BAR V. ANALISIS DAN PEMBAILt\SAN. diingin..kan yang meliputi perhitlmgan heban strrlktur, beban yang diterima tiap

Transkripsi

1 ':..;- --,:-"''-_.'-._._--'-'...-;.._..._.-"_:",-._- - BAR V ANALSS DAN PEMBALt\SAN Analss merupakan proses prhtungan untuk mendapatkan haslyang dngn..kan yang melput perhtlmgan heban strrlktur, beban yang dterma tap bantalan karet, menentukan dukungan, dan analss rwayat walctu. Hasl dar analss n kemudan dbahas berdasarkan teon-teor yang ada yang berkatan dengan peneltan n sepert yang durakan berkut n. 5.1 Analss Analss peneltan n dbantu dengan mengunakan program STAADPrQ for Wndows Release 3.1. Adapun urutan analss peneltan n melput perhtungan yang durakan st:baga bt:rkul Pembebanan struktur dalam peneltan n melput beban tetap dan beba..n sementara (beban gempa). Beban tetap melput beban hdup dan beban mat, yang bekerja secara merata. Beban tetap terdr dar beban akbat berat plat dan dndng, sedangkan untuk beban tetap balok dan kolom sudahdhtuug sendr ddalam 1-- nroptm -0--' STA AnlPrn -. J fnr -' Wndnws - _.- Rp.lp.o.rw , FJlnp"s _. '-0'-'- stmktnr._.-_.--._.-. chjh _._ -._.- lntjlk _. -_. perkantoran, selengkapnya perhtlmgan pembebanan d jelaskan sebaga berkut lu. 4?

2 .:.:- _.:.-'::..:c:....._','_..:. 43 1, Perhtungan berat beban hdup (Wz) Perhtungan berat beban hdup lanta dan atap dasumskan sarna, maka menurut PPUG 1983 d peroleh beban hdup (q) gedung : 250 kg/m 2. Sehngga behan hdup yang bekerja (Garnhar 4.2) dhtung dengan mmus : Wz=qzxA dmana W, ql, dan A adalah berat beban hdup, beban hdup merata dan luas struktur. Dengan rumus datas d peroleh berat plat = 250 kg/m 2 x ( 18 m x 18 n ) = kg. 2. Perhtungan berat beban mat (Wd) Perhtungan berat beban mat untuk: plat atap dan lanta dasumskan sarna maka perhtungan berat beban mat melput plat dan dndng sehngg dapat dcar dengan mrnus : Berat beban plat: W d = t p x yxa Berat dndng : Wd = q x h Dmana Wd,l p, y, A, q, dan h adalah berat hehan mat, tebal plat, berat jens beton, luas plat, berat tembok dan tngg struktur tap tngkalrgan mmus tersebut datas dapat dhtung berat beban lanta, atap dan.g. a. Beban mat plat = 0.125m x 24000kg/m 3 x (18m x 18m) = kg b. Beban mat dndng ( q = 750 kg/m 2 ) Beban mat dndng yang dperhtungkan adalah dsekellng struktur bangunan penuh untuk dndng lanta dan atap, sehngga dapat durakan htungan sebaga berkut. Dndng lanta = 750 kg/m 2 x 3.2 m x 18 m x 4 ss = kg

3 44 Dengan data dar beban mat dan beban hdup, maka dapat dhtung beban total yang bekerja pada tap tngkat, dengan persamaan berkut : W tot = WdX W dengan ot, Wd, adalah berat total, berat beban mat dan berat beban hdup. Dengan persamaan datas dperoleh beban tap tngkat, sepert yang dsajkan pada Tabel 5.1. Tabel 5.1 Hasl perhtungan beban tap tngkat No Tngkat Beban tap tngkat (kg) 1 11 sd Perhtungan Beban Struktur Tap Unt Bantalan Karet Perhtungan n bertujuan untuk mengetahu beban struktur bangunan yang dapat ddukung oleh tap unt bantalan karet. Data beban struktur n dgunakan scbaga salah satu syarat untuk pemlhan bantalan karct yang akan dpaka. Cam pcrhtungan yatu membag total beban tngkat struktur dengan. umlah bantalan karet yang dgunakan sepert d sajkan pada Tabel 5.2. Tabel 5.2 Basl beban struktur tap unt bantalan karet No 1 Bantalan karet 1 sd 16 Beban struktur tap unt bantalan karet (kg) Dar hasl beban struktur yang dapat dtahan tap unt bantalan karet jauh lebh kecl dar beban dukung bantalan karet yang djnkan (Tabel 4.1).

4 Menentukan Dukungan Fxed Based dan Base solaton (Rubber Bearng) Dukungan merupakan tempat tumpuan struktur bangunan terhadap permukaan tanah atau tempat berdrnya struktur bangunan tersebut. Dalam peneltan n menggunakan dua macam dukungan yatu dukungan dengan fxed based (Gambar 4.2) dan dukungan dengan base solaton (Gambar 4.3). Dukungan.ftxed based dasumskan tdak dapat bergerak kearah horsontal, vertkal dan tdak boleh tejadnya momen puntr. Berbeda dengan dukungan base solaton yang dapat bergerak kearah vertkal dan horsontal dellgan batas ketentuan tertentu (Tabe1 4.1), tetap pada dukungan base solaton juga tdak boleh tejad momen puntr. Setelah memasukan data-data dukungan fxed based dan base solaton kedalam STAADPro for Wndows Release 3.1 maka dapat dlanjutkan dengan memasukan beban-beban gempa yang danahss menurut rwayat waktu (tme hstory). Data -data dukungan dapat dlhat pada Lampran dan Analss Dnamk Rwayat Wa.ktu (Tm.eHstory) Analss dnamk pada prnspnya merupakan suatu perhtungan yang berkatan dengan fungs waktu, bak tu pembebanannya, yang mana besar dan arahnya berubah menurut waktu maupun respons struktumya (terhadap beban dnamk) berupa lendutan dan tegangan. --=:,.,!'...?..;.,sn ' l,-+'/.:"'kw '!',,\\\\\\\\\$4,: 1:/'F' t{w.\\':.\tl."...\,_'j-< \:'la;-,,, v.....:::.':::::::..::::'::;'

5 46 Analss rwayat waktu yang dgunakan dsn ada1ah analss rwayat waktu gempa E-Centro (Lampran V) yang telah dsesuakan terhadap zona wlayah 4. Adapun maksud dar penyesuaan n atau yang serng dsebut skalansas adalah untuk mendapatkan data masukan percepatan gempa untuk analss respon rwayat waktu yang sesua dengan percepatan gempa pada zona w1ayah 4. Prosedur skalansas yang dgunakan pada peneltan kam n merupakan suatu pendekatan (Pramudhto, 1991) yang nantnya akan menghaslkan suatu raso prosentase besaran gempa yang amat spesfk, yang dmaksudkan adalah untuk setap struktur besar prosentasenya tdaklah sama. Adapun prosedur skalansasnya adalah sepert yang akan djelaskan berkut n (lhat Gambar 5.1). 1. Membuat respon spektrum zona 4 untuk wlayah d Jakarta (Wangsadnata, 1997) sepert yang terlhat pada Lampran X 2. Membuat respon spektrum gempa E1-Centro yang percepatannya te1ah dkfdkan b 10% dengan ljla redaman (dampng rato) sebesar 5 % (Paz, 1987). Nla 10% El Centro dambl sebaga asums awa1 yang d.anggap cukup mendekat nla percepatan gempa pada zona Struktur yang dtelt kemudan dkenakan kedua respon spektrum datas dan hasl analss smpangan maksmum akbat kedua respon spektrum pada struktur dbandngkan (Tabel 5.3). 4. Raso spektrum antara gempa 81 Centro terhadap spektrum zona 4 dhtung dngan 1J1enggunakan nl1m!s

6 47 v 1 x-=a% (5.1) y" b dmana: Y4 = smpangan maksmum akbat respon spektrum zona 4, Ye = smpangan maksmum akbat respon spektrum E-Centro 10%,dan a% = raso spektrum gempa E-Centro terhadap spektrum zona 4. Dat hasl htungan, ddapat besar prosentase raso spektrum gempa El Centro terhadap spektrum zona wlayah 4 adalah sebesar 17,73 % dapat lhat Lampran X. Tabel 5.3 Hasl Smpangan Maksmum Struktur kedua Analss Respon Spektrum Lanta Smpangan Maksmum (em) El-Centro 10% 7.ona-4 Jakarta " ,---)

7 48 + membuat respon spektrum zona 4 untuk wlayah d Jakarta 1 mula 1 membuat respon spektrum gempa El,-centro percepatan sebesar 10 % dengan nla rcdul11un sebesar 5 % 1 nput data output smpangan maksmum relatf + J analss output snupangan maksmum relatf. hasj! armln',ls skalansm gempa E-centro [ Selesa ] Gamba Bagan alr Prosedur skalansas gempa El-centro

8 ..". > Hasl Perhtungan Smpangan Relatf Smpangan relatf merupakan pergeseran struktur kearah horsontal relatf terhadap pondas yang terjad akbat beban-beban horsontal khususnya beban gempa. Smpangan relatf dsn dbedakan kedalam dua jens, smpangan relatf struktur terhadap bottom mountng plate (plat baja rubber bearng yang menempel pada pondas) dan smpangan relatf terhadap top mountng plate (plat baja rubber bearng yang menempel pada base plate atau struktur bagan atas). Hasl smpangan relatf ddapat dar output STAAD/Pro fjr Wndows Release 3.1 setelah memasukan semua beban struktur dan beban gempa yang telah d jelaskan datas. Hasl perhtungan smpangan relatf untuk struktur dapat d1hat pada Tabel 5.4 dan Tabe15.5. Tabel5.4 Smpangan RelatfTerhadap Pondas (Bottom Mountng Plate) l,anatl- Smpangan Relatf (em) Fxed Based 0! 0 1, ! " ! Base solaton , '

9 - ';---,-:.- \,':---._-... ': '. 50 Tabel5.5 Smpangan RelatfTerhadap Base Plate (Top }v{ountng Plate) Lanta Smpangan Relatf (em) Fxed Based Base solaton o , ; Hasl Perhtllngan Smpangan Alltar Tllgknt (nter storey drft) Smpangan antar tngkat yang terjad ddapat dar selsh smpagan lanta... smpangan antar tngkat suatu tngkat dan tngg tngkat yang bersangkutan tdak boleh lebh dat 0,005, dengan ketcntuan bahwa dalam segala hal smpangan yang terjad tdak boleh lebh dar 2 em. Hasl smpangan antar tngkat ddapat dar output STAAD/Pro for Wndows Release 3. J setelah memasukan semua beban struktur dan beban gempa yang telah d jelaskan datas. Hasl perhtungan smpangan antar tngkat untuk struktur dapat dlhat Tabel 5.6.

10 ,... -::-: 51 Tabel 5.6 Smpangan Antar Tngkat (nter stoly drf). Lanta Smpangan Antar Tngkat (em) Fxed Based 0 0 Base solaton '">.J Hasl Perbtungan Gaya Geser Tngkat Besamya gaya geser tngkat dpengarub oleh smpangan relatf dan kkakuan Lngkat. Gaya geser akan semakn besar pacta lanla yang lebh rendah karena gaya geser tngkat akan dtahan oleh struktur tngkat dbawahnya. Komulatf dar gaya geser tngkat lanta alas hngga ke lan13 palng bawah akan menmbulkan reaks yang besamya sarna tetap dengan arah yang berlawanan, gaya reaks n serng dsebut gaya geser dasar. Hasl gaya geser tngkat ddapat dar output STAADPro for Wndows Release 3.1 setelah memasukan semua beban struktur dan beban gempa yang telah d jelaskan datas. Hasl perhtungan gaya geser tngkat untuk struktur dapat dlhat Tabel 5.7.

11 Tabel5.7 Gaya Geser Tngkat! Lanta o , Gaya Geser Tngkat (kn) Fxed Based j Base solaton ) o o ] ! , ! ] 5.886, Hasl Perhtungan Momen Gulng (overturnng moment) Momen Gulng dduput dengun mengulkan gaya gcscr tngkat yang terjad dengan tngg tngkat. Gcdung tngg yang re1utf lungsng mcmpullya kcmampuan yang lcbh kccl untuk mcmkullnomen gulng akbat gt:rnpa, karena bangunan yang kurang lebar menyebabkan tegangan pada kolom akan semakn besar dan kolom luarlah yang palng menderta. Ddalam pendstrbusan massa seeara vertkal, sebaknya semakn keatas, massa tngkat semakn keel, sehngga momen gulng menjad keel Hasl momen gulng ddapat dar output STAADPro for Wndows Release 3.1 setelah memasukan semua beban struktur dan beban gempa yang telah d jelaskan datas. Hasl perhtungan momen gulng untuk struktur dapat dlhat Tabel 5.8.

12 53 Tabel 5.8 Momen Gulng (overtunng moment) Lanta Momen Gulng (knm) ['xed Based Base solaton Pembahasan Pada peneltan 11U, kam mencoba membandngkan struktur yang menggunakan hantalan karet (ruhher hearng) dengan s1ruktur tanpa hasp. jwlatun. Pnmpatan bantalan kart (rubber hearng)d antara pondas dengan dasar kolom, sedangkan struktur tanpa bantalan karet (rubber bearng) d asumskan jcpt. Dar hasl peneltan yang kam lakukan temyata, struktur yang menggunakan bantalan karet (rubber bearng) menghaslkan smpangan relatf, smpangan antar tngkat, gaya geser tngkat dan momen gulng yang lebh kecl dar struktur tanpa bantalan karet (rubber bearng), n sesua dengan teor bahwa

13 54 sfat yang dmhk bantalan karet (rubber bearng) n mampu meredam akseleras atau pereepatan beban gempa pada bangunan. Besarnya reduks smpangan relatf, smpangan antar tngkat, gaya geser tngkat dan momen guhng oleh struktur yang menggunakan bantalan karet (rubber bearng) dapat dhhat pada beberapa Tabel berkut m. 1. Tabel 5.4 dan Tabel 5.5 yang dmanfestaskan dengan grafk pada Gambar 5.1 dan Gambar 5.2 memperlhatkan besamya reduks smpangan akbat penggunaan bantalan karet (rubber bearng). Sepert te1ah djelaskan sebelumnya, smpangan dsn dbedakan menjad dua maearn, smpangan relatf terhadap pondas (bagan bawah rubber bearng) dan smpangan relatf terhadap plat dasar/base plat (bagan atas rubber bearng). Untuk smpangan relatfterhadap pondas;tabel 5.4 dan grafk pada Gambar 5.1 memperlhatkan smpangan yang dapat dreduks melalu pengunaan bantalan karet (rubber bearng) sampat 20,64%. Smpangan relatf maksmum yang terjad pada puneak bangtman struktur dengan bantalan karet (rubber bearng) sebesar 4,8365 em (lhat Lampran V hal. 1-5), lebh keel dan struktur tanpa bantalan karet (rubber bearng) yang sebesar 6,0942 em (lhat Lampran V hal. 1-5). Yang perlu dperhatkan dsn adalah adanya smpangan sebesar 3,4 em pada dasar struktur yang menggunakan bantalan karet (rubber bearng). Smpangan n adalah smpangan yang terjad pada bantalan karet (rubber bearng) akbat respons terhadap beban gempa. Besarnya smpangan yang terjad pada,.

14 t'm" 55 rubber bearng yatu 3,4 em mash lebh keel dar persyaratan pada Tabel 4.1 yang sebesar 15,9 em, sehngga rubber bearng n dapat dgunakan untuk struktur nl. Adapun untuk smpangan relatf terhadap base plat (bagan atas rubber bearng), Tabel 5.5 dan grafk pada Gambar 5.2 memperlhatkan smpangan yang dapat dreduks meneapa 76,43 %. Smpangan relatf (terhadap plat dasar/base plat) maksmum yang terjad sebesar 1,4365 em, jaub lebh keel dar slmpangan maksmum struktur yang tdak menggunakan bantalan karet (rubber bearng) yang sebesar 6,0942 em. 2, Tabel 5.6 yang dmanfestaskan dengan grafk pada Gambar 5.3 memperlhatkan bahwa struktur yang mengunakan base solaton dapat mereduks smpangan antar tngkat (nter storey drft) sebesar 59,67 % dar struktur tanpa bantalan karet (rubber bearng). Besamya smpangan antar tngkat maksmum yang terjad pada struktur yang menggunakan bantalan karet (rubber bearng) adalah 0,3680 em d lanta pertama sedangkan pada struktur tanpa bantalan karet (rubber bearng) sebesar 0,9125 em pada lanta ketga. Smpangan antar tngkat dsn dukur dar lanta pertama sehngga smpangan pada dasar struktur yang sebesar 3,4 em tdak dmasukkan karena smpangan tersebut sebenamya terjad pada bantalan karet (rubber bearng) dan bukan pada struktur bangunannya. 3, Tabel 5.7 yang dmanfestaskan dengan grafk pada Gambar 5.4 memperlhatkan bahwa struktur yang menggunakan bantalan karet

15 56 (rubber bearng) dapat mereduks gaya geser tngkat sebesar 82,52 % dar struktur tanpa bantalan karet (ruhber bearng). Gaya geser tngkat yang terjad pada struktur d pengaruh ojeh besarnya smpangan relatf, semakn besar smpangan relatf yang terjad maka semakn besar gaya geser tngkat yang terjad. Besamya gaya geser tngkat maksmum yang tead pada struktur yang menggunakan bantalan karet (rubber bearng) adalah ]] 4,006 kn d Janta pertama (Jhat Lampran V hal 11-16), sedangkan struktur tanpa bantajan karet (rubber hearng) mengalam gaya geser maksmum sebesar 652,319 kn d lanta pertama (lhat Lampran V. hal 11-16). Selan smpangan relatf, kekakuan juga berpengaruh terhadap gaya geser tngkat, tetap dajam peneltan n kekakuan struktur danggap sama. 4. Tabe! ).8 yang dlnall[eslaakan' dalam gra11k poda Gombar 5.5 memperlhatkan bahwa struktur yang menggunakan bantalan karet (rubber bearng) dapat mereduks momen gulng sebesar 76,17 % dar. struk.ur tanpa bantalan karet (rubber bearng). Besarnya momen gulng d pengaruh oleh besar keel nya gaya lateral yang terjad, semakn besar gaya lateral yang terjad pada struktur bangunan maka semakn besar pula momen gulngnya. Besamya momen gulng maksmum yang terjad pada struktur yang menggunakan bantalan ktft:l. (rubber beurrtg) ajalah 50,456 knm (lhat Lampran V hal ), sedangkan pada struktur tanpa bantalan karet (rubber bearng) sebesar 2] 1,755 knm (lhat Lampran V hal ] 1-16). Perbedaan

16 0 _ 'C':':"':""":"'. _.C _ 57 tersebut d sebabkan struktur yang menggunakan bantalan karet (rubber bearng) dapat meredam gaya-gaya lateral yang terjad pada struktur lebh besar darpada struktur tanpa bantalan karet (rubber bearng), sehngga menghaslkan momen gulng yang lebh kecl jl

17 '-.: ,-----'---'-"--'-_:' e.3 j 4 00 [ 3, en Fxed solated ;J o*' o Tngkat Gambar 5.2 Smpangan RclatfTerhadap Pondas 7 -+-Fxed solated 6 5 ] , en Tngkat Gambar 5.3 Smpangan Relatf Terhadap Plat Dasar

18 :._ ":'::.:o:":'c_---,:...,_._.:..:.:':_._ S -3 ",. &l t, r:fj 0, Tngkat 9 10 Gambar 5.4 Smpangan Antar Tngkat (nter storey drft) Fxed ---solaton g 500.! a 400 <U 300 o o 200 : L , o " o 2 L 3.;;';;';;;;;;;; ;;' Tngkat , ' :: ; : ' 10 Gambar 5.5 Gaya Geser Tngkat

19 -.::., ;;. - ;;.. --._-----'-_. ':"'-:-'.<":'.",,:'-':"-,.' -.--_._-_.._ "1 S g, S c:::+=fxed _solated Tngkat Gambar 5.6 Momen Gulng (overtunng moment)