BAB III METODELOGI PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB III METODELOGI PENELITIAN 3.1 Pendahuluan Pada penelitian ini, Analisis kinerja struktur bangunan bertingkat ketidakberaturan diafragma diawali dengan desain model struktur bangunan sederhanan atau struktur bangunan yang beraturan yang kemudian dari model struktur bangunan sederhana tersebut dimodifikasi menjadi model struktur bangunan yang tidak beraturan. Struktur bangunan yang tidak beraturan tersebut dengan bukaan kurang dari 50% dan lebih dari 50% di dalam denah strukturnya. Bukaan tersebut menyebabkan struktur bangunan tersebut menjadi tidak teratur atau diskontinuitas diafragma. Setelah dibuat desain struktur bangunan baik yang beraturan maupun yang tidak beraturan beserta informasi mutu beton, mutu baja, dan dimensi kolom, balok dan pelatnya, baru dibuat model strukturnya masing-masing di program ETABS dan dianalisis masing masing model strukturnya. Masing-masing model struktur dianalisis dengan perencanaan urutan sendi plastis. Hasil kinerja masing-masing model dibandingkan dengan melihat tingkat redundansi strukturnya. Sebelum melihat tingkat redundansi. Untuk lebih jelasnya, tahapan penelitian pada Tugas Akhir ini antara lain: 1) Studi literatur tentang perencanaan struktur gedung beraturan dan tidak beraturan khususnya gedung yang memiliki ketidak beraturan diafragma. Terdapat 3 model yang dibandingkan antara lain 1 model gedung beraturan dan 2 model gedung tidak beraturan dengan bukaan yang berbeda-beda. III-1

2 Literatur yang digunakan pada penelitian ini adalah literatur yang berakitan dengan masalah beban gempa. 2) Tahap perencanaan struktur. Pada tahapan ini meliputi kajian bentuk struktur, data material struktur dan geometri struktur. 3) Tahap perhitungan analisis beban mati dan beban hidup yang bekerja pada gedung sesuai dengan peraturan pembebanan minimum pada SNI 1727:2013 4) Tahap Preliminary desain merupakan suatu data yang dimulai sebelum melakukan pengumpulan data dan pengolahan data. Tahap ini meliputi desain prarencana struktur atau perhitungan dimensi pelat, kolom, balok pada model gedung tersebut. Perhitungan prarencana struktur mengikuti peraturan SNI- 2847:2013 tentang Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung. 5) Permodelan struktur menggunakan software ETABS 2015 setelah mendapatkan dimensi-dimesi struktur sesuai dengan masing-masing model struktur yaitu: - Struktur bangunan beraturan - Struktur bangunan ketidakberaturan diskontinuitas diafragma. 6) Penentuan pembebanan struktur untuk beban gempa sesuai dengan kondisi wilayah gedung tersebut. Penentuan beban gempa berdasarkan peraturan SNI- 1726:2012 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung. 7) Analisis gaya gempa struktur untuk mengetahui kondisi bangunan apakah stabil, kuat dan kaku. Apabila tidak, maka dilakukan desain ulang pada tahap preliminary desain. Jika sudah sesuai, maka lanjut ke tahap berikutnya. 8) Melakukan analisis statik non linier atau analisis beban dorong (pushover analysis) menggunakan ETABS 2015 III-2

3 9) Mengevaluasi kinerja struktur pada semua model struktur bangunan. 10) Perencanaan sendi plastis pada semua model struktur bangunan. 11) Melakukan analisis pushover kembali pada semua model struktur. 12) Menganalisa pengaruh tingkat redundansi pada setiap model struktur dengan membandingkan struktur yang dianalisis dengan perencanaan sendi plastis dengan struktur yang belum dilakukan perencanaan sendi plastis. 3.2 Diagram Alir Utama Kerangka berpikir digambarkan di dalam diagram alir berikut ini. III-3

4 Mulai Studi Literatur Perencanaan Struktur Pembebanan menurut SNI 1727:2013 Premilinary Design Gedung Beraturan Gedung Tidak Beraturan Diskonstinuitas Diafragma Model A Model B Perencanaan beban gempa menurut SNI-1726:2012 Analisis Struktur Menggunakan ETABS TIDAK Struktur gedung beraturan stabil, kuat dan kaku? Struktur gedung tidak beraturan stabil, kuat dan kaku? TIDAK YA Analisis Pushover YA Desain Tulangan Desain Tulangan Analisis pushover Evaluasi Kinerja Struktur Evaluasi Kinerja Struktur Perencanaan urutan sendi plastis Perencanaan urutan sendi plastis Analisis pushover Analisis pushover Evaluasi Kinerja Struktur Evaluasi Kinerja Struktur TIDAK Peningkatan Tingkat Redundansi YA Hasil dan Pembahasan YA Peningkatan Tingkat Redundansi TIDAK Selesai Gambar 3. 1 Diagram alir utama III-4

5 3.3 Kajian Bentuk Struktur, Data Material, Dan Geometri Struktur Kajian Bentuk Struktur Pada tugas akhir ini, ingin dikaji bentuk struktur dengan struktur ketidakberaturan diskontinuitas diafragma. Pertama kali yang dibuat pada tahap ini adalah sebuah denah struktur bangunan sederhana atau beraturan. Setelah itu, direncanakan dengan luas denah bangunan yang sama, namun dibedakan dengan 2 perbedaan yaitu model A dengan daerah terbuka 45% dan model B dengan daerah terbuka 57%. Gedung yang dibuat untuk penelitian ini terdiri dari 10 lantai. A B C D E F G Gambar 3. 2 Denah struktur bangunan beraturan tampak atas (X,Y) III-5

6 A B C D E F G VOID Gambar 3.3 Denah struktur bangunan tidak beraturan bukaan 45% (Model A) III-6

7 A B C D E F G VOID Gambar 3. 4 Denah struktur bangunan tidak beraturan bukaan 57% (Model B) III-7

8 STORY 10 STORY 9 STORY 8 STORY 7 STORY 6 STORY 5 STORY 4 STORY 3 STORY 2 STORY 1 BASE A B C D E F G Gambar 3. 5 Portal 10 tingkat pada sumbu X,Z STORY 10 STORY 9 STORY 8 STORY 7 STORY 6 STORY 5 STORY 4 STORY 3 STORY 2 STORY 1 BASE YZ Gambar 3.6 Portal 10 tingkat pada sumbu Y,Z Data Material Struktur Data umum model struktur, mulai dari mutu beton hingga mutu tulangannya dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut ini: Tabel 3. 1 Data material struktur Mutu Mutu Beton (fc) Mutu Tulangan Longitudinal (fy) Mutu Tulangan Sengkang (fy) Modulus Elastisitas Beton (E c ) Keterangan 30 Mpa 410 Mpa 240 MPa 4700 f c III-8

9 Modulus Elastisitas Baja (E S ) MPa Regangan Beton (ɛ c ) Geometri Struktur Permodelan struktur diabuat 3 jenis struktur dengan 1 denah struktur beraturan dan 2 model struktur tidak beraturan diskontinuitas diafragma yaitu denah struktur dengan bukaan 45% dan 57% di tengahnya. Secara umum geometri struktur bangunan sebagai berikut: 1) Jenis struktur = Struktur beton bertulang 2) Jenis bangunan = Rumah Tinggal/ rumah susun/ apartemen / flat 3) Lokasibangunan = Jakarta Barat 4) Jumlah lantai = 10 lantai 5) Tinggi lantai dasar (Base) = 4 m 6) Tingi lantai (Typical) = 4 m 7) Luas bentang = (6 m x 7.2 m) dan (6 m x 5 m) 8) Panjang bentang arah x = 6 m 9) Panjang bentang arah y = 7.2 m dan 5 m 10) Jumlah bentang arah x = 6 11) Jumlah bentang arah y = 11 12) Jumlah total panjang bentang arah x = 36 m 13) Jumlah total panjang bentang arah y = 74.8 m 14) Tinggi struktur bangunan = 40 m 15) Jenis Pondasi = Jepit, kaku di tanah III-9

10 3.4 Prarencana Struktur dan Analisis Asumsi Desain Pada Tugas Akhir ini, asumsi desain struktur yang digunakan mengacu pada SNI tentang Persyaratan beton structural untuk bangunan gedung pasal Ketentuan tersebut berlaku untuk desain komponen struktur terhadap beban lentur atau aksial atau kombinasi dari beban lentur dan aksial digunakan asumsi sebagai berikut: 1) Distribusi regangan diasumsikan linier. 2) Regangan maksimum pada serat tekan beton terluar sama dengan ) Tegangan tulangan yang lebih kecil dari fy diambil sebesar Es dikalikan dengan regangan baja ε s sedangkan tegangan tulangan yang lebih besar dari fy diambil sama dengan fy 4) Kuat tarik beton diabaikan 5) Hubungan antara distribusi tegangan tekan beton dan regangan beton diasumsikan berbentuk persegi Prarencana Dimensi Struktur Tahapan desain prarencana merupakan tahapan dalam menentukan dimensi pelat, balok, dan kolom serta tulangannya. Perhitungan prarencana pelat, balok, dan kolom akan dibahas pada BAB IV. III-10

11 Diagram alir perhitungan prarencana dimensi struktur digambarkan sebagai berikut: Mulai Denah struktur dan data material Prarencana pelat Prarencana balok Prarencana kolom Asumsi awal tebal pelat 120 mm Asumsi awal ukuran penampang Menghitung gaya aksial konsentrik terfaktor kolom (Pu) Hitung dimensi balok awal Hitung pembebanan balok Menentukan nilai n optimum berdasarkan kondisi tanah Hitung nilai koefisien jepit pelat Input beban pada SAP Menentukan perkiraan rasio tulangan memanjang kolom Hitung nilai α m Analisis Struktur balok dengan SAP Hitung luas penampang kolom Hitung tebal pelat minimum Nilai Mu maksimum pada balok B 300 mm TIDAK TIDAK h 120 Menghitung dimensi balok TIDAK bw 0.3 h bw 250 YA YA Buat resume dimensi struktur YA Selesai Gambar 3. 7 Diagram alir prarencana dimensi struktur III-11

12 3.4.3 Pembebanan 1.) Beban mati Beban mati yang ada pada perencanaan ini mengikuti peraturan pembebanan yang telah dibahas pada BAB II subbab 2.4. Data beban mati yang digunakan telah dirangkum sebagai berikut: a. Beban mati pada pelat lantai Pasir = 16 kn/m 3 Spesi/ acian = 22 kn/m 3 Finishing lantai (tegel atau keramik) = 22 kn/m 3 Langit langit dan penggantung = 0.2 kn/m 2 Instalasi plumbing (ME) = 0.25 kn/m 2 b. Beban mati pada pelat atap Aspal = 14 kn/m 2 Langit langit dan penggantung = 0.2 kn/m 2 Instalasi plumbing (ME) = 0.25 kn/m 2 c. Beban mati pada balok Dinding pasangan bata ½ batu = 2.5 kn/m 2 Beban dinding partisi (cladding) = 0.2 kn/m 2 Beban reaksi pada balok akibat tangga Beban reaksi pada balok akibat gerakan lift = kn/m = 70 kn/m d. Beban mati padatangga Spesi/ acian = 22 kn/m 3 Finishing lantai (tegel atau keramik) = 22 kn/m 3 III-12

13 2.) Beban hidup Beban hidup yang ada pada perencanaan ini mengikuti peraturan pembebanan sesuai SNI 1727:2013 yang telah dibahas pada BAB II subbab 2.4. Data beban hidup yang digunakan telah dirangkum sebagai berikut: Rumah tinggal (rumah susun/flat) Ruang pribadi = kn/m 2 Ruang publik = 4.79 kn/m 2 Atap = 0.96 kn/m Perencanaan gempa Tahap awal perencanaan gempa yaitu menentukan kategori desain seismik (KDS) berdasarkan lokasi gedung, kondisi tanah, dan kategori resiko pada gedung tersebut. Untuk menentukan KDS juga dilakukan dengan menghitung spektrum respons spektrum desain sesuai dengan SNI-1726:2012 yang telah dibahas pada BAB II. Setelah mendapatkan KDS, langkah selanjutnya yaitu menentukan sistem bangunan yang diperkenankan untuk berbagai kategori desain seismik sesuai dengan SNI-1726:2012 pasal tabel 9. Jika struktur dengan ketidakberaturan diskontinuitas diafragma, struktur gedung tersebut hanya bisa diterapkan apabila lokasi tersebut dengan kategori desain seismik D, E, dan F sesuai yang ditetapkan pada SNI-1726:2012 pasal pasal Perencanaan Sendi Plastis Perencanaan sendi plastis dilakukan dengan III-13

14 3.4.6 Analisis Pushover dengan ETABS Analisis yang digunakan pada Tugas Akhir ini yaitu analisis beban dorong (pushover analysis) untuk mengetahui batas beban lateral yang mampu dipikul pada kedua momen tersebut. Analisis ini dilakukan 2 kali untuk struktur gedung beraturan dan 2 kali juga untuk 3 model struktur gedung tidak beraturan. Analisis pertama untuk sebelum perencanaan sendi plastis, dan analisis kedua untuk setelah perencanaan sendi plastis. Analisis pushover dibantu oleh program ETABS 2015 dengan tahapan sebagai berikut: Gambar 3. 8 Prosedur Analysis Pushover dan Capacity Curve (ATC-40) (Sumber : Purwadi, Februari 2016) Pengaruh tingkat redundansi Pengaruh tingkat redundansi dilihat dengan membandingkan antara jenis struktur yang dilakukan perencanaan sendi plastis dengan struktur yang belum dilakukan perencanakan sendi plastis. Tingkat redundansi diharapkan dapat ditingkatkan III-14

15 pada jenis perencanaan sendi plastis sesuai dengan angka redundansi menurut SNI-1726:2012 pasal yang telah dibahas pada BAB II. III-15