BAB IV ANALISIS STRUKTUR

Transkripsi

1 BAB IV ANALISIS STRUKTUR 4.1 Deskripsi Umum Model Struktur Dalam tugas akhir ini, struktur hotel dimodelkan tiga dimensi (3D) sebagai struktur portal terbuka dengan sistem rangka pemikul momen khusus (SPRMK) dengan bantuan program ETABS Struktur bangunan hotel ini terdiri dari 16 lantai dengan tinggi rata rata 3,20 m. Denah struktur bangunan yang direncanakan dapat dilihat pada lampiran A. Perencanaan dilakukan sesuai ketentuan ketentuan sebagai berikut : 1. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung SNI ; 2. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung SNI ; 3. Tata Cara Perencanaan Pembebanan Untuk Bangunan Gedung (PPIUG) Analisis dimulai dengan memodelkan struktur pada program ETABS Data Struktur Pada Tugas Akhir ini akan dimodelkan stuktur hotel 16 lantai di Jakarta. Data karakteristik bangunan adalah sebagai berikut ( lihat gambar 4.1) : 1. Bangunan Hotel 16 lantai dengan tinggi total 56.1 m. 2. Tinggi lantai pertama dan lantai dua adalah 3,3 m yang difungsikan untuk restoran, tinggi lantai tiga dan empat adalah 3,3 m yang difungsikan sebagai ruang rapat (meeting room), dan tinggi lantai lima sampai atap adalah 3,3 m yang difungsikan sebagai hotel. 3. Lokasi pembangunan terletak di Jalan Ciledug Raya, Jakarta Selatan dengan kondisi tanah sedang. 4. Struktur Utama direncanakan menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus, kontruksi kolom dan balok menggunakan struktur beton bertulang, pelat atap dan pelat lantai menggunakan pelat beton bertulang. IV-1

2 Pada gambar di bawah ini dapat dilihat model denah struktur lantai dasar sampai lantai atap dari Hotel Kebayoran. Tebal pelat lantai yang digunakan adalah 12 cm untuk lantai dasar sampai lantai 16, dan 15 cm untuk ketebalan pelat lantai atap. Penjelasan tentang sifat dan permodelan pelat dapat dilihat pada Bab II sub bab Gambar Denah Arsitektur Lantai Dasar Gambar Model Denah Lantai Dasar IV-2

3 Gambar Denah Arsitektur Lantai 2 Gambar Model Denah Lantai 2 IV-3

4 Gambar Denah Arsitektur Lantai 3 Gambar Model Denah Lantai 3 IV-4

5 Gambar Denah Arsitektur Lantai 4 Gambar Model Denah Lantai 4 IV-5

6 Gambar Denah Arsitektur Lantai typical 5-11 Gambar Model Denah Lantai typical 5-11 IV-6

7 Gambar Denah Arsitektur Lantai typical Gambar Model Denah Lantai typical IV-7

8 Gambar Denah Arsitektur Lantai Gambar Model Denah Lantai IV-8

9 Gambar Denah Arsitektur Lantai Atap Gambar Model Denah Lantai Atap IV-9

10 Berikut ini adalah tampak potongan arsitektur dan struktur A-A dan B-B, pada potongan struktur terlihat perbedaan warna pada balok dan kolom. Perbedaan warna membedakan mutu beton yang digunakan, warna abu abu menunjukkan balok dan kolom yang digunakan adalah fc = 35 MPa sedangkan warna biru menunjukkan kolom yang digunakan adalah fc = 30 MPa. Gambar Potongan A-A Arsitektur Gambar Potongan A-A Model Struktur IV-10

11 Gambar Potongan B-B Arsitektur Gambar Potongan B-B Model Struktur IV-11

12 Gambar Model 3D IV-12

13 4.3 Permodelan Struktur Deskripsi Umum Model Struktur Dalam studi ini, struktur dimodelkan sebagai struktur portal terbuka dengan sistem rangka pemikul momen khusus (SRPMK) pada arah Utara Selatan atau searah sumbu-y dan dual sistem ganda dengan rangka pemikul momen khusus (SRPMK) dengan dinding geser beton bertulang khusus pada arah Barat- Timur searah sumbu-x. Permodelan struktur gedung menggunakan software ETABS Model struktur dibuat sebanyak 2 buah yang identik, tetapi tiap model struktur tersebut dikenakan dengan gaya gempa yang berbeda, yaitu dengan SNI dan SNI Permodelan gedung beracuan kepada contoh desain gedung tahan gempa pada FEMA 451. Dengan menggunakan software Spektra Indo, dicari zona wilayah di Indonesia yang memiliki percepatan batuan dasar yang mendekati percepatan batuan dasar pada contoh desain gedung tahan gempa pada FEMA 451. IV-13

14 Berikut ini adalah tampak 3D dari permodelan strukur Gedung Hotel Kebayoran: 4.4 Pembebanan Struktur Perencanaan pembebanan adalah pendefinisian beban beban yang bekerja pada struktur sesuai dengan Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung Seluruh beban yang telah didefinisikan akan bekerja pada model struktur bangunan ini. Beban beban yang akan bekerja pada bangunan ini adalah sebagai berikut : IV-14

15 4.4.1 Beban Mati Beban mati adalah sendiri dari bangunan yang bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian - penyelesaian, mesin mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian tak terpisahkan dari bangunan itu sendiri selama batas layannya. Dalam perencanaan ini beban mati dibagi menjadi dua, yaitu berat stuktur tersebut yang berupa beton bertulang (2400 kg/m 3 ), dan beban tetap diluar berat sendiri struktur bangunan itu sendiri. Beban mati yang diperhitungkan dalam tugas akhir ini dapat dilihat pada tabel di lampiran A-1. Berat sendiri bangunan dapt dihitung melalui program ETABS dengan menginput data material yang digunakan dan dimensi komponen struktur yang digunakan. Berikut ini adalah contoh input material dan dimensi kolom dan balok yang digunakan. Gambar Input kolom tipe C40/90 fc = 35 MPa IV-15

16 Gambar Input Balok tipe B40/80 fc = 35 MPa Beban mati akibat finishing lantai, maupun beban mati tambahan akibat mesin mesin ME yang digunakan diinput sebagai beban mati tambahan atau ADL ( Additional Dead Load ). Berikut ini adalah input beban ADL pada program ETABS dalam satuan (kg/m 2 ). Gambar Beban Mati pada Denah Lantai Dasar Gambar Beban Mati pada Denah Lantai 2 IV-16

17 Gambar Beban Mati pada Denah Lantai 3 Gambar Beban Mati pada Denah Lantai 4 Gambar Beban Mati pada Denah Lantai 5 Gambar Beban Mati pada Denah Lantai 6 - Lantai 16 IV-17

18 Gambar Beban Mati pada Denah Lantai Atap Beban Mati Tambahan Beban mati tambahan atau Additional Dead Load (ADL) adalah beban yang bersifat tetap pada suatu bangunan tetapi bukan merupakan berat sendiri bangunan tersebut. Contohnya beban rooftank dan Gondola pada atap. Beban yang digunakan bersifat variatif. Beban tersebut bergantung pada kapasitas yang diperlukan pada suatu bangunan. Besarnya kapasitas yang dibutuhkan sudah diperhitungan oleh perencana MEP ( Mechanical Electrical and Plumbing ). Untuk beban Gondola sebesar 1638 kg/m 2 dan beban rooftank sebesar 1138 kg/m 2. Input beban mati tambahan pada model struktur dapat dilihat pada gambar sampai dengan gambar IV-18

19 4.4.3 Beban Hidup Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung, di dalamnya termasuk beban beban pada lantai yang berasal dari barang barang yang dapat berpindah, mesin mesin serta peralatan yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama masa hidup dari gedung itu. Beban hidup yang diperhitungkan dapat dilihat pada tabel Lampiran A-2. Beban hidup yang digunakan pada model struktur Hotel Kebayoran ini adalah sebesar 250 kg/m 2 untuk lantai yang difungsikan sebagai hotel, 400 kg/m 2 untuk lantai yang difungsikan sebagai ruang rapat ( berdasarkan PPIUG 1983). 4.5 Deformasi Struktur Akibat Beban Mati Deformasi (perubahan bentuk struktur) dipengaruhi oleh beban beban yang bekerja pada input ETABS Untuk mengetahui perilaku yang terjadi pada struktur bangunan tersebut, dalam tugas akhir ini dibuat dua model yang sama dengan pembebanan gempa yang berbeda. Berikut ini adalah gambar - gambar dari perubahan deformasi yang terjadi akibat beban mati pada kedua model struktur tersebut. Dari hasil permodelan ETABS, deformasi terbesar terdapat pada lantai atap yaitu sebesar 0,00532 m arah x (gambar 4.52), 0,00315 m arah y (gambar 4.51) dan 0,00054 m arah z. Besarnya deformasi yang terjadi dapat dilihat pada lampiran B. IV-19

20 Gambar 4.51 Model Potongan A-A Sebelum dan Sesudah Dibebani Beban Mati Gambar 4.52 Model Potongan B-B Sebelum dan Sesudah Dibebani Beban Mati IV-20

21 4.6 Gaya Gaya Dalam Akibat Beban Mati Beban beban yang diinput ke dalam model ETABS 9.73 mempengaruhi perilaku struktur bangunan hotel 16 lantai tersebut. Perubahan struktur yang terjadi akibat beban mati akan terlihat pada kedua model. Berikut ini adalah gaya gaya dalam yang diakibatkan oleh beban mati pada kedua model, baik berdasarkan SNI maupun berdasarkan SNI Gaya Gaya dalam yang terjadi akibat beban mati pada model berdasarkan SNI dan SNI Gambar Denah arah potongan A-A dan Potongan B-B IV-21

22 Gambar Gaya Momen pada potongan A-A (Lt. Basement Lt.6) akibat beban mati IV-22

23 Gambar Gaya Momen pada potongan A-A (Lt.7 Lt. Atap) akibat beban mati Gaya dalam yang terjadi pada struktur bangunan dapat disimpulkan sebagai berikut : Gaya Momen maksimum yang terjadi adalah sebesar 20,08 ton m yang terletak pada balok pada lantai atap bangunan ini. IV-23

24 Gambar Gaya Momen pada potongan B-B (Lt.Basement Lt. 6) akibat beban mati IV-24

25 Gambar Gaya Momen pada potongan B-B (Lt. 7 Lt.Atap) akibat beban mati Gaya dalam yang terjadi pada struktur bangunan dapat disimpulkan sebagai berikut : Gaya Momen maksimum yang terjadi adalah sebesar 12,44 ton m yang terletak pada balok pada lantai atap bangunan ini. IV-25

26 Gambar Gaya Geser pada potongan A-A (Lt.Basement Lt. 6) akibat beban mati IV-26

27 Gambar Gaya geser pada potongan A-A (Lt. 7 Lt. Atap ) akibat beban mati Gaya dalam yang terjadi pada struktur bangunan dapat disimpulkan sebagai berikut : Gaya Geser maksimum yang terjadi adalah sebesar 9,17 ton yang terletak pada Balok di lantai atap bangunan ini. IV-27

28 Gambar Gaya geser pada potongan B-B (Lt. Basement Lt. 7 ) akibat beban mati IV-28

29 Gambar Gaya geser pada potongan B-B (Lt. 8 Lt. Atap ) akibat beban mati Gaya dalam yang terjadi pada struktur bangunan dapat disimpulkan sebagai berikut : Gaya Geser maksimum yang terjadi adalah sebesar 8,69 ton yang terletak pada Balok di lantai atap bangunan ini. IV-29

30 4.7 Beban Gempa Analisis gempa berdasarkan SNI : Kestabilan lateral dalam desain struktur merupakan faktor yang sangat penting, karena gaya lateral tersebut akan mempengaruhi elemen elemen vertikal dan horizontal dari struktur. Beban lateral yang sangat berpengaruh adalah beban gempa dimana efek dinamisnya menjadikan analisisnya lebih kompleks. Pada dasarnya ada dua buah moteda analis yang digunakan untuk menghitung pengaruh beban gempa pada struktur berdasarkan SNI yaitu : 1. Metode analisis statik Analisa statik merupakan analisa sederhana untuk menentukan pengaruh gempa yang hanya digunakan pada bangunan sederhana dan simetris, penyebaran kekakuan massa merata, dan tinggi struktur kurang dari 40 meter. Analisa statik pada prinsipnya adalah menggantikan beban gempa dengan gaya-gaya statik ekivalen yang bertujuan menyederhanakan dan memudahkan perhitungan. Metode ini disebut juga Metode Gaya Lateral Ekivalen (Equivalent Lateral Force Method), yang mengasumsikan besarnya gaya gempa berdasarkan hasil perkalian suatu konstanta / massa dari elemen tersebut. IV-30

31 Besarnya beban geser dasar nominal statik ekivalen V yang terjadi di tingkat dasar menurut Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI pasal 6.1.2) dapat dihitung menurut persamaan: Dimana : V = Beban gempa dasar nominal Wt = Berat total struktur sebagai jumlah dari beban beban berikut ini : 1. Beban mati total dari struktur bangunan gedung 2. Beban tetap total dari seluruh peralatan dalam struktur bangunan gedung harus diperhitungkan. C = Faktor spectrum respon gempa yang didapat dari spectrum respon gempa rencana menurut grafik C-T (gambar 2.1) I = Faktor keutamaan struktur ( Tabel 2.1 ) R = Faktor reduksi gempa ( Tabel 2.2 ) IV-31

32 IV-32

33 IV-33

34 2. Metode analisis dinamik Analisa dinamik pada perencanaan gedung tahan gempa diperlukan untuk evaluasi yang lebih akurat dari gaya-gaya gempa yang bekerja pada struktur serta untuk mengetahui perilaku dari struktur akibat pengaruh gempa yang sifatnya berulang. Analisa dinamik perlu dilakukan pada struktur bangunan tidak beraturan dengan karakteristik sebagai berikut: - Gedung dengan konfigurasi struktur yang tidak beraturan - Gedung dengan loncatan bidang muka yang besar - Gedung dengan kekakuan tingkat yang tidak merata - Gedung yang tinngginya lebih dari 40 meter Daktilitas struktur bangunan gedung tidak beraturan harus ditentukan yang representative mewakili daktilitas struktur 3D. Tingkat daktilitas tersebut dapat dinyatakan dalam faktor reduksi gempa R representative, yang nilainya dapat dihitung sebagai nilai rerata berbobot dari faktor reduksi gempa untuk 2 arah sumbu koordinat ortogonal dengan gaya geser dasar yang dipikul oleh struktur bangunan gedung dalam masing-masing arah tersebut sebagai besaran pembobotnya menurut persamaan: dimana Rx dan Vx adalah faktor reduksi gempa dan gaya geser dasar untuk pembebanan gempa dalam arah sumbu-x, sedangkan Ry dan Vy faktor reduksi gempa dan gaya geser dasar untuk pembebanan gempa dalam arah sumbu-y. IV-34

35 Metoda ini hanya dipakai apabila rasio antara nilai-nilai faktor reduksi gempa untuk reduksi dua arah pembebanan gempa tersebut tidak lebih dari 1,5. Nilai akhir respon dinamik struktur bangunan gedung terhadap pembebanan gempa nominal dalam suatu arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari 80% nilai respon gempa yang pertama. Bila respon dinamik struktur bangunan gedung dinyatakan dalam gaya geser dasar nominal Vt maka persyaratan tersebut dapat dinyatakan menurut persamaan: Vt 0.8V1 (2.9) dimana V1 adalah gaya geser dasar nominal sebagai respons ragam yang pertama terhadap pengaruh Gempa Rencana menurut persamaan : dengan C1 adalah nilai Faktor Respon Gempa yang di dapat dari spektrum Respons Gempa Rencana (gambar 2.1) untuk waktu getar alami pertama T1. Perhitungan respon dinamik struktur bangunan gedung tidak beraturan terhadap pembebanan Gempa Nominal, dapat dilakukan dengan metoda analisis ragam spektrum respon dengan memakai diagram spektrum respon gempa rencana berdasar wilayah gempa dengan periode ulang 500 tahun pada Gambar 2.1. Dalam hal ini, jumlah ragam vibrasi yang ditinjau dalam penjumlahan respon ragam menurut metode ini harus sedemikian rupa, sehingga partisipasi massa ragam efektif dalam menghasilkan respon total harus mencapai sekurang-kurangnya 90%. IV-35

36 3. Simpangan antar tingkat Pemeriksaan antar tingkat (story drift) dilakukan pada 2 (dua) kondisi, yaitu : Kondisi Layan Untuk kondisi layan, batas maksimum simpangan antar tingkat yang diperbolehkan adalah nilai terkecil dari : Kondisi Ultimit Pada kondisi ultimit, nilai simpangan antar tingkat terlebih dahulu dikalikan dengan faktor pengali : 0,7 x R Batas maksimum simpangan yang diperbolehkan dalam kondisi ini adalah sebesar: 4. Kombinasi Pembebanan δ < 0,02 x H 1. 1,4 DL 2. 1,2 DL + 1,6 LL 3. 1,2 DL + 1 LL ± 0,3 EX ± 1 EY 4. 1,2 DL + 1 LL ± 1 EX ± 0,3 EY 5. 0,9 DL ± 0,3 EX ± 1 EY 6. 0,9 DL ± 1 EX ± 0,3 EY IV-36

37 5. Data bangunan : Ar = 0.33 (Tabel 6 SNI ) Ca = Ao= 0.23 (Tanah Sedang) R = 5.5 (Tabel 3 SNI ) I = 1 (Tabel 1 SNI ) Lantai tinggi Lantai (m) Berat (Wi) (ton) ATAP TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH RD ND LT.DASAR Total Dimana, Ar :Pembilang dalam persamaan hiperbola Faktor Respons Gempa C pada Spektrum Respons Gempa Rencana Ca=Ao :Percepatan puncak muka tanah akibat pengaruh Gempa Rencana yang bergantung pada wilayah Gempa dan jenis tanah tempat struktur gedung berada R : Faktor reduksi gempa, rasio antara beban gempa maksimum akibat pengaruh Gempa Rencana pada struktur gedung elastik penuh dan beban gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana pada struktur gedung daktail, bergantung pada faktor daktilitas struktur gedung tersebut; faktor reduksi gempa representatif struktur gedung tidak beraturan. IV-37

38 I : Faktor Keutamaan gedung, faktor pengali dari pengaruh Gempa Rencana pada berbagai kategori gedung, untuk menyesuaikan perioda ulang gempa yang berkaitan dengan penyesuaian probabilitas dilampauinya pengaruh tersebut selama umur gedung itu dan penyesuaian umur gedung itu. Dari model ETABS, diperoleh data periode struktur pada bangunan, berikut ini adalah tabel periode pada struktur bangunan dengan 3 mode ragam periode pertama. Mode Period UX UY UZ Dari tabel di atas didapat periode struktur pada arah x adalah sebesar 2,581 karena nilai ux pada mode 2 lebih besar daripada uy, dan periode struktur arah y adalah sebesar 3,123. Maka bisa dihitung Faktor Respons Gempa C sebagai berikut : Arah X Arah Y = = = = Dari Faktor Respons Gempa C dapat dihitung V yaitu Beban (gaya) geser dasar nominal statik ekuivalen akibat pengaruh Gempa Rencana yang bekerja di tingkat dasar struktur gedung beraturan dengan tingkat daktilitas umum, dihitung berdasarkan waktu getar alami fundamental struktur gedung beraturan tersebut. Arah x Vx =. I. Σ Wt Vx = ton IV-38

39 Vx = 183,37 ton Arah y Vy =. I. Σ Wt Vy = ton Vy = 151,57 ton Tabel Perhitungan Gaya Gempa Statis Berdasarkan SNI Lantai Berat (Wi) ketinggian (Zi) Wi.Zi Fi X Fi Y Gaya geser lantai X Qx Gaya geser lantai Y Qy tinggi Lantai (m) (ton) (m) (ton-m) (ton) (ton) (ton) (ton) ATAP TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH RD ND LT.DASAR Total Dimana, Fi : Beban gempa nominal statik ekuivalen yang menangkap pada pusat massa pada taraf lantai tingkat ke-i struktur atas gedung. Fi =. V (SNI Pasal 6.1.3) IV-39

40 V =. Wt di mana C1 adalah nilai Faktor Respons Gempa yang didapat dari Spektrum Respons Gempa Rencana menurut Gambar untuk waktu getar alami fundamental T1, sedangkan Wt adalah berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai. Gambar Respon Spektrum Gempa Rencana Tabel Analisa Gempa statis Berdasarkan SNI Lantai Gempa Statis (ton) 0,8 Qx 0,8 Qy ATAP TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH RD ND LT.DASAR IV-40

41 Analisa Gempa Dinamis Dari program ETABS dihasilkan gaya geser lantai akibat beban gempa dinamis dengan menginput respon spektrum gempa yang digunakan berdasarkan zona gempa yang digunakan. Berikut ini adalah grafik respon spektrum input ETABS. Tabel Analisa Gempa Dinamis Berdasarkan SNI Gaya Gempa x SF Gaya Dinamis yang digunakan Lantai Gaya Geser Dinamis (kg) Gempa Dinamis (ton) (ton) Dx Dy Dx Dy Dx-SU Dy-SU Qx (ton) Qy (ton) ATAP 225, , TH 332, , TH 406, , TH 458, , TH 499, , TH 562, , TH 593, , TH 623, , TH 652, , TH 680, , TH 709, , TH 742, , TH 779, , TH 820, , RD 876, , ND 926, , LT.DASAR 951, , IV-41

42 Keterangan : SFx, SFy : Faktor skala untuk gaya gempa dinamis arah X dan arah Y SFx = 0,8 Qx / Dx = / = 0,1623 SFy = 0,8 Qy / Dy = / = 0,1737 Qxi = Qxi Q(xi-1) Qyi = Qyi Q(yi-1) Perhitungan gaya gempa dinamis di atas kemudian diinput ke program ETABS untuk mengetahui perilaku struktur pada analisa berikutnya Analisis gempa berdasarkan SNI : Berikut ini adalah tahapan analisis beban gempa statis berdasarkan SNI : 1. Menentukan Geser Dasar Seismik ( V ). Berdasarkan SNI geser dasar seismik (V) dalam arah yang ditetapkan harus ditentukan dengan persamaan berikut ini : V = C s W t Dimana : Wt Cs : Berat total bangunan : Koefisien respons seismik yang ditentukan dengan persamaan sebagai berikut : Dimana : I : Faktor keutamaan gempa (1,0) IV-42

43 R : faktor modifikasi respons yang ditentukan berdasarkan Tabel 9 SNI- Sehingga : , untuk sistem rangka beton bertulang pemikul momen khusus mempunyai faktor modifikasi respons 8. = 0,0571 Nilai Cs yang dihitung pada persamaan diatas tidak perlu melebihi nilai berikut ini : Dimana : T : Perioda fundamental struktur (detik) yang didapat dari hasil analisis ETABS. Berdasarkan SNI pasal 7.8.2, terdapat dua nilai batas untuk periode bangunan, yaitu nilai minimum periode bangunan (Ta minimum) dan nilai maksimum periode bangunan (Ta maksimum), Nilai Ta minimum ditentukan dengan rumus : Ta minimum = C t h n x IV-43

44 Dimana : h n : ketinggian struktur dalam satuan meter (m) di atas dasar sampai tingkat tertinggi struktur C t : Ditentukan berdasarkan Tabel 15 SNI Untuk rangka beton pemikul momen nilai C t = 0,0466 x : Ditentukan berdasarkan Tabel 15 SNI Untuk rangka beton pemikul momen nilai x = 0,9 Ta minimum = 0,0466 x 56.1,000 0,9 = 1,748 detik Nilai Ta maksimum ditentukan dengan rumus : Ta maksimum = Cu Ta minimum Dimana : Cu : Ditentukan berdasarkan Tabel 14 SNI , untuk S D1 = 0,2 Nilai Cu = 1,5 Ta maksimum = 1,5 x 1,748 = 2,621 detik Nilai Cs yang dihitung pada persamaan di atas tidak kurang dari nilai berikut ini : Cs = 0,044 S DS I 0,01 = 0,044 x 0,457 x 1 0,01 IV-44

45 Cs = 0,02 = 0,02 0,01 Berikut ini adalah tahapan analisis beban gempa dinamis berdasarkan SNI : 1. Menentukan Faktor Keutamaan Gempa (I e ) Dalam tugas akhir ini, direncanakan gedung hotel 16 lantai. Pada SNI pasal tabel 1 menyebutkan bahwa struktur gedung ini termasuk dalam kategori risiko II yang mempunyai faktor keutamaan gempa (I e ) sebesar 1,0. 2. Menentukan Parameter Percepatan Gempa Batuan Dasar (S s, S 1 ) Parameter percepatan gempa batuan dasar periode pendek 0,2 detik (S s ) ditentukan menggunakan peta MCE-R (Maximum Considered Earthquake) untuk periode pendek (T = 0,2 S), sedangkan parameter percepatan gempa batuan dasar perioda 1,0 detik (S 1 ) ditentukan menggunakan peta MCE-R untuk periode 1,0 detik. Dari peta untuk masing masing percepatan tersebut untuk area Jakarta didapat S s = 0,6-0,7 g, dan S 1 = 0,25-0,3g. 3. Menentukan klasifikasi situs. Klasifikasi situs ditentukan berdasarkan tabel 3 pada SNI (lihat Lampiran A- 3), pada tabel ini kelas situs ditentukan berdasarkan jenis profil lapisan tanah. Berdasarkan hasil penyelidikan tanah, tanah pada area bangunan ini diklasifikasikan IV-45

46 dalam jenis tanah sedang, dan untuk tanah sedang bedasarkan SNI masuk dalam kelas situs SD (tanah sedang). 4. Menentukan faktor amplifikasi seismik (Fa, Fv). Faktor amplifikasi yang diperlukan meliputi amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran perioda pendek ( Fa ) dan faktor amplifikasi terkait percepatan yang mewakili getaran perioda 1 detik ( Fv ). Faktor amplifikasi seismic ditentukan berdasarkan Tabel 3 dan Tabel 4 SNI (lihat Lampiran A-4). Parameter yang dibutuhkan untuk menentukan Fa adalah percepatan gempa batuan dasar perioda pendek (Ss) dan kelas situs, sedangkan Fv adalah percepatan gempa batuan dasar perioda pendek (Ss) dan kelas situs 1,0 detik (S 1 ). 5. Menentukan Parameter Percepatan Spektral Desain Parameter percepatan spektral desain untuk perioda pendek, S DS dan pada perioda 1 detik S D1, harus ditentukan melalui perumusan berikut ini : S DS = S MS S D1 = S M1 Dimana : S MS = Fa S s S M1 = Fv S 1 IV-46

47 6. Menentukan spektrum respon desain Spektrum respon desain merupakan grafik hubungan antara percepatan respon spectra ( Sa ), dan periode ( T ). Untuk perioda yang lebih kecil dari T 0, spectrum respon percepatan desain, S a, harus diambil dari persamaan : S a = ( 0,4 + 0,6 ) Untuk perioda lebih besar dari atau sama dengan T 0 dan lebih kecil dari atau sama dengan T s, spektrum respons percepatan desain, S a, sama dengan S DS. Untuk perioda lebih besar dari T s, spectrum respon percepatan desain, S a, diambil berdasarkan persamaan : S a = Dimana : T 0 = 0,2 T s = Untuk memperoleh hasil yang lebih akurat, Kementrian Pekerjaan Umum menyediakan software Spektra Indonesia yang dapat diakses pada puskim.pu.go.id/aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011. IV-47

48 Input data nama kota dan jenis tanah pada software Spektra Indonesia seperti terlihat di bawah ini : Setelah input data yang dibutuhkan telah lengkap, maka akan diperoleh grafik desain spektra zonasi gempa berdasarkan jenis tanah dan hasil perhitungan respon spektra untuk wilayah tersebut. Hasilnya dapat dilihat pada grafik di bawah ini : IV-48

49 Dari hasil Percepatan spektrum desain untuk berbagai T diatas, akan diinput ke permodelan struktur menggunakan program ETABS. 7. Menentukan Kategori Desain Seismik, KDS. Parameter yang diketahui berdasarkan input kota dan jenis tanah adalah sebagai berikut : Variabel Nilai Variabel Nilai Variabel Nilai PGA (g) CR PSA (g) SS (g) FPGA SMS (g) S1 (g) 0.3 FA SM1 (g) 0.54 CRS FV 1.5 SDS (g) CR PSA (g) SD1 (g) 0.36 FPGA 1 SMS (g) T0 (detik) FA 1 SM1 (g) 0.45 TS (detik) FV 1 SDS (g) PGA (g) PSA (g) SD1 (g) 0.3 SS (g) SMS (g) T0 (detik) S1 (g) 0.3 SM1 (g) 0.3 TS (detik) CRS SDS (g) PGA (g) CR SD1 (g) 0.2 SS (g) FPGA T0 (detik) S1 (g) 0.3 FA TS (detik) CRS FV PGA (g) CR PSA (g) SS (g) FPGA SMS (g) S1 (g) 0.3 FA SM1 (g) CRS FV SDS (g) SD1 (g) 0.56 T0 (detik) TS (detik) IV-49

50 Kategori Desain Seismik ditentukan berdasarkan Tabel 6 dan tabel 7 SNI (lihat Lampiran A-4). Parameter yang dibutuhkan dalam tabel tersebut adalah parameter percepatan spektral desain pada perioda pendek (S DS ), spektral desain untuk pada perioda 1 detik (S D1 ), dan kategori resiko bangunan. Berdasarkan nilai FA dan FV ( lihat sub bab Poin 4 ) maka dari tabel di atas diperoleh S DS = 0,457 g, S D1 = 0,2 dan ketegori resiko bangunan II maka perencanaan ini masuk dalam kategori desain seismic D. 8. Perhitungan Gaya Gempa Berdasarkan SNI Untuk menghitung gaya gempa berdasarkan SNI , diperlukan hasil output ETABS yaitu Story Shear (Gaya Geser Lantai) yang diperoleh dari input respon spektrum yang digunakan yang dijelaskan pada sub bab pada tugas akhir ini. Berikut ini adalah tabel perhitungan gaya gempa berdasarkan SNI Tabel Analisa Gempa Dinamis Berdasarkan SNI Gaya Geser dinamis output ETABS x SF Gaya Dinamis yang Gaya Dinamis Gempa Geser Dinamis output ETABS(ton) (ton) digunakan Dx Dy Dx-SU Dy-SU Qx (ton) Qy (ton) Qx (ton) Qy (ton) IV-50

51 Keterangan : SFx, SFy : Faktor skala untuk gaya gempa dinamis arah X dan arah Y SFx = 0,8 Qx / Dx = / = 0,1623 SFy = 0,8 Qy / Dy = / = 0,1737 Qxi = Qxi Q(xi-1) Qyi = Qyi Q(yi-1) Untuk memperoleh gaya gempa yang digunakan, gaya dinamis yang didapat dikalikan dengan faktor pengali pada kombinasi pembebanan yang dijelaskan pada sub bab pada tugas akhir ini. Faktor pembebanan struktur yang digunakan untuk gaya gempa berdasarkan SNI adalah 1 EX ± 0,3 EY dan 0,3 EX ± 1 EY, sedangkan pada SNI menjadi 1,39 EX ± 0,42 EY dan 0,42 EX ± 1,39 EY, hal ini disebabkan karena ada beberapa faktor seperti spektral desain pada perioda pendek (S DS ) dan faktor redundansi (ρ) yang dijelaskan pada sub bab Dari perbandingan gaya gempa berdasarkan SNI dan SNI dapat diketahui bahwa gaya gempa berdasarkan SNI lebih besar sekitar 28% dari gaya gempa berdasarkan SNI Pembebanan Kombinasi Kombinasi Pembebanan Berdasarkan SNI Berdasarkan SNI , faktor faktor dan kombinasi beban mati nominal, beban hidup nominal, dan gempa nominal adalah : 1. 1,4 DL 2. 1,2 DL + 1,6 LL 3. 1,2 DL + 1 LL ± 0,3 EX ± 1 EY 4. 1,2 DL + 1 LL ± 1 EX ± 0,3 EY 5. 0,9 DL ± 0,3 EX ± 1 EY 6. 0,9 DL ± 1 EX ± 0,3 EY IV-51

52 Untuk input pembebanan ke dalam software ETABS, kombinasi pembebanannya setelah dijabarkan adalah : 1. 1,4 DL 2. 1,2 DL + 1,6 LL 3. 1,2 DL + 1 LL + 0,3 EX + 1 EY 4. 1,2 DL + 1 LL - 0,3 EX - 1 EY 5. 1,2 DL + 1 LL + 0,3 EX - 1 EY 6. 1,2 DL + 1 LL - 0,3 EX + 1 EY 7. 1,2 DL + 1 LL + 1 EX + 0,3 EY 8. 1,2 DL + 1 LL + 1 EX + 0,3 EY 9. 1,2 DL + 1 LL + 1 EX - 0,3 EY 10. 1,2 DL + 1 LL - 1 EX + 0,3 EY 11. 0,9 DL + 0,3 EX + 1 EY 12. 0,9 DL - 0,3 EX - 1 EY 13. 0,9 DL + 0,3 EX - 1 EY 14. 0,9 DL - 0,3 EX + 1 EY 15. 0,9 DL + 1 EX + 0,3 EY 16. 0,9 DL - 1 EX - 0,3 EY 17. 0,9 DL + 1 EX - 0,3 EY 18. 0,9 DL - 1 EX + 0,3 EY Kombinasi Pembebanan Berdasarkan SNI Berdasarkan SNI , faktor faktor dan kombinasi beban untuk beban mati nominal, beban hidup nominal, dan beban gempa nominal sama dengan SNI , akan tetapi pada kombinasi yang terdapat beban gempa di dalam persamaannya harus didesain berdasarkan pengaruh beban seismik yang ditentukan seperti ini. Untuk penggunaan dalam kombinasi beban (3) dan (4) subbab , E harus didefinisikan sebagai : E = E h + E V Untuk penggunaan dalam kombinasi beban (5) dan (6) subbab , E harus didefinisikan sebagai : E = E h - E V Dimana : E = Pengaruh beban seismic E h = Pengaruh beban seismic horizontal yang akan didefinisikan selanjutnya E V = Pengaruh beban seismic vertikal yang akan didefinisikan selanjutnya E h adalah pengaruh gaya seismik horizontal. Pengaruh beban seismik E h harus ditentukan dengan rumus berikut ini. E h = ρ - Q E IV-52

53 E V adalah pengaruh gaya seismik vertikal. Pengaruh beban seismik E v harus ditentukan dengan rumus berikut ini. E v = 0,2 S DS DL Oleh karena itu, kombinasi pembebanannya menjadi seperti penjabaran di bawah ini. 1. 1,4 DL 2. 1,2 DL + 1,6 LL 3. 1,2 DL + 1 LL ± 0,3 (ρ Q E + 0,2 S DS DL) ±1 (ρ Q E + 0,2 S DS DL) 4. 1,2 DL + 1 LL ± 1 (ρ Q E + 0,2 S DS DL) ± 0,3(ρ Q E + 0,2 S DS DL) 5. 0,9 DL ± 0,3 (ρ Q E + 0,2 S DS DL) ±1 (ρ Q E + 0,2 S DS DL) 6. 0,9 DL ± 1 (ρ Q E + 0,2 S DS DL) ± 0,3(ρ Q E + 0,2 S DS DL) Untuk redunansi sama dengan 1,3 (ρ = 1,3) dan S DS = 0,457, hasil penjabarannya adalah seperti pada tabel berikut ini. Kombinasi Koefisien Koefisien Koefisien Koefisien COMB DL 0 LL 0.00 EX 0.00 EY COMB DL 1.6 LL 0.00 EX 0.00 EY COMB DL 1 LL 0.42 EX 1.39 EY COMB DL 1 LL EX EY COMB DL 1 LL 0.42 EX EY COMB DL 1 LL EX 1.39 EY COMB DL 1 LL 1.39 EX 0.42 EY COMB DL 1 LL EX EY COMB DL 1 LL 1.39 EX EY COMB DL 1 LL EX 0.42 EY COMB DL 0 LL 0.36 EX 1.21 EY COMB DL 0 LL EX EY COMB DL 0 LL 0.36 EX EY COMB DL 0 LL EX 1.21 EY COMB DL 0 LL 1.21 EX 0.36 EY COMB DL 0 LL EX EY COMB DL 0 LL 1.21 EX EY COMB DL 0 LL EX 0.36 EY IV-53

54 4.9 Perbandingan Story Drift antara SNI dengan SNI Simpangan Antar Tingkat berdasarkan SNI a. Kinerja Batas Layan Kinerja batas layan struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat akibat pengaruh Gempa Rencana, yaitu untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan, disamping untuk mencegah kerusakan non-struktur dan ketidaknyamanan penghuni. Menurut SNI pasal Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas layan struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar-tingkat tidak boleh melampaui kali tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm, bergantung mana yang nilainya terkecil. b. Kinerja Batas Ultimit Kinerja batas ultimit struktur gedung ditentukan oleh simpangan dan simpangan antar tingkat maksimum struktur gedung akibat pengaruh gempa rencana dalam kondisi struktur gedung di ambang keruntuhan, yaitu untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur gedung yang dapat menimbulkan korban jiwa manusia untuk mencegah benturan berbahaya antar-gedung atau antar bagian struktur gedung yang dipisah dengan sela pemisah (dilatasi). Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas ultimit struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar tingkat dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh melampaui 0,02 kali tinggi tingkat yang bersangkutan. Simpangan antar tingkat yang terjadi pada model struktur bangunan Hotel dapat dilihat pada lampiran C-1 dalam laporan tugas akhir ini. Dari tabel di pada lampiran C-1 dilihat bahwa story drift maksimal yang terjadi adalah sebesar mm pada arah x yang terdapat di lantai 11 bangunan hotel ini, dan sebesar mm pada arah y yang terdapat di lantai 3. IV-54

55 4.9.2 Simpangan Antar Lantai berdasarkan SNI Simpangan antar lantai adalah perbedaan defleksi pada pusat massa di tingkat teratas dan terbawah yang ditinjau. Simpangan antar lantai tingkat desain ( ) harus dihitung sebagai perbedaan defleksi pada pusat massa di tingkat teratas dan terbawah yang ditinjau. Lihat Gambar Apabila pusat massa tidak terletak segaris dalam arah vertikal, diijinkan untuk menghitung defleksi di dasar tingkat berdasarkan proyeksi vertikal dari pusat massa tingkat di atasnya. Jika desain tegangan ijin digunakan, harus dihitung menggunakan gaya gempa tingkat kekuatan yang ditetapkan dalam Pasal 7.8 SNI tanpa reduksi untuk desain tegangan ijin. Gambar Penentuan simpangan antar lantai Simpangan antar tingkat yang terjadi pada model struktur bangunan Hotel ini dapat dilihat pada tabel dan dapat dilihat lebih lengkap pada lampiran C-2. IV-55

56 Dari tabel dapat dilihat bahwa simpangan antar tingkat maksimal yang terjadi adalah sebesar mm pada arah x yang terdapat di lantai 11 bangunan hotel ini, dan sebesar mm pada arah y yang terdapat di lantai 3. Tabel Perbandingan Simpangan antar tingkat berdasarkan SNI dan SNI Lantai Drift x (mm) Drift y (mm) ATAP TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH TH RD ND LT.DASAR Drift x SNI 2002 < SNI 2012 Keterangan Drift Y SNI 2002 <SNI 2012 Dari hasil model struktur berdasarkan SNI dan model struktur berdasarkan SNI dapat diketahui bahwa besarnya simpangan antar tingkat pada model SNI lebih besar dibandingkan dengan model struktur berdasarkan SNI IV-56

57 4.10 Perbandingan Gaya dalam yang terjadi antara SNI dengan SNI Gaya Dalam Balok Gaya Dalam Balok Berdasarkan SNI Gaya dalam yang terjadi pada balok yang digunakan adalah hasil dari output model struktur pada program ETABS akibat beban yang bekerja pada struktur bangunan tersebut. Gaya dalam pada balok yang di dapat adalah gaya geser, gaya momen, dan torsi. Gaya dalam yang digunakan adalah gaya terbesar akibat beban kombinasi. Tabel gaya dalam pada balok yang terjadi pada model struktur bangunan hotel berdasarkan SNI dapat dilihat pada lampiran D-1. Berdasarkan tabel pada lampiran D-1, didapat gaya dalam pada balok, yaitu gaya geser maksimum yang terjadi sebesar 87, kg, torsi sebesar 38, m, dan gaya momen sebesar 105, kg m. Gaya Dalam Balok Berdasarkan SNI Gaya dalam yang terjadi pada balok berdasarkan SNI dapat dilihat pada lampiran D-1. Berdasarkan tabel pada lampiran tersebut didapat gaya geser maksimum yang terjadi sebesar kg, torsi sebesar ,62 m, dan gaya momen sebesar ,89 kg m. IV-57

58 Dari Perbandingan yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa gaya dalam yang terjadi pada balok berdasarkan SNI lebih besar dari gaya dalam pada balok berdasarkan SNI Gaya Dalam Kolom Gaya Dalam Kolom SNI Gaya dalam yang bekerja pada kolom adalah gaya normal (P), gaya geser (V), torsi (T), dan gaya momen (M). Gaya dalam yang digunakan adalah gaya terbesar akibat beban kombinasi. Tabel gaya dalam pada kolom yang terjadi pada model struktur bangunan hotel berdasarkan SNI dapat dilihat pada lampiran D-2. Berdasarkan tabel pada lampiran D-2 didapat gaya normal (P) maksimum sebesar ,86 Kg, gaya geser maksimum sebesar ,7 Kg, torsi (T) maksimum sebesar 1.574,59 m, dan gaya momen sebesar ,37 Kgm. Gaya Dalam Kolom SNI Gaya dalam pada kolom berdasarkan SNI dapat dilihat pada lampiran D-2. Berdasarkan tabel tersebut didapat gaya normal sebesar kg, gaya geser maksimum sebesar ,92 kg, torsi sebesar 2.466,65 m, dan gaya momen sebesar ,50 kg m. IV-58

59 IV-59