BAB IV HASIL DAN ANALISIS. program ETABS V Perencanaan struktur dengan sistem penahan-gaya

Transkripsi

1 BAB IV HASIL DAN ANALISIS 4.1 Data Struktur Geometri dan Permodelan Struktur Permodelan struktur Perluasan pabrik baru PT Interbat dilakukan dengan program ETABS V Perencanaan struktur dengan sistem penahan-gaya seismik Rangka beton bertulang pemikul momen menengah (SRPMM). Pemodelan struktur gedung 6 lantai (3 lantai mezzanine dan 1 Atap). Fungsi gedung adalah pabrik produksi farmasi dengan data eksisting elemen struktur sebagai berikut : Gambar 4.1 Denah Lantai Mezzanine 1 (EL ) IV-1

2 Gambar 4.2 Denah Lantai 2 (EL ) Gambar 4.3 Denah Lantai 3 (EL ) IV-2

3 Gambar 4.4 Denah Mezzanine 3 (EL ) Gambar 4.5 Denah Lantai 4 (EL ) IV-3

4 Gambar 4.6 Denah Mezzanine 4 (EL ) Gambar 4.7 Denah Lantai 5 (EL ) IV-4

5 Gambar 4.8 Denah Lantai 6 (EL ) Gambar 4.9 Denah Lantai Atap (EL ) IV-5

6 Mutu Bahan Mutu bahan yang digunakan dalam gedung Perluasan pabrik baru PT Interbat adalah sebagai berikut : a) Beton Bertulang : Balok Pelat : f c 40 Mpa : f c 40 Mpa (Untuk Flat Plate : Shell Thin) f c 40 Mpa (Untuk non Flat Plate : Membrane) Kolom : f c 40 Mpa Shearwall : f c 40 Mpa b) Baja Tulangan : Diameter Ø8, Ø10, Ø12 mm menggunakan baja tulangan polos BJTP-24 dengan tulangan leleh fy 240 mpa (Fy : 2400 Kg/Cm 2 ) Diameter D10, D13, D16, D19, D22, D25, D29, D32 mm menggunakan baja tulangan ulir BJTD-40 dengan tulangan leleh fy 400 mpa (Fy : 4000 Kg/Cm 2 ) Dimensi Eksisting Balok : - B1 (Balok Induk) : 300x500 mm - BA (Balok Anak) : 200 x 400 mm - BP (Balok Kantilever & Perimeter) : 200 x 400 mm Pelat : - Lantai Mezzanine 1 : 220 mm - Lantai 2 : 250 mm IV-6

7 - Lantai 3 : 250 mm - Lantai Mezzanine 3 : 220 mm - Lantai 4 : 250 mm - Lantai Mezzanine 4 : 220 mm - Lantai 5 : 250 mm - Lantai 6 : 250 mm - Lantai Atap : 250 mm Kolom : - Lantai Dasar s/d Lantai 3 : 700 x 700 mm - Lantai Mezzanine 3 s/d Lantai 4 : 650 x 650 mm - Lantai Mezzanine 4 s/d Lantai Atap : 600 x 600 mm Shearwall : - Lantai Dasar s/d Lantai Atap : 300 mm 4.2 Perhitungan Beban Gravitasi Pembebanan Pada Lantai Gedung 1. Pembebanan pada lantai Mezzaine 1 Lantai 6 Beban Mati (Superimposed Deal Load / SDL) Berat pelat sendiri : 0.22m x 2400 kg/m kg/m 2 (Untuk tebal pelat 220 mm) 0.25m x 2400 kg/m kg/m 2 (Untuk tebal pelat 220 mm) Pada Static Load Case, berat pelat sebagai Beban Mati sendiri (DL) dengan factor skala : 1 sudah terhitung otomatis oleh program IV-7

8 ETABS, sehingga tidak dimasukan dalam perhitungan pembebanan gravitasi. a) Pasir (1 cm) : 0.01m x 16 kn/m kn/m 2 b) Spesi (3 cm) : 0.03m x 22 kn/m kn/m 2 c) Keramik (1 cm) : 0.01m x 22 kn/m kn/m 2 d) Plafond + Rangka : 0.2 kn/m 2 e) Instalasi ME : 0.25 kn/m 2 Total SDL : 1.49 kn/m 2 Beban Hidup (LL) a) Gedung Pabrik 400 kg/m 2 4 kn/m 2 2. Pembebanan pada lantai atap Beban Mati (Superimposed Deal Load / SDL) Berat pelat sendiri : 0.15m x 2400 kg/m kg/m 2 (Untuk tebal pelat 150 mm) Pada Static Load Case, berat pelat sebagai Beban Mati sendiri (DL) dengan factor skala : 1 sudah terhitung otomatis oleh program IV-8

9 ETABS, sehingga tidak dimasukan dalam perhitungan pembebanan gravitasi. a) Waterproofing dengan aspal 2 cm : 0.02m x 14 kn/m kn/m 2 b) Plafond + Rangka : 0.2 kn/m 2 c) Instalasi ME : 0.25 kn/m 2 Total SDL : 0.73 kn/m 2 Beban Hidup (LL) a) Berat Pekerja di lantai atap 100 kg/m 2 1 kn/m 2 3. Pembebanan pada area mesin lantai atap Beban Mati (Superimposed Deal Load / SDL) Berat pelat sendiri : 0.15m x 2400 kg/m kg/m 2 (Untuk tebal pelat 150 mm) Pada Static Load Case, berat pelat sebagai Beban Mati sendiri (DL) dengan factor skala : 1 sudah terhitung otomatis oleh program ETABS, sehingga tidak dimasukan dalam perhitungan pembebanan gravitasi. a) Waterproofing dengan aspal 2 cm : 0.02m x 14 kn/m kn/m 2 IV-9

10 b) Plafond + Rangka : 0.2 kn/m 2 c) Instalasi ME : 0.25 kn/m 2 d) Berat Chiller (diambil rata-rata) : 7 kn/m 2 Total SDL : 7.73 kn/m 2 Beban Hidup (LL) a) Berat Pekerja di lantai atap 100 kg/m 2 1 kn/m Pembebanan Balok 1. Beban merata balok lantai mezzanine 1, lantai 3, lantai 4, dan lantai mezzanine 4 Dinding pasangan bata ½ batu (tinggi efektif) 2.5m x 250 kg/m kg/m 6.25 kn/m 2. Beban merata balok lantai 2, lantai mezzanine 3, lantai 5, dan lantai 6 Dinding pasangan bata ½ batu (tinggi efektif) 4m x 250 kg/m kg/m 10 kn/m IV-10

11 4.3 Evaluasi Tebal Flat Plate Pada Tugas Akhir ini akan menguraikan seberapa optimumkah rancangan dimensi pelat pada gedung yang dianalisis sehingga Tugas Akhir ini dibuat review rencana awal pelat. Ketentuan peraturan beton SNI 2847 : 2013 dengan SNI 2847 : 2002 tidak jauh berbeda, hanya saja ketentuan untuk syarat minimum tebal pelat tanpa penebalan (drop panels) SNI 2847 : 2013 mensyaratkan 125 mm sedangkan SNI 2847 : 2002 mensyaratkan 120 mm. Tentu perbedaan ketentuan ini telah di teliti oleh para ahli konstruksi. IV-11

12 4.3.1 Evaluasi tebal pelat ( Flat plate ) Gambar 4.10 Daerah kritis dari Geser Pons satu modul (tipikal) Menurut peraturan beton SNI 2847 : 2013 untuk pelat tanpa balok interior yang membentang di antara tumpuan dan mempunyai rasio bentang panjang terhadap bentang pendek panjang terhadap bentang pendek yang tidak lebih dari 2, tebal minimumnya harus memenuhi ketentuan Tabel 9.5(c) dan tidak boleh kurang dari nilai berikut : IV-12

13 (a) Tanpa panel drop (drop panels) seperti yang didefinisikan dalam pasal mm (b) Dengan panel drop (drop panels) seperti yang didefinisikan dalam pasal mm Tabel 4.1 Tebal minimum pelat flat plate (SNI 2847 : 2013 dan SNI 2847 : 2002) Evaluasi tebal pelat akan dibandingkan antara tebal pelat minimum dengan tebal efektif (d) yang dihasilkan dari persamaan berikut : Persamaan ini berlaku untuk dimensi kolom persegi. Ketentuan SNI 2847 : 2013 ini tidak jauh berbeda dengan ketentuan SNI 2847 : Berbeda dengan untuk kasus kolom yang bentuknya tidak persegi. Di sini bedanya yaitu kalau SNI 2847 : 2002 tidak dikalikan dengan λ, sedangkan SNI 2847 : 2013 persamaan di kali λ. Yang mana λ yaitu faktor koreksi untuk beton ringan. IV-13

14 1. Tebal pelat untuk dimensi kolom 600 x 600 mm Gambar 4.11 Daerah kritis untuk kolom 600 x 600 mm Konversi satuan : Beban hidup : 400 kg/m 2 : 4 x 10-3 N/mm 2 Kuat tekan beton : 40 Mpa : 40 N/mm 2 Massa jenis beton : 2400 Kg/m 3 : 2,4 x 10-5 N/mm 3 V c Beton > V u terjadi 1 / 3 x fc x bo x d > 1,2 x (6000 x 6000 x ((d+d ) x 2,4 x 10-5 )) + 1,6 x (6000 x x 10-3 ) 1 / 3 x x( 4x d) xd > 1,2 x (6000 x 6000 x ((d+50) x 2,4 x 10-5 )) + 1,6 x (6000 x x 10-3 ) 5059,65d + 4,2d 2 > 1,2 x (36 x10 6 x (0, ,000024d)) IV-14

15 5059,65d + 4,2d 2 > ,8d ,2d ,85d > 0 d 65,77 mm ~ h 120 mm 2. Tebal pelat untuk dimensi kolom 650 x 650 mm Gambar 4.12 Daerah kritis untuk kolom 650 x 650 mm V c Beton > V u terjadi 1 / 3 x fc x bo x d > 1,2 x (6000 x 6000 x ((d+d ) x 2, x 10-5 )) + 1,6 x (6000 x x 10-3 ) 1 / 3 x x( 4x d) xd > 1,2 x (6000 x 6000 x ((d+50) x 2,4 x 10-5 )) + 1,6 x (6000 x x 10-3 ) 5481,28d + 4,2d 2 > 1,2 x (36 x10 6 x (0, ,000024d)) IV-15

16 5481,28d + 4,2d 2 > ,8d ,2d ,48d > 0 d 60,20 mm ~ h 115 mm 3. Tebal pelat untuk dimensi kolom 700 x 700 mm Gambar 4.13 Daerah kritis untuk kolom 700 x 700 mm V c Beton > V u terjadi 1 / 3 x fc x bo x d > 1,2 x (6000 x 6000 x ((d+d ) x 2, x 10-5 )) + 1,6 x (6000 x x 10-3 ) 1 / 3 x x( 4x d) xd > 1,2 x (6000 x 6000 x ((d+50) x 2,4 x 10-5 )) + 1,6 x (6000 x x 10-3 ) 5902,92d + 4,2d 2 > 1,2 x (36 x10 6 x (0, ,000024d)) IV-16

17 5902,92d + 4,2d 2 > ,8d ,2d ,12d > 0 d 55,48 mm ~ h 110 mm Syarat minimum : Fy 280 > 1/36 Ln Fy 420 > 1/33 Ln Interpolasi Fy 400 1/36 - (1/36 1/33) Jadi tebal min. pelat x ( ) mm 161,69 mm ~ Pasang 220 mm Dari uraian perhitungan di atas tebal minimum untuk memenuhi syarat lendutan 165 mm sudah terpenuhi. Namun pada tugas akhir ini diambil 220 mm, mengingat jika dipasang tebal 165 mm sebagaimana tebal minimum yang didapat maka nilai ρ akan melebihi ρ maksimum yaitu lebih dari 6%. Uraian perhitungan sudah dicoba-coba dengan program microsoft excel tebal pelat agar menghasilkan tebal yang paling optimum dengan rasio tulangan yang masih dalam kategori mudah dalam pengerjaan (tidak terlalu rapat). IV-17

18 4.4 Perhitungan Beban Gempa Data gedung 1. Tinggi gedung Total tinggi gedung adalah 33 m, dengan 6 lantai + 3 lantai mezzanine dan 1 atap 2. Kategori resiko dan faktor keutamaan gedung Fungsi dari gedung adalah untuk pabrik. Berdasarkan peraturan gempa SNI Tabel 1 dan Tabel 2 diperoleh : Kategori resiko bangunan untuk pabrik adalah II (Tabel 1) Nilai faktor keutamaan gempa (Ie) adalah 1.0 (Tabel 2) 3. Kelas Situs (Jenis Tanah) Karena keterbatasan data tanah (tidak mendapatkan laporan soil investigation) laporan Tugas Akhir mengambil jenis tanah yang sama seperti yang dipakai oleh konsultan perencana yaitu tanah sedang. Dalam peraturan gempa SNI Tabel 3 untuk tanah Sedang termasuk dalam kategori kelas situs SD (Tanah Sedang). 4. Lokasi gedung Jln. HR Moch Mangundiprodjo No 1 Sidoarjo Jawa Timur 5. Nilai parameter gempa IV-18

19 Nilai parameter gempa diambil dari Desain Spektra Indonesia yang merupakan aplikasi online yang dapat diakses melalui situs dengan menginput nama kota maupun koordinat lokasi proyek dan menampilkan jenis batuan (Pilih Tanah Sedang kelas situs SD). Berikut hasil parameter gempa : Tabel 4.2 Nilai Spektral Percepatan di Permukaan Dari Gempa No Variabel Keterangan Nilai 1 PGA (g) Percepatan tanah puncak S S (g) Percepatan batun dasar pada periode pendek 3 S 1 (g) Percepatan batuan dasar pada periode detik 4 C RS Nilai terpeta koefisien resiko spesifik situs pada periode pendek 5 C R1 Nilai terpeta koefisien resiko spesifik situs pada periode 1 detik 6 F PGA Koefisien Situs F A Faktor amplifikasi getaran terkait percepatan getaran pada periode pendek 8 F V Faktor amplifikasi getaran yang mewakili getaran pada periode pendek 9 PSA (g) Percepatan Spektral S MS (g) Parameter spektrum respon percepatan pada periode pendek 11 S M1 (g) Parameter spektrum respon pada periode 1 detik S DS (g) Parameter percepatan spektral desain IV-19

20 untuk periode pendek 13 S D1 (g) Parameter percepatan spektral desain untuk periode 1 detik 14 T 0 (detik) Periode getar fundamental struktur T S (detik) Periode getar fundamental struktur Dari hasil parameter di atas, diketahui parameter gempa sebagai berikut : Parameter percepatan tanah pada periode pendek (S S ) dan 1 detik (S 1 ) S S : S 1 : Faktor koefisien situs untuk periode pendek (F A ) dan 1 detik (F V ) F A : F V : Nilai percepatan desain untuk periode pendek (S DS ) dan 1 detik (S D1 ) S DS : S D1 : Kategori desain seismik Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada periode pendek (S DS ), periode 1 detik (S D1 ) dan kategori resiko bangunan. Diperoleh : IV-20

21 S DS 0.50 S D Berdasarkan peraturan gempa SNI Tabel 6 dan Tabel 7 adalah kategori desain seismik D. 7. Pemilihan sistem struktur Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap, sedangkan beban lateral yang diakibatkan oleh gempa dipikul oleh rangka pemikul momen melalui mekanisme lentur. sistem ini terbagi menjadi 3, yaitu SRPMB (Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa), SRPMM (Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah), dan SRPMK (Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus) Pemilihan sistem struktur, faktor koefisien modifikasi respons (R), faktor kuat lebih sistem (Ώ o ) dan faktor pembesaran defleksi (C d ). Dalam tugas akhir ini Perencanaan struktur dengan sistem penahan-gaya seismik Rangka beton bertulang pemikul momen menengah (SRPMM). System tersebut tercantum dalam SNI tabel 9 point 6, sehingga diperoleh nilai sebagai berikut: Faktor koefisien respons (R) adalah 5 Parameter kuat lebih system (Ώo) adalah 3 Pembesaran defleksi (C d ) adalah 4½ IV-21

22 Perhitungan Gaya Geser Akibat Gempa Sesuai dengan peraturan gempa SNI pasal untuk penentuan periode di dapat koefisien sebagai berikut : Koefisien batas atas Periode Cu 1.4 (Tabel 14) Parameter periode pendekatan (Tipe Struktur : semua system struktur lainya) C t (Tabel 15) Parameter periode pendekatan x 0.75 (Tabel 15) 1. Perioda fundamental pendekatan Perioda fundamental pendekatan (T a ), dalam detik, harus ditentukan dari persamaan berikut : Keterangan : h n adalah ketinggian struktur, dalam (m), di atas dasar sampai tingkat tertinggi struktur,dan koefisien C t dan x ditentukan dari Tabel 15. Ta x detik 2. Koefisien respons seismik (C S ) Koefisien respons seismik (C S ), harus ditentukan sesuai dengan pasal IV-22

23 C S harus tidak kurang dari : C S min S DS I e 0.01 C S min x x C S min Dan nilai C S harus tidak lebih dari : C S max S D1 / Ta x (R / I e ) C S max / 0.94 x (5 / 1) C S max ~ maka di gunakan Nilai C S 0.071, artinya nilai base shear adalah 7.1% 3. Berat seismik (W) dari berat seismik bangunan. Berat seismik per lantai output dari ETABS adalah sebagai berikut : Tabel 4.3 Nilai berat seismik gedung per lantai Lantai Mi (Ton) LANTAI ATAP 4191,3 LANTAI ,0 LANTAI ,3 MEZZ ,5 LANTAI ,7 MEZZ ,9 MEZZ ,4 LANTAI ,5 LANTAI ,8 IV-23

24 MEZZ ,3 Total 49985,6 4. Perhitungan Base Shear Base Shear (V) akan di distrubusikan pada setiap tingkat. Setelah dilakukan perhitungan di dapat berat struktur sesuai tabel 4.4 sebagai berikut : V Cs.Wt V x kn 3517,79 kn 5. Periode Getar struktur Sesuai dengan ketentuan jika menggunakan hasil periode dengan hasil program komputer ETABS maka berlaku ketentuan sebagai berikut : Jika T c > Cu.T a, maka digunakan T Cu.Ta Jika Ta < Tc < Cu.Ta, maka digunakan T Tc Jika Tc < Ta, maka digunakan T Ta IV-24

25 Periode Pembatasan dan Periode output ETABS : Tabel 4.4 Periode Pembatasan dan Periode output ETABS Pembatasan Periode Struktur (detik) T a C u. T a Periode ETABS T c (detik) x 0, Dari tabel diatas diketahui hasil periode fundamental struktur dengan menggunakan komputer adalah 1.15 detik. Sesuai dengan ketentuan diatas, jika Tc > Cu.Ta, maka diambil periode Cu.Ta yaitu 0.94 detik. Tabel 4.5 Time Period output ETABS Mode Period 1 1, , , , , , , , , , , , Perhitungan Beban Gempa Statik Ekuivalen Khusus beban gempa untuk meminimalisasikan arah pengaruh beban gempa yang sembarang perlu dimodelkan dengan arah pembebanan gempa orthogonal. Pemodelan sebagai berikut. IV-25

26 Berat gempa statik ekuivalen arah X (Statik-X) : 100% untuk arah X dan 30% untuk arah Y. Beban gempa statik ekuivalen arah Y (Statik-Y) : 30 % untuk arah X dan 100% untuk arah Y Distribusi Vertikal Gaya Gempa Gaya Gempa Lateral (F x ) yang timbul di semua tingkat harus ditentukan dari persamaan berikut : (SNI 1726:2012 pasal 7.8.3). Berikut gaya horizontal akibat gaya sepanjang tinggi bangunan yang ditentukan dari persamaan berikut (SNI 1726:2012 pasal 7.8.3) F x C vx. V Dan Keterangan: C vx faktor distribusi vertikal V gaya lateral desain total atau geser di dasar struktur, dinyatakan dalam kilonewton (kn) wi dan wx bagian berat seismik efektif total struktur (W ) yang ditempatkan atau dikenakan pada tingkat i atau x IV-26

27 hi dan hx tinggi dari dasar sampai tingkat i atau x, dinyatakan dalam meter (m) k eksponen yang terkait dengan perioda struktur sebagai berikut : untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 0,5 detik atau kurang, k 1 untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 2,5 detik atau lebih, k 2 untuk struktur yang mempunyai perioda antara 0,5 dan 2,5 detik, k harus sebesar 2 atau harus ditentukan dengan interpolasi linier antara 1 dan 2 Perioda getar struktur Gedung Interbat adalah sebesar T 0.94 detik (antara ). sehingga nilai Eksponen k diambil sebesar interpolasi antara 1 dan 2 yaitu 1,2. Berikut tabel perhitungan distribusi vertikal gaya gempa yang bekerja pada masing-masing lantai : IV-27

28 Tabel 4.6 Perhitungan Gaya Lateral Gempa Statik Ekuivalen per lantai Lantai LANTAI ATAP LANTAI 6 LANTAI 5 MEZZ 4 LANTAI 4 MEZZ 3-1 MEZZ 3 LANTAI 3 LANTAI 2 MEZZ 1 Total Hi (m) k 33 1,2 28,5 1,2 24 1,2 21 1,2 18 1,2 15 1,2 13,5 1,2 10,5 1,2 6 1,2 3 1,2 WiDL LL (Ton) Wi x Hi k C vx Wi x Hi k ΣWi x Hi k F i C vx x V (Ton) 4191, ,6 0,18 693, , ,1 0, , , ,7 0,19 482, , ,3 0,10 290, , ,5 0,02 83, , ,5 0,10 114, , ,8 0,06 294, , ,9 0, , , ,7 0,04 484, , ,1 0,01 308, , ,2 3517, Perhitungan Beban Gempa Dinamik Beban gempa dinamik dihitung menggunakan Respons Spektrum sesuai SNI 1726:2012 harus dimodelkan terlebih dahulu Respons Spektrum Gempa rencana. Untuk memodelkan respons spectrum dapat diperoleh dengan mengakses situs puskim.go.id dengan alamat: spektra indonesia/2011/ dengan mendefinisikan lokasi proyek (koordinat lokasi proyek atau nama kota) dan kelas situs. Berikut hasil pencarian lokasi proyek : IV-28

29 Gambar 4.14 Peta lokasi gedung Gambar 4.15 Kurva Respons Spektrum Tanah Sedang (D) IV-29

30 Dari hasil kalkulasi desain Spektra Indonesia selain di peroleh parameter gempa juga didapat data Respons Spektrum. Data respons spektrum di sajikan secara tribular berupa rentan waktu kejadian (T) dan spektral yang akan diaplikasikan sebagai parameter perencanaan SA(g). Tabel 4.7. Data Respons Spektrum T SA(g) T TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS IV-30

31 TS TS TS TS TS Gambar 4.16 Input Respons Spektra SNI 1726 : 2012 Khusus untuk beban gempa, untuk mensimulasikan arah pengaruh beban gempa yang sembarang perlu dimodelkan adanya arah pembebanan gempa orthogonal SNI 1726:2012 Pasal 7.5 sehingga dapat dimodelkan sebagai berikut : Beban Gempa Statik Ekivalen arah X (SPEC-X): 100% untuk arah X dan 30% untuk arah Y. Beban Gempa Statik Ekivalen arah Y (SPEC-Y) : 30% untuk arah X dan 100% untuk arah Y. IV-31

32 Sesuai dengan SNI 1726:2012 Pasal Nilai ordinatnya harus dikalikan dengan factor Ie/R (nilai Ie 1 dan R 7) Sedangakan nilai C dinyatakan dengan percepatan gravitasi (9.81 m/s 2 ). Faktor Skala yang diinput dalam ETABS adalah sebagai berikut : Faktor Skala SPEC-X pada direction UI UI 100% x 9.81 x Ie/R UI 100% x 9.81 x 1/7 UI 1.40 Faktor Skala SPEC-X pada direction U2 U2 30% x 9.81 x Ie/R U2 30% x 9.81 x 1/7 U Faktor Skala SPEC-Y pada direction U1 U1 30% x 9.81 x I/R U1 30% x 9.81 x 1/7 U Faktor Skala SPEC-Y pada direction U2 U2 100% x 9.81 x Ie/R U2 100% x 9.81 x 1/ IV-32

33 Tabel 4.8 Gaya geser dinamik arah X n Load Vx (Ton) LANTAI ATAP SPEC-X 703,98 LANTAI 6 SPEC-X 1418,78 LANTAI 5 SPEC-X 1884,36 MEZZ 4 SPEC-X 2125,42 LANTAI 4 SPEC-X 2466,91 MEZZ 3-1 SPEC-X 2520,73 MEZZ 3 SPEC-X 2697,88 LANTAI 3 SPEC-X 2967,97 LANTAI 2 SPEC-X 3142,69 MEZZ 1 SPEC-X 3192,10 Tabel 4.9 Gaya geser dinamik arah Y n Load Vy (Ton) LANTAI ATAP SPEC-Y 559,89 LANTAI 6 SPEC-Y 1107,93 LANTAI 5 SPEC-Y 1458,45 MEZZ 4 SPEC-Y 1644,97 LANTAI 4 SPEC-Y 1912,56 MEZZ 3-1 SPEC-Y 1953,20 MEZZ 3 SPEC-Y 2092,72 LANTAI 3 SPEC-Y 2305,72 LANTAI 2 SPEC-Y 2447,07 MEZZ 1 SPEC-Y 2488,05 IV-33

34 Modal Participating Mass Ratio Menurut SNI 1726:2012 pasal : bahwa analisis Respons Dinamik Struktur harus menyertakan jumlah ragam yang cukup untuk mendapatkan partisipasi massa ragam terkombinasi sebesar paling sedikit 90% dari massa aktual. Berikut ini adalah hasil dari Modal Participating Mass Ratio dari hasil analisa perhitungan Respons Dinamik Struktur dengan ETABS : Tabel 4.10 Modal Participating Mass Ratio Dari tabel output ETABS diatas, dengan mode sejumlah 12, partisipasi massa sudah melebihi nilai 90%, sehingga sudah memenuhi syarat partisipasi massa sesuai SNI 1726: Skala Gaya Menurut SNI 1726:2012 pasal : bahwa kombinasi respons untuk geser dasar dinamik (Vt / V dinamik) lebih kecil 85% dari geser dasar statik (Base Shear / V statik) yang dihitung (V) menggunakan IV-34

35 prosedur gaya lateral ekuivalen, maka gaya harus dikalikan dengan (0,85 V / Vt). Tipe Beban Gempa Gaya Geser Dasar Dinamik (Vt) (SPEC-X) Gaya Geser Dasar Statik (V) 0.85 * V FX (Ton) 3192, , ,12 Skala gaya arah X 1 Tipe Beban Gempa Gaya Geser Dasar Dinamik (Vt) (SPEC-Y) Gaya Geser Dasar Statik (V) 0.85 * V FX (Ton) 2488, , ,12 Skala gaya arah Y 1,2 Dari hasil tabel diatas, nilai akhir respons spektrum lebih kecil dari nilai akhir 0,85 gaya statik, maka prosedur gaya lateral ekuivalen dikalikan dengan 0,85 V / Vt. Untuk gaya lateral arah-x dikalikan 1 dan arah-y dikalikan dengan 1, Gaya Lateral arah X dan arah Y Berdasarkan data-data perhitungan diatas, dicari Skala Nilai Desain untuk Respons Terkombinasi dimana Gaya ini akan diinput ke dalam IV-35

36 model struktur dalam program ETABS sesuai dengan 2 arah horisontal orthogonal. Berikut adalah Tabel perhitungan Gaya Lateral Arah X dan Y: Tabel 4.11 Gaya lateral arah X n Vx i Skala Gaya Vx i. Faktor skala Fx i (Desain) {Vx i Vx (i +1) }. Faktor redundansi (1,3) LANTAI ATAP 703, ,98 915,17 LANTAI , ,78 929,24 LANTAI , ,36 605,25 MEZZ , ,42 313,38 LANTAI , ,91 443,94 MEZZ , ,73 69,97 MEZZ , ,88 230,30 LANTAI , ,97 351,12 LANTAI , ,69 227,14 MEZZ , ,10 64,23 IV-36

37 Tabel 4.12 Gaya lateral arah Y n Vy i Skala Gaya Vy i. Faktor skala Fy i (Desain) {Vy i Vy (i +1) }. Faktor redundansi (1,3) LANTAI ATAP 559,89 1,2 672,87 874,73 LANTAI ,93 1,2 1331,50 856,22 LANTAI ,45 1,2 1752,75 547,63 MEZZ ,97 1,2 1976,91 291,41 LANTAI ,56 1,2 2298,50 418,06 MEZZ ,20 1,2 2347,34 63,49 MEZZ ,72 1,2 2515,01 217,98 LANTAI ,72 1,2 2771,00 332,78 LANTAI ,07 1,2 2940,87 220,84 MEZZ ,05 1,2 2990,12 64,02 IV-37

38 Gambar 4.17 Grafik gaya lateral arah X (Vx) IV-38

39 Gambar 4.18 Grafik gaya lateral arah Y (Vy) IV-39

40 Gambar 4.19 Grafik gaya gempa statik ekivalen arah X (Fx) IV-40

41 Gambar 4.20 Grafik gaya gempa statik ekivalen arah Y (Fy) IV-41

42 4.5 Koreksi Simpangan (Check Drift) Berdasarkan peraturan gempa SNI Simpangan antar lantai tingkat desain ( ) seperti ditentukan dalam pasal 7.8.6, 7.9.2, atau 12.1, tidak boleh melebihi simpangan antar lantai tingkat ijin ( a ) seperti didapatkan dari Tabel 16 untuk semua tingkat. Tabel 4.13 Tabel simpangan antar lantai ijin SNI Sebelumnya sudah dilakukan running ETABS pada dimensi stuktur eksisting dengan peraturan gempa terbaru yaitu SNI dan ternyata simpangan yang dihasilkan melebihi dari simpangan ijin yang ditentukan. Oleh karena itu dilakukan pembesaran dimensi shearwall dan kolom struktur agar simpangan struktur gedung masih dibawah dari simpangan ijin. IV-42

43 Tabel 4.14 Tabel dimensi kolom baru Lantai Dimensi Kolom Eksisting (mm) Dimensi Kolom Baru (mm) Lantai dasar 700 x x 800 Lantai mezzaine x x 800 Lantai x x 800 Lantai x x 750 Lantai mezzanine x x 750 Lantai x x 700 Lantai mezzanine x x 700 Lantai x x 700 Lantai x x 700 Lantai Atap 600 x x 700 Tabel 4.15 Tabel dimensi shearwall baru Lantai Dimensi Shearwall Eksisting (mm) Dimensi Shearwall Baru (mm) Lantai dasar Lantai Atap Pengecekan simpangan memakai fasilitas di ETABS yaitu pada menu Display kemudian show story response plots. IV-43

44 Gambar 4.21 Fasilitas menu ETABS untuk mencari story drift Gambar 4.22 Maximum story drifts arah X IV-44

45 Maximum story drifts terdapat di story 9 (Lantai 6) yaitu Pengecekan untuk simpangan adalah sebagai berikut : Maximum story drift x C d < Simpangan Ijin x 4.5 < < 0.02 OK Gambar 4.23 Maximum story drifts arah Y IV-45

46 Maximum story drifts terdapat di story 9 (Lantai 6) yaitu Pengcekan untuk simpangan adalah sebagai berikut : Maximum story drift x C d < Simpangan Ijin x 4.5 < < 0.02 OK Hasil Simpangan mungkin terlalu aman apabila bangunan ingin di hemat di rekomendasikan mungkin dimensi kolomnya saja yang diperbesar, sedangkkan dimensi Shearwall tetap. Karena keterbatasan waktu dalam Tugas akhir ini tidak dilakukan penelitian lebih jauh dalam pengecekan simpangan struktur dan juga kerana bukan merupakan fokus dalam Tugas Akhir ini. IV-46

47 4.6 Perhitungan Tulangan Flat Plate Ketentuan peraturan beton SNI 2847 : 2013 menyatakan bahwa Momen statis terfaktor total, M o, untuk suatu bentang harus ditentukan pada suatu lajur yang dibatasi secara lateral oleh garis pusat panel pada setiap sisi garis pusat tumpuan (Pasal ). Jumlah mutlak momen terfaktor positif dan negatif rata-rata dalam setiap arah tidak boleh kurang dari : M o momen statis terfaktor total q u beban terfaktor per satuan luas l n panjang bentang bersih yang diukur muka ke muka tumpuan l 2 panjang bentang dalam arah tegak lurus terhadap l 1, yang di ukur pusat ke pusat tumpuan IV-47

48 Gambar 4.24 Jalur Kolom dan Jalur Tengah Bentang : 6000 x 6000 mm Dimensi kolom : 600 x 600 mm Data Beban : Beban Mati : - Pelat : 0.22m x 24 kn/m kn/m 2 - Pasir (1 cm) : 0.01m x 16 kn/m kn/m 2 - Spesi (3 cm) : 0.03m x 22 kn/m kn/m 2 - Keramik (1 cm) : 0.01m x 22 kn/m kn/m 2 - Plafond + Rangka : 0.2 kn/m 2 - Instalasi ME : 0.25 kn/m 2 IV-48

49 q Du : 6,77 kn/m 2 Beban Hidup : 4 kn/m 2 q Lu : 4 kn/m 2 q u 1,2 q Du + 1,6 q Lu (1,2 x 6,77 kn/m 2 ) + (1,6 x 4 kn/m 2 ) 8,124 kn/m 2 + 6,4 kn/m 2 14,524 kn/m 2 2 M o q u x l 2 x l n 8 14,524 x 6 x (6-0,6) ,63 kn. m Pasal Momen terfaktor negatif harus terletak pada muka tumpuan persegi. Pendukung bulat atau poligon harus diperlakukan sebagai tumpuan bujursangkar dengan luasan yang sama. Pasal Pada bentang interior, momen statis total M o, harus, di distribusikan sebagai berikut : momen terfaktor negatif... 0,65 momen terfaktor positif... 0,35 Pasal Pada bentang ujung, momen statis terfaktor total, M o, harus didistribusikan sebagai berikut : IV-49

50 Tabel 4.16 Tabel distribusi momen total terfaktor Gambar 4.25 Diagram bidang momen pelat IV-50

51 1. Perhitungan tulangan pelat jalur kolom (interior) : Mo Mo x 0,65 31,763 Tm x 0,65 20,65 Tm 20,65 x 10 7 N.mm untuk jalur kolom b 3 m 6,88 x 10 7 N.mm untuk jalur kolom b 1 m b d eff mm mm Fy 400 N/mm 2 Fc 40 N/mm 2 Dia. Tul. 16 mm (Ulir) Rn 2,98 m 11,77 ρ min 0,0035 ρ IV-51

52 0,008 ρ terpakai As. Tul. Utama. ρ. b. d 0,008 x 1000 x ,93 mm 2 n (Jml. Batang) 6,59 7 batang s (Jarak Tul.) 140 mm Jadi tul. Utama pelat jalur kolom (interior) D mm 2. Perhitungan tulangan pelat jalur tengah (interior) : Mo Mo x 0,35 31,763 Tm x 0,35 11,12 Tm 11,12 x 10 7 N.mm untuk jalur tengah b 3 m 3,71 x 10 7 N.mm untuk jalur tengah b 1 m IV-52

53 b d eff mm mm Fy 400 N/mm 2 Fc 40 N/mm 2 Dia. Tul. 16 mm (Ulir) Rn 1,60 m 11,77 ρ min 0,0035 ρ 0,004 ρ terpakai As. Tul. Utama. ρ. b. d 0,004 x 1000 x ,06 mm 2 n (Jml. Batang) IV-53

54 3,47 4 batang s (Jarak Tul.) 250 mm Jadi tul. Utama pelat jalur tengah (interior) D mm 3. Perhitungan tulangan pelat jalur kolom (ujung - dalam) : Mo Mo x 0,70 31,763 Tm x 0,70 22,24 Tm 22,24 x 10 7 N.mm untuk jalur kolom b 3 m 7,41 x 10 7 N.mm untuk jalur kolom b 1 m b d eff mm mm Fy 400 N/mm 2 Fc 40 N/mm 2 Dia. Tul. 16 mm (Ulir) Rn IV-54

55 3,21 m 11,77 ρ min 0,0035 ρ 0,0084 ρ terpakai As. Tul. Utama. ρ. b. d 0,0084 x 1000 x ,52 mm 2 n (Jml. Batang) 7,13 8 batang s (Jarak Tul.) 125 mm Jadi tul. Utama pelat jalur kolom (ujung - dalam) D mm IV-55

56 4. Perhitungan tulangan pelat jalur kolom (ujung - pinggir) : Mo Mo x 0,30 31,763 Tm x 0,30 9,53 Tm 9,53 x 10 7 N.mm untuk jalur kolom b 3 m 3,18 x 10 7 N.mm untuk jalur kolom b 1 m b d eff mm mm Fy 400 N/mm 2 Fc 40 N/mm 2 Dia. Tul. 16 mm (Ulir) Rn 1,37 m 11,77 ρ min 0,0035 ρ IV-56

57 0,0035 ρ terpakai As. Tul. Utama. ρ. b. d 0,0035 x 1000 x ,18 mm 2 n (Jml. Batang) 2,97 3 batang s (Jarak Tul.) 330 mm Jadi tul. Utama pelat jalur kolom (ujung - pinggir) D mm 5. Perhitungan tulangan pelat jalur tengah (ujung) : Mo Mo x 0,50 31,763 Tm x 0,50 15,88 Tm 15,88 x 10 7 N.mm untuk jalur tengah b 3 m 5,29 x 10 7 N.mm untuk jalur tengah b 1 m IV-57

58 b d eff mm mm Fy 400 N/mm 2 Fc 40 N/mm 2 Dia. Tul. 16 mm (Ulir) Rn 2,29 m 11,77 ρ min 0,0035 ρ 0,0059 ρ terpakai As. Tul. Utama. ρ. b. d 0,0059 x 1000 x ,33 mm 2 n (Jml. Batang) IV-58

59 5,02 6 batang s (Jarak Tul.) 165 mm Jadi tul. Utama pelat jalur tengah (ujung) D mm 6. Perhitungan tulangan pelat berdasarkan output momen ETABS : Gambar 4.26 Output momen maks. dari ETABS Mu 9,88 Tm 9,88 x 10 7 N.mm untuk jalur kolom b 1 m * Karena secara default ETABS akan mengeluarkan momen untuk b 1m) IV-59

60 b d eff mm mm Fy 400 N/mm 2 Fc 40 N/mm 2 Dia. Tul. 16 mm (Ulir) Rn 4,27 m 11,77 ρ min 0,0035 ρ 0,012 ρ terpakai As. Tul. Utama. ρ. b. d 0,012 x 1000 x ,47 mm 2 n (Jml. Batang) IV-60

61 9,69 10 batang s (Jarak Tul.) 100 mm Jadi tul. Utama pelat jalur tengah (ujung) D mm Dari hasil output momen maks. ETABS untuk perhitungan tulangan pelat didapat lebih besar dari ketentuan momen SNI 2847 : 2013 oleh karena itu perhitungan tulangan pelat dihitung berdasarkan output dari ETABS. Hal ini karena analisis ETABS memperhitumgkan beban gempa. IV-61

62 Detail Tulangan Pada Slab Tanpa Balok Gambar 4.27 Perpanjangan minimum untuk tulangan pada slab tanpa balok IV-62

63 4.7 Evaluasi Hasil Pada evaluasi hasil ini akan dibandingkan tulangan sekitar kolom eksisting dengan tulangan baru. Tebal Pelat Eksisiting Tulangan sekitar kolom (momen negatif maks.) As (%) 220 D D ,88% Tebal Pelat Baru Tulangan sekitar kolom (momen negatif maks.) As (%) 220 D ,12% Dapat terlihat bahwa perbedaan rasio tulangan cukup signifikan. Perbedaan ini terjadi karena dasar teori yang digunakan berbeda. Setidaknya ada 4 teori yang umum diketahui untuk menghitung kuat geser di sekitar kolom flat plate yaitu IBC 2009, Eurocode 2, formula berdasarkan critical shear crack theory yang dikemukakan Aurelio Muttoni dan metode elemen hingga dengan bantuan program perform3d. Sedangkan SNI 2847 : 2013 sendiri untuk perhitungan kebutuhan tebal flat plate untuk kolom persegi mengacu pada IBC IV-63

64 4.8 Analisis Geser Pada Punching Shear Perhitungan Tegangan Geser pada area punching shear : Beban hidup : 400 kg/m 2 : 4 x 10-3 N/mm 2 Kuat tekan beton : 40 Mpa : 40 N/mm 2 Massa jenis beton : 2400 Kg/m 3 : 2,4 x 10-5 N/mm 3 Geser akibat beban Normal : 1,2 x (6000 x 6000 x (220 x 2,4 x 10-5 )) + 1,6 x (6000 x x 10-3 ) N 45,85 Ton σ 1 P/A N / (770x(220x4)) mm 2 0,67 N/mm 2 IV-64

65 Geser akibat Momen : Gambar 4.28 Diagram momen I 1/12. b. h 3 1/ ,67 cm ,7 mm 4 IV-65

66 σ 2 (M. y) / I (40,56 x 10 7 N.mm. 385 mm) / ,7 mm 4 228,55 N/mm 2 σ tot σ 1 + σ 2 0, ,55 229,22 N/mm 2 Daya dukung gaya geser : Vc 1 / 3 x fc x bo x d 1 / 3 x x( 4x d) x d 1 / 3 x x( 4x (170)) x / 3 x x N σ dukung N / (770 x (220x4))mm N / (770 x 880)mm 2 3,07 N/mm 2 Karena gaya geser terjadi lebih besar dari pada gaya dukung geser dari beton maka struktur perlu memakai tulangan geser seperti besi canal atau shear studs. IV-66