BAB IV PEMODELAN DAN PERANCANGAN STRUKTUR. Dalam Tugas Akhir ini, akan dilakukan analisis dinamis untuk bangunan Rumah

Transkripsi

1 BAB IV PEMODELAN DAN PERANCANGAN STRUKTUR 4.1. Deskripsi Struktur Dalam Tugas Akhir ini, akan dilakukan analisis dinamis untuk bangunan Rumah Sakit dengan sistem struktur menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus. Struktur dimodelkan tiga dimensi (portal ruang) sebagai portal terbuka dengan bantuan program ETABS V.9.6. Dimensi dari struktur bangunan yang akan direncanakan adalah m x 26.3 m, bangunan memiliki 7 segmen untuk arah sumbu x dan 6 segmen untuk arah sumbu y. Sedangkan tinggi rata-rata setiap lantai adalah 4,10 meter. Model yang direncanakan adalah struktur bangunan gedung dengan 9 lantai. Perencanaan dilakukan sesuai dengan 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 Rumah dan Gedung SNI Pengerjaan dimulai dengan menggambar pemodelan struktur bangunan pada program ETABS V9.6. Pada Tugas Akhir ini akan dimodelkan suatu struktur bangunan Rumah Sakit 9 lantai di Jakarta. Data karakteristik geometri bangunan adalah sebagai berikut : 1. Bangunan Rumah Sakit 9 lantai dengan tinggi total 42,547m. IV-1

2 2. Tinggi lantai pertama sebesar 5,10 meter, tinggi lantai kedua, ketiga, kelima, keenam sebesar 4,10 meter,tinggi lantai keempat sebesar 4,50 meter, tinggi lantai ketujuh sebesar 4,15 meter, tinggi lantai kedelapan dan lantai atap sebesar 4,05 meter dan tinggi lantai atap mesin lift sebesar 4,3 meter. 3. Lokasi pembangunan terletak di Jalan Matraman Raya no 23, Jakarta Timur, dengan kondisi tanah lunak. 4. Struktur utama direncanakan dengan menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus, konstruksi kolom dan balok menggunakan struktur beton bertulang, pelat atap dan pelat lantai menggunakan pelat beton bertulang Material Material yang akan digunakan dalam merencanakan dan membangun struktur bangunan ini adalah material beton bertulang. Pendefinisian material akan dilakukan pada program ETABS V9.6. Material beton bertulang yang akan digunakan pada struktur bangunan ini mempunyai mutu f c 30 MPa dan fy 400 MPa Balok dan Kolom Komponen struktur balok dan kolom dihubungkan dengan sambungan yang kaku sehingga tempat terjadinya sendi plastis adalah pada kedua ujung balok dan pada ujung bawah kolom lantai dasar. Balok dan Kolom dibuat dari beton bertulang. Dengan dimensi yang akan disesuaikan untuk menahan beban yang diberikan pada bangunan ini. IV-2

3 Pelat Pelat yang digunakan pada model struktur bangunan ini menggunakan pelat beton bertulang. Ketebalan pelat beton pada yang digunakan adalah 130 mm, kecuali pada lantai 1 yang menggunakan ketebalan 150 mm. Seperti perencanaan sebelumnya pelat dihitung tersendiri, dalam model ETABS pelat dimodelkan sebagai membran yang dimodelkan untuk mentransfer beban ke balok tanpa mempertimbangkan kontribusi kekuatan slabnya sehingga dapat mendistribusikan beban secara sempurna ke komponen struktur penahannya Pondasi Pemodelan pondasi dilakukan dengan menganggap bahwa pondasi memberikan kekangan translasi dan rotasi yang cukup pada semua arah sumbu bangunan. Berdasarkan asumsi yang digunakan tersebut pondasi dimodelkan sebagai perletakan sendi pada lantai dasar bangunan, yaitu pada ujung-ujung bawah kolom lantai dasar Gambar Acuan Pembuatan model struktur mengacu kepada gambar arsitektur beserta gambar perancanaan struktur Rumah Sakit Jakarta Heart Center yang direncanakan menggunakan SNI Berikut ini disajikan gambar denah beserta potongan gambar yang dijadikan sebagai acuan. IV-3

4 Gambar 4.1. Gambar arsitektural lantai 1 IV-4

5 Gambar 4.2. Gambar struktural lantai 1 IV-5

6 Gambar 4.3.Gambar model ETABS lantai 1 Gambar denah selanjutnya dapat dilihat pada lampiran 1, berikutnya disajikan IV-6

7 gambar potongan arsitek, struktur dan model ETABS secara berurutan pada lokasi yang sama. Gambar 4.4.Gambar arsitektural potongan melintang IV-7

8 Gambar 4.5. Gambar struktural potongan melintang IV-8

9 Gambar 4.6. Gambar model ETABS potongan melintang portal as D IV-9

10 Gambar 4.7. Gambar arsitektural potongan memanjang IV-10

11 Gambar 4.8.Gambar struktural potongan memanjang IV-11

12 Gambar 4.9. Gambar model ETABS potongan memanjang portal as 7 IV-12

13 Gambar Gambar arsitektural Potongan memanjang area lift IV-13

14 Gambar 4.11 Gambar struktural Potongan memanjang area lift IV-14

15 Gambar 4.12 Gambar model ETABS Potongan memanjang area lift (portal as 3) IV-15

16 4.2. Model Struktur Pemodelan struktur dibuat dalam bentuk portal 3 dimensi dalam arah X-Y-Z. Model dibuat dalam bentuk 3 dimensi agar dapat diketahui ragam bentuk torsinya. Titik-titik kumpul penghubung antara elemen dalam satu lantai dihubungkan constrained. Pembebanan yang diberikan adalah beban vertikal yang terdiri atas beban mati dan beban hidup, beserta gaya lateral berupa beban gempa. Pada Sub bab ini, penjelasan mengenai titik kumpul, elemen, kondisi tumpuan titik kumpul, pembebanan dan koordinat global dan lokal dalam pemakaian program ini tidak dibahas, dikarenakan telah banyak referensi yang menjelaskan hal tersebut. Oleh karena itu hanya beberapa hal saja yang akan dibahas di bawah ini : 1. Properti Material dan Properti Penampang Properti material diperlukan untuk mendefinisikan jenis material penampang yang akan digunakan. Properti material yang digunakan adalah : a) Modulus elastisitas untuk kekakuan aksial dan lentur. Berdasarkan SNI penentuan modulus elastisitas beton normal ditentukan berdasarkan persamaan, untuk beton mutu f c 30 modulus elastisitasnya adalah MPa, dan baja tulangan menggunakan modulus elastisitas MPa. b) Modulus geser untuk kekakuan torsi dan kekakuan geser melintang, dalam perencanaan ini, modulus geser yang digunakan adalah MPa IV-16

17 c) Kerapatan massa per-unit volume, untuk menghitung massa elemen. Kerapatan massa per-unit volume dalam perencanaan ini adalah d) Berat sendiri per-unit volume, untuk menghitung beban berat sendiri struktur, digunakan berat beton normal 2400 kg/m 3 dalam perencanaan ini. e) Tipe indikator disain yang digunakan untuk menentukan tipe perancangan penampang, misalnya baja, beton atau tanpa disain. Properti penampang merupakan properti geometrik penampang dari suatu elemen rangka. Properti ini digunakan untuk masingmasing elemen. Jumlah titik kumpul adalah 348 titik. 2. Constraint Diaphragma Penggunaan constraint diaphragma diberikan pada titik kumpul, sehingga titik kumpul yang di-constraint akan bergerak bersama sebagai diaphragma kaku. Pada struktur bangunan constraint ini dipakai untuk pemodelan lantai beton. 3. Massa Dalam analisis dinamis, massa dari struktur digunakan untuk menghitung gayagaya inersia. Besarnya massa adalah berat dibagi dengan percepatan gravitasi. Pada ETABS Nonlinear v.9.6.0, rangka yang data ukurannya dimasukkan sebagai masukkan data, nilai massanya dihitung langsung oleh program. Tetapi untuk beban mati lainnya tidak secara otomatis dihitung massanya. Untuk itu diperlukan masukkan data nilai massa akibat IV-17

18 beban mati lainnya. Massa ini dapat diberikan pada joint pusat massa, dan nilainya untuk ketiga arah derajat kebebasan translasi adalah sama. Dalam tugas akhir ini tidak dilakukan praperencanaan penampang elemen struktur, penampang elemen struktur yang direncanakan menggunakan elemen struktur sebelumnya yang telah direncanakan menggunakan peraturan gempa SNI Model 3 dimensi bangunan yang direncanakan untuk analisa struktur menggunakan ETABS Nonlinear v dapat dilihat pada gembar dibawah ini Gambar Model Analisa Struktur 3 Dimensi IV-18

19 Denah dan potongan model bangunan menggunakan software ETABS Nonlinear v dapat dilihat pada sub bab dan lampiran Pembebanan Struktur Perencanaan pembebanan adalah pendefinisian beban-beban yang bekerja pada struktur sesuai dengan Pedoman Tata Cara Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung SNI Seluruh beban yang telah didefinisikan akan bekerja pada model struktur bangunan ini. Beban-beban yang akan bekerja pada struktur bangunan ini antara lain : Beban Mati Beban mati adalah berat dari semua bagian dari suatu gedung yang bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian-penyelesain, mesin-mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung itu selama masa layannya. Dalam perencanaan ini beban mati dibagi menjadi dua, yaitu berat sendiri struktur tersebut yang berupa beton bertulang (2400 kg/m 3 ), dan beban tetap diluar berat sendiri struktur bangunan itu sendiri (beban mati superimpose). Beban mati superimpose yang diperhitungkan untuk struktur bangunan ini dapat dilihat pada Tabel Lantai parkir dan drive way Adukan semen untuk finishing t=2cm 2 x 21 = 42 kg/m 2 50 kg/m 2 2. Lantai atap gedung Adukan semen untuk finishing t=5cm 5 x 21 = 105 kg/m 2 Bahan kedap air (waterproofing) t=1cm 1 x 14 = 14 kg/m 2 Total = 119 kg/m 2 IV-19

20 120 kg/m 2 3. Lantai umum Finishing lantai t=5cm 5 x 21 = 105 kg/m 2 Langit-langit dan penggantungnya = 18 kg/m 2 Dinding (studi kasus lantai 7) 4. Tangga darurat Panjang = 191 m Tinggi = 3.5 m Luas = m 2 Berat per m 2 ( hebel ) = 150 kg Berat dinding = = kg/m2 Total =249.46kg/m kg/m 2 Finishing lantai t=5cm 5 x 21 = 105 kg/m Deformasi struktur akibat beban mati 110 kg/m 2 Deformasi adalah adalahperubahan bentuk atau ukuran objek diterapkan karena adanya gaya. Ini bisa menjadi hasil dari tarik (menarik) kekuatan, tekan (mendorong) kekuatan, geser, membungkuk atau torsi (memutar). Deformasi struktur akibat beban mati dapat disebut dengan deformasi plastis,yaitu deformasi atau perubahan bentuk pada struktur secara permanen, hal ini disebabkan beban mati merupakan beban permanen pada struktur bangunan. Berikut ini dapat kita lihat deformasi yang terjadi pada bangunan yang disimulasikan oleh model etabs yang disebabkan beban mati yang bekerja pada IV-20

21 bangunan, berikut momen, gaya aksial, dan gaya geser yang terjadi akibat beban mati. Gambar Deformasi 3D akibat beban mati IV-21

22 Gambar Deformasi akibat beban mati pada portal as 7 Gambar Deformasi akibat beban mati pada portal as 3 IV-22

23 Gambar Deformasi akibat beban mati pada portal as D Dari gambar diatas dapat dilihat deformasi yang relatif merata pada portal as 7 dan portal as 3, hanya saja pada portal as 3 terlihat sedikit lebih besar pada area lift (as C ke as D), hal ini disebabkan karena kolom penyangga beban mati dari ruang mesin lift dan pada portal as 3 hanya disuport balok struktur dan tidak disuport oleh kolom secara langsung pada lantai 9, demikian pula pada AS B-C portal 3, lendutan yang terjadi cukup besar karena balok menumpu pada balok,bukan pada kolom. Pada portal as D terlihat deformasi yang terjadi cenderung lebih besar dari pada portal as 7 dan portal as 3, bangunan menjadi miring kearah as 9, hal ini disebabkan beban mati pada as 5 tidak di suport IV-23

24 langsung oleh kolom, melainkan disuport oleh balok yang panjang bentangnya lebih lebar daripada balok panjang bentang balok yang lain. Hal ini menyebabkan defleksi yang besar pada balok tersebut, sehingga bangunan menjadi miring kearah as 9. Defleksi yang cukup besar juga terlihat pada as 9 lantai 4, hal ini desebabkan balok yang mengalami defleksi merupakan balok kantilever dengan bentang yang cukup panjang (5.65 meter) jika dibandingkan dengan balok lainya, tentunya dengan pembebanan yang sama akan terjadi defleksi yang cenderung lebih besar pada balok ini. Defleksi terbesar pada portal as 7 terjadi pada lantai 9 sebesar m, portal as 3 terjadi pada lantai 7 sebesar m, sementara pada portal as D terjadi pada lantai 4 sebesar m. Lokasi detail dapat dilihat pada gambar diatas pada area yang dilingkari.defleksi terbesar terjadi pada balok kantilever antara as E-F dan as 7-9 lantai 6 sebesar m Gambar Gaya aksial akibat beban mati pada portal as 7 IV-24

25 Gambar Gaya aksial akibat beban mati pada portal as 3 Gambar Gaya aksial akibat beban mati pada portal as D IV-25

26 Gaya aksial akibat beban mati dominan hanya terjadi pada kolom, hal ini disebabkan beban mati merupakan beban gravitasi atau beban vertikal bangunan, sehingga elemen struktur yang dominan mendapatkan gaya aksial adalah struktur yang sumbu batangnya sejajar dengan arah gaya vertikal, yaitu kolom dan dinding geser. Semakin rendah elevasi lantai maka semakin besar gaya aksial yang diterima oleh kolom lantai tersebut, hal ini terjadi karena semakin rendah elevasi kolom maka beban mati yang diterima kolom semakin besar, yang menyebabkan semakin besar gaya aksial yang terjadi pada kolom tersebut. Elemen kolom ditengah bangunan akan mendapatkan gaya aksial yang lebih besar dibandingkan dengan kolom pada sisi luar bangunan. Kondisi ini disebabkan kolom ditengah bangunan mendapatkan area pembebanan yang lebih luas yaitu dikedua sisi kolom, sementara kolom pada sisi luar bangunan, area pembebanan yang terjadi pada kolom hanya pada satu sisi saja, yaitu sisi dalam bangunan tersebut. Perilaku ini dapat kita lihat pada gambar 4.18 dan gambar Sementara pada gambar 4.20 pada as 7 disisi luar bangunan terjadi gaya aksial yang lebih besar jika dibanding gaya aksial ditengah bangunan, kondisi ini terjadi diakibatkan adanya pelat dan balok kantilever di sisi luar kolom tersebut, dan disisi dalam bangunan bentang balok cukup lebar sehingga area pembebanan kolom tersebut menjadi lebih luas, yang berakibat gaya aksial yang diterima kolom pada as ini menjadi lebih besar dibandingkan dengan kolom lain pada gambar Gaya aksial terbesar pada masing masing portal terjadi pada lantai dasar, kg pada portal as 7, kg pada portal as 3, dan kg pada portal as D. Lokasi dapat dilihat pada gambar yang dilingkari. Gaya aksial terbesar pada portal as 7 merupakan gaya aksial terbesar pada keseluruhan bangunan. IV-26

27 Gambar Momen akibat beban mati pada portal as 7 Gambar Momen akibat beban mati pada portal as 3 IV-27

28 Gambar 4.23.Momen akibat beban mati pada portal as D Dari gambar-gambar mengenai momen diatas dapat dilihat momen yang terjadi dominan pada balok, momen pada balok digambarkan berbentuk melengkung (parabolik), sedangkan pada kolom dikambarkan dalam garis lurus, hal ini menunjukan bahwa pada balok momen yang terjadi diakibatkan oleh beban merata pada pelat lantai, sementara pada kolom momen yang terjadi hanya sebagai reaksi atas momen yang terjadi pada balok yang ditumpu kolom tersebut. Sehingga momen pada balok anak tersebut akan menambah momen pada balok utama. Balok anak juga mempengaruhi momen pada balok kantilever, momen balok anak tersebut akan menambah momen balok kantilever tersebut, seperti IV-28

29 terlihat pada gambar 4.22 lantai 4 as 9, momen yang terjadi pada ujung balok kantilever tidak 0 seperti seharusnya. Hal ini sebagai akibat momen tambahan dari balok anak yang berada tegak lurus balok kantilever tersebut. ditumpu kolom tersebut. Pada gambar diatas terlihat sebagian momen pada balok tidak berbentuk lengkung sempurna, seperti dapat dilihat pada gambar 3.22 lantai 8. Hal ini disebabkan timbulnya momen tambahan yang ditimbulkan oleh balok anak yang berada tegak lurus balok tersebut. Momen pada lantai ground terlihat lebih besar dibanding lantai-lantai diatasnya, hal ini disebabkan lantai ground menggunakan pelat lantai dengan ketebalan 150 cm, berbeda dengan lantai-lantai diatasnya yang menggunakan pelat lantai dengan ketebalan 130 cm. Selain itu dimensi balok pada lantai ground juga relatif lebih besar dibanding lantai-lantai diatasnya. Hal ini menyebabkan beban sendiri struktur menjadi lebih besar, yang berakibat momen juga menjadi lebih besar. Momen terbesar pada portal as 7 dan as 3 terjadi pada lantai dasar, kgm pada portal as 7, dan kgm pada portal as 3, sedangkan pada porta as D momen maksimal berada pada lantai 8 yaitu kgm. Lokasi dapat dilihat pada gambar yang dilingkari. Momen terbesar pada keseluruhan bangunan bernilai kgm, terletak di lantai 8 as F3 sampai dengan F7 IV-29

30 Gambar 4.24.Gaya geser akibat beban mati pada portal as 7 Gambar 4.25.Gaya geser akibat beban mati pada portal as 3 IV-30

31 Gambar 4.26.Gaya geser akibat beban mati pada portal as D Dari gambar-gambar mengenai diagram gaya geser diatas dapat dilihat gaya geser yang terjadi dominan pada balok, gaya geser pada balok umumnya digambarkan berbentuk diagonal jika beban yang bekerja adalah beban merata. Namun pada gambar 4.25 terlihat bentuk diagram gaya gesernya tidak berbentuk diagonal sempurna, hal ini terjadi akibat beban titik yang timbul akibat adanya balok anak tegak lurus balok tersebut. Seperti halnya momen yang terjadi, gaya geser yang terjadi akan menjadi lebih besar jika bentang balok lebih panjang. Gaya geser terbesar pada portal as 7 dan as 3 terjadi pada lantai dasar, kg pada portal as 7, dan kg pada portal as 3, sedangkan pada porta as D momen maksimal berada pada lantai 9 yaitu kg. Lokasi dapat dilihat pada gambar yang dilingkari. Gaya geser terbesar secara keseluruhan terletak pada balok di lantai 9 as F3 sampai dengan F7 sebesar kg. IV-31

32 Beban Hidup pada Pelat Lantai Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung, dan ke dalamnya termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin serta peralatan yang tidak merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama masa hidup dari gedung itu, sehingga mengakibatkan perubahan dalam pembebanan lantai dan atap tersebut Beban hidup yang diperhitungkan untuk struktur bangunan ini dapat dilihat pada Tabel 4.1. Lokasi Semua Area rumah sakit, kecuali yang ditulis lain Tabel 4.1 Beban Hidup. Beban Hidup kg/m2 250 Ruang Genset 1000 Keterangan Beban terbagi rata pada lantai ( SNI ) Beban terbagi rata pada lantai (Spek supplier Genset) Roof Tank tinggi 2 m 2000 Beban terbagi rata pada lantai Jogging track, gondola 750 *) Beban terbagi rata pada lantai (Spek supplier Gondola) Beban terbagi rata pada lantai Cath lab, Surgery / 1000 *) dan langit2 (lantai di atasnya) Procedure Unit (Spek supplier Genset) Lantai Drive Way 800 Beban terbagi rata pada lantai ( SNI ) Tempat Parkir 400 Beban terbagi rata pada lantai ( SNI ) Tangga Darurat 300 Beban terbagi rata pada lantai ( SNI ) *) sebagai tambahan terhadap beban hidup lantai / atap. IV-32

33 4.3.4 Deformasi struktur akibat penambahan beban hidup Dalam sub bab ini disajikan deformasi struktur yang terjadi akibat penambahan beban hidup. Secara teori deformasi yang terjadi tidak akan merubah bentuk deformasi secara signifikan jika dibandingkan dengan deformasi akibat beban mati, hanya memperbesar lendutan yang terjadi. Hal ini terjadi karena beban hidup mempunyai sifat yang sama dengan beban mati, yaitu bekerja searah beban grafitasi. Berikut ini ditampilkan gambar deformasi struktur, gaya aksial, momen, dan gaya geser akibat beban hidup pada portal as 3. Gambar Deformasi struktur akibat beban hidup pada portal as 3 Deformasi yang terjadi tidak mengalami perubahan bentuk yang signifikan jika dibandingkan dengan deformasi struktur akibat beban mati pada gambar Secara umum perubahan hanya terlihat pada defleksi balok dan kolom yang IV-33

34 makin membesar. Defleksi terbesar pada portal 3 terletak pada balok di lantai 4 sebesar m (dilingkari). Sedangkan defleksi terbesar bangunan terletak pada balok lantai 9 as F3 sampai dengan F7 sebesar m. Gambar 4.28.Gaya aksial akibat beban hidup pada portal as 3 IV-34

35 Gambar 4.29.Momen akibat beban hidup pada portal as 3 Gambar Gaya geser akibat beban hidup pada portal as 3 IV-35

36 Seperti halnya pada deformasi struktur akibat beban hidup gaya aksial, momen, dan gaya geser akibat beban hidup pada portal as 3 juga tidak terjadi perubahan bentuk yang signifikan, penambahan beban hidup hanya memperbesar nilai gaya aksial, momen, dan gaya geser saja. Hal ini terlihat pada nilai terbesar pada gaya aksial, momen, dan gaya geser akibat beban hidup terjadi pada elemen struktur yang sama dengan gaya aksial, momen, dan gaya geser terbesar akibat beban mati. Hal ini karena beban hidup bekerja searah gaya grafitasi sama seperti beban mati. Gaya aksial akibat beban hidup terbesar pada portal as 3 terletak pada lantai dasar pada area yang dilingkari sebesar kg, sementara gaya aksial terbesar bangunan terjadi pada kolom lantai 1 pertemuan antarar as F dan As 7 sebesar kg. Momen akibat beban hidup terbesar pada portal as 3 terletak pada lantai dasar pada area yang dilingkari sebesar kgm sementara momen terbesar bangunan terletak pada balok di lantai 8 as F3 sampai dengan F7 sebesar kgm. Gaya geser akibat beban hidup terbesar pada portal as 3 terletak pada lantai dasar pada area yang dilingkari sebesar kg, sedangkan gaya geser terbesar bangunan terletak pada balok di lantai 9 as F3 sampai dengan F7 sebesar kg Beban Gempa Berikut ini tahapan analisis beban gempa berdasarkan SNI : a. Menentukan Faktor Keutamaan Gempa ( I e ). Dalam perencanaan ini gedung yang direncanakan adalah gedung Rumah Sakit. Pada SNI pasal tabel 1 menyebutkan bahwa Rumah Sakit masuk dalam kategori Resiko IV. Pada pasal tabel 2 IV-36

37 menyebutkan bahwa untuk kategori resiko IV mempunyai faktor keutamaan gempa ( I e ) b. Menentukan Parameter Percepatan Gempa Batuan Dasar (S S, S 1 ). Parameter percepatan gempa batuan dasar perioda pendek 0,2 detik (Ss) ditentukan menggunakan peta MCE-R 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 Ss = 0,6-0,7 g, dan S 1 = 0,25-0,3 g. c. Menentukan Klasifikasi Situs. Klasifikasi situs ditentukan berdasarkan Tabel.3 pada SNI , pada tabel ini kelas situs ditentukan berdasarkan jenis profil lapisan tanah. Berdasarkan hasil penyelidikan tanah, tanah diklasifikasikan dalam jenis tanah lunak, dan untuk tanah lunak berdasarkan SNI masuk dalam kelas situs SE. d. Menentukan faktor amplifikasi seismik (Fa, Fv) Faktor amplifikasi yang diperlukan meliputi faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran perioda pendek ( F a ) dan faktor amplifikasi terkait percepatan yang mewakili getaran perioda 1 detik ( F v ). Faktor amplifikasi seismik ditentukan berdasarkan Tabel.3 dan Tabel.4 SNI Parameter yang dibutuhkan untuk menentuka 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 ). IV-37

38 e. 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 : SMS = Fa S S SM1 = Fv S 1 f. Menentukan spektrum respons desain. Spektrum respons desain merupakan grafik hubungan antara percepatan respon spectra ( Sa ), dan periode ( T ). Untuk perioda yang lebih kecil dari T 0, spektrum respons percepatan desain, S a, harus diambil dari persamaan: S a = Untuk perioda lebih besar dari atau sama dengant 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, spektrum respons percepatan desain, S a, diambil berdasarkan persamaan: S a = IV-38

39 Dimana : Untuk memperoleh hasil yang lebih akurat, Kementrian Pekerjaan Umum menyediakan software Spektra Indo yang dapat diakses pada puskim.pu.go.id/aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011. Dengan memasukan koordinat lokasi bangunan yang direncanakan (Latitude: , Longitudinal: ), dan jenis tanah lunak, maka diperoleh hasil sebagai berikut : Tabel 4.2 Hasil perhitungan software Spektra Indo. Variabel PGA (g) S S (g) S 1 (g) C RS C R1 F PGA F A F V Nilai Variabel PSA (g) S MS (g) S M1 (g) S DS (g) S D1 (g) T 0 (detik) T S (detik) Nilai Dari data diatas maka dapat direncanakan spektrum respons desain sebagai berikut : IV-39

40 Tabel 4.3 Hasil perhitungan spektrum respon desain T(detik) SA(g) T TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS T (detik) SA (g) TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS Gambar Grafik spektrum respon desain software Spektra Indo. g. Menentukan Kategori Desain Seismik, KDS. Kategori Desain Seismik ditentukan berdasarkan Tabel.6 dan Tabel.7 SNI Parameter yang dibutuhkan dalam tabel tersebut adalah IV-40

41 Parameter percepatan spektral desain pada perioda pendek (S DS ), spektral desain untuk pada perioda 1 detik ( S D1 ), dan kategori resiko bangunan. Dengan S DS = 0.607g, S D1 = 0.558g, dan kategori resiko bangunan IV maka perencanaan ini masuk dalam kategori desain seismik D. h. Menentukan besaran skalar parameter respon gaya. Penentuan besaran skalar mengacu pada pasal SNI yaitu I e /R, dengan Ie 1.5 g, dan R 8 maka didapat besaran skalar 1,839. i. Menentukan Geser Dasar Seismik (V). Berdasarkan SNI geser dasar seismik (V) dalam arah yang ditetapkan harus ditentukan dengan persamaan berikut ini : Di mana : V = C s W t Wt C s : adalah berat total gedung : adalah koefisien respons seismik yang ditentukan dengan persamaan sebagai berikut: C s = Di mana : I : adalah faktor keutamaan gempa ( 1,5 ) R : adalah faktor modifikasi respons yang ditentukan berdasarkan Sehingga : Tabel.9 SNI , untuk sistem rangka beton bertulang pemikul momen khusus mempunyai faktor modifikasi respons 8. IV-41

42 C S = C S = Nilai Cs yang dihitung pada persamaan di atas tidak perlu melebihi nilai berikut ini: Di mana : T : adalah perioda fundamental struktur (detik). Berdasarkan SNI pasal 7.8.2, terdapat dua nilai batas untuk periode bangunan, yaitu nilai minimum periode bangunan (Ta) dan nilai maksimum periode bangunan (Ta maksimum ). Nilai (Ta) ditentukan dengan rumus : Ta = C r h n x Dimana: hn : Ketinggian struktur dalam m di atas dasar sampai tingkat tertinggi struktur. Cr : Ditentukan berdasarkan Tabel.15 SNI Untuk rangka beton pemikul momen nilai Cr = x : Ditentukan berdasarkan Tabel.15 SNI Untuk rangka beton pemikul momen nilai x = 0.9. Ta = 0, ,547 0,9 IV-42

43 = 1,36 detik. Nilai Ta maksimum ditentukan dengan rumus : Ta maksimum = C u Ta Dimana : Cu : Ditentukan berdasarkan Tabel.14 SNI , untuk S D1 =0.558 nilai Cu = 1,4. Ta maksimum = 1,4. 1,36 = 1,904 detik. Hasil T yang diperolah dari hasil analisis vibrasi 3 dimensi ETABS adalah sebagai berikut : Tabel 4.4.T hasil analisa software ETABS T Hasil analisis ETABS Sumbu X (Detik ) Sumbu Y (Detik) Dari data diatas maka nilai T arah sumbu X yang digunakan adalah: T a (arahx) 1.36 T a ETABS(arahx) T a maksimum(arahx) Gambar 4.32 Penentuan Periode Fundamental Tx Nilai T arah sumbu X yang digunakan adalah 1.642, karena nilai T ETABS terletak di dalam interval T a dan T a maksimum. IV-43

44 Nilai T arah sumbu Y yang digunakan adalah: T a (arahy) 1.36 T a ETABS(arahy) T a maksimum(arahy) Gambar 4.33 Penentuan Periode Fundamental Ty Nilai T arah sumbu Y yang digunakan adalah 1.418, karena karena nilai T ETABS terletak di dalam interval T a dan T a maksimum. Maka Cs arah sumbu x dapat ditentukan sebagai berikut ini: = 0,0637 Dan Cs arah sumbu y dapat ditentukan sebagai berikut ini: = 0,0738 Nilai Cs yang dihitung pada persamaan di atas tidak kurang dari nilai berikut ini: Cs = 0,044 S DS I 0,01 = 0,044. 0,607. 1,5 0,01 = ,01 IV-44

45 Cs = 0,0401. Maka Cs yang digunakan adalah Csx = 0,0637 dan Csy = 0,0738 Sehingga Geser Dasar Seismik (V) dapat ditentukan sebagai berikut ini: V = C s W t V x = 0,0637 W t V y = 0,0738 W t Dari hasil analisa ETABS dapat diperoleh nilai W t sebagai berikut : Tabel 4.5.Berat bangunan. Lantai MassX (kg/m/s 2 ) MassY (kg/m/s 2 ) Wx = Mx. g (kg) Wy = My. g (kg) ATAP LMR LMR LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI P LANTAI Berdasarkan nilai berat bangunan diatas maka selanjutnya gaya gempa lateral arah x dan y sebagai mana tabel dibawah ini : IV-45

46 Tabel 4.6. Perhitungan distribusi vertikal gaya gempa dan distribusi horizontal gaya gempa arah x. Lantai Berat (kg) Wh k Wh k /Wh k =(C VX ) Force F x (kg) Story Shear V x (kg) ATAP LMR LMR LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI P LANTAI IV-46

47 Tabel 4.7. Perhitungan distribusi vertikal gaya gempa dan distribusi horizontal gaya g empa arah y. Lantai Berat (kg) Wh k Wh k /Wh k =(C VX ) Force F x (kg) Story Shear V Y (kg) ATAP LMR LMR LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI P LANTAI Gaya gempa diatas dikenakan pada pusat masa setiap lantai bangunan sebagai gaya lateral. Berikut ini adalah ilustrasi penempatan beban gempa arah X dan arah Y pada tampak portal. IV-47

48 Gambar 4.34 Beban gempa arah X Gambar 4.35 Beban gempa arah Y IV-48

49 4.4.1 Deformasi struktur akibat beban gempa Dalam sub bab ini disajikan deformasi struktur yang terjadi akibat beban gempa. Beban diberikan pada arah x dan arah y pada nilai positif (searah sumbu) dan nilai negative (berlawanan dengan arah sumbu). Faktor perbesaran beban tidak diberikan untuk masing-masing beban pada deformasi struktur yang akan disajikan. Gambar 4.36 Deformasi portal as 3 akibat beban gempa arah X positif. IV-49

50 Gambar 4.37 Deformasi portal as 3 akibat beban gempa arah X negatif. Setelah diberikan beban gempa pada arah sumbu X, pada portal as 3 deformasi yang terjadi menjadi cenderung kearah samping, arah kiri untuk beban gempa X positif dan arah kanan untuk beban gempa arah X negatif. Hal ini terjadi karena beban gempa merupakan beban lateral yang bekerja dari arah samping bangunan, tidah seperti beban mati dan hidup yang bekerja searah grafitasi. Deformasi ini juga menunjukan bahwa gaya gempa arah X bekerja searah portal 3. Arah deformasi yang berkebalikan pada beban gempa arah X positif dan arah X negatif terjadi karena arah beban gempa yang diberikan berkebalikan, yaitu beban X negatif merupakan beban X positif dengan arah terbalik. IV-50

51 Gambar 4.38 Deformasi portal as 3 akibat beban gempa arah Y positif Gambar 4.39 Deformasi portal as 3 akibat beban gempa arah Y negatif. IV-51

52 Berkebalikan dengan deformasi akibat gempa arah X, deformasi akibat gempa arah Y cenderung tidak terlihat pada portal as 3. Hal ini desebabkan gaya gempa arah Y bekerja tegak lurus terhadap portal as 3, sehingga beban gempa arah y tidak terlalu mempengaruhi deformasi struktur pada portal as 3. Defleksi terbesar gaya gempa arah X1 (positif) portal as 3 terletak pada lantai 9 pada area gambar yang dilingkari yaitu sebesar m. Sementara arah X2 (negatif) terletak pada lantai atap LMR pada area gambar yang dilingkari yaitu sebesar m Defleksi terbesar bangunan untuk beban gempa arah X terjadi pada balok as F3- F7 lantai 9 sebesar m. sedangkan untuk gempa arah Y defleksi terbesar juga terjadi pada balok as F3-F7 lantai 9 sebesar m. Berikutnya disajikan gambar gaya aksial, momen, dan gaya geser pada portal as 3 yang disebabkan beban gempa arah sumbu X maupun arah sumbu Y. IV-52

53 Gambar 4.40 Gaya aksial akibat beban gempa arah X positif portal as 3 Gambar 4.41 Gaya aksial akibat beban gempa arah X negatif portal as 3 IV-53

54 Gambar 4.42 Gaya aksial akibat beban gempa arah Y positif portal as 3 Gambar 4.43 Gaya aksial akibat beban gempa arah Y negatif portal as 3 IV-54

55 Pada gambar gaya aksial diatas terlihat perilaku yang berbeda pada portal akibat gempa arah X dan arah Y. Berikut ditampilkan perubahan gaya aksial pada kolom lantai 1- lantai 2 yang diakibatkan beban yang bekerja pada portal as 3, yang meliputi beban mati, beban hidup, dan beban gempa. Tabel 4.8. Gaya aksial kolom pada portal As3 Lantai 1 Gaya Aksial akibat beban (Kg) Lokasi Kolom Mati Hidup Gempa X Positif Gempa X Negatif Gempa Y Positif Gempa Y Negatif as 3 I As 3F As 3E As 3B As 3A Gaya aksial akibat gempa X Positif jika dibandingkan gaya aksial akibat beban hidup menjadi lebih besar pada kolom as 3E dan 3A, dan menjadi lebih kecil pada kolom as 3I, 3F, dan 3B. hal ini disebabkan gaya lateral akibat gempa X positif berasal dari arah as 3I, sehingga mengurangi gaya aksial ada kolom yang ada disisi arah datangnya gaya gempa, sementara pada kolom as 3B mengalami pengurangan meskipun pada kolom as 3E sudah bertambah, pengurangan ini diakibatkan gaya gempa pada lantai LMR dan atap LMR. Pusat berat kedua lantai ini berada diantara as 3B dan as 3E. Dikarenakan arah gaya lateral gempa ke as IV-55

56 3B maka pada dominan mengurangi gaya aksial pada kolom as 3B.meskipun penguranganya tidak sebesar kolom as 3I dan 3F. Pada gaya gempa arah X negatif perlakunya berkebalikan dengan gempa arah X positif. Hal ini disebabkan arah gaya gempanya dari as 3A, sehingga gaya aksial pada kolom as 3I, 3F, dan 3B membesar, sedangkan pada kolom as 3A dan 3E menjadi berkurang gaya aksialnya. Pengurangan gaya aksial pada kolom as 3E sama halnya dengan pengurangan gaya aksial akibat beban gempa X positif pada kolom as 3B, yaitu karena gaya gempa X negatif yang bekerja pada lantai LMR dan atap LMR. Pada beban gempa arah Y positif gaya aksial kolom portal as3 lantai 1 - lantai 2 menjadi lebih besar secara keseluruhan jika dibandingkan dengan gaya aksial akibat beban hidup. Sementara pada beban gempa arah Y negatif gaya aksial kolom portal as3 lantai 1 - lantai 2 menjadi berkurang secara keseluruhan. Perubahan gaya aksial ini disebabkan gaya lateral beban gempa pada portal yang tegak lurus bidang portal as 3. Jika kita lihat as 3 pada gambar porta as D sebelumya, posisinya tidak tepat di pusat bangunan. Hal ini menyebabkan apabila menerima gaya lateral gempa dari arah jauh as 3 ( gempa Y positif ) akan menebabkan bertambahnya gaya aksial pada kolom di as ini, sedangkan jika menerima gaya lateral gempa dari arah dekat as 3 ( gempa Y negatif ) makan akan menyebabkan pengurangan gaya aksial yang terjadi pada kolom di as ini. IV-56

57 Gambar 4.44 Momen akibat beban gempa arah X positif portal as 3 Gambar 4.45 Momen akibat beban gempa arah X negatif portal as 3 IV-57

58 Gambar 4.46 Momen akibat beban gempa arah Y positif portal as 3 Gambar 4.47 Momen akibat beban gempa arah Y negatif portal as 3 IV-58

59 Dari gambar diatas terlihat perbedaan yang cukup signifikan antara momen akibat beban gempa arah X dengan momen akibat beban gempa arah Y. Hal ini disebabkan beban gempa arah Y tidak berpengaruh secara signifikan terhadap adanya momen pada portal as 3. Sebagai bahan pengkajian berikut ini disajikan tabel momen yang terjadi akibat beban yang bekerja pada portal as 3 lantai 1. Tabel 4.9. Momen maksimal kolom pada portal As3 Lantai 1 Lokasi Momen pada kolom akibat beban (KgM) kolom Mati Hidup Gempa X Positif Gempa X Negatif Gempa Y Positif Gempa Y Negatif As 3I As 3F As 3E As 3B As 3A Momen pada kolom lantai 1 mengalami perubahan yang signifikan ketika mendapatkan beban gempa arah X, baik X positif maupun X negatif. Hal ini karena beban gempa arah X bekerja tegak lurus kolom atau searah dengan balok lantai, sehingga meyebabkan momen tambahan pada kolom tersebut. Perbedaan arah beban gempa menyababkan nilai momen menjadi positif pada beban gempa X positif, dan negatif pada arah gempa X negatif. Nilai momen terbesar akibat gempa arah X terjadi pada kolom as 3E pada saat dibebani beban gempa arah X negatif. Sementara momen pada kolom lantai 1 portal as 3 akibat beban gempa arah Y tidak mengalami perbesaran yang signifikan jika dibandingkan dengan momen akibat beban hidup. Hal ini karena beban gempa arah Y bekerja tegak IV-59

60 lurus bidang portal ini, sehingga secara signifikan akan menambah besar momen pada arah tegak lurus bidang ini. Nilai momen terbesar akibat gempa arah Y terjadi pada kolom as 3E pada saat dibebani beban gempa arah Y negatif. Tabel Momen maksimal balok pada portal As3 Lantai 1 Lokasi Momen maksimal pada balok akibat beban (KgM) Balok Mati Hidup Gempa X Positif Gempa X Negatif Gempa Y Positif Gempa Y Negatif 3I G F-3E E-3D D-3C C-3B B-3A A Seperti halnya pada kolom, berdarkan tabel diatas, jika dibandingkan nilai momen pada balok akibat beban hidup nilai momen pada balok portal as 3 lantai 1 berubah signifikan ketika mendapatkan beban gempa arah X. Perubahan ini terjadi sebagai akibat bertambahnya nilai momen pada kolom akibat beban gempa arah X. Demikian perubahan momen balok akibat beban gempa arah Y, menjadi tidak sebesar momen akibat beban gempa arah X jika dibandingkan momen akibat beban hidup. Hal ini sebagai akibat perubahan momen pada kolom akibat beban gempa arah Y tidak sesignifikan perubahan momen pada kolom akibat beban gempa arah X. IV-60

61 Gambar 4.48 Gaya geser akibat beban gempa arah X positif portal as 3 Gambar 4.49 Gaya geser akibat beban gempa arah X negatif portal as 3 IV-61

62 Gambar 4.50 Gaya geser akibat beban gempa arah Y positif portal as 3 Gambar 4.51 Gaya geser akibat beban gempa arah Y negatif portal as 3 IV-62

63 Perubahan gaya geser pada portal as 3 akibat penambahan beban gempa tidak jauh berbeda jika dibandingkan perubahan momen yang terjadi akibat beban gempa. Terjadi perubahan gaya geser yang relatif lebih besar pada penambahan beban gempa arah X dibanding pada penambahan beban gempa arah Y. Sebagai bahan pengkajian berikut ini disajikan tabel gaya geser yang terjadi akibat beban yang bekerja pada portal as 3 lantai 1. Tabel Gaya geser maksimal kolom pada portal As3 Lantai 1 Lokasi Kolom Mati Gaya geser pada kolom akibat beban (Kg) Gempa X Gempa X Gempa Y Hidup positif negatif Positif Gempa Y negatif As 3I As 3F As 3E As 3B As 3A Seperti terlihat pada tabel diatas, perubahan gaya geser kolom yang terjadi pada lantai 1 paling dominan ketika terjadi penambahan gaya gempa arah X. Arah gaya gempa X yang berada tegak lurus kolom menjadi penyebab terjadinya perubahan gaya geser pada kolom jika dibanding gaya geser akibat beban hidup. Penambahan beban gempa arah Y merubah lebih sedikit gaya geser dibanding beban gempa arah X, hal ini terjadi akibat beban gempa arah Y yang tegak lurus bidang portal as 3. Perubahan gaya geser yang dominan pada kolom akibat beban gempa arah Y terjadi pada arah tegak lurus bidang portal as 3. IV-63

64 Tabel Gaya geser maksimal balok pada portal As3 Lantai 1 Lokasi Balok Mati Gaya geser pada Balok akibat beban (Kg) Gempa X Gempa X Gempa Y Hidup positif negatif Positif Gempa Y negatif As 3I As 3G As 3F-3E As 3E-3D As 3D-3C As 3C-3B As 3B-3A As 3A Perubahan gaya geser pada balok lantai 1 akibat gaya gempa tidak berbeda jauh dengan perubahan momen balok lantai akibat beban gempa. Perubahan gaya geser yang paling sigifikan disebabkan oleh beban gempa arah X. Karena beban gempa arah X berlaku sebagai gaya normal bidang kolom pada bidang geser portal as 3, perubahan gaya geser pada kolom ini yang menjadi penyebab terjadinya perubahan gaya geser yang signifikan pada balok lantai 1. sementara pada gaya gempa arah Y cenderung perubahan gaya geser lebih kecil jika dibandingkan dengan gaya gempa arah X. Hal ini dikarenakan beban gempa arah Y bekerja sebagai gaya normal yang tegak lurus bidang portal as 3. Sehingga gaya gempa arah Y akan cenderung menambah gaya geser kolom pada bidang portal arah tegak lurus portal as 3. untuk portal as 3 sendiri beban gempa arah Y tidak IV-64

65 berpengaruh besar terhadap perubahan gaya geser pada kolom, sehingga kontribusi terhadap perubahan gaya geser balok pada portal as 3 juga relatif kecil Kombinasi Pembebanan Kombinasi beban untuk metode ultimit struktur, komponen-komponen struktur, dan elemen-elemen fondasi harus dirancang sedemikian hingga kuat rencananya sama atau melebihi pengaruh beban-beban terfaktor. Berdasarkan SNI pasal faktor-faktor dan kombinasi beban untuk beban mati nominal, beban hidup nominal, dan beban 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 + 1LL ± 1 EX ± 0,3 EY 5) 0,9 DL ± 0,3 EX ± 1EY 6) 0,9 DL ± 1 EX±0,3 EY di mana: DL = Beban mati, termasuk SIDL LL = Beban hidup EX = Beban gempa arah-x EY = Beban gempa arah-y IV-65

66 Berdasarkan SNI pasal 7.4, pada kombinasi yang terdapat beban gempa didalam persamaanya harus didesain berdasarkan pengaruh beban seismik yang ditentukan seperti berikut ini : Untuk penggunaan dalam kombinasi beban (3) dan (4), E harus didefinisikan sebagai : E = Eh + Ev Untuk penggunaan dalam kombinasi beban (5) dan (6), E harus didefinisikan sebagai : E = Eh Ev Dimana: E = Pengaruh beban seismik Eh = Pengaruh beban seismik horizontal Ev = Pengaruh beban seismik vertikal Eh adalah Pengaruh beban seismik horizontal. Pengaruh beban seismik Eh harus ditentukan dengan rumus berikut ini : Eh = Q E di mana : Q E = Pengaruh gaya seismik horizontal dari V atau Fp = Faktor redundansi, untuk desai seismik D nilainya 1,3. IV-66

67 Ev adalah Pengaruh beban seismik vertikal. Pengaruh beban seismik Ev harus ditentukan dengan rumus berikut ini : Ev = 0,2 S DS DL di mana : S DS = Parameter percepatan spektrum respons desain pada periode pendek (0,607) DL = Pengaruh beban mati. Jika pengaruh gaya gempa yang ditetapkan, E, yang didefinisikan diatas dikombinasikan dengan pengaruh beban lainnya seperti ditetapkan dalam pasal SNI , kombinasi beban gempa berikut untuk struktur yang tidak dikenai beban banjir harus digunakan sebagai pengganti dari kombinasi beban gempa : 3) (1,2+0,2S DS ) DL + 1 LL ± 0,3 EX ± 1 EY 4) (1,2+0,2S DS ) DL + 1LL ± 1 EX ± 0,3 EY 5) (0,9-0,2S DS ) DL ± 0,3 EX ± 1EY 6) (0,9-0,2S DS ) DL ± 1 EX±0,3 EY Dengan demikian, Berdasarkan SNI pasal dan pasal 7.4, faktorfaktor dan kombinasi beban untuk beban mati nominal, beban hidup nominal, dan beban gempa nominal adalah: 1) 1,4 DL 2) 1,2 DL + 1,6 LL IV-67

68 3) (1,2+0,2S DS ) DL + 1LL + 0,3 ( Q E ) + 1 ( Q E ) 1.321DL + 1 LL EX EY 4) (1,2+0,2S DS ) DL + 1LL + 0,3 ( Q E ) - 1 ( Q E ) 1.321DL + 1LL EX EY 5) (1,2+0,2S DS ) DL + 1LL - 0,3 ( Q E ) + 1 ( Q E ) 1.321DL + 1LL EX EY 6) (1,2+0,2S DS ) DL + 1LL - 0,3 ( Q E ) - 1 ( Q E ) 1.321DL + 1LL EX EY 7) (1,2+0,2S DS ) DL + 1LL + 1 ( Q E ) + 0,3 ( Q E ) 1.321DL + 1LL+ 1.3 EX EY 8) (1,2+0,2S DS ) DL + 1LL + 1 ( Q E ) - 0,3 ( Q E ) 1.321DL + 1LL+ 1.3 EX EY 9) (1,2+0,2S DS ) DL + 1LL - 1 ( Q E ) + 0,3 ( Q E ) 1.321DL + 1LL EX EY 10) (1,2+0,2S DS ) DL + 1LL - 1 ( Q E ) - 0,3 ( Q E ) 1.321DL + 1LL- 1.3 EX EY 11) (0,9-0,2S DS ) DL + 0,3 ( Q E ) + 1 ( Q E ) DL EX EY 12) (0,9-0,2S DS ) DL + 0,3 ( Q E ) - 1 ( Q E ) DL EX EY 13) (0,9-0,2S DS ) DL - 0,3 ( Q E ) + 1 ( Q E ) DL EX EY 14) (0,9-0,2S DS ) DL - 0,3 ( Q E ) - 1 ( Q E ) DL-0.39 EX EY IV-68

69 15) (0,9-0,2S DS ) DL + 1 ( Q E ) + 0,3 ( Q E ) DL + 1,3 EX + 0,39 EY 16) (0,9-0,2S DS ) DL + 1 ( Q E ) - 0,3 ( Q E ) DL + 1,3 EX - 0,39 EY 17) (0,9-0,2S DS ) DL - 1 ( Q E ) + 0,3 ( Q E ) DL - 1,3 EX + 0,39 EY 18) (0,9-0,2S DS ) DL - 1 ( Q E ) - 0,3 ( Q E ) DL - 1,3 EX - 0,39 EY di mana: DL = Beban mati, termasuk SIDL LL = Beban hidup EX = Behan gempa arah-x EY = Beban gempa arah-y = Faktor redundansi, untuk desai seismik D nilainya 1,3. S DS = Parameter percepatan spektrum respons desain pada periode pendek (0,607) Q E = Pengaruh gaya seismik horizontal dari V, yaitu gaya geser desain total di dasar struktur dalam arah yang ditinjau. Pengaruh tersebut harus dihasilkan dari penerapan gaya horizontal secara serentak dalam dua arah tegak lurus satu sama lain. IV-69

70 4.6 Analisis Ragam Analisis ragam harus dilakukan untuk menentukan ragam getar alami bagi struktur. Analisis harus menyertakan jumlah ragam yang cukup untuk mendapatkan partisipasi masa ragam terkombinasi sebesar paling sedikit 90% dari masa aktual masing-masing arah horizontal orthogonal dari respon yang ditinjau oleh model. Secara keseluruhan, pergerakan ragam getar terbagi menjadi 3, yaitu ragam getar arah X, ragam getar arah Y dan puntir. Pada pemodelan ini, analisis dilakukan oleh software ETABS,jumlah ragam getar alami yang terjadi sebanyak 125 buah. Tabel mengenai ragam getar alami dapat dilihat pada tabel dibawah ini. Tabel Ragam Getar Alami Bangunan Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ RX RY RZ SumRX SumRY SumRZ IV-70

71 Tabel Ragam Getar Alami Bangunan(lanjutan) Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ RX RY RZ SumRXSumRY SumRZ IV-71

72 Tabel Ragam Getar Alami Bangunan(lanjutan) Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ RX RY RZ SumRXSumRY SumRZ IV-72

73 Tabel Ragam Getar Alami Bangunan(lanjutan) Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ RX RY RZ SumRXSumRY SumRZ Ragam Getar Arah X Ragam getar arah X adalah kondisi dimana bangunan mengalami pergeseran dinamis searah sumbu X. Pada perencanaan ini ragam getar arah X pertama terjadi pada ragam getar 1. Hal ini dapat dilihat pada deformasi yang terjadi pada portal as 3 yang sejajar sumbu X Gambar 4.52Ragam getar arah X potal As 3 IV-73

74 Selain dari deformasi struktur yang terjadi, translasi arah X juga dapat dilihat dari hasil analisa ETABS yang menunjukan pergeseran masa kearah sumbu X sebesar % masa bangunan sementara pergeseran pada arah Y hanya % masa bangunan. Waktu yang dibutuhkan pada ragam getar ke 1 adalah detik Ragam Getar Arah Y Selain mengalami ragam getar arah X, bangunan mengalami ragam getar arah Y. yaitu saat bangunan mengalami pergeseran dinamis searah sumbu Y. Ragam getar ini pertama terjadi pada ragam getar ke 2. Gambar deformasi struktur ragam ke 2 pada portal as D berikut ini menunjukan terjadinya pergeseran searah sumbu Y Gambar 4.53Ragam getar arah Y potal As D IV-74

75 Pada ragam ke 2 hasil analisa ETABS menunjukan bahwa 67,454 % masa bangunan bergeser searah sumbu Y, dan pada arah sumbu X pergeseran masa bangunan kearah sumbu ini hanya sebesar %.. Pergeseran ini menunjukan bahwa bangunan sedang mengalami trasnsalasi pada arah sumbu Y. Waktu yang dibutuhkan pada ragam getar ke 2 adalah detik Ragam Getar Puntir. Ragam getar selanjutnya adalah saat bangunan mengalami pergerakan memutar. Ragam getar ini disebut ragam getar puntir. Sebagai contoh adalah apa yang terjadi pada ragam getar ke 3. Terjadinya puntir pada ragam getar ke 3 dapat terlihat pada deformasi struktur yang terjadi pada lantai 8. Gambar 4.54Ragam getar puntir lantai 8 Ragam getar puntir juga dapat diketahui dari perbedaan prosentase masa bangunan yang bergeser pada arah sumbu X dan sumbu Y yang tidak signifikan. Hasil dari analisa ETABS pada perencanaan ini menunjukan % masa bangunan mengalami pergeseran searah sumbu X, dan % masa bangunan IV-75

76 bergeser searah sumbu Y. Dari hasil ini dapat disimpulkan pada ragam getar ke 3 bangunan mengalami puntir. Waktu yang dibutuhkan ragam getar ke 3 adalah detik. 4.7 Perancangan struktur Peraturan dibuat untuk menjamin keselamatan penghuni terhadap gempa besar yang mungkin terjadi. SNI dan SNI memberikan beberapa prosedur pengecekan yang harus dilakukan untuk menjamin keselamatan bangunan saat terjadi gempa. Sebagai peraturan perencanaan gempa bangunan SNI mempersyaratkan untuk melakukan perhitungan dan pengecekan eksentrisitas torsi, drift dan P-delta. Sedangkan SNI sebagai peraturan perencanaan beton bertulang mempersyaratkan pengecekan kemampuan penampang struktur menahan beban yang bekerja Eksentrisitas dan Torsi Beban lateral dapat mengakibatkan torsi pada bangunan ketika beban lateral tersebut cenderung memutar bangunan tersebut dengan arah vertikal. Torsi merupakan efek momen termasuk putaran/ puntiran yang terjadi pada penampang tegak lurus terhadap sumbu utama dari elemen. Hal ini terjadi ketika pusat beban tidak tepat dengan pusat kekakuan elemen vertikal beban lateral sistem ketahanan struktur tersebut. Eksentrisitas diantara pusat kekakuan dan massa bangunan dapat menyebabkan gerakan torsi selama terjadinya gempa. Torsi ini dapat meningkatkan displacement pada titik ekstrim bangunan dan menimbulkan masalah pada elemen penahan lateral IV-76

77 yang berlokasi pada tepi gedung.torsi berdasarkan SNI terdiri dari torsi bawaan dan torsi tak terduga. Eksentrisitas dari torsi bawaan dapat dilihat melalui ETABS. Gambar 4.55eksentrisitas torsi bawaan Berikut ini merupakan data eksentrisitas dari torsi bawaan yang didapat melalui software ETABS untuk masing-masing arah baik arah sumbu-y dan arah sumbu-x Tabel 4.14.Data eksentrisitas torsi bawaan Dimensi total Pusat masa Eksentrisitas Lantai a b c d c-(a/2) d-(b/2) Lx (m) Ly (m) x (m) y (m) e 0x (m) e 0y (m) ATAP LMR LMR LANTAI LANTAI IV-77

78 Tabel 4.14.Data eksentrisitas torsi bawaan (lanjutan) Dimensi total Pusat masa Eksentrisitas Lantai a b c d c-(a/2) d-(b/2) Lx (m) Ly (m) x (m) y (m) e 0x (m) e 0y (m) LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI P LANTAI Eksentrisitas dari torsi tak terduga adalah eksentrisitas tambahan sebesar 5% dari dimensi arah tegak lurus panjang bentang struktur bangunan di mana gaya gempa bekerja. Hal ini dapat kita lihat pada gambar dibawah ini. Gambar 4.56eksentrisitas torsi tak terduga Dan berikut ini merupakan tabel perhitungan eksentrisitas tak terduga. IV-78

79 Tabel 4.15.Data eksentrisitas torsi tak terduga Lantai e 0x (m) e 0y (m) 0.05 Lx (m) 0.05 Ly (m) e 0x ± 0.05 Lx (m) e 0y ± 0.05 Ly (m) ATAP LMR LMR LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI P LANTAI Berdasarkan SNl pasal , jika gaya gempa diterapkan secara serentak dalam dua arah ortogonat perpindahan pusat massa 5% yang diisyaratkan tidak perlu diterapkan dalam kedua arah ortogonal pada saat bersamaan, tetapi harus diterapkan dalam arah yang menghasilkan pengaruh lebih besar. IV-79

80 Berdasarkan SNl eksentrisitas torsi tak terduga harus dikalikan dengan faktor pembesaran momen torsi tak terduga (A). Untuk mengetahui nilai faktor amplifikasi (A) dicari nilai dari max, min, dan avg, dengan nilai avg adalah : Nilai dari max, min, dan avg diambil dari kombinasi pembebanan terbesar. Berdasarkan SNl , tipe dari ketidakberaturan torsi yang ditentukan berdasarkan defleksi maksimum ( max ) dan defleksi rata-rata ( avg ) max < 1.2 avg : Tanpa ketidakberaturan torsi 1.2 avg < max < 1.4 avg : Ketidakberaturan torsi 1a max > 1.4 avg : Ketidakberaturan torsi 1b Untuk struktur bangunan tanpa ketidakberaturan torsi menggunakan faktor amplifikasi (Ax) dengan nilai 1.Sedangkan untuk bangunan dengan Ketidakberaturan torsi 1a, dan 1b, faktor pembesaran torsi tak terduga (A) ditentukan dari persamaan berikut ini. Berikut ini merupakan perhitungan untuk penentuan eksentrisitas desain pada arah sumbu-x dan sumbu y IV-80

81 Tabel 4.16.Perhitungan faktor amplifikasi gaya gempa arah sumbu x Lantai max (m) min (m) avg (m) max/avg ketidakbera turan torsi Ax ATAP LMR Tidak ada 1.00 LMR Tidak ada 1.00 LANTAI Tidak ada 1.00 LANTAI Tidak ada 1.00 LANTAI Tidak ada 1.00 LANTAI Tidak ada 1.00 LANTAI Tidak ada 1.00 LANTAI Tidak ada 1.00 LANTAI Tidak ada 1.00 P Tidak ada 1.00 LANTAI Tidak ada 1.00 Tabel 4.17.Perhitungan faktor amplifikasi gaya gempa arah sumbu y Lantai max (m) min (m) avg (m) max / avg ketidakbera turan torsi A y ATAP LMR Tidak ada 1.00 LMR Tidak ada 1.00 LANTAI Tipe 1a 1.09 LANTAI Tipe 1a 1.15 LANTAI Tipe 1a 1.21 IV-81

82 Tabel 4.17.Perhitungan faktor amplifikasi gaya gempa arah sumbu y (lanjutan) Lantai max (m) min (m) avg (m) max / avg ketidakbera turan torsi A y LANTAI Tipe 1a 1.29 LANTAI Tipe 1b 1.39 LANTAI Tipe 1b 1.74 LANTAI Tipe 1b 1.92 P Tipe 1b 2.05 LANTAI Tipe 1b 2.16 Dari tabel 5.3 dan tabel 5.4 terlihat bahwa gaya gempa arah sumbu y memberikan pengaruh eksentrisitas yang lebih besar dibanding arah sumbu x. Sehingga penerapan ekstentrisitas torsi dilakukan pada gaya gempa arah sumbu y.untuk eksentrisitas desain digunakan eksentrisitas desain berikut ini yang menghasilkan pengaruh paling besar. e dx = e 0x + [0.05 L x ] [A y ] e dx = e 0x - [0.05 L x ] [A y ] Berikut ini merupakan perhitungan untuk penentuan eksentrisitas desain. Tabel 4.18.Perhitungan eksentrisitas desain arah sumbu x Lantai Ay e 0x e 0x + [0.05 Lx] [Ay] e 0x - [0.05 Lx] [Ay] edx ATAP LMR LMR IV-82

83 Tabel 4.18.Perhitungan eksentrisitas desain arah sumbu x (lanjutan) Lantai Ay e 0x e 0x + [0.05 Lx] [Ay] e 0x - [0.05 Lx] [Ay] edx LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI LANTAI P LANTAI Simpangan antar lantai (Story drift) Simpangan (drift) adalah sebagai perpindahan lateral relative antara dua tingkat bangunan yang berdekatan atau dapat dikatakan simpangan mendatar tiap tiap tingkat bangunan (horizontal story to story deflection). Gambar 4.57Simpangan antar lantai () IV-83

84 Simpangan antarlantai pada SNI dihitung pada kinerja batas ultimit. Penentuan simpangan antar lantai tingkat desain () harus dihitung sebagai perbedaan defleksi pada pusat massa di tingkat teratas dan terbawah yang ditinjau. Apabila pusat massa tidak terletak segaris, dalam arah vertikal, diizinkan untuk menghitung defleksi di dasar tingkat berdasarkan proyeksi vertikal dari pusat massa di tingkat atasnya. Defleksi pusat massa di tingkat x (x) dalam mm harus ditentukan sesuai dengan persamaan berikut : di mana: Cd = adalah faktor pembesaran defleksi, nilainya 5,5 untuk sistem rangka beton penahan momen khusus xe = adalah defleksi pada lokasi yang disyaratkan dan ditentukan sesuai dengan analisis elastis Ie = adalah faktor keutamaan bangunan nilainya 1,5 Tabel berikut ini merupakan hasil perhitungan simpangan antar lantai baik untuk arah x dan arah y berdasarkan SNI pada kondisi kinerja batas ultimit. IV-84

85 Tabel 4.19.Perhitungan story drift arah sumbu x Lantai DriftX (mm) total DriftX (mm) Story drift (x)-(mm) Story drift izin a(mm) Story drift < a ATAP LMR OK LMR OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK P OK LANTAI OK Tabel 4.20.Perhitungan story drift arah sumbu y Story DriftY (mm) total DriftY (mm) Story drift (y)-(mm) Story drift izin a(mm) Story drift < a ATAP LMR OK LMR OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK IV-85

86 Tabel 4.20.Perhitungan story drift arah sumbu y (lanjutan) Story DriftY (mm) total DriftY (mm) Story drift (y)-(mm) Story drift izin a(mm) Story drift < a LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK P OK LANTAI OK Contoh perhitungan simpangan antarlantai ( story drift) pada lantai 5 arah sumbu y Hitung nilai perpindahan antar lantai (story drift) yang diperbesar, yaitu : Hitung nilai batas untuk simpangan antarlantai (story drift) a yang terdapat pada Tabel 16 SNI untuk bangunan dengan kategori risiko IV adalah : a < 0,01 h sx a < (0,01)(4500) a < 45 mm Cek nilai simpangan antarlantai pada lantai 5 yaitu < 45 OK! IV-86

87 4.7.3 Pengaruh P-Delta Pada kenyataannya elemen kolom yang mengalami gaya lateral (gempa,angin) akan mengalami pembesaran momen akibat defleksi lateral. Besarnya momen tambahan merupakan funsi dari beban gravitasi (P) dan defleksi lateral (), perilaku struktural tersebut biasa disebut dengan P-delta efek (P-) yang merupakan pengaruh global portal kolom. Gambar 5.58Pengaruh P-Delta Pengaruh P-delta pada geser dan momen tingkat, gaya dan momen elemen struktur yang dihasilkan, dan simpangan antarlantai tingkat yang timbul oleh pengaruh ini tidak disyaratkan untuk diperhitungkan bila koefisien stabilitas () seperti yang ditentukan oleh persamaan berikut sama dengan atau kurang dari 0,1 : Dimana : P x = adalah beban desain vertikal total pada dan di atas tingkat x (kg); bila menghitung Px, faktor beban individu tidak perlu melebihi 1 = adalah simpangan antarlantai tingkat desain IV-87

88 I e = adalah faktor keutamaan bangunan, nilainya 1.5 V x = adalah gaya geser seismik yang bekerja antara tingkat x dan (x-1) (kg) h sx = adalah tinggi tingkat di bawah tingkat x (m) C d = adalah faktor pembesaran defleksi nilainya adalah 5.5 untuk sistem rangka beton penahan momen khusus Berikut ini merupakan hasil perhitungan P-Delta pada masing masing arah, baik arah sumbu x maupun arah sumbu y Tabel Perhitungan P-delta arah sumbu x Lantai Story Drift (m) gaya geser seismik (Kg) Beban vertikal Beban vertikal kumulatif Stability Ratio () Cek ATAP LMR OK LMR OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK P OK LANTAI OK IV-88

89 Tabel Perhitungan P-delta arah sumbu y Lantai Story Drift (m) gaya geser seismik (Kg) Beban vertikal Beban vertikal kumulatif Stability Ratio () Cek ATAP LMR OK LMR OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK LANTAI OK P OK LANTAI OK Contoh perhitungan pengaruh P-Delta pada lantai 5 arah sumbu y Gunakan simpangan antarlantai (story drift) yang telah didapat pada lantai 5 untuk arah y pada tabel 5.7. Nilai story drift untuk lantai 5 arah y adalah 5 = mm = m. Beban vertikal kumulatif yang bekerja pada lantai 5 (P 5 ) adalah penjumlahan antara beban vertikal (beban mati + beban hidup) lantai 5 ditambah beban kumulatif lantai diatasnya, yaitu : P 5 = = kg. IV-89

90 Hitung nilai koefisien stabilitas (), yaitu: Berdasarkan hasil perhitungan Tabel 5.8 dan Tabel 5.9, stabilitas rasio () untuk masing-masing arah baik arah x dan arah y berdasarkan SNl l2 pada semua lantai kurang dari 0,1 sehingga pengaruh P-Delta dapat diabaikan Pemeriksaan Penampang Struktur Pemeriksaan meliputi pemeriksaan balok dan kolom. Penampang balok dan kolom yang direncanakan menggunakan SNI diperiksa apakah penampang tersebut masih mampu menahan jika dilakukan perencanaan berdasarkan SNI Pemeriksaan dilaksanakan oleh software ETABS berdasarkan ACI /IBC 2003 yang merupakan penyempurnaan ACI dijadikan acuan perencanaan beton bertulang berdasarkan SNI Penggunaan standar ACI /IBC 2003 ditujukan agar semua parameter yang didapat dari prosedur perencanaan gempa SNI dapat terakomodir. Berdasarkan pemeriksaan yang dilakukan oleh software ETABS terdapat beberapa penampang balok yang tidak mampu menahan beban. Kegagalan terjadi diakibatkan besarnya gaya geser dan torsi yang terjadi akibat pembebanan kombinasi 06 sampai dengan kombinasi pembebanan 18. Kombinasi tersebut merupakan kombinasi pembebanan yang memasukan IV-90

91 beban gempa. Ini berarti bahwa SNI memberi pengaruh yang besar pada bangunan yang didesain menggunakan SNI Berikut ini disajikan denah lokasi penampang balok yang tidak mampu menahan beban. Gambar 4.59Denah kegagalan struktur balok lantai 2 IV-91

92 Gambar 4.60Denah kegagalan struktur balok lantai 4 Gambar 4.61Denah kegagalan struktur balok lantai 5 IV-92

93 Gambar 4.62 Denah kegagalan struktur balok lantai 6 Gambar 4.63 Denah kegagalan struktur balok lantai 8 IV-93

94 Gambar 4.64 Denah kegagalan struktur balok lantai 9 Berikutnya ditampilkan tabel yang berisi tentang penampang balok yang tidak mampu menahan beban beserta penyebab terjadinya kegagalan dan penampang baru yang mampu menahan pembebanan yang terjadi. Tabel 4.23.Pemeriksaan Penampang struktur balok akibat gagal geser Lokasi Balok Beban cek geser (ØVn>Vu) Lantai as gagal penyebab ØVn (N) Vu (N) Cek geser Lantai 2 2b-3b B 40x80 Kombo Gagal 2A-3A B 40x80 Kombo Gagal Lantai 5 7E-9E B 40x50 Kombo Gagal Lantai 8 7F-9F B 40x50 Kombo Gagal 7D-9D B 30x60 Kombo Gagal Lantai 9 7F-3F B50x80 Kombo Gagal IV-94