama dari program hitung sebetulnya hanya mencakup lima aspek yaitu pendefinisian parameter desain pada menu Define, Penggambaran model struktur pada menu Draw dan Assign, Analisis struktur pada menu Analyze, dan desain penampang pada menu Design.

Gambar 3.7 Menu dan Toolbar Pada SAP 2000

Number of Stories: 3 Number of Bays, X : 2 Number of Bays, Y : 3

Story Height : 4 Bay Width, X : 5 Bay Width, Y : 6

(22)

b. Memodifikasi Material

Langkah berikutnya adalah modifikasi model menjadi model yang direncanakan menggunakan pilihan menu dan toolbar seperti pada Gambar 3.8. Kita harus memasukkan parameter material dan penampang yang akan digunakan pada menu Define > Materials.

Gambar 3.8 Menu Define - Materials

Secara default pilihan materials akan sudah terbentuk dua material, yaitu Beton (4000Psi) dan Baja (A992Fy50). Kita dapat memodifikasi data material sesuai parameter yang akan digunakan. Sebagai contoh, jika kita akan membuat beton kolom menggunakan mutu fc’ 30 MPa, maka parameternya harus disesuaikan dengan mengklik tombol Modify/Show Material.

Gambar 3.9 Modifikasi Material Beton

Berat jenis 24 kN/m³

Nama material

Satuan

Modulus elastisitas 4700 √fc’

Kuat tekan beton fc’ 30 N/mm² N/mm2

Membuat material baru Menduplikasi material Memodifikasi material

(23)

Langkah tersebut dilakukan kembali pada pilihan menu Add Copy of Material untuk mendefinisikan material beton yang akan di cor dengan mutu yang berbeda seperti untuk balok dan pelat yang biasanya lebih rendah, misalnya fc’ 25 MPa.

Langkah berikutnya adalah mendefinisikan material tulangan. Material tulangan mengacu ke SNI 2052-2017. Dengan langkah sebagai berikut.

BjTS 420B menyerupai ASTM A615

(24)

Gambar 3.10 Modifikasi Material Baja Tulangan

c. Mendefinisikan Penampang

Berikutnya adalah mendefinisikan penampang yang akan digunakan pada menu Define

> Section Properties > Frame Section untuk masing-masing dimensi penampang yang akan digunakan.

A615Gr60 ubah namanya menjadi BjTS420B

200000 MPa

Sesuaikan dengan SNI 2052-17 fy dan fye = 420 MPa

fu dan fue = 525 MPa

(25)

Gambar 3.11 Modifikasi Penampang

Dikarenakan penampang yang digunakan belum tersedia pada program SAP 2000, maka kita harus memasukkan secara manual Add New Property pilih Concrete – Rectangular.

Penampang yang akan digunakan adalah penampang dengan dimensi: 30/60, 25/50, 25/40.

Sebagai contoh diberikan cara mendefinisikan penampang balok dimensi 30/60.

Gambar 3.12 Memilih Tipe Penampang

Membuat penampang baru Menduplikasi penampang Memodifikasi penampang

(26)

Gambar 3.13 Definisi Penampang Balok B.30/60

Dalam SNI 2847-2019 disebutkan bahwa pada struktur beton pengaruh keretakan beton harus diperhitungkan terhadap kekakuannya. Sehingga momen inersia penampang dapat ditentukan sebesar momen inersia penampang utuh dikalikan dengan persentase efektivitas penampang berdasarkan Tabel 6.6.3.1.1 (a) sebagai berikut.

(27)

Tabel 3.1 Reduksi momen inersia

Berdasarkan hal tersebut maka harus dilakukan pengaturan pada Set Modifier lalu atur nilai Moment of Inertia about 3 axis (sumbu kuat) sebesar 0,35. Sedangkan untuk kolom perlu menyesuaikan nilai Moment of Inertia about 2 axis dan 3 axis sebesar 0,70.

Gambar 3.14 Modifikasi momen inersia penampang balok (kiri) dan kolom (kanan)

Untuk penampang ukuran lain didefinisikan dengan cara yang sama. Sedangkan untuk kolom terdapat sedikit perbedaan pada pengaturan Concrete Reinforcement nya. Contoh akan digunakan kolom dengan dimensi 40/40 cm dengan mutu 30 MPa.

Pengaturan penulangan kolom dibagi menjadi 2, yang pertama adalah Reinforcement to be Checked jika kita akan menganalisis dan sudah memiliki data tulangan eksisting.

Sedangkan yang kedua adalah Reinforcement to be Designed jika kita akan mencari luas tulangan perlu kolom. Dalam hal ini adalah desain baru sehingga dipilih opsi kedua.

(28)

Gambar 3.15 Definisi Penampang Kolom K.40/40

Untuk pelat lantai, didefinisikan sebesar 13 cm dengan mutu fc’ 25 MPa. Langkahnya dilakukan Define > Section Properties > Area Section > Add New Section sebagai berikut.

Gambar 3.16 Definisi Pelat Lantai

(29)

d. Memodifikasi Grid Struktur

Langkah berikutnya adalah memodifikasi/menyesuaikan grid struktur sesuai dengan yang diperlukan pada denah arsitektural. Langkah tersebut dilakukan dengan cara klik kanan pada layar – Edit Grid Data – Modify/Show System.

Gambar 3.17 Pengaturan Grid Hasilnya akan seperti berikut,

1 2

3

4

5

(30)

Gambar 3.18 Hasil Pengaturan Grid e. Mengaplikasikan Penampang Pada Model

Langkah awal adalah mengaplikasikan penampang yang dibuat untuk BALOK INDUK sesuai dengan yang disketsakan diawal. Dengan memilih tampilan XY – Klik batang yang akan diubah - lalu Assign – Frame – Frame Section. Lakukan untuk setiap tipe penampang.

Gambar 3.19 Aplikasi penampang pada model B.30/60

B.30/60

1

2

3

4

(31)

Gambar 3.20 Aplikasi penampang balok induk

Langkah berikutnya adalah mengaplikasikan penampang yang dibuat untuk BALOK ANAK sesuai dengan yang disketsakan diawal. Dengan masih memilih tampilan XY pada elevasi +4.00.

Klik batang seperti pada gambar di samping.

Kemudian pilih pada menu

Edit – Replicate – Isi dx dengan 1

(32)

Klik batang seperti pada gambar di samping.

Kemudian pilih pada menu

Edit – Replicate – Isi dx dengan -1.9

Gambar 3.21 Replicate Frame

Untuk membuat balok anak yang lain, bisa dilakukan dengan cara seperti berikut.

Pilih Section  B.24/45 Pilih Continuous  karena beton Tentukan No. of Beams  1

Dan tentukan Approx. Orientation  Arah Y

(33)

Gambar 3.22 Balok Anak Otomatis

Lakukan untuk semua posisi balok anak, termasuk untuk yang orientasinya ke arah X sehingga hasilnya akan seperti berikut.

Gambar 3.23 Menggabungkan Balok

Terlihat pada gambar di atas, terdapat balok anak yang terpisah pada Grid A-B antara grid 2 dan 3. Balok tersebut seharusnya menjadi satu. Maka yang harus dilakukan adalah

1

2 Klik disini

Klik disini

Hasilnya

(34)

menggabungkan kedua balok tersebut menjadi balok tunggal. Langkah yang harus dilakukan adalah dengan klik batang 2 balok yang terpisah – Edit – Edit Lines – Join Frames.

Lakukan juga untuk balok anak di Grid B-C. Sehingga tampilan seperti pada Gambar berikut.

Gambar 3.24 Hasil Penggabungan Balok

Sesuaikan balok anak pada grid 3-4 agar sesuai dengan sketsa dimana dimensi yang digunakan adalah B.25/45. Klik batang yang akan diubah lalu Assign – Frame – Frame Section – Pilih B.25/45 - OK.

Gambar 3.25 Mengganti Penampang

Hasil

(35)

Langkah berikutnya adalah mengaplikasikan PELAT LANTAI sesuai dengan yang disketsakan diawal. Dengan masih memilih tampilan XY pada elevasi +4.00.

Gambar 3.26 Menampilkan Pelat Lantai

Lakukan penggambaran pelat pada semua panel dan penggambarannya harus terhubung pada joint. Tampilan akan seperti pada gambar berikut.

Gambar 3.27 Object Shrink Toggle

Kita harus cek pemodelan pelat dengan cara klik Object Shrink Toggle

(36)

Gambar 3.28 Membagi Panel Pelat

Pada gambar bagian kiri terlihat panel pelat yang ditinjau tidak patah di setiap balok, ini akan berpengaruh terhadap distribusi beban ke balok. Oleh karena itu, kita harus membagi panel pelat tersebut menjadi 4 bagian. Klik 2 panel pelat yang ditinjau – Edit – Edit Areas – Divide Areas seperti gambar sebelah kanan. Sehingga tampilan akan seperti berikut.

Gambar 3.29 Hasil Pembagian Pelat Lantai

Gambar 3.29 di atas menampilkan pembalokan maupun pelat yang pendefinisiannya sudah tepat. Namun balok anak dan pelat lantainya hanya baru dimodelkan pada elevasi +4.00.

Oleh karena itu, kita harus menduplikasinya pada elevasi +8.00 dan +12.00. Langkah yang

(37)

harus dilakukan adalah dengan memilih semua batang dan pelat yang akan diduplikasi kemudian Edit – Replicate – Isi dz = 4, Number = 2.

Gambar 3.30 Duplikasi ke elevasi 8 & 12 Hasilnya seperti pada gambar berikut.

Gambar 3.31 Hasil Duplikasi ke elevasi 8 & 12

(38)

Gambar 3.31 memperlihatkan pada elevasi +12.00 atau dak beton terdapat lubang pelat yang seharusnya tertutup. Sehingga kita perlu memodifikasi bagian tersebut dengan mengubah konfigurasi balok anak dan pelat lantai seperti cara-cara yang sudah dijelaskan sebelumnya.

Hasil modifikasi dapat terlihat pada Gambar 3.32.

Gambar 3.32 Hasil Modifikasi Pembalokan Elevasi 12

Setelah pemodelan Balok dan Pelat lantai selesai, langkah berikutnya adalah mengaplikasikan penampang yang dibuat untuk KOLOM sesuai dengan yang disketsakan diawal. Dengan memilih tampilan XZ – Klik batang yang akan diubah - lalu Assign – Frame – Frame Section.

Atau bisa dengan cara lain yaitu langsung mengubah Penampang FSEC1 menjadi K.40/40 dengan cara Select – Select – Properties – Frame Section – Pilih FSEC1 – Select - Close.

Lalu pilih Assign – Frame – Frame Section – Pilih K.40/40 – OK. Maka seluruh penampang kolom sudah berubah menjadi K.40/40 seperti pada Gambar 3.33.

(39)

Gambar 3.33 Hasil Penggantian Dimensi Kolom f. Mendefinisikan Tipe Perletakan

Perletakan pada struktur akan sangat menentukan hasil analisis dan desain penampangnya. Oleh karena itu kita harus tepat dalam mendefinisikan tipe perletakan yang akan digunakan. Dalam kasus kali ini dibuat struktur beton bertulang dengan menggunakan perletakan Jepit. Dengan cara mengklik semua perletakan pada model (sebelumnya ubah tampilan menjadi XY pada elevasi 0). Assign – Joint – Restraint – Pilih Fixed.

(40)

Gambar 3.34 Hasil Penggantian Perletakan Jepit g. Mendefinisikan Diafragma

Dalam analisis gempa perlu didefinisikan setiap lantai sebagai lantai kaku sehingga deformasi yang terjadi dalam setiap lantainya menjadi seragam. Langkah yang harus dilakukan adalah dengan Define – Joint Constraint – Pilih Diaphragm – Add New Constraint - OK.

Buat definisi diafragma sesuai jumlah lantai. Dalam kasus ini dibuat 3 definisi Diphragm lalu OK.

Gambar 3.35 Diafragma Lantai

Setelah didefinisikan diafragmanya kemudian yang harus dilakukan adalah meng- aplikasikannya pada model di setiap lantai. Dengan cara Blok setiap lantainya – Assign – Joint – Constraint – Pilih Diaphragm sesuai lantainya – Apply - Lakukan untuk semua lantai – OK.

(41)

Lantai yang sudah diaplikasikan diafragma akan memiliki tampilan seperti berikut dan muncul titik hijau di setiap joint nya.

Gambar 3.36 Aplikasi Diafragma Lantai

Sampai dengan tahap ini, pemodelan struktur sudah selesai. Langkah berikutnya adalah melakukan definisi pembebanan dan pengaplikasiannya pada model struktur.

Gambar 3.37 Pemodelan Struktur

(42)

5 Pembebanan

a. Mendefinisikan Jenis Beban

Setelah menentukan besarnya beban yang bekerja, berikutnya adalah pengaplikasian beban tersebut pada model struktur. Sebelumnya langkah tersebut diawali dengan membuat daftar beban pada menu Load Pattern. Define – Load Pattern – Isikan parameter Load Pattern sesuai Gambar 3.38.

Gambar 3.38 Define Load Pattern

Beban yang ada pada Load Pattern di atas hanya untuk beban gravitasi, sementara untuk beban gempa dimodelkan secara terpisah dengan metode dinamik respons spektrum dan gaya gesernya akan dievaluasi dengan gempa statik ekuivalen.

b. Mendefinisikan Beban Gempa Dinamik Respons Spektrum

Beban gempa yang akan diaplikasikan pada model terdiri dari 2 jenis. Pertama adalah beban gempa dinamik respons spektrum dan yang kedua adalah beban statik ekuivalen untuk mengevaluasi gaya geser gempa. Input metode respons spektrum pada model dilakukan dengan memilih Define – Functions – Respons Spectrum – Pilih From File – Add New Function.

(43)

Gambar 3.39 Input fungsi respons spektra

Berdasarkan Gambar 3.39 dapat dilihat bahwa input untuk beban gempa adalah berupa kurva respons spektra di lokasi rencana. Oleh karena itu, kita harus membuat kurva tersebut sesuai parameter pada website http://rsa.ciptakarya.pu.go.id/2021/ atau melalui AplikasiRSA2021. Kedua link tersebut sudah merujuk pada penggunaan SNI 1726-2019.

(44)

Gambar 3.40 Tampilan http://rsa.ciptakarya.pu.go.id/2021/

(45)

Gambar 3.41 Tampilan AplikasiRSA2021

Masukkan lokasi rencana atau koordinat pekerjaan pada website atau aplikasi rsa2021.

Kemudian tentukan jenis tanah/kelas situs di lokasi tersebut lalu akan keluar parameter gempa yang diperlukan seperti SS, S1, Fa, Fv, SDS, SD1, dan Periode Panjang (TL).

Sebagai contoh kita menggunakan AplikasiRSA2021, kita harus memasukkan Lokasi rencana yaitu Bandung pada kolom Lokasi, kemudian pilih SE-Tanah Lunak pada kolom Kelas, lalu klik tombol Hitung! Maka akan keluar hasil perhitungan parameter gempa.

Gambar 3.42 Input pada AplikasiRSA2021 1

2 3

4

(46)

Pada Tab Text Result dapat diperoleh nilai-nilai yang digunakan untuk membuat kurva respons spektra.

Gambar 3.43 Text Result pada AplikasiRSA2021

Proses paste pada Ms. Excel harus dilakukan dengan paste special. Paste special – Use Text Import Wizard – Next – Next – Finish. Lalu Save As dalam format Text (MS-DOS) sehingga hasil tersebut tersimpan dalam format notepad seperti pada Gambar 3.44.

Angka yang diblok kemudian di copy kan pada Program Ms. Excel

(47)

Gambar 3.44 Notepad Respons Spektra

HASIL SAVE AS

FORMAT TEXT(MS-DOS)

(48)

Jika kita kembali pada Gambar 3.39, input beban gempa pada SAP 2000 adalah memasukkan file notepad sebelumnya sebagai input beban gempa. Lakukan input seperti pada Gambar 3.45.

Gambar 3.45 Input Respons Spektra

Input kurva respons spektrum pada SAP 2000 belum berarti beban tersebut bekerja.

Untuk mengaktifkan input tersebut menjadi beban maka kita harus melakukan pengaturan pada menu Load Case. Define – Load Case – Add New Load Case. Buat Load Case untuk Respons Spectrum arah X dan Y.

Gambar 3.46 Load Case

(49)

Gambar 3.47 Define Load Case untuk gempa dinamik arah X

Gambar 3.48 Define Load Case untuk gempa dinamik arah Y

g. I / R = 9.81 m/s² x 1 / 8 = 1.22625

(50)

Sebelumnya pada Gambar 3.47 dan 3.48 disebutkan nilai R adalah 8. Hal tersebut dapat dilihat di SNI gempa untuk sistem rangka pemikul momen khusus maka nilai R adalah 8.

Tabel 3.2 Nilai R, Ω0, dan Cd

Selain kurva respons spektrum, input beban gempa memerlukan massa bangunan untuk menghitung gaya geser. Oleh karena itu kita harus mengatur sumber massa bangunan (Mass Source) dengan memilih Define – Mass Source – Modify/Show Mass Source. Inputkan kotak dialog Mass Source seperti pada Gambar 3.49.

Gambar 3.49 Pengaturan Mass Source R Ω0 Cd

(51)

Sesuai SNI 1726-2019, nilai pada mass source terdiri dari 100% beban mati dan 100%

beban mati tambahan. Unsur beban hidup tidak perlu dimasukkan kecuali bangunan tersebut diperuntukkan untuk tempat penyimpanan maka diizinkan tambahan nilai beban hidup sebesar 25%. Selain gedung penyimpanan, cukup beban mati dan beban mati tambahan saja. Bisa dicek di SNI 1726-2019 Pasal 7.7.2.

c. Aplikasikan Pembebanan Gravitasi Pada Model

Beban mati tambahan yang terdiri dari spesi, pasir, keramik, plafond, dan ME diaplikasikan pada model sesuai dengan SNI 1727 atau PPURG 1987 adalah totalnya sebesar 162 kg/m². Sementara untuk dinding adalah sebesar 250 kg/m² x tinggi dinding.

- Beban pasir setebal 2 cm = 2 cm x 16 kg/m²/cm = 32 kg/m² - Beban spesi setebal 3 cm = 3 cm x 21 kg/m²/cm = 63 kg/m² - Beban keramik = 1 cm x 24 kg/m²/cm = 24 kg/m² - Beban plafond & pengantung = 18 kg/m²

- Beban Mekanikal Elektrikal = 25 kg/m² Sehingga total SDL pada pelat adalah 162 kg/m²

- Sedangkan untuk beban dinding sebagai SDL pada balok adalah 250 kg/m² x 4 m = 1000 kg/m

Sementara beban hidup harus dilihat sesuai fungsi ruangan dan nilainya ditentukan di SNI 1727. Contoh untuk beban kantor atau hunian hotal/apartemen adalah sebesar 250 kg/m². Gudang penyimpanan nilai beban hidupnya adalah sebesar 4,79 kN/m² atau sekitar 480 kg/m². Sementara atap dak tanpa akses adalah sebesar 100 kg/m². Namun untuk dak harus berhati-hati karena dak seringkali dijadikan sebagai area untuk menyimpan toren air yang nilainya cukup besar.

Lalu bagaimana aplikasi beban-beban tersebut pada model. Berikut adalah langkah- langkah yang harus dilakukan. Pilih semua area pelat lantai – Assign – Area Loads – Uniform to Frame.

(52)

Gambar 3.50 Input beban area

Gambar 3.51 Hasil input beban area

Lakukan untuk beban mati tambahan dan beban hidup sesuai nilai beban rencana.

Tampilan beban yang diinputkan secara Uniform to Frame terlihat seperti pada Gambar 3.52.

Pemilihan tipe beban area dengan Uniform to Frame lebih baik secara distribusi beban ke balok (sesuai metode amplop) sehingga pemilihan tipe ini lebih direkomendasikan.

(53)

Gambar 3.52 Hasil input beban area Uniform to Frame

Selanjutnya adalah input beban dinding. Input beban dinding dilakukan bukan pada pelat lantai melainkan pada balok. Sehingga inputnya terpisah dari beban sebelumnya. Klik semua balok yang ditumpu dinding – Assign – Frame Load – Distributed. Pemilihan balok harus sesuai dengan posisi dimana letak dinding berada. Balok pada lantai dak dalam kasus ini tidak menerima beban dinding. Jadi beban dinding hanya diaplikasikan pada lantai 1 dan 2.

Nilai beban dinding adalah sebesar 250 kg/m² x tinggi lantai 4 m, sehingga nilai beban dinding pada balok adalah sebesar 1000 kg/m atau 9,81 kN/m.

Gambar 3.53 Balok yang memikul dinding

(54)

Gambar 3.54 Input beban dinding pada balok

Gambar 3.55 Tampilan beban dinding pada balok

d. Menyusun Kombinasi Pembebanan

Kombinasi pembebanan harus disusun sesuai Pasal 4.2. Kategori desain seismik dari SRPMK yang akan dirancang adalah D, SNI 1726-2019 menetapkan untuk struktur bangunan dengan kategori seismik desain D diambil nilai ρ = 1,3.

Untuk ρ 1.3 dan SDS = 0.6999, maka diperoleh:

a. 1.4 DL

b. 1.2 DL + 1.6 LL

c. (1.2 + 0.2 SDS) DL + QE + LL

(55)

(1.2 + 0.2(0.9))DL ± 1.3 Qx ± 0.39 Qy + LL

 1.34 DL + 1.3 Qx + 0.39 Qy + LL

 1.34 DL + 1.3 Qx - 0.39 Qy + LL

 1.34 DL - 1.3 Qx + 0.39 Qy + LL

 1.34 DL - 1.3 Qx - 0.39 Qy + LL

 1.34 DL + 0.39 Qx + 1.3 Qy + LL

 1.34 DL + 0.39 Qx - 1.3 Qy + LL

 1.34 DL - 0.39 Qx + 1.3 Qy + LL

 1.34 DL - 0.39 Qx - 1.3 Qy + LL d. (0.9 – 0.2 SDS)DL + QE

(0.9 - 0.2(0.9))DL ± 1.3 Qx ± 0.39 Qy

 0.76 DL + 1.3 Qx + 0.39 Qy

 0.76 DL + 1.3 Qx - 0.39 Qy

 0.76 DL - 1.3 Qx + 0.39 Qy

 0.76 DL - 1.3 Qx - 0.39 Qy

 0.76 DL + 0.39 Qx + 1.3 Qy

 0.76 DL + 0.39 Qx - 1.3 Qy

 0.76 DL - 0.39 Qx + 1.3 Qy

 0.76 DL - 0.39 Qx - 1.3 Qy

Tabel 3.3 Kombinasi Pembebanan

DL SDL LL RSPX RSPY

U1 1.40 + 1.40

U2 1.20 + 1.20 + 1.60 U3 1.34 + 1.34 + 1.00 + 1.30 + 0.39 U4 1.34 + 1.34 + 1.00 + 1.30 - 0.39 U5 1.34 + 1.34 + 1.00 - 1.30 + 0.39 U6 1.34 + 1.34 + 1.00 - 1.30 - 0.39 U7 1.34 + 1.34 + 1.00 + 0.39 + 1.30 U8 1.34 + 1.34 + 1.00 + 0.39 - 1.30 U9 1.34 + 1.34 + 1.00 - 0.39 + 1.30 U10 1.34 + 1.34 + 1.00 - 0.39 - 1.30 U11 0.76 + 0.76 + 1.30 + 0.39 U12 0.76 + 0.76 + 1.30 - 0.39 U13 0.76 + 0.76 - 1.30 + 0.39 U14 0.76 + 0.76 - 1.30 - 0.39

(56)

U15 0.76 + 0.76 + 0.39 + 1.30 U16 0.76 + 0.76 + 0.39 - 1.30 U17 0.76 + 0.76 - 0.39 + 1.30 U18 0.76 + 0.76 - 0.39 - 1.30

Nilai kombinasi pembebanan tersebut harus diinputkan dalam Program SAP 2000 melalui menu Define – Load Combinations – Add New Combo. Lakukan untuk ke-18 kombinasi tersebut.

Gambar 3.56 Input kombinasi pembebanan

Sampai dengan tahap ini, pembebanan struktur sudah selesai. Langkah berikutnya adalah melakukan analisis dan dilanjutkan dengan desain elemen struktur. Jangan lupa untuk menyimpan pekerjaan File – Save As – tempatkan difolder yang dituju dalam format .sdb.

(57)

6 Analisis Struktur

Analisis struktur mengacu kepada SNI 1726-2019 yang terdiri dari : a. Analisis modal (Perioda)

b. Evaluasi beban gempa c. Analisis simpangan

Langkah-langkah analisis struktur adalah dengan menekan tombol Run pada toolbar kemudian RunNow.

Gambar 3.57 Running SAP 2000

Kita dapat mengecek apakah model yang dibuat sudah benar dari segi pemodelan. Karena bisa jadi ada batang yang terlihat tersambung padahal tidak tersambung. Salah satu cara yang dilakukan adalah dengan mengecek deformasi modal. Display – Show Deformed Shape – Pilih akibat Modal.

Gambar 3.58 Show deformed

(58)

Jika perioda yang dihasilkan masuk akal, besar kemungkinan model struktur tidak ada yang error. Namun jika nilai periodanya sangat besar (contoh puluhan ribu detik), kemungkinan ada joint yang tidak tersambung.

Dapat dilihat nilai perioda struktur model tinjauan diperoleh nilai 0.65058 detik. Hal ini mengindikasikan tidak ada error dalam pembuatan model struktur. Sehingga model struktur dapat dilanjutkan pada tahap analisis struktur berikutnya.

Gambar 3.59 nilai perioda struktur mode 1

a. Analisis Modal (Perioda)

Analisis modal dilakukan dengan merekap nilai perioda struktur untuk mode 1 sampai 12. Display – Show Tables – Pilih Table: Modal Participating Mass Ratio - OK.

Gambar 3.60 Tabel modal participating mass ratio

(59)

Maka akan muncul tabel yang memperlihatkan nilai perioda struktur dan juga partisipasi massa setiap modal. Sesuai persyaratan SNI bahwa partisipasi massa disarankan mencapai 100% untuk kedua arah. Jika partisipasi massa belum tercapai maka dapat dilakukan penambahan jumlah mode.

Gambar 3.61 Hasil tabel modal participating mass ratio

Kita dapat mengexport nilai-nilai tersebut pada Program aplikasi Ms. Excel dengan cara klik File – Export Current Table – To Excel.

Gambar 3.62 Export tabel ke MS. Excel

(60)

Hasil tersebut kemudian direkap seperti pada Tabel 3.4 berikut ini.

Tabel 3.4 Perioda Struktur

Mode Period

sec UX UY Sum UX Sum UY

1 0.650582 0.871 0.00112 0.871 0.00112

2 0.619551 0.00177 0.86077 0.87277 0.86189

3 0.529855 0.00299 0.02038 0.87576 0.88227

4 0.218479 0.10187 0.00028 0.97764 0.88255

5 0.212069 0.00039 0.09647 0.97803 0.97902

6 0.180026 0.00027 0.0026 0.97829 0.98162

7 0.138919 0.02002 0.00096 0.99831 0.98258

8 0.137381 0.00129 0.01676 0.9996 0.99934

9 0.118409 0.0001 0.00064 0.9997 0.99998

10 0.107546 0.00004392 1.104E-07 0.99974 0.99998

11 0.099799 0.00007006 2.879E-08 0.99981 0.99998

12 0.098965 0.000004733 5.867E-08 0.99981 0.99998

Berdasarkan ketentuan SNI 1726-2019 periode fundamental struktur (T1) dibatasi tidak boleh lebih besar dari , yang dapat dihitung sebagai berikut.

×

Dengan nilai koefisien untuk batasan atas pada periode yang dihitung (C") didapat berdasarkan berikut.

Tabel 3.5 Koefisien untuk batas atas pada periode yang dihitung Parameter percepatan respons spektral

desain pada 1 detik, SD1 Koefisien C"

≥ 0,4 1,4

0,3 1,4

0,2 1,5

0,15 1,6

≤ 0,1 1,7

Untuk gedung tinjauan dengan nilai SD1 = 0.641 g maka dari tabel di atas nilai C" sebesar 1,4. Sedangkan nilai periode fundamental pendekatan (T$%&) dihitung dengan rumus T$%& C'h&) dengan besaran parameter C' dan x dapat dilihat pada tabel sebagai berikut.

T$%& 0.0466 ∙ 12^/.0 0.436 12 34 T$5) 1,4 ∙ 0.436 0.611 12 34

Partisipasi Massa mencapai 100%

pada mode ke-8

(61)

Tabel 3.6 Nilai Periode Parameter Ct dan x

Tipe struktur 78 x

Sistem rangka pemikul momen dimana rangka memikul 100 persen gaya gempa yang disyaratkan dan tidak dilingkupi atau dihubungkan dengan komponen yang lebih kaku dan akan mencegah rangka dari defleksi jika dikenai gaya gempa:

Rangka baja pemikul momen 0,0724 0,8

Rangka beton pemikul momen :, :;<<⁼ 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

Tipe struktur untuk arah x dan y sama, yaitu rangka beton pemikul momen, sehingga besarnya parameter C' dan x adalah 0,0466 dan 0,9. Berdasarkan analisis perhitungan waktu getar alami fundamental, didapatkan rekapitulasi periode fundamental struktur yang dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 3.7 Rekapitulasi periode fundamental struktur gedung Arah T$%& T$5) Periode T

Tx 0.436 0.611 0.650582

Ty 0.436 0.611 0.619551

Mengacu pada SNI 1726-2019, karena perioda pada Program SAP 2000 lebih besar dari perioda max (Tmax), maka periode struktur bangunan yang digunakan adalah perioda maksimum (T$5)) untuk analisis gempa arah X dan arah Y yaitu sebesar 0.611 detik.

b. Evaluasi Beban Gempa

Berdasarkan SNI 1726-2019 dalam menganalisis beban gempa respons spektrum, gaya geser dasar respons spektrum (?@) harus sama dengan 100% dari gaya geser dasar statik (?A).

Untuk memperoleh gaya geser dasar statik (?A) akan dijelaskan sebagai berikut.

b.1 Penentuan Koefisien Respon Seismik (Cs)

Berdasarkan SNI 1726-2019, nilai koefisien respons seismik (CS) harus ditentukan sesuai dengan 3 Persamaan. Parameter gempa didapatkan dari hasil AplikasiRSA2021.

(62)

1. Cs minimum

B 0,044. CD . EF 0.044 ∙ 0.698734 ∙ 1 0.031 2. Cs hitung

B CD

HIEFJ

0.698734

H81J 0.087 3. CS maksimum

B CD

HIEFJ

0.98734

0.611 ∙ H81J 0.202

Berdasarkan perhitungan nilai Cs di atas, maka nilai Cs yang digunakan adalah 0.087 karena nilai Cs-hitung diantara Cs-min dan Cs-max. Sehingga dalam analisis gaya geser akan digunakan nilai Cs = 0.087.

b.2 Penentuan Berat Struktur (KL)

Besarnya nilai berat struktur MN diambil berdasarkan ketentuan sebagai berikut:

 Beban Mati (DEAD) = 100%

 Beban Mati Tambahan (SDL) = 100%

Untuk mengeluarkan nilai berat efektif struktur dari SAP 2000, kita dapat melakukannya dengan mengeluarkan nilai Base Reaction akibat berat sendiri dan beban mati tambahan.

Display – Show Tables – Base Reaction - Pilih Load Case akibat DEAD dan SDL.

(63)

Gambar 3.63 Base reaction DL & SDL

Berdasarkan tabel tersebut, diperoleh nilai berat efektif struktur akibat beban mati dan beban mati tambahan adalah sebesar 2998.023 kN dan 1704.53 kN. Sehingga total berat efektif struktur adalah sebesar 4702.553 kN.

b.3 Menghitung Gaya Geser Dasar Statik Ekivalen

Berdasarkan nilai _B dan MN yang telah diperoleh, maka gaya geser dasar statik dapat dihitung sebagai berikut.

1

2

3

(64)

?BN NOP B × MN 0.087 ∙ 4702.553 409.122 4

Nilai gaya geser statik tersebut yang akan dibandingkan dengan gaya geser akibat gempa dinamik. Gaya geser dinamik pada struktur dapat diperoleh langsung dari program dengan cara klik Display – Show Tables – Base Reaction - Pilih Load Case akibat RSPX dan RSPY.

Gambar 3.64 Base reaction RSPX & RSPY 1

2

3

(65)

Berdasarkan tabel tersebut, diperoleh nilai gaya geser dasar akibat gempa arah X dan gempa arah Y adalah sebesar 354.583 kN dan 352.265 kN.

Tabel 3.8 Perbandingan gaya geser Arah Vstatik (kN) Vdinamik (kN) Keterangan

X 409.122 354.583 NOT OK

Y 409.122 352.265 NOT OK

Berdasarkan tabel diatas terlihat bahwa persyaratan beban gempa belum terpenuhi dikarenakan nilai gaya geser dinamik masih lebih kecil dari gaya geser statik. Sehingga perlu mengalikan faktor skala beban dinamik dengan faktor koreksi skala. Nilai faktor koreksi skala diperoleh dengan membagi nilai Vdinamik dengan Vstatik.

RS4 TU 4TU24 3 4SVS SUSℎ X 409.122 354.583 1.154 RS4 TU 4TU24 3 4SVS SUSℎ Y 409.122 352.265 1.162

Nilai-nilai tersebut kemudian dimasukkan kedalam SAP 2000. Sebelumnya harus dilakukan Unlock terlebih dahulu pada model yang sudah di running. Kemudian klik Define – Load Cases – Pilih RSPX – Modify/Show Load Case – Kemudian masukkan pada Scale Factor - Modify. Lakukan hal yang sama juga untuk RSPY lalu OK.

Gambar 3.65 Koreksi faktor skala gempa dinamik

Berikutnya adalah melakukan running ulang pada model yang baru. Kemudian lakukan proses yang sama untuk mengevaluasi gaya geser untuk kedua arah seperti Tabel 3.8.

Isikan 1.223625*1.154 untuk RSPX dan 1.22625*1.162 untuk RSPY

(66)

Gambar 3.66 Base reaction RSPX & RSPY terkoreksi

Setelah dilakukan running ulang, diperoleh nilai Base Reaction akibat RSPX dan RSPY sebesar 409.205 kN dan 409.331 kN. Kemudian direkap ulang lalu dibandingkan dengan gaya geser statik kembali.

Tabel 3.9 Perbandingan gaya geser setelah dikoreksi Arah Vstatik (kN) Vdinamik (kN) Keterangan

X 409.122 409.205 OK

Y 409.122 409.331 OK

Berdasarkan tabel diatas terlihat bahwa persyaratan beban gempa sudah terpenuhi dikarenakan nilai gaya geser dinamik lebih besar dari gaya geser statik.

c. Analisis Simpangan

Analisis simpangan harus memenuhi tabel persyaratan simpangan menurut SNI 1726- 2019 sebagai berikut.

Tabel 3.10 Batas Simpangan

Analisis simpangan dapat dilakukan salah satunya dengan mengecek perpindahan pada setiap lantai. Untuk mempermudah juga dapat mengubah tampilan menjadi 3D. Lalu klik

(67)

Display – Show Deformed Shape – Pilih akibat RSPX - OK. Ketika cursor didekatkan pada setiap level lantai akan keluar pop-up yang menujukkan nilai deformasi. Rekap nilai deformasi pada U1 untuk gempa arah X dan U2 untuk perpindahan akibat gempa arah Y. Untuk mempermudah perhitungan ubah satuan menjadi mm. Nilai tersebut masukkan kedalam Kolom 3 tabel rekapitulasi simpangan pada Tabel 3.11 untuk arah X dan Tabel 3.12 untuk arah Y.

Gambar 3.67 Deformasi akibat RSPX

Deformasi tersebut adalah deformasi elastis, hasil dari Program SAP 2000. Untuk perhitungan analisis simpangan diperlukan nilai deformasi inelastis (Kolom 4) dengan mengalikan nilai simpangan elastis dengan Cd/I. Nilai Cd dan I dapat diperoleh di SNI 1726- 2019. Dalam hal ini, nilai Cd adalah 5,5 sedangkan nilai I = 1. Hasil perhitungan simpangan antar lantai dapat dilihat pada Tabel 3.11 dan 3.12 berikut.

Sedangkan untuk pengisian Kolom 5 dilakukan dengan mengurangi nilai simpangan inelastis lantai atas dengan lantai dibawahnya. Sebagai contoh untuk arah X adalah dengan mengurangi nilai 78.919 dengan 61.853 sehingga diperoleh nilai 17.066 mm. Nilai tersebut kemudian dibandingkan dengan simpangan izin (Kolom 6) yang diperoleh sesuai Tabel 3.10 yaitu 0,002hsx.

(68)

Tabel 3.11 Simpangan antar lantai arah X

Lantai

Tinggi lantai

(hsx)

Perpindahan elastis (δex)

Perpindahan inelastis (δx)

δex Cd / I

Simpangan antar lantai (Δx)

Simpangan

ijin (Δa) Ket.

mm mm mm mm mm